Audi A6 Spezial Fußraumbeleuchtung

[Martin H. (hanimaniac)]

Hallo Leute,

bin in der Welt der Kleinstelektronik und Schaltungen eher unerfahren 
und hoffe, dass ihr mir helfen könnt.
Folgender Ausgangszustand ist vorhanden.

Mein A6 hat eine Fußraumbeleuchtung wie auf dem Bild zu sehen.
Bei geöffneten Türen wird der Fußraum ausgeleuchtet.
Mit der vorhandenen sogenannten Ambientebeleuchtung ist es möglich, dass 
die LED's auch während Zündung ein/ während der Fahrt leuchten. Dies 
kann über das Auto Menü eingestellt (gedimmt) werden.
Meine Idee ist, dass während geöffneten Türen weiße LED's den Fußraum 
ausleuchten und während der Fahrt rote LED's leuchten (passend zur 
restlichen Beleuchtung im Auto).
Die entsprechende Umschaltung der Farben soll natürlich automatisch 
passieren, anhand der anliegenden Spannung.

gemessen hab ich folgende Werte:

Türen geöffnet: rd. 12V
Türen geschlossen/ Zündung an: regelbar zw. 0V (Ambientebeleuchtung 
aus)und rd. 4,5V (Ambientebeleuchtung 100%)


Ich hoffe ihr könnt mir bei meiner Idee helfen und mich hoffentlich bis 
zur fertigern Platine helfen könnt.

Einen schönen Abend

Gruß Martin

[Gerd E. (robberknight)]

Martin H. schrieb:
> gemessen hab ich folgende Werte:
>
> Türen geöffnet: rd. 12V
> Türen geschlossen/ Zündung an: regelbar zw. 0V (Ambientebeleuchtung
> aus)und rd. 4,5V (Ambientebeleuchtung 100%)

Wie hast Du das genau gemessen?

Mit dem Multimeter?

Ich könnte mir gut vorstellen, daß da nicht extra 4,5V für diese LEDs 
erzeugt werden, sondern die normale Bordspannung von ca. 12V 
PWM-moduliert wird.

Du solltest Dir das also mal mit dem Oszi anschauen.

[Martin H. (hanimaniac)]

Hallo Gerd,

danke für die Antwort,
du hast natürlich recht, 4,5V werden durch PWM aus den 12V erzeugt.

Gruß
Martin

[Gerd E. (robberknight)]

Martin H. schrieb:
> du hast natürlich recht, 4,5V werden durch PWM aus den 12V erzeugt.

ok. Und wird bei geöffneten Türen auch ein PWM-Signal verwendet oder ist 
liegt die Spannung wirklich 100% an?

Wenn ja, dann bräuchtest Du also eine Schaltung, die zwischen PWM und 
dauerhaft an unterscheidet und danach die Eingangsspannung auf die eine 
oder andere LED durchschaltet. Die PWM könntest Du z.B. mit einem 
Flankendetektor erkennen.

[Soul E. (Gast)]

Gerd E. schrieb:

> ok. Und wird bei geöffneten Türen auch ein PWM-Signal verwendet oder ist
> liegt die Spannung wirklich 100% an?

Die Spannung liegt nie zu 100% an. Da die Bordspannung zwischen 9 und 16 
V schwankt, wird die PWM so angepasst, dass der Effektivwert und damit 
die Helligkeit konstant bleibt.

Aber man kann natürlich die PWM über einen 47k-Widerstand abgreifen, in 
einem Kondensator aufintegrieren und die so gewonnene Gleichspannung mit 
einem ADC messen oder auf einen Komparator geben. Unter 6 Veff ist 
Ambiente, über 6 Veff ist Welcome.

[Martin H. (hanimaniac)]

Hallo soul eye,
danke für die Antwort.

Die Bordspannung schwankt, das stimmt,
dann sollte deine Vermutung passen, dass sowol die 12 als auch die 4,5 V 
über pwm erzeugt weden.
Und das mit dem komparator hatte ich schon iwo mal gelesen, dass der 
spannungen vergleicht.
bin da auf den lm311 gestoßen. nur eine funktionierende Schaltung daraus 
zu entwickeln, da hat es jetzt bei mir gehapert.
danke für eure Antworten

Gruß
Martin

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Martin H. schrieb:
> bin da auf den lm311 gestoßen. nur eine funktionierende Schaltung daraus
> zu entwickeln, da hat es jetzt bei mir gehapert.

Du filterst deine PWM-Leuchtenspannung mit einem RC Glied (der 
einfachste D/A Wandler, den es gibt) und schickst das Ergebnis auf z.B. 
den + Eingang des LM311. An den - Eingang legst du eine mit z.B. 
Trimmpoti einstellbare Spannung, die die Schaltschwelle festlegt. Am 
Ausgang gibts dann ein Umschaltsignal zwischen 'dunkler' PWM und 
'heller' PWM. Damit kannst du z.B. eine LED Endstufe ansteuern.
Denke dran, das der LM311 einen 'Open Collector' Ausgang hat, der einen 
Widerstand gegen Plus als Arbeitswiderstand braucht.
Leider liegt an den LED Platinchen keine Versorgung mit an, so das du 
die extra ranführen müsstest.
Wer eine Idee für eine Trickschaltung hat - immer her damit :-)

[Gerd E. (robberknight)]

Matthias S. schrieb:
> Leider liegt an den LED Platinchen keine Versorgung mit an, so das du
> die extra ranführen müsstest.
> Wer eine Idee für eine Trickschaltung hat - immer her damit :-)

Parasitäre Versorgung aus dem PWM-Eingangssignal: Diode und dickerer 
Kondensator dahinter. Dann ein LDO-Spannungsregler oder Shunt-Referenz 
für eine stabile Referenzspannung.

[Martin H. (hanimaniac)]

Hallo,
danke Mathias für die Antwort,
in ganz groben zügen hab ich mir das ähnlich gedacht.
kann mir das einer von euch experten schematisch darstellen?
ziel am ende wäre es, eine kleine platine in der passenden größe zu 
entwickeln, die die schaltung beinhaltet.

Gruß Martin

[Gerd E. (robberknight)]

Martin H. schrieb:
> in ganz groben zügen hab ich mir das ähnlich gedacht.
> kann mir das einer von euch experten schematisch darstellen?

Wir sollen Dir den ganzen Spaß an der Entwicklung des Schaltplans 
nehmen?
Das wäre doch langweilig.

Fang doch mal an Dich mit einem Teil der Schaltung auseinanderzusetzen. 
Z.B. dem Komparator.

Lies Dir ein paar Artikel zum Thema Komparatoren durch, z.B. den hier:
http://www.controllersandpcs.de/lehrarchiv/pdfs/elektronik/komparatoren_01.pdf

Dann noch etwas zu einem Integrator / Tiefpassfilter für PWM-Signale und 
etwas zu einfachen Shuntreglern wie z.B. TL431 als Referenz.

Dann hast Du eigentlich schon alle Bausteine für den ersten Teil der 
Schaltung zusammen. Versuche daraus einen Schaltplan zu entwickeln. 
Stell den hier rein und wir können drüber diskutieren.

[Martin H. (hanimaniac)]

Gut das klingt fair ?
werd mich nach dem urlaub mal dran setzen.
danke.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Wenn man die Sache weiter reduziert, läuft es nach Diode und 
Siebkondensator auf einen Unterspannungsdetektor bei etwa 6V hinaus. So 
in etwa wie in der Simu.

[Martin H. (hanimaniac)]

Matthias, welches Programm nutzt du?
Gruß
Martin

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Das ist der 'LTSpice' Simulator von Linear Technology, was auch erklärt, 
warum ich da einen LT1017 Komparator statt einem LM311 eingesetzt habe.
http://www.linear.com/designtools/software/

Ich nutze die alte LTSpice IV Version, aber das soll dich nicht daran 
hindern, eine neuere zu laden. Kostet auch nix.

[Patrick J. (ho-bit-hun-ter)]

Sollte Das hier sein:

https://de.wikipedia.org/wiki/LTspice

PS: ab und zu ein 'reload' erspart Einem unnötige Tipparbeit ... der 
Link bleibt jetzt aber trotzdem.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Kurz noch zur Simu. V1 ist die zentrale Speisung der Sache und kann mit 
Rechtsklick bearbeitet werden. Da findest du einen Pulsgenerator mit 
20ms Periodendauer und einer T-On Zeit. Diese Zeit bestimmt das 
Pulspausenverhältnis.

Um die reale Schaltschwelle am Auto zu messen, reicht es, R1 und C2 
aufzubauen, ans Auto anzuschliesen und mit dem Multimeter über C2 zu 
messen.
Die Zenerdiode sollte dann so gewählt werden, das sie spannungsmässig 
gut in der Mitte zwischen den gemessenen Werten liegt.
Es ist dir unbenommen, eine Präzisionsquelle wie den TL431 stattdessen 
zu nehmen, der ist präzise einstellbar, während Z-Dioden nicht so ganz 
genau sind. Das sollte aber hier keine Rolle spielen.

[Martin H. (hanimaniac)]

Hallo,
hab mich jetzt mal etwas zum komparator belesen und folgenden ersten 
Entwurf aufgebaut. Bei 12V sollte der LM311 weiß ja durchschalten und 
die weißen Leds leuchten.
Wenn jetzt aber eine geringere Spannung anliegt ( ca 4,5V Ambiente), 
liegt ja auch durch den Spannungsteiler wieder weniger an und der lm311 
weiß schaltet weiter durch oder?
Daran hapert es zZ noch bei mir, wie ich dieses Problem lösen kann.

Gruß
Martin

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Martin H. schrieb:
> Daran hapert es zZ noch bei mir, wie ich dieses Problem lösen kann.

Du solltest dir den Schaltplan der Simu genauer angucken. Der Komparator 
wird aus der Siebkette D1/C1 gespeist und sieht deswegen immer etwa 12V 
als Speisung, denn C1 lädt sich auf die Spitzenspannung auf.
Am Komparator liegt dann eine stabile Spannung von etwa 6V an der 
Zenerdiode und die per Siebkette gemittelte Spannung aus der PWM.
Du hast was völlig anderes gezeichnet, dir fehlt z.B. die stabile 
Referenz für die Umschaltschwelle.

[Martin H. (hanimaniac)]

Hallo Leute,

nach länger Abwesenheit melde ich mich wieder.
Hatte mir sämtliche Bauteile besorgt um Matthias's Schaltung 
nachzubauen.
Leider hatte dies nicht den entsprechenden Erfolg (liegt aber 
wahrscheinlich eher an meinem fehlendem Wissen).

Daher habe ich noch etwa getüftelt und die Schaltung wie auf dem Bild 
entwickelt und auch getestet.

Trotzdem erstmal vielen Dank für die Tips und Hilfe.

Gruß
Martin