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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik lineare steuerbare Konstantstromquelle für 12V LED Band gesucht


Autor: beleuchter (Gast)
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Halo, das Thema ist nicht neu, die Forumsuche findet gefühlt 100 Threads 
zum Thema. Einige habe ich angeschaut, eine nachbaufähige Schaltung 
leider nirgendwo entdeckt.

Darum gehts: 12 Volt LED-Streifen soll mit variabler Helligkeit an 12 
Volt Akku betrieben werden.
Der LED-Strom für den gewünschten Helligkeitsbereich bewegt sich im 
Bereich 10mA bis 1A, der gewünschte Strom soll mit einer Steuerspannung 
0 bis 5 Volt eingestellt werden.

Gesucht ist also eine einfache steuerbare Konstantstromquelle für den 
genannten Bereich. Hat da jemand eine halbwegs fertig dimensionierte 
Schaltung oder einen Link?
Gern mit ausschliesslich diskreten Bauelementen, die liegen hier sowieso 
herum und ich habe eigentlich keine Lust extra Rail2Rail OpAmps oder 
ähnliches Zeug zu ordern. Im Prinzip kann das doch nicht so schwierig 
sein?

PWM und Schaltregler fallen im geplanten Anwendungsfall aus, Störarmut 
ist die einzige Priorität. Energie oder Platzbedarf sind von eher 
untergeordneter Bedeutung.
Ich bedanke mich für zielführende Vorschläge und wünsche einen schönen 
Abend.

Autor: Christian K. (Gast)
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LM324 oder LM358, ein N-Fet und ein 330mOhm Shunt reicht für so ein 
Projekt. Etwas Ohmsches Gesetz anwenden und fertig. Wo ist das Problem?

Autor: Baldrian (Gast)
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Christian K. schrieb:
> LM324 oder LM358, ein N-Fet und ein 330mOhm Shunt reicht für so ein
> Projekt. Etwas Ohmsches Gesetz anwenden und fertig. Wo ist das Problem?

Dass von dir nichts gehaltvolles kommt.

Nebenbei: Wie wäre es, wenn du einen Schaltplan postest und damit 
zeigst, dass ich mich mit meiner Einschätzung irre.

Autor: Thomas B. (thombde)
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Also nur mit(einstellbaren) Vorwiderstand?

Das geht mit Spannungsgesteuerter Stromquelle.

Wirkungsgrad ist natürlich Kacke.
Aber störungsfrei.

Bitte schreibe mal warum, weshalb und wieso?
Gibt’s da einen wichtigen Grund?

Autor: Christian M. (Firma: magnetmotor.ch) (chregu) Benutzerseite
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Googeln nach: "konstantstromquelle opamp" geht nicht? Frechheit, etwas 
kannst Du ja auch selber machen! Tsts...

Gruss Chregu

Autor: THOR (Gast)
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Baldrian schrieb:
> Nebenbei: Wie wäre es, wenn du einen Schaltplan postest und damit
> zeigst, dass ich mich mit meiner Einschätzung irre.

Geh dich woanders lächerlich machen.

Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
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Ich hänge dir mal einen Wandler 0-5V auf 4-20mA an, den du gerne 
umschnurzeln kannst. R3 ist der entscheidende Widerstand, der für deine 
Anwendung eher 2 Ohm statt 100 Ohm werden sollte. Spannungsregler 
entfällt bzw. wird durch dein Netzteil ersetzt.
Allerdings verbrät Q1 eine Menge Leistung und sollte besser durch einen 
Darlington mit Kühlkörper ersetzt werden. Der Offset Regler sollte nun 
auch in der Leitung zur positiven Versorgung einen 5-10k Widerstand 
bekommen.

: Bearbeitet durch User
Autor: beleuchter (Gast)
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Vielen dank für die ersten Vorschläge

Christian K. schrieb:
> LM324 oder LM358, ein N-Fet und ein 330mOhm Stunt reicht für so ein
> Projekt. Etwas Ohmsches Gesetz anwenden und fertig. Wo ist das Problem?

Das Problem ist, daß der Shunt auf dem gleichen Potential liegt wie die 
Betriebsspannung des OV, ich habe ja nur einmal 12Volt (11 bis 13,8)aus 
dem Akku. Bin mir nicht einmal sicher, daß das mit einem R2R OV 
zuverlässig funktionieren würde.

Baldrian schrieb:
> Dass von dir nichts gehaltvolles kommt.
>
> Nebenbei: Wie wäre es, wenn du einen Schaltplan postest und damit
> zeigst, dass ich mich mit meiner Einschätzung irre.

Na ja, auf einen halbwegs passenden Plan hatte ich eigentlich gehofft, 
aber ob solche Beiträge dem Ziel zuträglich sind bleibt zu bezweifeln.

Thomas B. schrieb:
> Wirkungsgrad ist natürlich Kacke.
> Aber störungsfrei.

So Kacke nun auch nicht.
Bei voller Helligkeit (1A) sollte idealerweise nichts (keine Spannung) 
am Regler bleiben, bei geringster Helligkeit fließen 10mA und es liegen 
3 bis 4 Volt am Regler.
Irgendwo dazwischen ist es mal schlimmer (2Volt/200mA?) aber wegen dem 
halben Watt möchte ich mir keine unnötigen Probleme einhandeln.

Thomas B. schrieb:
> Bitte schreibe mal warum, weshalb und wieso?
> Gibt’s da einen wichtigen Grund?

Ja, es soll Audiotechnik unauffällig beleuchtet werden. Also wenn es für 
PWM einen einfachen fertigen Schaltplan gibt, ok her damit, kann man mal 
probieren. Aber eigentlich ist mir ein linearer Stromregler wesentlich 
lieber.

Matthias S. schrieb:
> Ich hänge dir mal einen Wandler 0-5V auf 4-20mA an

Vielen Dank, das geht deutlich in die richtige Richtung, so etwas hatte 
ich gesucht. Werde wohl doch Operationsverstärker bestellen müssen, hier 
liegen nur LM324, 358 und seine alten Kumpels herum...

Autor: Marco H. (damarco)
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Es geht einfacher und effizienter. mMan nehme einen fertigen LED 
Treiber. Der hat einen PWM Eingang bzw. wenn man diese mit Spannung 
beaufschlagt lässt sich auch die Heiligkeit steuern.

Einfach mal nach "LED-Konstantstromquelle" suchen. Gibt es von diversen 
Herstellern und kosten nur ein paar Euros.

Autor: Thomas B. (thombde)
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Dann würde ich einfach einen Leistungs-OP nehmen.
Leider sterben die mittlerweile aus.


Edit:
Oder sind schweineteuer

Edit 2:

Hatte ich gerade 2V gelesen?
Das macht die Sache nicht einfacher.

: Bearbeitet durch User
Autor: Peter M. (r2d3)
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beleuchter schrieb:
> Ja, es soll Audiotechnik unauffällig beleuchtet werden. Also wenn es für
> PWM einen einfachen fertigen Schaltplan gibt, ok her damit, kann man mal
> probieren. Aber eigentlich ist mir ein linearer Stromregler wesentlich
> lieber.

http://www.led-treiber.de/html/leds_fader.html#Simple-Fader

Die hier müsstest Du anpassen:

http://www.led-treiber.de/html/pwm-dimmen.html#PWM-Dimmer

Den PWM-Dimmer habe ich erfolgreich in einer Stirnlampe verbaut. Ich 
hatte den Plan minimal angepasst, weil bei ganz geringer Helligkeit doch 
noch ein Flimmern wahrzunehmen war.

: Bearbeitet durch User
Autor: Thomas B. (thombde)
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beleuchter schrieb:
> So Kacke nun auch nicht.
> Bei voller Helligkeit (1A) sollte idealerweise nichts (keine Spannung)
> am Regler bleiben, bei geringster Helligkeit fließen 10mA und es liegen
> 3 bis 4 Volt am Regler.


Das verstehe ich nicht.
Oder ich werde alt.

Autor: Gerald B. (gerald_b)
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Für 12V Streifen benötigst du eine Konstantspannungsreglung - nicht 
Strom. Nimm doch einen einstellbaren Spannungsregler, wie z.B. den guten 
alten LM317, oder noch besser einen Low Drop Typ.
Ein Schaltregler, wie der LM2576adj geht auch. Den Einstellbereich des 
Reglers brauchst du ja nicht bis zum Minimum machen, sondern auf den 
sinnvollen Einstellbereich von 8-12V begrenzen. Ein Schaltregler 
erzeugt, wenn er richtig aufgebaut ist, ebenfalls keine Störungen, da du 
trotzdem eine analoge Ausgangsspannung hast, die lediglich ein paar mV 
Ripple hat. Du willst damit ja nur das Mischpult beleuchten - nicht 
betreiben.
Da die Spannungsrgler zur korrekten Funktion etwas Drop brauchen, müssen 
natürlich mehr als 12V reingehen. Ein 19V Laptopnetzteil würde sich da 
anbieten. Bei einem Schaltregler ist das wesentlich unkritischer, weil 
der nix verheizt (jedenfalls kaum).
Wenns unbedingt ein Linearregler mit low drop sein soll, langt auch ein 
15V Netzteil (übliche Ausgangsspannung) wobei ich mal in den Raum werfe, 
das die heutigen Netzteile ohnehin Schaltnetzteile sind.

Autor: Christian K. (Gast)
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12 Beiträge und nicht eine simple analoge Lösung:

Autor: Manfred (Gast)
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Gerald B. schrieb:
> Für 12V Streifen benötigst du eine
> Konstantspannungsreglung - nicht Strom.
Typisch sind da drei LED in Reihe mit einem Widerstand, das geht 
natürlich über die Spannung. Ich sehe nun aber nicht, dass eine 
Stromregelung verboten wäre.

> Nimm doch einen einstellbaren Spannungsregler,
> wie z.B. den guten alten LM317,
> oder noch besser einen Low Drop Typ.
Da er die LEDs an einem 12V-Bleiakku betreiben will, sehe ich 
spannungsmäßig keine Luft für den klassischen Längsregler.

Christian K. schrieb:
> eine simple analoge Lösung
Das sieht doch gut aus!

Autor: Zitronen F. (jetztnicht)
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Vergiss den Linearregler, Denn die 12V sind keine 12V, weder von der 
Batterie, noch an den LED. Die Batteriespannung ist Temperatur-, 
Ladungs- und Lastabhaengig, die Spannung an der LED ist 
temperaturabhaengig.

Es sollte schon eine Buck-Boost Stufe sein, die sowohl erhoehen, wie 
auch erniedrigen kann.

Autor: beleuchter (Gast)
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Hallo und danke nochmal für die weiteren Vorschläge

Peter M. schrieb:
> http://www.led-treiber.de/html/leds_fader.html#Simple-Fader
>
> Die hier müsstest Du anpassen:
>
> http://www.led-treiber.de/html/pwm-dimmen.html#PWM-Dimmer
>
> Den PWM-Dimmer habe ich erfolgreich in einer Stirnlampe verbaut.

Vielen Dank für die Links, die erste Schaltung ist dem bislang 
favorisierten Vorschlag von  Matthias S. 
(Beitrag "Re: lineare steuerbare Konstantstromquelle für 12V LED Band gesucht") ähnlich, aber 
noch dichter am von mir geplanten Einsatzzweck.
Diese werde ich wohl aufbauen und testen wie sie mit 12Volt/1A läuft. 
Einen passenden OV muß ich leider erst bestellen.

Gerald B. schrieb:
> Für 12V Streifen benötigst du eine Konstantspannungsreglung - nicht
> Strom. Nimm doch einen einstellbaren Spannungsregler, wie z.B. den guten
> alten LM317, oder noch besser einen Low Drop Typ.

Spannungsregelung ist grundsätzlich sicher auch möglich. Ich bräuchte 
dann einen "spannungsgesteuerten Spannungsregler" welcher aus der 
Steuerspannung 0 bis 5 Volt in eine LED-Spannung von 8,5 bis 12 Volt 
macht.

Vermutlich ist der Aufwand hierfür nicht geringer, als für die 
Stromregler, die hier jetzt vorgeschlagen wurden. Außerdem ist 
Spannungsregelung am "unteren Ende" wacklig. Bei konstant 8,5V leuchtets 
"ziemlich hell" oder "fast nicht", je nach Temperatur des LED 
Streifens...

Thomas B. schrieb:
> Dann würde ich einfach einen Leistungs-OP nehmen.
> Leider sterben die mittlerweile aus.

Zu exotisch, ich wollte eigentlich schnell etwas aus dem "Gerümpel" 
zusammennageln das hier sowieso herumoxydiert... ;-)

Christian K. schrieb:
> 12 Beiträge und nicht eine simple analoge Lösung:

Vielen Dank für den Plan (Simulation?). Diese Lösung hattest du ja 
bereits in der ersten Antwort verbal umschrieben.
Leider funktioniert das mit den dort von dir genannten LM324 oder LM358 
(die hier tatsächlich herumliegen und die ich gern verwenden würde!) 
nicht. Dafür müsste noch zusätzlich irgendwie eine negative 
Versorgungsspannung für die Oldies herbei gezaubert werden.

Manfred schrieb:
> Typisch sind da drei LED in Reihe mit einem Widerstand, das geht
> natürlich über die Spannung. Ich sehe nun aber nicht, dass eine
> Stromregelung verboten wäre.
>
>> Nimm doch einen einstellbaren Spannungsregler,
>> wie z.B. den guten alten LM317,
>> oder noch besser einen Low Drop Typ.
> Da er die LEDs an einem 12V-Bleiakku betreiben will, sehe ich
> spannungsmäßig keine Luft für den klassischen Längsregler.

Jep, du hast mein Problem vollumfänglich verstanden...

Manfred schrieb:
> Christian K. schrieb:
>> eine simple analoge Lösung
> Das sieht doch gut aus!

Ja, aber ich muß halt erst einen "modernen" OP bestellen, dem es nichts 
ausmacht wenn die Eingänge nur wenige mV über der negativen 
Speisespannung liegen.

Sapperlot W. schrieb:
> Die Batteriespannung ist Temperatur-,
> Ladungs- und Lastabhaengig, die Spannung an der LED ist
> temperaturabhaengig.
>
> Es sollte schon eine Buck-Boost Stufe sein, die sowohl erhoehen, wie
> auch erniedrigen kann.

Mag stimmen, aber das ist mir alles zu Fett! Es geht ja nur um ein wenig 
gedimmtes Licht... Und ich wollte demnächst auch fertig werden 
damit...:-)

Autor: m.n. (Gast)
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beleuchter schrieb:
> Leider funktioniert das mit den dort von dir genannten LM324 oder LM358
> (die hier tatsächlich herumliegen und die ich gern verwenden würde!)
> nicht. Dafür müsste noch zusätzlich irgendwie eine negative
> Versorgungsspannung für die Oldies herbei gezaubert werden.

Mit einem LM358 funktioniert die Schaltung bestens. Eine negative 
Spannung wird nicht gebraucht. R1 würde ich so groß wählen, daß er die 
Verlustleistung bei max. Strom fast völlständig übernimmt.

Autor: Michael B. (laberkopp)
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Christian K. schrieb:
> 12 Beiträge und nicht eine simple analoge Lösung

Richtig, weil hier mehr Dummschwätzer als Elektroniker unterwegs sind.

Wenn U1 ein OpAmp ist, der bei kapazitiven Lasten (wie dem Gate eines 
MOSGFETs) nicht unbedingt stabil ist, kann eine zusätzliche Kompensation 
helfen, die Bauteilwerte 10n und 10k sind ggf. anzupassen auf optimale 
Regeleigenschaften:
                     +------------+--o Akku
                     |            |
                     |           LED
0-5V   --4k7--+-----|+\           |
              |     |  >--+-100R-|I BSC118       
              |  +--|-/   |       |S  
              |  |       10n      |
              |  |        |       |
              |  +--------+--10k--+
              |                   |
             330R               0.33R
              |                   |
              +-------------------+--o

Autor: batman (Gast)
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Hast du mal probiert, ob bei halbem Strom noch alle gleichmäßig 
leuchten? Bei den meinen Ikea 12V Dingern ist da so ungefähr jede Zweite 
aus.

Autor: Axel S. (a-za-z0-9)
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batman schrieb:
> Hast du mal probiert, ob bei halbem Strom noch alle gleichmäßig
> leuchten? Bei den meinen Ikea 12V Dingern ist da so ungefähr jede Zweite
> aus.

Das ist gut möglich. Bei 12V LED-Streifen sind typisch immer 3 LED und 
ein Vorwiderstand in Reihe geschaltet. Wenn die LED nicht selektiert 
sind, ist die Flußspannung verschiedener LED-Gruppen unterschiedlich. 
Bei kleinen Strömen (= wenig Spannungsabfall über dem Vorwiderstand) 
kann das durchaus dazu führen, daß einzelne Dreiergruppen verlöschen.

Mit PWM hat man (auch) dieses Problem nicht. Wenn es nicht wirklich zu 
Problemen mit PWM-gedimmten LED und der nicht näher spezifizierten, zu 
beleuchtenden "Audiotechnik" kommt, würde ich PWM für die gescheitere 
Lösung halten.

Schaltung(en) findet man in der dse FAQ: 
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.25

Autor: beleuchter (Gast)
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m.n. schrieb:
> Mit einem LM358 funktioniert die Schaltung bestens.

Na das hättest du mir ja auch schon mal früher sagen können...:-))

Ich habe eine leicht modifizierte Version von:

Peter M. schrieb:
> http://www.led-treiber.de/html/leds_fader.html#Simple-Fader

mit LM358, BUZ11 und R1=0,16Ohm inzwischen aufgebaut, sie funktioniert 
hervorragend!

Michael B. schrieb:
> ...kann eine zusätzliche Kompensation
> helfen, die Bauteilwerte 10n und 10k sind ggf. anzupassen auf optimale
> Regeleigenschaften

Einen Widerstand vor dem Gate habe ich tatsächlich eingebaut, allerdings 
eher aus "layouttechnischen" Gründen (sofern man bei Lochraster davon 
sprechen kann...).

batman schrieb:
> Hast du mal probiert, ob bei halbem Strom noch alle gleichmäßig
> leuchten? Bei den meinen Ikea 12V Dingern ist da so ungefähr jede Zweite
> aus.

Du meinst jede zweite Dreiergruppe, oder was haben die Schweden da 
zusammengefrickelt???
Ist tatsächlich denkbar, ich habe das allerdings noch nie feststellen 
können.
Natürlich wurde auch jetzt zuvor am Labornetzteil der Zusammenhang 
Strom/Helligkeit getestet, schon um die Verlustleistung am 
Regeltransistor abschätzen zu können.
Beim halben Strom leuchtet sowieso alles gleichmäßig, bei einem 50stel 
auch noch.

Axel S. schrieb:
> würde ich PWM für die gescheitere
> Lösung halten.
Na ja, ein paar PWM-Missionare gehören einfach immer in so einen Thread 
hinein... :-)

Vielen Dank noch mal an alle die zielführende Hinweise gegeben haben.

Autor: Peter M. (r2d3)
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beleuchter schrieb:
> m.n. schrieb:
>> Mit einem LM358 funktioniert die Schaltung bestens.
>
> Na das hättest du mir ja auch schon mal früher sagen können...:-))
>
> Ich habe eine leicht modifizierte Version von:
>
> Peter M. schrieb:
>> http://www.led-treiber.de/html/leds_fader.html#Simple-Fader
>
> mit LM358, BUZ11 und R1=0,16Ohm inzwischen aufgebaut, sie funktioniert
> hervorragend!

...

> Vielen Dank noch mal an alle die zielführende Hinweise gegeben haben.

Gerne! Ich freue mich über die Rückmeldung.

Autor: Christian S. (roehrenvorheizer)
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LM324 müßte auch funktionieren in der Konstantstromquelle mit dem FET.

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