Hi Ich möchte einen Lichtwecker bauen und zwar mit dem Arduino und einem 12V LED Streifen (12W/m, 5m -> 60W, 5A). Der Streifen wird wahrscheinlich noch gekürzt weil er sonst vermutlich zu viel Helligkeit erzeugt. Das Dimmen möchte ich natürlich mit PWM realisieren. Jetzt ist nur noch die Frage wie ich das am Besten machen kann. In einem anderen Thread (Beitrag "LED Leiste mit Arduino dimmen, welchen Transistor ?") wurde der IRLZ34 empfohlen. Ich kenne mich damit leider nicht aus und der Thread wurde nicht weitergeführt, daher meine Frage: Gibt es da vielleicht etwas besseres? Ich sehe da ehrlich gesagt den Wald vor Bäumen nicht. Angenommen ich nehme den IRLZ34 dann hätte ich an dem Bauteil mit R(on) = 0,05 Ohm eine Leistung von 1,25 W in Form von Wärme abzuführen (P=R*I^2 = 0,05*5^2 = 1,25W). Für so ein kleines Bauteil ist das wahrscheinlich zu viel und ich werde noch einen Kühlkörper brauchen? Gibt es beim PWM Betrieb etwas bezüglich der Auswahlkriterien von Netzteilen zu beachten? Bei einem Lichtwecker wäre es störend wenn es zum Fiepen kommt. Bonusfrage: Da sich der Arduino auch mit 12 V speisen lässt wäre es praktisch wenn ich ihn an das gleiche Netzteil wie den LED Streifen hängen könnte. Geht das mit einem Y-Kabel oder habe ich da mit Problemen zu rechnen?
Armin P. schrieb: > Ich möchte einen Lichtwecker bauen und zwar mit dem Arduino und einem > 12V LED Streifen (12W/m, 5m -> 60W, 5A). Der Streifen wird > wahrscheinlich noch gekürzt weil er sonst vermutlich zu viel Helligkeit > erzeugt. Ja, 5m sind wirklich heftig. Nimm die Hälfte :-) > Das Dimmen möchte ich natürlich mit PWM realisieren. Jetzt ist nur noch > die Frage wie ich das am Besten machen kann. In einem anderen Thread > (Beitrag "LED Leiste mit Arduino dimmen, welchen Transistor ?") wurde > der IRLZ34 > empfohlen. Ich habe gute Erfahrungen mit dem IRLU 2905 gemacht. Der kann direkt mit TTL-Pegel am Gate betrieben werden. Bei Reichelt gibt es ihn für einen knappen Euro. RDS(on) ist 0,0275 Ohm. Damit sollte sich die abzuführende Leistung schon mal halbieren - bei halber Streifenlänge dann nochmals halbieren. > Da sich der Arduino auch mit 12 V speisen lässt wäre es praktisch wenn > ich ihn an das gleiche Netzteil wie den LED Streifen hängen könnte. Geht > das mit einem Y-Kabel oder habe ich da mit Problemen zu rechnen? Sollte gehen, evtl. noch einen zusätzlichen Elko am Spannungseingang des Arduino anbringen. Kommt aber auch auf das verwendete Netzteil an.
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IRLZ34 ist schon ok. Wenn Dir das Löten zu umständlich ist, gibt es auch schon fertige Module für kleines Geld in der Bucht: http://www.ebay.de/itm/152391221037 Ob ein Kühlkörper notwendig ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab ... z. B. auch von der PWM-Frequenz. Einfach ausprobieren. Y-Kabel geht. Allerdings hängt es dann vom Spannungsregler auf dem Arduino ab, ob er sich ggf. etwas stärker erwärmt. Auch hier gilt: ausprobieren. Solltest Du unterschiedliche Spannungsquellen für den Arduino und den Stripe nehmen, bitte daran denken, beide GND's miteinander zu verbinden ... sonst klappt das mit dem MOSFET nicht :-)
Vielen Dank für die Antworten :) Ich bin ein fortgeschrittener Anfänger auf dem Elektro-Gebiet und habe noch ein paar Verständnisfragen. Frank M. schrieb: > Der kann direkt mit TTL-Pegel am Gate betrieben werden. TTL-Pegel heißt quasi 5V? Das ist ja das was der Arduino ausgibt. Wie kann ich das aus dem Datenblatt von dem IRLU auslesen ob der geeignet wäre wenn ich es nicht wüsste? Ich verstehe es so dass ich nur max. Gate Threshold Voltage von 2V am Gate übersteigen muss um zu schalten. Frank M. schrieb: > Sollte gehen, evtl. noch einen zusätzlichen Elko am Spannungseingang des > Arduino anbringen. Der Elko sorgt für eine gleichmäßigere Spannung nehme ich an? Günter M. schrieb: > Wenn Dir das Löten zu umständlich ist, gibt es auch > schon fertige Module für kleines Geld in der Bucht: > Ebay-Artikel Nr. 152391221037 Ich freue mich eigentlich auf das Löten :) Wieso sind auf dem Mosfet Modul Widerstände drauf? Einer ist bestimmt für die LED aber die anderen kann ich mir nicht so recht erklären. Günter M. schrieb: > Solltest Du unterschiedliche Spannungsquellen für den > Arduino und den Stripe nehmen, bitte daran denken, beide GND's > miteinander zu verbinden Das habe ich schon in manchen Tutorials gesehen. Warum man das machen muss verstehe ich leider nicht. Ich werde noch mal recherchieren und gegebenenfalls einen neuen Thread dafür aufmachen. Über ein Stichwort wonach ich suchen muss wäre ich aber dankbar :)
Du musst Dir einen MOSFET als regelbaren Widerstand vorstellen. Je höher die Spannung ab Gate ist, desto geringer ist der Widerstand von Drain nach Source (zumindest bei den Typen, über die wir bis jetzt gesprochen haben). Keine Spannung am Gate = extrem hoher Widerstand = Mosfet sperrt. Ab der Threshold Spannung fängt er an, seinen Widerstand zu verringern. Das heißt aber nicht, dass er sofort voll durchsteuert. Das tut er erst, wenn er in sog. Sättigung geht. Das passiert erst ab einer deutlich höheren Spannung. Ab wann das der Fall ist, verrät Dir das Datenblatt nur indirekt durch den Wert Rdson. Das ist der Widerstand (R) zwischen Drain (d) und Source (s) in Sättigung / on saturation (on). Bei diesem Rdson Wert steht immer auch dabei, für welche Gatespannung er gilt. Du solltest (als Anfänger) immer darauf achten, das Gate möglichst mit dieser oder einer höheren Spannung (begrenzt durch die max. Gatespannung, die auch im Datenblatt steht) anzusteuern. Zwischen Threshold Spannung und Sättungsspannung befindet sich der MOSFET im sog. Linear-Betrieb. Je näher sich die Gatespannung dem Sättigungswert annähert um so geringer wird der Widerstand wie gesagt. Das heißt im Umkehrschluss, dass er bei der Threshold-Spannung noch sehr hoch ist was dazu führt, dass ein fließender Strom durch den MOSFET diesen stark erwärmt. Deshalb wie gesagt: nicht mit der Threshold sondern mit der Sättigungsspannung ansteuern. Warum die Widerstände? Das Gate eines MOSFET verhält sich elektrisch wie ein Kondensator. Wenn Spannung angelegt wird, wirkt dies erstmal wie ein Kurzschluss und es fließt ein hoher Strom ins Gate, bis seine Kapazität geladen ist. Mit zunehmender Ladung (Sättigung) des Gates, nimmt der hierfür benötigte Strom ab. Da der GPIO Pin eines Controllers aber nicht übermäßig belastet werden soll, hilft ein Widerstand vor dem Gate den max. fließenden Strom zu begrenzen. Außerdem führt er dazu, dass die EMV Abstrahlung besser wird (die Details dazu spar ich mir jetzt aber ;-). Wenn die Gatespannung wieder abgeschalten wird / der Controller auf LOW geht, muss die Ladung aus dem Gate erst wieder raus, damit der MOSFET sperrt. Abhängig vom internen Aufbau des Controllers, kann der Strom meist "in den PIN zurück" fließen. Das ist aber nicht in jedem Fall so und deshalb gibt es einen zweiten Widerstand, der mit GND verbunden ist und der dafür sorgt, dass das Gate auf diesem Weg entladen werden kann. Waum GND verbinden? Dazu muss man eine Gegenfrage stellen: warum sind 5 Volt 5 Volt? Oder besser formuliert: wer legt fest, was 0 Volt sind? Richtig: das Masse-Potential GND. Wenn Du zwei Spannungsquellen hast, hast Du auch zwei unterschiedliche Bezugspunkte. Was von Bezugspunkt A wie 5 Volt aussieht, muss von Bezugspunkt B aus gesehen ganz anders ausschauen. Deshalb braucht man in diesem Fall einen GEMEINSAMEN Bezugspunkt ... und dazu verbindet man einfach beide GND's. Damit sind dann überall in der Schaltung 5 Volt 5 Volt oder 12 Volt eben 12 Volt. Gerade am MOSFET treffen die beiden Spannungen ja dann aufeinader und da muss dem MOSFET eben klar sein, zu welchem Bezugspunkt die jeweiligen Spannungen gelten.
Günter M. schrieb: > Du musst Dir einen MOSFET als regelbaren Widerstand vorstellen. Je > höher Nein, spannungsgesteuerte Stromquelle, nur im Linearbereich ist das so wie du sagst. > die Spannung ab Gate ist, desto geringer ist der Widerstand von Drain > nach Source (zumindest bei den Typen, über die wir bis jetzt gesprochen > haben). Keine Spannung am Gate = extrem hoher Widerstand = Mosfet > sperrt. Ab der Threshold Spannung fängt er an, seinen Widerstand zu > verringern. Das heißt aber nicht, dass er sofort voll durchsteuert. Das > tut er erst, wenn er in sog. Sättigung geht. Achtung: Heisst beim BJT Sättigung, beim FET Linearer (ohmscher) Bereich. > Das passiert erst ab einer > deutlich höheren Spannung. Ab wann das der Fall ist, verrät Dir das > Datenblatt nur indirekt durch den Wert Rdson. Das ist der Widerstand (R) > zwischen Drain (d) und Source (s) in Sättigung / on saturation (on). Bei > diesem Rdson Wert steht immer auch dabei, für welche Gatespannung er > gilt. Du solltest (als Anfänger) immer darauf achten, das Gate möglichst > mit dieser oder einer höheren Spannung (begrenzt durch die max. > Gatespannung, die auch im Datenblatt steht) anzusteuern. Wann der FET im Linearbetrieb ist, hängt genausostark vom Drainstrom wie von der Gatespannung ab. Ist das eigentlich so schwer, sich mal ein Ausgangskennlinienfeld von nem BJT und nem FET anzugucken? Muss hier alle paar Tage die Funktionsweise eines Transistors nem Anfänger vorgekaut werden, noch dazu stellenweise falsch?
Günter M. schrieb: [... Viel richtiges ..] > Da der GPIO Pin eines Controllers aber nicht > übermäßig belastet werden soll, hilft ein Widerstand vor dem Gate den > max. fließenden Strom zu begrenzen. Aber das stimmt nicht. CMOS-Ausgänge sind dafür ausgelegt, direkt und ohne Zwischen-Widerstand viele parallelgeschaltete CMOS-Eingänge(==FET-Gates) anzusteuern, sie begrenzen den Umlade-Strom schon selber. Einen Gate-Widerstand braucht deshalb man i.A. nicht, und wenn, dann dient er der Verringerung von Störaussendungen, nicht der Entlastung des AVR-Output-Pins. sh u.A. http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.13.1
Hey fahrt mal runter. Ich versuche hier einem Laien mit etwas auf einem Level zu erklären, dass er es auch versteht. Das mag in manchen Fällen stark vereinfacht sein, aber ihr müßt auch das Zielpublikum im Blick haben. Wenn Du glaubst, es mit spannungsgesteuerter Stromquelle besser / verständlicher erklären zu können dann mach es oder halt die Klappe.
THOR schrieb: > Günter M. schrieb: >> Du musst Dir einen MOSFET als regelbaren Widerstand vorstellen. Je >> höher > > Nein, spannungsgesteuerte Stromquelle, nur im Linearbereich ist das so > wie du sagst. Εrnst B. schrieb: > Günter M. schrieb: > [... Viel richtiges ..] >> Da der GPIO Pin eines Controllers aber nicht >> übermäßig belastet werden soll, hilft ein Widerstand vor dem Gate den >> max. fließenden Strom zu begrenzen. > > Aber das stimmt nicht. CMOS-Ausgänge sind dafür ausgelegt, direkt und Günter M. hat sich bemüht, dem TO möglichst einfach die ganze Sache zu erklären. Und da erscheinen sofort Korinthenkackerexperten die mit ihren "Erklärungen", die Sache nur noch schlimmer machen.
Angehängte Dateien:
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67 KB -
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Danke für die Antworten, besonderen Dank an Günter M. für die ausführliche Antwort. Jetzt verstehe ich die Sache schon ein Stück besser. Für einen Laien wie mich ist es tatsächlich besser nicht zu sehr ins Detail zu gehen. Ich bin wie gesagt Anfänger und muss mich hier erst mal einarbeiten. Die 0,027 Ohm erreiche ich also nur bei einer VGS von 10V (Link zu Datenblatt: http://www.reichelt.de/index.html?ACTION=7&LA=3&OPEN=0&INDEX=0&FILENAME=A100%252FIRLU2905_IR.pdf). Soweit ich weis liefert der Arduino 5V aber das ist auch Ok weil dann der Widerstand nur auf 0,03 Ohm ansteigt. Übrigens ist da ein Fehler im Datenblatt des IRLU. Da hat der Widerstand die Einheit Watt^^ Was theoretisches: Ich habe mal das Output Characteristics Diagramm angehängt. Wenn ich das richtig lese brächte ich also mindestens eine VGS von etwa 2,55V um in meinem Fall den LED Streifen bei den 12V mit 5A versorgen zu können? Die Abwärme am Transistor wäre dann allerdings höher als bei einer VGS von 5V oder gar 10V? Das ganze gilt ja bei einer 20µs Pulsweite (und bestimmter Temperatur) laut Diagramm. Also wenn meine PWM bei 50kHz läuft und die Temperatur stimmt passt alles?
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Armin P. schrieb: > Der Streifen wird wahrscheinlich noch gekürzt weil er sonst vermutlich > zu viel Helligkeit erzeugt. Wenn mir eine LED zu hell ist, reduziere ich einfach den Strom. Das wirkt Wunder. Sobald der Strom auf Null ist, leuchten sie sogar gar nicht mehr.
@redround Hallo und guten Abend, nur mal so btw : Dein fachlicher Beitrag ist excellent didaktisch aufbereitet für viele Anfänger formuliert!!! Danke dafür! So etwas wollte ich schon immer mal in entspr. mc-Artikeln lesen. Kurz und auf den Punkt gebracht. MfG Udo
Udo R. schrieb: > So etwas wollte ich schon immer mal in entspr. mc-Artikeln lesen. > Kurz und auf den Punkt gebracht. Nur eben am besten ohne die fachlichen Fehler. Wenn er die weglässt, wird sein Text kürzer und auch für Anfänger leichter Verständlich. Muss ja nicht gleich was werden wie: > Mosfet ist spannungsgesteuert, Arduino-Pin gibt Spannung aus, tust du verbinden und gut. Punkt.
Εrnst B. schrieb: > Nur eben am besten ohne die fachlichen Fehler. Du kannst es nicht lassen, oder wie ? Es ist kein Fachartikel, es ist sein Versuch (ein ausgezeichneter übrigens), einem Anfänger die Sache näher zu bringen und die Grundlagen zu erklären. Der TO hat es verstanden und hat gleich die entsprechenden Diagrame gefunden (und sogar die Fehler) und wird sich bestimmt noch weiteres Wissen aneignen. Ausser meckern habt ihr beide aber nichts dazu beigetragen.
Marc V. schrieb: > Es ist kein Fachartikel, es ist sein Versuch (ein ausgezeichneter > übrigens), einem Anfänger die Sache näher zu bringen und die > Grundlagen zu erklären. Wenn man einem Anfänger erklärt, wie er Auto fährt, dann fängt man mit Lenkrad, Gas und Bremse an, und nicht mit irgendwelchen Aberglaubens-Lügengeschichten. Die Christophorus-Plakette gegen Unfälle kann man sich später immer noch reinkleben, aber zuerst ist mal sollte man lernen, ohne klarzukommen. Deshalb ist ein Artikel über FET-Ansteuerung, der zu 1/3 aus völlig irrelevantem Sonderfall-Hörensagen-Geschwafel besteht, zwar vielleicht gut geschrieben, aber weder hilfreich noch sinnvoll. Und sorry, ich habe viel zu viele Beispiele gesehen wo sich solches Halbwissen im Internet "festsetzt" und weiterverbreitet. z.B. der Unsägliche Kurzschluss am Aref-Pin, den jede zweite über Youtube verbreitete "AVR-Grundschaltung" enthält. Deswegen: In klaren Worten direkt dagegen anschreiben, kein "Sugar-Coated Antiautoritäres 'das hat Kevin aber toll gemacht, aber...'" Geschwafel. Und das geht nicht gegen dich oder redround, sondern richtet sich primär an die Anfänger, die durch Google auf diesen Thread stoßen.
Armin P. schrieb: > Gibt es beim PWM Betrieb etwas bezüglich der Auswahlkriterien von > Netzteilen zu beachten? Bei einem Lichtwecker wäre es störend wenn es > zum Fiepen kommt. Das kann ein Problem sein, vor allem, wenn man flimmerfreie PWM erzeugt, die bei LED gut im 4kHz Bereich liegen sollte. Um Piepsen zu vermeiden, sollte direkt an der Source des MOSFet (GND) und den +12V zum LED Strip ein dicker Elko - wenns dann noch piepst, ist eine Drossel in der +12V Schiene zu den Strips nicht dumm. Die Drossel muss den Strom vertragen und möglichst viel Induktivität haben. Ringkern bietet sich da an: http://www.pollin.de/shop/dt/NDQ2OTQ3OTk-/Bauelemente_Bauteile/Passive_Bauelemente/Spulen_Filter_Ferrite/Ringkerndrossel_TALEMA_DPU330A3.html http://www.pollin.de/shop/dt/NzQ2OTQ3OTk-/Bauelemente_Bauteile/Passive_Bauelemente/Spulen_Filter_Ferrite/Ringkerndrossel_TALEMA_DPU100A3.html Armin P. schrieb: > wurde der IRLZ34 > empfohlen. Auch der IRLZ44 ist gut geeignet und leicht verbaubar, beide MOSFet kommen im bastelfreundlichen TO220 Gehäuse.
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Im Datenblatt jedes MOSFET findest du ein Diagramm mit dem Titel "UGS versus IDS" oder ähnlichem Titel. Es zeigt an, wie viel Laststrom abhängig von der Steuerspannung fließen kann. In diesem http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/17798/PHILIPS/IRF530N.html Datenblatt ist es Figure 7: 5V ermöglicht 6A bei 25°C. In diesem http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/93649/IRF/IRLU024N.html Datenblatt ist es Fig. 3: 5V ermöglicht ca. 25A bei 25°C. Berücksichtige dass dies nur typische Angaben sind. Der Transistor darf davon ein bisschen abweichen. Also plane genug Reserve ein. Berücksichtige dass der RDSon Widerstand nur bei einer bestimmten Spannung (bei diesen großen MOSFETS meistens 10V) gilt. Bei 5V wird er höher sein. Manche Datenblätter geben den Widerstandswert bei mehreren Spannungen an.
Bedenke, dass deine Leitungen zu den LED Stripes und die Stripes selbst starke elektromagentische Felder abstrahlen werden. Radios und andere Funk-Geräte werden in der Nähe der Anlage eingeschränkt funktionieren. PWM würde ich nur bei sehr kurzen Leitungen verwenden. Es gibt LED-Treiber mit PWM Steuereingang zu kaufen, die einen (fast) konstanten Strom (statt Impulse) abgeben. Die sind besser für solche Anwendungen.
Matthias S. schrieb: > Um Piepsen zu vermeiden, > sollte direkt an der Source des MOSFet (GND) und den +12V zum LED Strip > ein dicker Elko Wie quantifiziert man denn einen dicken Elko in dem Fall? So 500nF? Stefan U. schrieb: > Es gibt LED-Treiber mit PWM Steuereingang zu kaufen, die einen (fast) > konstanten Strom (statt Impulse) abgeben. Die sind besser für solche > Anwendungen. So etwas wäre sehr interessant da ich kein Fan von übertriebener Strahlung am Bett bin. Allerdings ist es sehr schwer da etwas zu finden. Ich habe nun einen Treiber für 12V gefunden (https://www.ledclusive.de/LED-Trafo/Meanwell-HLG-Serie/Meanwell-HLG-40H-Netzteil-40W::476.html), der kostet allerdings 33 Euro und braucht ein 10V PWM Signal. Ich denke ich probiere es erst mal ohne Treiber. Das Projekt werde ich jetzt durchziehen aber ich werde nicht vollends zufrieden sein. Ich habe nur begrenzt Möglichkeiten die LED Streifen anzubringen und viel Helligkeit erzeugen sie auch nicht. Die 5m sollten 9000 Lumen erzeugen aber sind nicht viel heller als meine 1300 Lumen E27 LED Lampe.Bei meinem zweiten Projekt werde ich versuchen per Funk eine einzelne oder zwei Lampen anzusteuern. Vielleicht gibt es da etwas im 12/24V DC Bereich. Als Anfänger halte ich mich von 230V AC Phasenanschnitt lieber (erstmal) fern.
> der kostet allerdings 33 Euro Gute Netzteile kosten halt auch was. In 5 Jahren wirst du vergessen haben, wie viel das Netzteil gekostet hat, weil es ohne Probleme läuft und sein geld wert ist. > und braucht ein 10V PWM Signal Bei dem Meanwell HLG-40H kannst du an den PWM Eingang einen Optokoppler anschließen, den du dann mit ganz normalen 3,3 oder 5V Logikpegeln (und Vorwiderstand) ansteuerst.
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