Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LEDs ansteuern, Knobel knifflig, oder?


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von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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Ich peil's grad nich und brauch mal n Denkanstoß.

Schaltung siehe Bild
Zweck: optische Anzeige einer 8bit breiten Eingabe, die Dip-Schalter hab 
ich in der aufgemalten Schaltung einfach mal weggelassen, möge man sich 
vor R1..R8 denken. Die Ausgänge zum Bus ebenfalls.

R10 sei ein Poti, ich hab hier zu Simulationszwecken einen normalen R 
genommen.

D1..D8 seien stinknormale 
https://www.reichelt.de/LEDs-3-mm/LED-3MM-RT/3/index.html?ACTION=3&LA=2&ARTICLE=10228&GROUPID=3018&artnr=LED+3MM+RT&SEARCH=%252A 
rote 3mm-LED mit 20mA.

V1 wird variieren zwischen 2V und 5V, nicht beinflussbar.
Ich möchte die helligkeit der LEDs gleichmäßig für alle nachjustieren 
können, was wiederum von der nicht beinflussbaren U(V1) abhängig ist.

Ist V1 also grad nur 2V muss ich R10 verringern, damit die LEDs 
einheitlich halbwegs hell sind. Ist V1 5V vice versa. Auch brauche ich 
die Anzeige nicht immer auf Vollleistung, dann möchte ich entsprechend 
drosseln können.

Ich möchte die LEDs in einem Bereich von 3..5mA (kaum leuchtend) bis 
20mA (100% Leuchtkraft) regeln können. Für ganz aus kann ich dann noch 
einen extra Schalter nach R10 einsetzen.

Je nach Schalterstellung fliesst ein unterschiedlich hoher Strom durch 
R10, nämlich U(V1)/(n*I(Dn)).

Frage: Wie hoch müssen R1..R8 bzw. R10 sein?

pro LED ergibt sich ein Wertebereich für Rn=f(V1,Dn) von:
2V/20mA = 100R
5V/3mA = 1667R

Aber wie komme ich auf R10 bei einer Last von n*Rn (n=0..8)?

Ich peils grad nich.

p.s. Das is keine Hausaufgabe, das is ne praktische Frage.

: Verschoben durch Moderator
von Joe F. (easylife)


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Mit einem Poti funktioniert das nicht. Je nachdem wie viele LEDs an sind 
müsste sich die Potistellung ja ändern.

Ersetze das Poti durch einen Transistor, regle die Helligkeit mit PWM 
(z.B. mit einem NE555). Jede LED sollte dann einen Vorwiderstand von ca. 
100 Ohm bekommen.

Allerdings wird es ein Problem geben bei Spannungen unter 3V. Die LED 
hat eine Forward-Spannung von 1.7...2.8V.

: Bearbeitet durch User
von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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Joe F. schrieb:
> Mit einem Poti funktioniert das nicht. Je nachdem wie viele LEDs an sind
> müsste sich die Potistellung ja ändern.
>
> Ersetze das Poti durch einen Transistor, regle die Helligkeit mit PWM
> (z.B. mit einem NE555). Jede LED sollte dann einen Vorwiderstand von ca.
> 100 Ohm bekommen.

vieeel zu kompliziert
es ist mir relativ egal dass die LEDs dunkler werden umso mehr 
angesteuert werden, da ich das weiß und die Ursache kenne, wenn es MIR 
subjektiv zu dunkel wird regle ich nach, vice versa
dafür muss ich keine PWM aufbauen
Einfach denken und bauen heisst in diesem Fall das Motto.


> Allerdings wird es ein Problem geben bei Spannungen unter 3V. Die LED
> hat eine Forward-Spannung von 1.7...2.8V.

Ja richtig, da werde ich mich noch um V1min kümmern müssen.

: Bearbeitet durch User
von Felix A. (davinciclaude)


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Zwischen V1 und die Widerstandsreihe könntest du einen 5V 
Hochsetzsteller schalten.
Vielleicht diesen hier?

https://www.pololu.com/product/2562

von THOR (Gast)


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Mach aus R10 ne Stromsenke, aufgebaut aus Poti, NPN und 
Emitterwiderstand. Der Emitterwiderstand kann sehr klein werden und 
notfalls auch weggelassen werden.

Die Helligkeit der LEDs variiert dann allerdings mit der Anzahl der 
gerade leuchtenden LEDs, aber einfache Schaltungen haben halt Nachteile.

Leuchtkraft drosseln kannst du sehr einfach, indem du der Basis vom BJT 
Strom wegziehst.

Dimensionierung so, dass eine einzelne LED ihren Maximalstrom gerade so 
unterschreitet.

von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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THOR schrieb:
> Leuchtkraft drosseln kannst du sehr einfach, indem du der Basis vom BJT
> Strom wegziehst.
>
> Dimensionierung so, dass eine einzelne LED ihren Maximalstrom gerade so
> unterschreitet.

Hast du da mal ne kleine Skizze, bitte?

von Teo D. (teoderix)


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Kann es sein das Du so etwas brauchst/willst?
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm3914.pdf

von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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Teo D. schrieb:
> Kann es sein das Du so etwas brauchst/willst?
> https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm3914.pdf

nein, ich will keinen Bargraph bauen
Vor jede LED kommt ein Dipschalter, mit dem ich das bit 2^n (n=0..7) 
schalte, der Ausgang zum Bus kommt zwischen DipSchalter und Rn.
Die LEDs sollen den Status der bits nur leuchtend darstellen.

von Der Andere (Gast)


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THOR schrieb:
> Mach aus R10 ne Stromsenke, aufgebaut aus Poti, NPN und
> Emitterwiderstand.

Und was soll das bringen? Dann werden die Leds immer noch 
unterschiedlich hell je nachdem ob eine oder mehrere Leuchten.
Wenn als leuchten idet der Strom pro Led gerade mal 1/8.

Das Buchhalter und Controller so pfuschen stimmt nich nachdenklich :-)

von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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mit ltSpice (obige Schaltung) habe ich das nun händisch simuliert
Bei R1..8 trage ich jeweils 5R ein und für R10 ergibt sich ein 
Minimalwert von 8R, wenn alle LEDs auf EIN stehen. Dann ergibst sich der 
I(R10) von 160mA bzw. knapp 20mA pro LED.

Als LED habe ich eine NSCW100 eingetragen, sehr viel Auswahl hat ltSpice 
da nicht, die sind mit 30mA angegeben.

Für das Poti würde ich somit ein logarithmisches 1k nehmen. Aber 3,20€ 
bei reichelt für so einen Popelkram, grpmh...

von Der Andere (Gast)


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Der Andere schrieb:
> Wenn als leuchten idet der Strom pro Led gerade mal 1/8.

Sorry, Knoten in den Fingern:
Soll heisen:
"Wenn alle leuchten ist der Strom pro Led gerade mal 1/8."

von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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Der Andere schrieb:

> Das Buchhalter und Controller so pfuschen stimmt nich nachdenklich :-)

echt?
Weil Buchhalter und Controller selten eine ETechnik-Ausbildung bekommen 
haben ist das doch eher mehr als verständlich, oder nich ?
;-)

von Der Andere (Gast)


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Mike B. schrieb:
> habe ich das nun händisch simuliert

Grundrechenarten?

von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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Der Andere schrieb:
> Mike B. schrieb:
>> habe ich das nun händisch simuliert
>
> Grundrechenarten?

mach vor, das is zu einfach für n Controller :D

von Joe F. (easylife)


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Dass 5 und 8 Ohm nicht richtig sein kann rechnet bei mir der Bauch.
Simulationen bei niedriger Spannung mit der unpassenden LED (Vf) sind 
für den Ar*ch.

: Bearbeitet durch User
von Der Andere (Gast)


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Mike B. schrieb:
> mach vor, das is zu einfach für n Controller :D

Na denn...

Eins noch.
Wenn du deine Schaltung so auslegst, daß: bei 2V 20mA fliessen können 
dann ist dir hoffentlich klar, daß wenn du die Schaltung dann 
versehentlich an 5V anschliesst deine Leds nur noch ein kurzes 
Aufblitzen erzeugen. Gerne kombiniert mit einem akustischen "Knacks".
Es entsteht dann meistens ein Nimmer-Gatter.

Das wäre der eine Vorteil von Thors Vorschlag. Abgesehen davon, daß der 
aber erst bei einer Eingangsspannung von ca 3V funktioniert, was als 
Minimum Eingangsspannung es auch für dich deutlich einfacher machen 
würde.

von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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Joe F. schrieb:
> Dass 5 und 8 Ohm nicht richtig sein kann rechnet bei mir der Bauch.
> Simulationen bei niedriger Spannung mit der unpassenden LED (Vf) sind
> für den Ar*ch.

ich simuliere i.M. nur den Bereich 3..5V

von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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Der Andere schrieb:
> Wenn du deine Schaltung so auslegst, daß: bei 2V 20mA fliessen können
> dann ist dir hoffentlich klar, daß wenn du die Schaltung dann
> versehentlich an 5V anschliesst deine Leds nur noch ein kurzes
> Aufblitzen erzeugen.

Deswegen sollte vor jedem Einschalten von V1 immer erst R10 voll 
zugemacht und dann runtergeregelt werden.

von Joe F. (easylife)


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Mike B. schrieb:
> Deswegen sollte vor jedem Einschalten von V1 immer erst R10 voll
> zugemacht und dann runtergeregelt werden.

Das kommt dann in die Bedienungsanleitung auf Seite 3.
Komm, mal ganz ehrlich, diese Lösung ist einfach sehr schlecht.
Es gibt jede Menge fertige und mit wenigen Zusatzbauteilen zu 
betreibende ICs für solche "Probleme", und dann leuchten alle LEDs immer 
gleich hell und zwar unabhängig von der Versorgungsspannung und 
unabhängig davon, wie viele LEDs gleichzeitig leuchten.

: Bearbeitet durch User
von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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Joe F. schrieb:
> Das kommt dann in die Bedienungsanleitung auf Seite 3.
das ganze Projekt ist ausschliesslich für mich gedacht, da jibbet keene 
Anleitung.

> Komm, mal ganz ehrlich, diese Lösung ist einfach sehr schlecht.
> Es gibt jede Menge fertige und mit wenigen Zusatzbauteilen zu
> betreibende ICs für solche "Probleme",

mir reicht "simple" und "manuell"

Natürlich muss ich bei einer Frage auf uc.net mit einer Antwort pro uc 
rechnen, das ist ja auch Sinn der Seite.

von Felix A. (davinciclaude)


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Vielleicht bin ich ja zu blöd, um das Problem in seinem vollen Ausmass 
zu verstehen. Aber: Was spricht gegen einen Aufwärtswandler (z.B. 
https://www.pololu.com/product/2564) ? Dann hast du eine stabile 
Speisung und kannst dir den Helligkeitsanpassungsmurks sparen. Oder sind 
5 € zu teuer?
Und wenn du von einer 8-Bit breiten Eingabe sprichst, nehme ich an, da 
hockt irgendwo eine digitale Schaltung dahinter. Dann könntest du der 
auch gleich eine anständige Speisung spendieren, statt dem 2..5V 
Gemurkse.

von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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Claude D. schrieb:
> Oder sind 5 € zu teuer?

ja, nur um mir persönlich die subjektive Helligkeit richtig einzustellen 
sind mir 5€ zu teuer, allerdings ist auch das von mir bevorzugte Poti 
mit 3,20€ nicht kostenlos, aber DAFÜR habe ich zum Glück bestimmt 
nochwas in der Grabbelkiste rumliegen

> hockt irgendwo eine digitale Schaltung dahinter
logisch, umsonst baue ich ja kein 8bit Eingabepult...

jedoch müssen (vorerst) sämtliche nachgelagerten Schaltungen (in diesem 
Fall meist Gates) mit unterschiedlichen high-Ausgangs-Spannungsleveln 
der vorherigen Stufe klarkommen, und das werden nicht in allen Fällen 
die avisierten 5V sein

: Bearbeitet durch User
von Felix A. (davinciclaude)


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Dann speist du halt alles nachgelagerte und alles vorgelagerte mit einer 
anständigen/gleichen Eingangsspannung. Aber mit Zeug aus der Bastelkiste 
wird das tendenziell Murks. exp-tech.de hat übrigens auch Pololu Zeugs, 
zzgl. 3.50 Versand...

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Deine Annahme, dass die LED's bei 3mA kaum leuchten, ist nicht richtig. 
Das Auge reagiert logarithmisch. Um "kaum" leuchten zu erreichen, musst 
du schon auf 0,1mA runter gehen.

von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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Stefan U. schrieb:
> Deine Annahme, dass die LED's bei 3mA kaum leuchten, ist nicht
> richtig.
> Das Auge reagiert logarithmisch. Um "kaum" leuchten zu erreichen, musst
> du schon auf 0,1mA runter gehen.

"kaum" is ja auch relativ relativ subjektiv, oder?
Aber Danke für den Tip!

von Manfred (Gast)


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Mike B. schrieb:
> mit ltSpice (obige Schaltung) habe ich das nun händisch simuliert
Wer LED plus Vorwiderstand simulieren muss, sollte sich dringend ein 
anderes Hobby suchen.

Stefan U. schrieb:
> Deine Annahme, dass die LED's bei 3mA kaum leuchten, ist nicht richtig.
> Das Auge reagiert logarithmisch. Um "kaum" leuchten zu erreichen, musst
> du schon auf 0,1mA runter gehen.
Ich könnte Dir ein paar LEDs schenken, wo Du bei 0,1mA nichts siehst - 
MV5054 und älter. Bei den HLMP-3315 wird sich wohl auch nichts tun :-)

Mein aktuelles China-Zeugs in blau oder weiß ist als Kontrollampe 
bereits bei 1mA deutlich zu hell.

von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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Manfred schrieb:

> Wer LED plus Vorwiderstand simulieren muss, sollte sich dringend ein
> anderes Hobby suchen.
es war zu spät zum Denken gestern abend

von Joe F. (easylife)


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Mit 8 zusätzlichen Zenerdioden (insgesamt 0,16 EUR) machst du deinen 
Pfusch wenigstens ein bisschen erträglicher...

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von J. C. (terminator002)


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R10 durch eine Spannungsquelle ersetzen.
Oder Dioden in Reihe schalten und wahlweise kurzschließen.

von Martin S. (led_martin)


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Falls einen die Löterei nicht schreckt, kann man es auch wie in der 
angehängten Schaltung machen. Es sind zwar viele Bauteile, aber nichts 
Teures oder Exotisches. Jede LED hat ihre eigene Stromquelle, das Poti 
gibt den Strom-Sollwert für alle vor. So ist das sogar einigermaßen 
unabhängig von der Betriebsspannung, 3V sollten es aber schon mindestens 
sein. Eine kleine Abhängigkeit von der Anzahl der leuchtenden LEDs 
bleibt, da bei den Stromquellen der ausgeschalteten LEDs die Basis 
heruntergezogen wird.

Mit freundlichen Grüßen - Martin

von Thomas E. (picalic)


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Oder die LED-Spannung einmal stabilisieren.

von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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8-|
heiliges Kanonenrohr
das wird ja immer komplizierter

aber sieht verdammt gut aus

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