Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LED Vorwiderstand in Batterieversorgter Schaltung


von Matthias T. (mati123)


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Hi,
ich habe eine kleine Schaltung, welche durch drei Batteriezellen mit 
Spannung versorgt wird (also 4,5 - 2,1 V je nach Ladezustand).
Nun soll in der Schaltung eine LED Blinksignale (Morsecode) ausgeben.
Der Vorwiderstand für die LED (U_F= 2V, I_F=2mA) wäre abhängig von der 
aktuellen Spannung zwischen 1,5 KOhm und 500 Ohm.

Kann man einen Widerstandswert in der Mitte oder am unteren Ende wählen 
und den zeitweisen Betrieb mit zuviel Strom in Kauf nehmen oder geht das 
auch bei dieser Anwendung (Blinksignale) drastisch auf die Lebensdauer 
der LED?
LG
Matthias

von Daniel Handrik (Gast)


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Kann man sich nicht einen günstigen DC:DC Wandler nehmen damit du egal 
welchen Ladestand du hast einen konstante Spannung hast ? Oder spricht 
da etwas dagegen ?

von Matthias T. (mati123)


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Daniel Handrik schrieb:
> Kann man sich nicht einen günstigen DC:DC Wandler nehmen damit du egal
> welchen Ladestand du hast einen konstante Spannung hast ? Oder spricht
> da etwas dagegen ?

Die Schaltung soll mit Batterien mindestens ein Jahr laufen. Daher muss 
ich den Ruhestrom minimal halten, was einen DC/DC-Wandler ausschließt. 
Aus dem gleichen Grund zögere ich auch vor einer Konstantstromschaltung, 
das ganze soll möglichst einfach sein. Der Minimalschaltplan ist 
angehängt.
LG
Matthias

Beitrag #5235975 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #5235976 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Manfred (Gast)


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Matthias T. schrieb:
> Hi,
> ich habe eine kleine Schaltung, welche durch drei Batteriezellen mit
> Spannung versorgt wird (also 4,5 - 2,1 V je nach Ladezustand).
> Nun soll in der Schaltung eine LED Blinksignale (Morsecode) ausgeben.
> Der Vorwiderstand für die LED (U_F= 2V, I_F=2mA) wäre abhängig von der
> aktuellen Spannung zwischen 1,5 KOhm und 500 Ohm.

Deine Berechnung ist falsch:

(4,5 - 2) / 2 = 1,25 kOhm
(2,1 - 2) / 2 = 50 Ohm

> Kann man einen Widerstandswert in der Mitte oder am unteren Ende wählen

Bei den Verhältnisen eher nicht. Baue Dir mit einer Tabellenkalkulation 
Deiner Wahl eine Berechnung auf und variiere die Werte, dass siehst Du, 
dass das nicht wirklich gut gehen kann.

Nehmen wir Ende bei 3 Volt:
(3 - 2) / 2 = 500 Ohm

Drei frische Alkalis macht 5 Volt:
(5 - 2) / 500 = 6 mA

Weiter leer auf 2,5 Volt:
(2,5 - 2) / 500 = 1 mA

Das wäre sogar noch realistisch!

> und den zeitweisen Betrieb mit zuviel Strom in Kauf nehmen oder geht das
> auch bei dieser Anwendung (Blinksignale) drastisch auf die Lebensdauer
> der LED?

Standard-LEDs 5mm haben typisch bis 20mA kein Problem mit der 
Lebensdauer.

Beitrag #5235985 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #5235993 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Wolfgang (Gast)


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Matthias T. schrieb:
> Die Schaltung soll mit Batterien mindestens ein Jahr laufen.

Matthias T. schrieb:
> I_F=2mA

Bei den 2mA für die LED kommt sollte man das mal genau durchrechnen. Ein 
DC/DC-Wandler, z.B. ein TPS62050 mit 12µA Ruhestrom schlägt gegenüber 
der Einsparung durch definierten LED-Strom nicht sooh zu Buche.

Wenn man einen DC/DC-Wandler mit geringer FB-Spannung nimmt, kann man 
ihn direkt als Stromregler schalten und spart sich dadurch auch noch 
einen erheblichen Anteil der am Widerstand verbratenen Leistung.
Das dürfte der Batteriegröße deutlich zu gute kommen.

von Jörg R. (solar77)


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Timmy schrieb im Beitrag #5235975:
> 2V LDO mit 1uA Iq nehmen und gut ist.

1uA ist sportlich!

Timmy schrieb im Beitrag #5235976:
> Jetzt kommt sicher "häh??? sowas gibts?" :D

Genau, warum nennst Du keinen? Die MCP17xx benötigen 2uA - 5uA, lt. DB.


Matthias T. schrieb:
> ..ich habe eine kleine Schaltung, welche durch drei Batteriezellen mit
> Spannung versorgt wird (also 4,5 - 2,1 V je nach Ladezustand).

Die Batterie zum Link hält die Spannung bis zum Ende der Laufzeit 
konstant auf 3,6 Volt. Die gibt es auch von anderen Firmen und auch mit 
deutlich höherer Kapazität.

Wieviel Strom nimmt die Schaltung denn auf? Permanent oder nur 
zeitweise?

von Timmy (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Bei den 2mA für die LED kommt sollte man das mal genau durchrechnen. Ein
> DC/DC-Wandler, z.B. ein TPS62050 mit 12µA Ruhestrom schlägt gegenüber
> der Einsparung durch definierten LED-Strom nicht sooh zu Buche.

Oder direkt einen TPS62737 mit Iq 400nA....

von Timmy (Gast)


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Jörg R. schrieb:
> Timmy schrieb im Beitrag #5235975:
>> 2V LDO mit 1uA Iq nehmen und gut ist.
>
> 1uA ist sportlich!
>
> Timmy schrieb im Beitrag #5235976:
>> Jetzt kommt sicher "häh??? sowas gibts?" :D
>
> Genau, warum nennst Du keinen? Die MCP17xx benötigen 2uA - 5uA, lt. DB.

GOTT! Muss man euch alles vorkauen??? MCP1711 mit 600nA! Soll ich dir 
auch noch das Datenblatt anhängen, oder findest du das noch selbst?

von Jörg R. (solar77)


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Jörg R. schrieb:
> Timmy schrieb:
>> 2V LDO mit 1uA Iq nehmen und gut ist.
>
> 1uA ist sportlich!
>
> Timmy schrieb:
>> Jetzt kommt sicher "häh??? sowas gibts?" :D
>
> Genau, warum nennst Du keinen? Die MCP17xx benötigen 2uA - 5uA, lt. DB.
>
> Matthias T. schrieb:
>> ..ich habe eine kleine Schaltung, welche durch drei Batteriezellen mit
>> Spannung versorgt wird (also 4,5 - 2,1 V je nach Ladezustand).
>
> Die Batterie zum Link hält die Spannung bis zum Ende der Laufzeit
> konstant auf 3,6 Volt. Die gibt es auch von anderen Firmen und auch mit
> deutlich höherer Kapazität.

Und hier kommt auch der Link:

https://www.reichelt.de/Lithium-Batterien/LS-14500/3/index.html?ACTION=3&LA=2&ARTICLE=135659&GROUPID=1028&artnr=LS+14500&SEARCH=%252A


> Wieviel Strom nimmt die Schaltung denn auf? Permanent oder nur
> zeitweise?

von Jörg R. (solar77)


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Timmy schrieb:
> GOTT! Muss man euch alles vorkauen??? MCP1711 mit 600nA! Soll ich dir
> auch noch das Datenblatt anhängen, oder findest du das noch selbst?

Nö, aber Du kannst mal etwas freundlicher sein!

Schreib den Vorschlag doch sofort dazu?
Oder ist das so schwer?

: Bearbeitet durch User
von Timmy (Gast)


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Jörg R. schrieb:
> Timmy schrieb:
>> GOTT! Muss man euch alles vorkauen??? MCP1711 mit 600nA! Soll ich dir
>> auch noch das Datenblatt anhängen, oder findest du das noch selbst?
>
> Nö, aber Du kannst mal etwas freundlicher sein!

Bin noch angepisst wegen Wolfgang, unser Experte vom Dienst.

von Timmy (Gast)


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Nicht Wolfgang. Manfred. Sorry wegen der Verwechslung.

von Timmy (Gast)


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Manfred schrieb im Beitrag #5235985:
> Nee, jetzt kommt [Beschimpfung Deiner Wahl], Du hast die LED nicht
> verstanden.

"$%"$§)%/"§)$/§!)$/§")%

>
> Matthias würde ich empfehlen, einen CMOS 4093 als Dämmerungsschalter zu
> beschalten und eine Zelle mehr zu verwenden.

AAAAARGH!!!!!!!!!!!!!111111111111111111111

von Manfred (Gast)


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Timmy schrieb im Beitrag #5235993:
> Bitte verschone uns mit deinem Halbwissen. Hast du wohl mal gelernt,
> dass LEDs gefälligst immer stromgesteuert sind, wa? Sowas
> oberflächliches lesen zu müssen macht mich krank.

Schwachkopf!

von Daniel Handrik (Gast)


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Warum Schwachkopf ? Ich habe auch gelernt das die Stromgesteuert sind, 
man könnte sie noch Pulsen aber auch das ist doch Strom gesteuert oder 
nicht? Klär mich auf lerne gerne neues :)

von Timmy (Gast)


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Jaja passt schon. Und Elektronik darf nicht nass werden, sonst geht sie 
sofort kaputt. Lernt man ja so.

von Daniel Handrik (Gast)


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Nee nun mal ernsthaft. Was würdest du denn machen ?

von Daniel Handrik (Gast)


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Naja falsch gefragt, was du für die Schaltung machen würdest hast du ja 
beschrieben. Aber ich meinte das schon ernst. Wird einem doch so 
beigebracht das die Stromgesteuert sind. Und wenn's Handy ins Wasser 
fällt, zumindest bei meinem alten ist's kaputt :)

von Timmy (Gast)


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Ich kann dir versichern, dass eine Pauschalisierung zwar ungemein 
einfach ist, aber niemals die ganze Wahrheit abdeckt. Sie dient dazu, 
dass wir dummen Halbaffen uns einbilden können, die Realität mit ihren 
zigtausend Wechselwirkungen verstanden zu haben.

Wenn ich sage, dass Elektronik nass werden darf, hängt das natürlich von 
den verbauten Teilen in der Schaltung ab. Selbst ein Handy darf 
natürlich nass werden. auch innen. Das Problem dabei ist halt, dass du 
es nicht mehr trocken bekommst, bzw. nur meinst, dass es trocken ist, es 
einschaltest und damit quasi Querströme auslöst, die dazu führen, dass 
die Elektronik nicht funktioniert. Obendrein werden die versteckt 
verbauten Feuchtigkeitssensoren eingefärbt, so dass ein Reparaturservice 
sofort weiss, dass es nass geworden ist. Selbst nasse Elektronik 
funktioniert. Ich habe schon eine Schaltung entworfen, die einige Wochen 
unter Wasser funktioniert hat. Länger war auch nicht der Einsatz 
geplant. Die wurde speziell so entworfen, dass die Teile auch unter 
direktem Wasserkontakt funktionierten. Die ganzen ICs sind sowieso alle 
dicht, wenn man nur die zwei Wochen betrachtet. Pull-Ups mussten halt 
anders definiert werden. Analoge Messung ging gar nicht, etc. Die 
Aussage, dass Elektronik prinzipiell unter Wasser kaputt geht, ist 
sachlich einfach schlichtweg falsch.

Wenn ich sage, dass man LEDs auch mit Konstantspannung betreiben kann, 
bekomme ich dauernd von "Profis" einen auf den Deckel. Da kommen 
Argumente wie "temperaturabhängige U/I Kennlinie", "Thermisches 
Durchgehen", "Serienstreuung" blablabla. Natürlich stimmt das alles, 
aber wiedermal muss man dabei den Einzelfall betrachten. Ich kann 
absolut problemlos sogar eine rote LED mit sehr steiler U/I Kennlinie 
mit Konstantspannung betreiben, ohne das irgendwas passiert. Ich kann 
aber NICHT eine 1W LED mit Konstantspannung betreiben, weil die ab ca. 
50 Grad wirklich thermisch durchgeht. Wir reden hier aber über eine LED 
bei Raumtemperatur, die mit einigen mA betrieben wird. Obendrein muss 
diese ja auch irgendwie geschaltet werden. Der TO will sie nicht direkt 
an die Spannung hängen, sondern, wie die meisten es tun, an einen µC, 
dessen Transistoren selbst schon einen R von 80 Ohm haben. Da hast du 
deinen Widerstand in Reihe. Der TO will auch nicht 10 LEDs ansteuern, 
die alle identisch hell sein müssen. Der TO will auch keine 
Serienfertigung, bei denen die Helligkeitsanforderungen spezifiziert 
sind. Wenn dem TO die LED zu dunkel ist, wird er einen 2V2 LDO nehmen, 
statt einen 2V LDO und gut ist.

Ist jetzt alles klar, oder gibt es dazu noch Unklarheiten?

von Äxl (geloescht) (Gast)


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mit dem ATTiny die VCC messen und mit einer kleinen Tabelle die LED 
PWMnn, macht jedes Fahrradrücklicht so (Liegt hier vor mir).
R8 größer machen, R11 auch. R9 470Ω. Sooft reaktieft da niemand 
gegen...-

Äxl

von Matthias T. (mati123)


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Jörg R. schrieb:

> Die Batterie zum Link hält die Spannung bis zum Ende der Laufzeit
> konstant auf 3,6 Volt. Die gibt es auch von anderen Firmen und auch mit
> deutlich höherer Kapazität.
>
> Und hier kommt auch der Link:
> 
https://www.reichelt.de/Lithium-Batterien/LS-14500/3/index.html?ACTION=3&LA=2&ARTICLE=135659&GROUPID=1028&artnr=LS+14500&SEARCH=%252A

Danke, das ist hilfreich. Da werde ich wohl doch lieber auf 
Lithium-Batterien umsteigen, evtl. mit etwas höherer Kapazität.

So teuer sind die ja zum Glück auch nicht.
LG
Matthias

von Jörg R. (solar77)


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Matthias T. schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>
>> Die Batterie zum Link hält die Spannung bis zum Ende der Laufzeit
>> konstant auf 3,6 Volt. Die gibt es auch von anderen Firmen und auch mit
>> deutlich höherer Kapazität.
>>
>> Und hier kommt auch der Link:
>>
> https://www.reichelt.de/Lithium-Batterien/LS-14500...
>
> Danke, das ist hilfreich. Da werde ich wohl doch lieber auf
> Lithium-Batterien umsteigen, evtl. mit etwas höherer Kapazität.
>
> So teuer sind die ja zum Glück auch nicht.
> LG
> Matthias

Wieviel Strom nimmt die Schaltung denn auf?

Die verlinkte Batterie gibt es bis zur Baugröße einer Monozelle. Dann 
hat sie ca. 17000mAh Kapazität. Allerdings sind die recht teuer. Vorteil 
dieser Technologie (Lithium-Thionyl-Chlorid) ist das die Spannung nahezu 
konstant bleibt, bis zum Ende der Laufzeit. Dann fällt die Spannung 
allerdings rapide ab.

https://www.saftbatteries.com/products-solutions/products/ls-lsh?page=1

: Bearbeitet durch User
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