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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Lichterkette Spannung umkehren


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Autor: Mauritius P. (muri2107)
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Hallo zusammen,

ich stehe grad vor einem Problem und nach tagelangem googeln, dachte ich 
mir hole ich mir doch Hilfe. Erstmal danke das Forum hat mir schon bei 
vielen Problemen geholfen.

Folgendes ist mein Problem:
Ich habe eine Lichterkette welche batteriebetrieben ist und eine eigene 
Steuerung mit Fernbedienung hat. Ich möchte diese mit einem Arduino 
ansteuern. Mein Problem ist aber der Hersteller hat jede zweite LED 
falsch rum angelötet, wahrscheinlich um Strom zu sparen. Somit leuchtet 
die Hälfte der LEDs wenn ich rechts + und links - anscjließe und die 
andere Hälfte wenn ich die Polarität umdrehe. In der Steuerung vom 
Hersteller wird dies einfach schnell hin und her geschaltet. Dies wollte 
ich nun nachbauen. Ich hatte an Transistoren gedacht, dann aber wieder 
etwas über Ladungspumpen gelesen und weiß erlich gesagt nicht wie ich es 
sinnvoll lösen soll.

Falls es Hilft es handelt sich um folgende Lichterkette (ich hoffe es 
ist in Ordnung den Link hier zu posten):
https://www.amazon.de/gp/product/B01N7EQSJY/ref=oh_aui_detailpage_o08_s00?ie=UTF8&psc=1

Könnt ihr mir das einfach erklären?
Ich habe noch nicht so viel Erfahrung mit Elektrotechnik.

Vielen Dank schon mal für eure Hilfe.

Autor: Georg G. (df2au)
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Das Stichwort ist "H-Brücke". So etwas kannst du aus einzelnen 
Transistoren bauen oder als fertiges IC kaufen. Für Arduino findest du 
bestimmt ein passendes Shield.

Autor: Sebastian R. (sebastian_r569)
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Nicht, um Strom zu sparen, sondern damit man mit nur 2 Leitungen 
Lauflichteffekte hinbekommt.

Autor: Rolf M. (rmagnus)
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Mauritius P. schrieb:
> Mein Problem ist aber der Hersteller hat jede zweite LED falsch rum
> angelötet, wahrscheinlich um Strom zu sparen.

Warum sollte das Strom sparen? Es wird eher dafür da sein, um die LEDs 
in zwei Gruppen getrennt ansteuern zu können, aber trotzdem nur zwei 
Leitungen dafür zu brauchen.

Georg G. schrieb:
> Das Stichwort ist "H-Brücke".

Siehe auch: H-Brücken Übersicht

Autor: Mauritius P. (muri2107)
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Ich dachte es spart Strom weil ja immer nur die Hälfte der LEDs 
leuchtet.
H-Brücke hatte ich auch schon gefunden und diese Erklärung gefunden:
http://dieelektronikerseite.de/Lections/H-Bruecke%20-%20Die%20Andersherum-Schaltung.htm
Nur dann muss ich ja immer abwechseln einen Transistor ein und einen 
ausschalten. Bekomme ich das mit einem Arduino schnell genug hin, das es 
so aussieht als würden alle gleichzeitig leuchten?
Ich kann ja maximal jede Millisekunde umschalten. Reicht das?

Autor: Rolf M. (rmagnus)
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Mauritius P. schrieb:
> Ich dachte es spart Strom weil ja immer nur die Hälfte der LEDs
> leuchtet.

Dann kommt aber natürlich aus jeder im Schnitt auch nur halb so viel 
Licht raus.

> Ich kann ja maximal jede Millisekunde umschalten. Reicht das?

1000 mal pro Sekunde? Ja, das reicht, wenn du nicht gerade die Augen 
einer Fliege hast.

Autor: Mario M. (thelonging)
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Im einfachsten Fall reichen 4 Transistoren und ein paar Widerstände:
http://www.learningaboutelectronics.com/Articles/H-bridge-circuit-with-transistors.php

Autor: georg (Gast)
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Mauritius P. schrieb:
> Ich möchte diese mit einem Arduino
> ansteuern

Weswegen? Da die einzelnen LEDs nicht steuerbar sind, ist die 
Möglichkeit von Effekten sehr beschränkt - du kannst die Helligkeit der 
einen und der anderen Hälfte ändern und jede Hälfte blinken lassen.

Georg

Sebastian R. schrieb:
> sondern damit man mit nur 2 Leitungen
> Lauflichteffekte hinbekommt

Du kannst die eine Hälfte runter und die andere raufregeln, aber daraus 
ergibt sich keine Laufrichtung. Oder hast du einen Vorschlag für ein 
Ansteuermuster, mit dem ein Lichteffekt die Kette entlangläuft? 
Vielleicht fehlt mir die nötige Fantasie.

Georg

Autor: Mauritius P. (muri2107)
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georg schrieb:
> Weswegen? Da die einzelnen LEDs nicht steuerbar sind, ist die
> Möglichkeit von Effekten sehr beschränkt - du kannst die Helligkeit der
> einen und der anderen Hälfte ändern und jede Hälfte blinken lassen.

Da ich eh schon einen Arduino in meiner Schaltung habe welcher einen RGB 
LED Strip steuert und über IR Signale auch die Lichterkette abschalten 
können soll.

georg schrieb:
> Du kannst die eine Hälfte runter und die andere raufregeln, aber daraus
> ergibt sich keine Laufrichtung. Oder hast du einen Vorschlag für ein
> Ansteuermuster, mit dem ein Lichteffekt die Kette entlangläuft?
> Vielleicht fehlt mir die nötige Fantasie.

Ja die gibt es. Blinken jeder zweiten LED im wechsel, Faden zwischen 
jeder zweiten. Diese Effekte kann die Lichterkette auch bereits über die 
Herstellersteuerung.

Autor: Sebastian R. (sebastian_r569)
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georg schrieb:
> Du kannst die eine Hälfte runter und die andere raufregeln, aber daraus
> ergibt sich keine Laufrichtung. Oder hast du einen Vorschlag für ein
> Ansteuermuster, mit dem ein Lichteffekt die Kette entlangläuft?
> Vielleicht fehlt mir die nötige Fantasie.

Es ist mehr eine optische Täuschung, wie die sich drehende Ballerina 
oder die U-Bahn an der Station, bei der man nicht weiß, in welche 
Richtung sie sich dreht oder der Zug fährt.

Du kannst die Laufrichtung mit Kraft deiner Gedanken umkehren.

: Bearbeitet durch User
Autor: Michael B. (laberkopp)
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Mauritius P. schrieb:
> Diese Effekte kann die Lichterkette auch bereits über die
> Herstellersteuerung.

Ach.

Also gab es einen Grund für die Verdrahtung.

Nämlich damit genau das geht.

Aber das war für dich ja nicht "wichtig" das zu erwähnen.

Stattdessen munter in Sackgassen führend:

Mauritius P. schrieb:
> Mein Problem ist aber der Hersteller hat jede zweite LED
> falsch rum angelötet, wahrscheinlich um Strom zu sparen

Auf die Idee, daß es bei halbem Strom (ganzem die halbe Zeit) auch nur 
halb so hell ist, kommst du nicht ?


Mario M. schrieb:
> Im einfachsten Fall reichen 4 Transistoren

Im einfachsten Fall reicht sicher ein kluger IC wie DRV8833 oder in 
klein ZHB6792TA.

Deine Schaltrung verwendet TIP127 Darlingtons, die Spannung fressen ohne 
Ende, so 1.5V vom plus und 1.5V von Minus, bleiben von 5V nur 2V übrig, 
zu wenig für LEDs. Also Murks.

: Bearbeitet durch User
Autor: Mauritius P. (muri2107)
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Michael B. schrieb:
> Ach.
>
> Also gab es einen Grund für die Verdrahtung.
>
> Nämlich damit genau das geht.
>
> Aber das war für dich ja nicht "wichtig" das zu erwähnen.
>
> Stattdessen munter in Sackgassen führend:

Du tust so als hätte ich es absichtlich weggelassen um euch in 
Sackgassen zuführen. Schonmal dran gedacht dass es mir einfach nicht 
eingeleuchtet ist dass es relevant sein könnte.

Michael B. schrieb:
> Auf die Idee, daß es bei halbem Strom (ganzem die halbe Zeit) auch nur
> halb so hell ist, kommst du nicht ?

Dass hatte ich tatsächlich nicht bedacht.

Michael B. schrieb:
> Deine Schaltrung verwendet TIP127 Darlingtons, die Spannung fressen ohne
> Ende, so 1.5V vom plus und 1.5V von Minus, bleiben von 5V nur 2V übrig,
> zu wenig für LEDs. Also Murks.

Ist ein ZHB6792TA nicht auch nur ein NPN und PNP Transistor? So steht es 
zumindest bei reichelt. Wieso frisst der keine Spannung? Sorry falls die 
Frage blöd ist.

Autor: Mauritius P. (muri2107)
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Danke für eure Hilfe.
Habe mir eine H-Brücke aus Transistoren gebaut.

Nach angehängtem Schaltplan, außer das ich als PNP Transistoren statt 
den BC558 die BD244 und bei den NPN Transistoren statt den BC548 die 
BD437 genommen habe. Die Wiederstände von 220 Ohm habe ich auf 10 Ohm 
reduziert.
Damit klappt es super.

Am Arduino werden alle 5 Millisekunden die Transistoren T1 und T6 
abwechseln ein und ausgeschaltet. Bei einem Intervall von 10 
Millisekunden sah man noch ein leichtes Flakern.

Vielen Dank

Autor: Ach Du grüne Neune (Gast)
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Mauritius P. schrieb:
> Damit klappt es super.

Das ist schon mal gut.
Der Basisspannungsteiler R1, R2, R9, R10 sollte vertauscht werden, sonst 
fallen gerade mal die benötigten 1,5 Volt an der Basis vom BC548 ab. Die 
Basiswiderstände R3 und R8 für die Brückentransistoren könnten noch 
mindestens auf ein Zehntel verkleinert werden. Die Widerstände R4, R5, 
R6, R7 können auch durch einen einzigen Widerstand ersetzt werden, muss 
aber nicht. Sonst müssten die Schalter (bzw. Eingänge) noch 
gegeneinander verriegelt werden, damit bei gleichzeitiger Ansteuerung 
beider Brückenteile kein Kurzschluss ensteht. Das könnte im Programm vom 
Arduino berücksichtigt werden.

Autor: Manfred (Gast)
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  • preview image for 2R.png
    2R.png
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Ach Du grüne Neune schrieb:
> Die Widerstände R4, R5, R6, R7 können auch durch einen einzigen Widerstand 
ersetzt werden,

Über die Sinnlosigkeit von vier Widerständen hatte ich nachgedacht und 
hätte diese auf zwei reduziert. Mit Deinem Weg, nur einen 
Vorwiderstand zu nutzen, sparst Du noch einen mehr ein, gut.

Ich würde dennoch zu zwei Widerständen neigen, falls sich eine 
ungewollte Überlappung während des Umschaltens ergibt.

Autor: Mauritius P. (muri2107)
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Vielen Dank für deine Tipps.

Ach Du grüne Neune schrieb:
> Der Basisspannungsteiler R1, R2, R9, R10 sollte vertauscht werden, sonst
> fallen gerade mal die benötigten 1,5 Volt an der Basis vom BC548 ab.

Das hatte ich eh nicht so gebaut, da ist ja mein Arduino angeschloßen.
Hatte vergessen das im Schaltplan anzupassen.

Das andere habe ich umgesetzt.

Ach Du grüne Neune schrieb:
> Sonst müssten die Schalter (bzw. Eingänge) noch
> gegeneinander verriegelt werden, damit bei gleichzeitiger Ansteuerung
> beider Brückenteile kein Kurzschluss ensteht.

Das habe ich ja durch den Arduino umgesetzt.

Im Anhang der neue Schaltplan.
An den Widerständen R8 und R9 ist der Arduino angeschloßen.

Autor: Ach Du grüne Neune (Gast)
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Mauritius P. schrieb:
> Im Anhang der neue Schaltplan.

Jaaa, der sieht gut aus. Statt des BD244 würde ich jetzt noch aus 
optischen Gründen einen BD438 einsetzen (Komplementärtyp vom BD437) und 
für Q1 und Q2 einen BC337 verwenden.

Wenn Q1 und Q2 aber unbedingt Darlingtontypen sein sollen, dann kannst 
du R8 und R9 noch etwas vergrößern.

Autor: Ach Du grüne Neune (Gast)
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Michael B. schrieb:
> Deine Schaltung verwendet TIP127 Darlingtons, die Spannung fressen ohne
> Ende, so 1.5V vom plus und 1.5V von Minus, bleiben von 5V nur 2V übrig,
> zu wenig für LEDs. Also Murks.

Genau. Das sehe ich auch gerade. Es werden zwar nur 2 mal 0,7 Volt 
gefressen, so dass immerhin noch 3,6 Volt übrig bleiben. Aber wenn das 
ausreicht, dann kann auch diese Schaltung verwendet werden. Es können 2 
Transistoren entfallen und die Schaltung ist selbstsicher und muss 
deshalb nicht verriegelt werden.

Oder du verwendest für deine Schaltung keine Darlingtons, sondern z.B. 
BD135 und BD136. Dann hast du die vollen 5 Volt für deine LED-Kette zur 
Verfügung.

Autor: Harald A. (embedded)
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Warum eigentlich der Aufwand mit den Einzeltransistoren? Dafür gibt es 
doch genügend ICs wie z.B. L272, L9110, DRV8801, DRV8836 (fertig auf 
Platine für sehr kleines Geld) oder für kleinere Lichterkette auch 
74HC(T)14, je drei Gatter parallel geschaltet.

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