Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Mosfet Laser Treiber


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von Benedikt K. (benedikt_k)


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Hallo,
ich würde meinen Laser Treiber gerne so umbauen, dass ich diesen über 
PWM dimmen kann.
Momentan sieht der Treiber so aus:
https://picload.org/image/rcaawlgi/laser_driver.png

Dazu habe ich mir einen IRLZ34N geholt.
Kann ich den E3055 jetzt einfach gegen den Mosfet 
tauschen?(Wahrscheinlich muss ich den Kondensator und den 500Ω 
Widerstand ausbauen oder?)

Daten:
-Ansteuerung über 5V vom Arduino Nano
-Laser Diode: 
Ebay-Artikel Nr. 172446061254
-Netzteil 9V

Ich haffe jemand kann mir da helfen.

(leider habe ich keinen Weg gefunden das Bild in den Text einzufügen...)

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Benedikt K. schrieb:

> ich würde meinen Laser Treiber gerne so umbauen, dass ich diesen über
> PWM dimmen kann.
> Momentan sieht der Treiber so aus:
> https://picload.org/image/rcaawlgi/laser_driver.png
>
> Dazu habe ich mir einen IRLZ34N geholt.
> Kann ich den E3055 jetzt einfach gegen den Mosfet
> tauschen?

Dimmen kann man Laserdioden nicht so ohne weiteres, modulieren
schon. Dazu würde ich aber den Transistor, (ob FET oder BJT ist
egal) eher parallel zur Diode schalten. Ob der LM317 als KSQ für
Laserdioden geeignet ist, wage ich eher zu bezweifeln. Normaler-
weise verwendet man da wesentlich aufwänderige Schaltungen mit
Messung der Helligkeit. Übrigens, solche Laserdioden können
ernsthafte Verletzungen hevorrufen und  sollten auch für Test-
zwecke nur in geschlossenen Gehäusen betrieben werden.

von Benedikt K. (benedikt_k)


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Also den LM317 nutzen jedemenge Leute im Laser Bereich.
(Zumindest bei den kleineren Lasern)
Das hat auch bisher immer ohne Probleme funktioniert.

Sicherheitsausrüstung ist vorhanden (Brille, geschlossenes Gehäuse usw.)

Du meinst also, da wo der Kondensator ist den Mosfet rein und dann:
Gate=> PWM Pin
Sorce=> GND "-"
Drain=> "+"

?

: Bearbeitet durch User
von Patrick J. (ho-bit-hun-ter)


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Hi

Bei 6,3W Eingangsleistung wird die Diode Löcher in die Umhausung 
brennen.
Sofern Du Deine Augen noch länger nutzen möchtest, solltest Du DRINGEND 
über die Nutzung einer entsprechenden Schutzbrille nachdenken.
Von der eingesetzten Leistung wird nur ein Bruchteil in Licht 
umgewandelt, da man aber mit 500mW schon wunderbar Laser-Gravieren kann, 
möchte ich Das nicht in meinen Augen probieren.
Nicht jede Laser-Brille ist eine Schutzbrille und nicht jede 
Laser-Schutz-Brille ist für jeden Laser geeignet (blauer Laser = rote 
Brille und umgekehrt, die nm-Werte (Wellenlänge) müssen passen!)
Hautverbrennungen würde ich auch nicht ausschließen.

Sorry für die Panikmache, aber Du lässt in keinem Wort erkennen, daß Du 
weißt, was Du machst.

MfG

PS: Ok, gerade gelesen, daß Schicherheitsausrüstung vorhanden ist.
Posts haben sich überschnitten :)

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Benedikt K. schrieb:
> Momentan sieht der Treiber so aus:

Das ist doch kein Lasertreiber, das ist ein schlechter Vorwiderstand.

Es gibt robuste Laserdioden, denen nichts was auch macht, sogar ein 
LM317, der eigentlich gar kein Stromregler ist und daher als solcher 
nicht mal stabil sein muss. Ich bezweifle, daß deine Laserdiode so 
robust ist.

Das Problem am LM317 ist: Er ist langsam. Ein Vorwiderstand wäre bei 
stabilen 9V (keine Bloockbatterie sondern geregelt) weit besser:
1
   +9V
2
    |
3
   10R
4
    |  LaserDiode
5
    +-|>|-+
6
          |
7
PWM --R--|< BD137 
8
          |E
9
         GND
Sind die 9V aus einer Batterie, sollte man regeln
1
  +5V..+9V
2
      |  LaserDiode
3
      +-|>|-+
4
            |
5
PWM --R--+-|< BD137
6
         |  |E
7
   BC547 >|-+
8
        E|  |
9
         | 0R68
10
         |  |
11
GND -----+--+
Der Strom aus dieser Schaltung ist aber leicht temperaturabhägig, was 
egal ist, weil auch die Laserdiodeneffizienz leicht temperaurabhängig 
ist.

Zum Laserdiodentreiber wird das ganze erst, wenn mit einer Photodiode 
die Helligkeit Lasers ausgewertet wird, um nicht den Strom sondern die 
Abgabeleistung konstant zu halten, bzw. im PWM in der Helligkeit zu 
ändern. Dabei kann man sich an den Punkt herantasten, daß die Laserdiode 
zwischen dem Bereich in dem sie lasert und dem Bereich in dem sie nur 
als LED leuchtet hin und hergeschaltet wird.

: Bearbeitet durch User
von Klaus (Gast)


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Michael B. schrieb:
> der eigentlich gar kein Stromregler ist und daher als solcher
> nicht mal stabil sein muss.

Er hält aber die Spannung über dem Shunt konstant. Und nach Gevatter Ohm 
ist der Strom konstant, wenn Widerstand (Shunt) und Spannung über ihm 
konstant sind.

MfG Klaus

von Harald W. (wilhelms)


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Klaus schrieb:

> Er hält aber die Spannung über dem Shunt konstant. Und nach Gevatter Ohm
> ist der Strom konstant, wenn Widerstand (Shunt) und Spannung über ihm
> konstant sind.

Leider halten sich viele Regler nicht an Gevatter Ohm, sondern
fangen an zu schwingen, insbesondere kurz nach dem Einschalten.

von Benedikt K. (benedikt_k)


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Also ich kann nur sagen das die Schaltung so seit ein paar Wochen ohne 
Probleme funktioniert (lässt sich nur nicht "dimmen").
Diese Art von "Treibern" wird von sehr vielen Leuten in kleinen 
Lasern/Gravieren genutzt und das ohne Probleme.
https://sites.google.com/site/dtrlpf/home/flexdrives/rog8811

Um jetzt auch Schatierungen gravieren zu können würde ich gerne den 
E3055 durch einen Mosfet ersetzten mit dem das angeblich klappen soll.

von Achim S. (Gast)


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Benedikt K. schrieb:
> Also ich kann nur sagen das die Schaltung so seit ein paar Wochen ohne
> Probleme funktioniert (lässt sich nur nicht "dimmen").

das glaube ich dir, ich hab schon oft vergleichbare Schaltungen für den 
kontinuierlichen Betrieb von Laserdioden im Einsatz gesehen.

Benedikt K. schrieb:
> Um jetzt auch Schatierungen gravieren zu können würde ich gerne den
> E3055 durch einen Mosfet ersetzten mit dem das angeblich klappen soll.

Das glaube ich weniger: egal ob FET oder npn - das Problem mit dem 
ständigen "Einschwingärger" des LM317 wird unverändert bleiben.

von C. W. (chefkoch)


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Anbei mal die aufgenommene Schaltung eines 3.5 Watt Treibers vom 
Chinamann.

von Falk B. (falk)


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von Achim S. (Gast)


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C. W. schrieb:
> Anbei mal die aufgenommene Schaltung eines 3.5 Watt Treibers vom
> Chinamann.

Gefällt mir leider auch gar nicht ;-)

Über "TTL_in" wird Q3 das Steuersignal weggenommen. Aber der LM358 wird 
weiter versuchen, den Strom zu treiben, und dabei an den oberen Anschlag 
gehen. Sobald das TTL-Signal dann wieder umschaltet bekommt die 
Laserdiode zuerst mal einen zu großen Strompuls ab (bis der LM358 wieder 
nach unten "gekrochen" kommt, Zeitkonstante im 100µs Bereich).

von C. W. (chefkoch)


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Immerhin wird der Maximalstrom durch den Widerstand und dem Trimmer vor 
der Basis des Transistors begrenzt.

von Marcus W. (marcusaw)


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von Michael B. (laberkopp)


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Marcus W. schrieb:
> Mit ein bisschen umbasteln taugt die schaltung
> auch für einen Diodenlaser

DIE Schaltung ohne Kompensation am Gail 1 OpAmp dafür kapzitiver Last 
durch das MOSFET Gate sicher nicht, nicht mal für LEDs.

von Achim S. (Gast)


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C. W. schrieb:
> Immerhin wird der Maximalstrom durch den Widerstand und dem Trimmer vor
> der Basis des Transistors begrenzt.

Ein schacher Trost :-) Den Job würde ein einfacher Vorwiderstand vor der 
Laserdiode mindestens so gut erledigen. (Wurde ja auch schon 
vorgeschlagen und würde mir tatsächlich besser gefallen als diese 
Chinamann-Schaltung).

von Klaus (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Leider halten sich viele Regler nicht an Gevatter Ohm, sondern
> fangen an zu schwingen, insbesondere kurz nach dem Einschalten.

Dann liefern sie auch keine konstante Spannung und verdienen den Namen 
Spannungsregler nicht wirklich. An Naturgesetze muß man sich nicht 
halten, die Natur erzwingt ihre Durchsetzung einfach.

MfG Klaus

von Marcus W. (marcusaw)


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Michael B. schrieb:
> Marcus W. schrieb:
>> Mit ein bisschen umbasteln taugt die schaltung
>> auch für einen Diodenlaser
>
> DIE Schaltung ohne Kompensation am Gail 1 OpAmp dafür kapzitiver Last
> durch das MOSFET Gate sicher nicht, nicht mal für LEDs.

Das ist aber seltsam.... ich hab die Schaltung gerade vor mir stehen und 
mit einen 500mW UV-Laser funktioniert sie einwandfrei. Auch LEDs 
funktionieren. Der Fet ist ein IRLZ44N LL-Fet und ich merke kein 
seltasames Verhalten.

Wo könnte es hierbei Probleme geben? Anscheinend weißt du etwas, das ich 
nicht weiß - also bitte teile deine Weisheit, damit ich aus meinen 
Fehlern lernen kann.

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Klaus schrieb:

> Harald W. schrieb:
>> Leider halten sich viele Regler nicht an Gevatter Ohm, sondern
>> fangen an zu schwingen, insbesondere kurz nach dem Einschalten.
>
> Dann liefern sie auch keine konstante Spannung

Als Spannungsregler ist der LM317 ja spezifiziert und da auch
recht gutmütig. Als Stromregler ist er jedoch nicht spezifiziert
und da muss man sich dann nicht wundern, wenn er "rumzickt".

von Falk B. (falk)


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Siehe Anhang.

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Marcus W. schrieb:
> Das ist aber seltsam.... ich hab die Schaltung gerade vor mir stehen und
> mit einen 500mW UV-Laser funktioniert sie einwandfrei. Auch LEDs
> funktionieren.

Du bist so ein Typ, der über eine rote Fussgängerampel geht, und fragt: 
"Wieso ? Ging doch."

> Wo könnte es hierbei Probleme geben?

Überstrom.

Manche Laser sind robust und halten mehrfachen Überstrom aus, andere 
reagieren exponentiell und brennen sich in Nanosekunden die Spiegel weg.

> Der Fet ist ein IRLZ44N LL-Fet und ich merke kein seltasames Verhalten.

Na wenn DU es merkst, ist es eh zu spät. Man oszilloskopiert so eine 
Schaltung, und beobachtet die Reaktion (Strom durch Laser gemessen an 
Spannungsabfall durch shunt) auf Versorgungsspannungsschwankungen und 
hier natürlich PWM an und abschalten.

Gerade die von dir gelieferte Stromquellenregelung ist dafür bekannt, 
anklemmen der Last (bei schon eingeschalteter Versorgung) erst mal den 
vollen Kurzschlusstrom fliessen zu lassen.

von Klaus (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Als Spannungsregler ist der LM317 ja spezifiziert und da auch
> recht gutmütig. Als Stromregler ist er jedoch nicht spezifiziert
> und da muss man sich dann nicht wundern, wenn er "rumzickt".

Er regelt ja auch nicht den Strom, nie. Er regelt immer die Spannung 
über der Last. Dies macht er dadurch, daß er den Strom durch die Last 
variiert.

Wenn diese Last nun rein Ohmsch und auch noch konstant ist (und dann 
nicht Last sondern Shunt genannt wird) stellt sich pflichtgemäß ein 
konstanter Strom ein. Und dieser konstante Strom fließt nach Kirchhoff 
im ganzen Stromkreis, auch durch den Laser.

Der LM317 weiß nicht, das sich der Nutzer für die von ihm unter Mühen 
hergestellte konstante Spannung nicht interressiert, sondern nur für den 
dafür nach dem Ohmschen Gesetz notwendigen konstanten Strom.

MfG Klaus

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