Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Attiny2313 10 LEDs schalten mit Transistoren.


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von WhiteOes (Gast)


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Morgen Leute, ich will eine kleine Schaltung bauen mit 10 LEDs.
Die sollen alle über einen Attiny2313 angesteuert werden.

Spannungsquelle sind 5V.

Habe ein wenig im Forum gelesen dass man die LEDs nicht direkt an den uC 
hängen sollte.

Könnte mir vllt jemand ein wenig helfen wie ich das am besten 
realisieren kann.
Soll ich lieber einzelne Transistoren nehmen (wenn ja welche)
oder doch mit Arrays arbeiten. Wie berechnet man den Vorwiderstand für 
den Transistor?

von aGast (Gast)


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von c-hater (Gast)


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WhiteOes schrieb:

> Morgen Leute, ich will eine kleine Schaltung bauen mit 10 LEDs.
> Die sollen alle über einen Attiny2313 angesteuert werden.
>
> Spannungsquelle sind 5V.
>
> Habe ein wenig im Forum gelesen dass man die LEDs nicht direkt an den uC
> hängen sollte.

Das kommt drauf an. Strom pro LED bzw. Pin und Gesamtstrom sollten die 
vom Datenblatt des 2313 gesetzten Grenzen nicht für längere Zeit 
überschreiten, also 40 bzw. 200mA.

Wenn du also die LEDs mit 10mA pro LED betreibst, ist die Sache völlig 
unkritisch und du kannst auf zusätzliche Treiberstufen verzichten. Im 
Übrigen ist die wahrgenommene Helligkeit bei 10mA nur unwesentlich 
geringer als bei 20mA.

Beitrag #4910023 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #4910032 wurde von einem Moderator gelöscht.
von chris (Gast)


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Wenn du Low Current nimmst ca. (2mA) dann kannst das auch ohne 
Transistoren nutzen.

R= (UB-ULED)/I = (5V-2V)/2mA = 1500 ohmische Bäume

von Ralph S. (jjflash)


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Ich bin zwar nicht "der Idot von oben", aber Maximum ratings für den 
Chip sind:

- Gesamtstromaufnahme maximal 200 mA
- Stomaufnahme maximal per Pin 40 mA

Datasheet Seite 177

Bei einer Aufnahme von 200 mA bei 5V beträgt die Leistungsaufnahme schon 
1W was ich dem Chip nicht zumuten würde wollen (über die max. 
Leistungsaufnahme hab ich nix gefunden).

1/2 Watt im DIL Gehäuse ist jedoch temperaturmäßig IMHO zu verkraften, 
von daher 10mA per LED wohl noch machbar.

3V Spannungsabfall am Widerstand, 2V an der LED ... machen als 
Vorwiderstand ca. 300 Ohm. Einen etwas größeren Widerstand wählen, 330 
oder 390 Ohm und man bleibt unter 10 mA per LED.

Schaltet man sie über einen Transistor:

Gegeben:

If-Diode : 20 mA
Uf-Diode : 2,3V
Ube-Tranistor : 0,65V
Uce-rest : 0,4V
B - Transistor : 200
Übersteuerungsfaktor (gewählt) : 5
Uout - MCU : 4,7V

Urv-diode = Ub - Uce - Uf = 5V-0,4V-2,3V = 2,3V
Rv-diode = Urv / If = 2,3V / 0,02 Ohm = 115 Ohm

Basisvorwiderstand:

Ib = (IC / B) * Übersteuerung = (IC / 200) * 5 = 0,5mA

Urb = Uout - Ube = 4,7 - 0,65V = 4,05V

Rb = Urb / Ib = 4,05V = 0,5mA = 8,1 kOhm (maximal)

von Andreas B. (bitverdreher)


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ladislaus schrieb im Beitrag #4910032:
> Paul schrieb im Beitrag #4910023:
>> c-hater schrieb:
>>> Pin und Gesamtstrom sollten die vom Datenblatt des 2313 gesetzten
>>> Grenzen nicht für längere Zeit überschreiten
>>
>> Und wieder jemand, der meint absolute Grenzwerte in Datenblättern sind
>> nur Richtwerte die man problemlos überschreiten kann.
>
> Aus dem Zitat kann ich das nicht herauslesen.
>
Ich schon: nicht längere Zeit überschreiten heißt daß kurzes 
Überschreiten erlaubt ist. Und genau das ist eben nicht der Sinn von 
"Maximum ratings".
In den DB finde ich allerdings auch nichts über die empfohlenen 
Ausgangsströme. Insofern würde ich, auch in Anbetracht der 
Verlustleistung des Gehäuses, den Ausgängen nicht mehr als 10x5mA 
zumuten wollen.

Gruß
Andreas

von Stefan K. (stefan64)


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Ralph S. schrieb:
> Bei einer Aufnahme von 200 mA bei 5V beträgt die Leistungsaufnahme schon
> 1W was ich dem Chip nicht zumuten würde wollen (über die max.
> Leistungsaufnahme hab ich nix gefunden).
>
> 1/2 Watt im DIL Gehäuse ist jedoch temperaturmäßig IMHO zu verkraften,
> von daher 10mA per LED wohl noch machbar.

Wenn die 200mA eine externe Last schalten, dann muss zur 
Leistungsberechnung der Spannungsabfall über den schaltenden Pins 
verwendet werden und nicht die Versorgungsspannung. Und die beträgt beim 
Schalten gegen Gnd z.B. beim Atmega32 max. 0,7V (V-OL, 
Output-Low-Voltage bei I-OL = 20mA, VCC = 5V).

WhiteOes schrieb:
> Wie berechnet man den Vorwiderstand für
> den Transistor?

     VCC - (Spg-Abfall des T oder Ausgangspins) - (Spg-Abfall über Led)
R = --------------------------------------------------------------------
                            I-Led-soll

Wie bereits gesagt, ist es in den meisten Fällen nicht nötig, den 
maximalen Ledstrom zu verwenden. 1-2mA sind in den meisten Fällen 
ausreichend und schonen alle verwendeten Bauteile.

Viele Grüße, Stefan

von Paul B. (paul_baumann)


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Paul schrieb im Beitrag #4910023:
> Gibt es nurnoch Idioten hier?

ladislaus schrieb im Beitrag #4910032:
> Mit dir ist es einer mehr.

Musik, 2,3,4!

https://www.youtube.com/watch?v=ynWhozyOoZQ

von Ralph S. (jjflash)


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Stefan K. schrieb:
> Wenn die 200mA eine externe Last schalten, dann muss zur
> Leistungsberechnung der Spannungsabfall über den schaltenden Pins
> verwendet werden und nicht die Versorgungsspannung. Und die beträgt beim
> Schalten gegen Gnd z.B. beim Atmega32 max. 0,7V (V-OL,
> Output-Low-Voltage bei I-OL = 20mA, VCC = 5V).

stimmt !!! (mein Fehler so früh am Morgen)


Der Rest (Berechnung der Widerstände) ist jedoch, wenn man das 
auseinandernimmt, dieselbe wie deine Berechnung (logischerweise):

geschaltete Spannung minus Flussspannung minus Spannungsfall an externem 
oder internem Transistor = Vorwiderstand LED

Basisvorwiderstand bei Verwendung externer Transistoren wie oben.

von Ralph S. (jjflash)


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Ralph S. schrieb:
> geschaltete Spannung minus Flussspannung minus Spannungsfall an externem
> oder internem Transistor = Vorwiderstand LED

= Spannung Vorwidertand LED

(bevor ich noch einen Fehler eingestehen muss)

von HildeK (Gast)


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Ralph S. schrieb:
> Bei einer Aufnahme von 200 mA bei 5V beträgt die Leistungsaufnahme schon
> 1W was ich dem Chip nicht zumuten würde wollen (über die max.
> Leistungsaufnahme hab ich nix gefunden).

Das ist nicht das Problem, das eine Watt wird ja nicht im Chip verheizt, 
sondern an die LEDs weitergegeben. Bei 20mA fallen intern an jedem Port 
800mV * 20mA = 16mW ab, also bei 10 LEDs 160mW. Es kommen dann noch 
maximal 35mW Eigenbedarf des Chips hinzu (@5V). Das ist alles noch kein 
Problem.

In keiner Schaltung sollten die Angaben unter 'Maximum Ratings' je 
erreicht oder gar überschritten werden, auch nicht kurzzeitig! Der Chip 
darf dann ungestraft sofort kaputt gehen.
Insofern ist die Kritik an c-hater berechtigt.

An anderer Stelle im DB sind die HIGH- und LOW-Ausgangsspannungen 
angegeben. Bei 5V hält der Chip mit einer Belastung von 20mA am Ausgang 
die Logikpegel ein, bei 3V sind es nur 10mA. Für den Betrieb von LEDs 
ist aber das Einhalten von Logikpegeln nicht primär wichtig.

Fazit: es ist problemlos möglich, 10mA oder 15mA für jede LED direkt vom 
Port aus zu bedienen. Bei 20mA erreichst du mit 10 LEDs eben die Grenze 
für die VCC/GND Pins und da solltest du etwas Abstand halten.

von Peter D. (peda)


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Unter DC Characteristics:

1] The sum of all IOL, for all ports, should not exceed 60 mA.
1] The sum of all IOH, for all ports, should not exceed 60 mA.

Schaltet man je 5 LEDs gegen GND und 5 gegen VCC, sind somit
60mA / 5 = 12mA voll im Rahmen.

Als Bastler muß man aber nicht päbstlicher sein als der Pabst und kann 
auch ruhig die 200mA ausreizen.

von Axel R. (Gast)


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Kommt ja zudem auch auf die LED an, die man am Ende betreiben möchte.
Nimmt man so eine und man braucht keine Taschenlampe, dann reicht da ein 
halbes Milliampere locker aus. Bei 5mA möchtest Du da schon nicht mehr 
hineinsehen.

in orange:

https://www.reichelt.de/SMD-LEDs-PLCC/LA-G6SP/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=3036&ARTICLE=111548&OFFSET=75&;

oder die grüne hier:

https://www.reichelt.de/SMD-LEDs-PLCC/LT-G6SP/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=3036&ARTICLE=111550&OFFSET=75&;

Gruß
StromTuner

EDIT: ok, mit knap 80Cent nicht billig. Dafür ist man unter sich ;)
StromTuner

von Marc V. (Firma: Vescomp) (logarithmus)


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Peter D. schrieb:
> Schaltet man je 5 LEDs gegen GND und 5 gegen VCC, sind somit
> 60mA / 5 = 12mA voll im Rahmen.

 Ja.


> 1] The sum of all IOL, for all ports, should not exceed 60 mA.
> 1] The sum of all IOH, for all ports, should not exceed 60 mA.

 Wobei sich das aber nur auf die Spannung bezieht, d.h. es können
 ruhig mehr mA sein, nur wird dann die Spannung am Pin nicht mehr
 garantiert.
 Beispiel:
 Output Voltage bei 5mA ist 4,9V, bei 20mA sind es min. 4,2V.

Ralph S. schrieb:
> - Stomaufnahme maximal per Pin 40 mA

 Das sind Grenzwerte.
 ATMEL garantiert nur bis 20mA. Alles darüber kann, muss aber nicht
 funktionieren.
 Im Extremfall kann es sogar sein, dass bei 40mA nur noch 2V am Pin
 anstehen und ATMEL verweist dich dann seelenruhig auf sein DaBla.

: Bearbeitet durch User
von WhiteOes (Gast)


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Vielen Dank für die zahlreichen Antworten. Die Anzahl der LEDs würde ich 
evtl sogar noch erweitern, der Platz spielt auch keine Rolle. Da ich bis 
jetzt nicht mit Transistoren gearbeitet habe würde ich das gern 
probieren.
Die LEDs ziehen ca 20mA.

Habe etwas gelesen dass die Spannungsquelle für den uC und die LEDs 
nicht gleich sein darf. Kann mir jemand erklären was es auf sich hat?

von Thomas E. (Firma: Thomas Eckmann Informationst.) (thomase)


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WhiteOes schrieb:
> Kann mir jemand erklären was es auf sich hat?

Das ist Unsinn.

von WhiteOes (Gast)


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Heisst also ich kann problemlos eine Spannungsquelle für uC und LEDs 
werwenden?
Ok, bleibt nur die Berechnung für den Widerstand am Transistor. Wofür 
ist der Widerstand an dieser Stelle da?

von Thomas E. (Firma: Thomas Eckmann Informationst.) (thomase)


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WhiteOes schrieb:
> Heisst also ich kann problemlos eine Spannungsquelle für uC und LEDs
> werwenden?

Ja.

> Ok, bleibt nur die Berechnung für den Widerstand am Transistor. Wofür
> ist der Widerstand an dieser Stelle da?

Welchen meinst du: Den Basisvorwiderstand oder den Led-Vorwiderstand?

: Bearbeitet durch User
von WhiteOes (Gast)


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Den Basiswiderstand.

von Thomas E. (Firma: Thomas Eckmann Informationst.) (thomase)


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WhiteOes schrieb:
> Den Basiswiderstand.

Der begrenzt den Basisstrom. Ohne würde der Transistor nicht lange 
mitmachen.
Andererseits sorgt er dafür, daß der Kollektorstrom, der durch die Led 
fliessen soll, groß genug ist.

von WhiteOes (Gast)


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Ok super vielen Dank.
Falls ich es richtig verstehe (Beispiel)
LED - 50mA
Transistor FMMT 497 TA - Hfe 100.

Ib 50mA/30= 1,6mA

Attiny 5V, bleiben 3,8V

Rb 3,8V/1,6mA = 2375 Ohm.

Also sollte ich bei dieser Rechnung 2kOhm als Basiswiderstand nehmen?

von Thomas E. (Firma: Thomas Eckmann Informationst.) (thomase)


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WhiteOes schrieb:
> Also sollte ich bei dieser Rechnung 2kOhm als Basiswiderstand nehmen?

Bei Schalttransistoren nimmt man das nicht so genau.

Für typische Wald- und Wiesentransistoren mit 1A Kollekorstrom nimmt man 
bei 5V so um und bei 1K. Dann steuert der Transistor satt durch. Den 
Kollektorstrom begrenzt der Vorwiderstand der Led, die Glühlampe, die 
Relaisspule oder was auch immer da dranhängt.

Die ganze Rechnerei ist für Analogschaltungen. Also so ein Zeug mit 
Basisspannungsteiler und Arbeitspunkteinstellung.

In der Digitaltechnik rechnet man allenfalls Pi * Daumen oder macht es 
so, wie man es schon immer gemacht hat.

von Ralph S. (jjflash)


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Thomas E. schrieb:
> In der Digitaltechnik rechnet man allenfalls Pi * Daumen oder macht es
> so, wie man es schon immer gemacht hat.

Lachen muß: endlich bin ich mal nicht alleine.

5V beim BC549 ... Basisvorwiderstand 4,7k reicht für Kollektorströme bis 
ca. 50 mA immer (ist dann in etwa 1 mA Basisstrom und der Transistor 
übersteuert "sicher").

von WhiteOes (Gast)


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Super, das klingt interessant.
Welche Transistoren könnt ihr mir empfehlen? Ich weiss nicht genau auf 
was ich achten soll wenn ich 5V schalten muss.

von Thomas E. (Firma: Thomas Eckmann Informationst.) (thomase)


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WhiteOes schrieb:
> Welche Transistoren könnt ihr mir empfehlen?

Ich nehme BC517 oder BC639. Warum? Weil ich die immer nehme.

von thoern (Gast)


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Ganz ehrlich, das mit den Transistoren ist doch völlig überzogen. Du 
brauchst für jede LED einen Transistor, macht bei 10 LEDs auch so viele 
Transistoren. Wozu?
Die Lösungen stehen doch oben. Nimm einfach LEDs, die mit etwas geringer 
geringerem IF.

Gruss, thoern

von WhiteOes (Gast)


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Ja das verstehe ich, aber ich würde auch eventuell paar LEDs mehr dazu 
nehmen. Sogar stärkere.

Wie sieht es aus mit Transistor Arrays, braucht man da auch 
Basiswiderstand ?

von Ralph S. (jjflash)


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ULN2803 eingebauten Basisvorwiderstand 2,7k
ULN2804 eingebauten Basisvorwiderstand 10,5k

=> keine externen Vorwiderstände notwendig !

... aber daran denken: Darlington - Transistorarray und deshalb Uce 
Spannungsabfall in etwa 1,3V (die dann bei der Spannung der geschalteten 
Lasten fehlen)

von Axel R. (Gast)


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http://www.digikey.com/catalog/en/partgroup/npn-pre-biased-transistors/15636
Basiswiderstand integriert
(Resistor equipped Transistor "RET")
googlefutter: ret npn 500mA

StromTuner

von WhiteOes (Gast)


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Axel R. schrieb:
> http://www.digikey.com/catalog/en/partgroup/npn-pr...
> Basiswiderstand integriert
> (Resistor equipped Transistor "RET")
> googlefutter: ret npn 500mA
>
> StromTuner

Das ist perfekt. Danke, ich werde dann bisschen löten und berichte ob es 
geklappt hat.

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