Hallo, ich bin neu auf dem Gebiet des Microcontrollers und der Pulsweitenmodulation. Hoffe jedoch das mir trotz meines geringen Wissens geholfen werden kann. Folgendes: Habe an meiner Technikerschule ein Projekt zur Realisierung einer LED-Beleuchtung, welche über PWM ein-und ausgedimmt werden kann, am laufen. Meine Vorstellung Die Beleuchtung soll parallel mit einer Spannung von 24V bei einer gesamten Leistung von ca. 200W beschalten werden. Schaltnetzteil, Microcontroller (Arduino uno) und PWM-Verstärker sollen als zentrale Einheit für die gesamte Beleuchtung agieren, wobei ich den µC gerne etwas weiter weg (ca. 5m) haben möchte. (Zwecks der Bedienbarkeit) Leitungslänge im Laststromkreis liegt bei ca. 20m (Einweg) Jetzt habe ich das hier gefunden: https://www.ebay.de/itm/400W-Power-PWM-Mosfet-Modul-5-36V-D4184-15A-Transistor-LED-Motor-Control-Arduino/282788112822?hash=item41d77c29b6:g:fJQAAOSw63FaROhu Jedoch stellt sich nach weiterer Recherche fest, dass durch die Leitungslängen parasitäre Induktivitäten/Kapazitäten entstehen. Die Lösung im Bereich des Signals (Zwischen µC u. Verstärker) sollte ein Gate-Treiber sein. (Aber welcher?) Und um Spitzensperrspannungen zu verhindern, die den MOSFET zerstören würden, sollte eine Freilaufdiode parallel am MOSFET liegen. Jetzt weiß ich auch leider nicht wie ich das ganze dimensionieren muss um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten. Danke im voraus
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Was benutzt du den um die LEDs anzusteuern? Wenn diese mittels Schaltregler vestromt werden wäre denke ich nicht allzu ideal deren Spannungsversorgung mit PWM ein und auszuschalten. Da solltest du welche mit PWM Eingang benutzen! Und 200W LED Leistung mit Widerständen? lieber nicht...
Pa K. schrieb: > Jetzt weiß ich auch leider nicht wie ich das ganze dimensionieren muss Zeichne doch mal einen Schaltplan (denn das ist das Kommunikationsmittel unter Elektrikern und Elektronikern schlechthin). Schreibe dort alle nötigen Informationen wie Stromversorgung, Massebezug, Leitungslängen und Bauteiltypen rein und gib jedem Bauteil einen eigenen Namen. Erst dann kann man sinnvoll diskutieren.
Überdenk das ganze Konzept nochmal "normales" Netzteil funktioniert nur kurz an LEDs, du brauchst entweder Vorwiderstände (unrealistisch bei über 8A), einen zusätzlichen CC Treiber (sehr unnötig) oder gleich ein richtiges LED Netzteil mit 0-10V Eingang. viele der Netzteile geben einen geringen Strom auf die Anschlüsse für 0-10V, damit sie sowohl durch eine externe Spannung als auch ein Poti gedimmt werden können. Anstelle eines Potis akzeptieren viele Netzteile auch eine PWM Steuerung (für genaueres Datenblatt lesen). Mit einem Transistor der 10V aushält und einige µA schalten kann + Basiswiderstand wäre dann alles fertig. ein Meanwell HLG-240H-30 passt perfekt, das schafft 8A bei 15-30V (Spannung wird in dem Rahmen automatisch passend für die LEDs eingestellt) und kann mit einer 100Hz bis 3kHz PWM gedimmt werden, Datenblatt hier (für die ganze Baureihe): https://www.meanwell.com/webapp/product/search.aspx?prod=hlg-240h Kleinsignal NPN zwischen DIM+/-, extra Netzteil für Arduino mit Masse an DIM- (der Ausgang für die LEDs darf nicht mit DIM- verbunden werden, daher kannst du den nicht für den Arduino nehmen). Dann noch einige kOhm (der genaue Wert ist sehr unkritisch) zwischen Basis und Arduino, fertig. bei deinem Ansatz mit direkter PWM hast du erhebliche EMV Probleme und brauchst auf jeden Fall einen Gate Treiber. Arduino, Treiber und Mosfet sollten sehr nahe (<<5m) zusammen sein. nicht alle Netzteile mögen pulsartig mit PWM belastet werden. Freilaufdiode muss wenn dann über die Last (wenn diese Induktiv ist), der Mosfet braucht keine bzw. die funktioniert dort nicht wie geplant.
Alexx schrieb: > Was benutzt du den um die LEDs anzusteuern? > Wenn diese mittels Schaltregler vestromt werden wäre denke ich nicht > allzu ideal deren Spannungsversorgung mit PWM ein und auszuschalten. Da > solltest du welche mit PWM Eingang benutzen! > > Und 200W LED Leistung mit Widerständen? lieber nicht... Benutzt wird ein Arduino mit einer Ausgangsspannung von 5V (PWM), wobei das Signal ebend verstärkt wird. Was meinst du denn mit "200W LED Leistung mit Widerständen? lieber nicht..."?
Beitrag #5917802 wurde vom Autor gelöscht.
Lothar M. schrieb: > Pa K. schrieb: >> Jetzt weiß ich auch leider nicht wie ich das ganze dimensionieren muss > Zeichne doch mal einen Schaltplan (denn das ist das Kommunikationsmittel > unter Elektrikern und Elektronikern schlechthin). > > Schreibe dort alle nötigen Informationen wie Stromversorgung, > Massebezug, Leitungslängen und Bauteiltypen rein und gib jedem Bauteil > einen eigenen Namen. Erst dann kann man sinnvoll diskutieren. Ist das so in Ordnung? Bild im Anhang.
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K. S. schrieb: > "normales" Netzteil funktioniert nur kurz an LEDs, du brauchst entweder > Vorwiderstände (unrealistisch bei über 8A), einen zusätzlichen CC > Treiber (sehr unnötig) oder gleich ein richtiges LED Netzteil mit 0-10V > Eingang. viele der Netzteile geben einen geringen Strom auf die > Anschlüsse für 0-10V, damit sie sowohl durch eine externe Spannung als > auch ein Poti gedimmt werden können. Anstelle eines Potis akzeptieren > viele Netzteile auch eine PWM Steuerung (für genaueres Datenblatt > lesen). Mit einem Transistor der 10V aushält und einige µA schalten kann > + Basiswiderstand wäre dann alles fertig. Das mit dem verstärken auf 0-10V und einem dazugehörigen PWM-Modul war ebenfalls meine erste Idee. Dachte jedoch das sich der Leistungselektronische Teil ebenfalls durch eine Schaltung ersetzen ließ. Also liegt das Problem letztendlich am Netzteil? Gibt es denn keine andere Lösung das ganze ohne einen LED-Treiber zu realisieren?
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Pa K. schrieb: > Ist das so in Ordnung? Bild im Anhang. musst du testen, ob das mit 5m nicht zuviele Störungen Einkoppelt und flanken zu sehr verschleift. ob das funktionieren kann hängt sehr von der PWM frequenz ab, einige 10-100Hz sind wohl problemlos, einige 10-100kHz werden kaum bis unmöglich auf diese Art funktionieren. Pa K. schrieb: > Also liegt das Problem letztendlich am Netzteil? dazu wäre wichtig zu wissen was für LEDs du hast. Wenn es fertige LED Streifen mit Vorwiederständen sind, dann sollte das an einem normalen 24V Netzteil gehen. Wenn das LED Module ohne Widerstände sind, dann ist erstens parallel schalten und zweitens ohne Strom Regelung betreiben nicht gut (kann zwischen "raucht sofort ab" und "geht zwar, ist aber nicht schön" schwanken)
K. S. schrieb: > Pa K. schrieb: > musst du testen, ob das mit 5m nicht zuviele Störungen Einkoppelt und > flanken zu sehr verschleift. ob das funktionieren kann hängt sehr von > der PWM frequenz ab, einige 10-100Hz sind wohl problemlos, einige > 10-100kHz werden kaum bis unmöglich auf diese Art funktionieren. Aber lässt es sich nicht durch einen Gate-Treiber vollständig "auffrischen" oder ist das Signal irgendwann so demoduliert das sich daraus nichts mehr machen lässt? Und da sowieso in einem geringen Frequenzbereich gedimmt wird, sprich in einer Frequenz die sich außerhalb vom Wahrnehmungsfeld befindet aber dennoch klein ist (>50 Hz; <100Hz?), sollte es ja funktionieren. + Kann im schlimmsten Fall der µC unmittelbar in der Nähe des Verstärkers platziert werden. > dazu wäre wichtig zu wissen was für LEDs du hast. Wenn es fertige LED > Streifen mit Vorwiederständen sind, dann sollte das an einem normalen > 24V Netzteil gehen. Wenn das LED Module ohne Widerstände sind, dann ist > erstens parallel schalten und zweitens ohne Strom Regelung betreiben > nicht gut (kann zwischen "raucht sofort ab" und "geht zwar, ist aber > nicht schön" schwanken) Würde es funktionieren, die Widerstände nachträglich hinzuzufügen?
Pa K. schrieb: > Aber lässt es sich nicht durch einen Gate-Treiber vollständig > "auffrischen" oder ist das Signal irgendwann so demoduliert das sich > daraus nichts mehr machen lässt? irgendwann ja, so richtig aber erst wenn die Wellenlänge des Signals in die Größenordnung der Leitungslänge kommt (hier ab dem zweistelligen MHz Bereich, also nicht). Pa K. schrieb: > Und da sowieso in einem geringen Frequenzbereich gedimmt wird, sprich in > einer Frequenz die sich außerhalb vom Wahrnehmungsfeld befindet aber > dennoch klein ist (>50 Hz; <100Hz?), sollte es ja funktionieren. bis einige kHz sollte auch noch gehen, aber ein richtiger Gate Treiber wäre dann besser, die gibt es auch in DIP8, das ist einfach zu verbauen. Die abgeflachten Flanken werden von deiner Schaltung so weitergegeben, ein echter Gate Treiber hat immer gleich steile Flanken und einen wesentlich höheren Strom, was zu geringeren Schaltverlusten führt (bei 100Hz ist das noch nicht wirklich wichtig). simulier mal deine Schaltung, dann siehst du schnell was realistisch ist. Pa K. schrieb: > Würde es funktionieren, die Widerstände nachträglich hinzuzufügen? kommt drauf an was du schon hast. LED Streifen haben die eigentlich immer, außer es sind ws2818 oder ähnliche. Theoretisch kannst du nachrüsten, aber bei 1-2V über dem Widerstand un 8A ist das schon eine ordentliche Leistung, der braucht nen Kühlkörper, muss in viele kleine Widerstände aufgeteilt werden und/oder wird brennend heiß. Was für LEDs hast du denn nun? Wenn du nichts genaues dazu weißt reicht auch nen scharfes, nicht zu kleines Bild.
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K. S. schrieb: >bis einige kHz sollte auch noch gehen, aber ein richtiger Gate Treiber >wäre dann besser, die gibt es auch in DIP8, das ist einfach zu verbauen. >Die abgeflachten Flanken werden von deiner Schaltung so weitergegeben, >ein echter Gate Treiber hat immer gleich steile Flanken und einen >wesentlich höheren Strom, was zu geringeren Schaltverlusten führt (bei >100Hz ist das noch nicht wirklich wichtig). simulier mal deine >Schaltung, dann siehst du schnell was realistisch ist. Das Problem ist das es ein Planungsprojekt ist und ich nicht wirklich was simulieren kann, bzw. nicht in dieser Größenordnung. Ich dachte vielleicht es gebe simple Wege/Formeln dies zu realisieren. > -2V über dem Widerstand un 8A ist das schon eine > ordentliche Leistung, der braucht nen Kühlkörper, muss in viele kleine > Widerstände aufgeteilt werden und/oder wird brennend heiß. > Was für LEDs hast du denn nun? Wenn du nichts genaues dazu weißt reicht > auch nen scharfes, nicht zu kleines Bild. Das wären die LED's -> https://www.leds24.com/Slim-Line-Aluminium-LED-Leiste-ab-33cm-mit-42-LEDs-bis-198cm-mit-273-LEDs-Abdeckung-diffus-24V-weiss-6000K?number=SL-X102D-034
Zu den ausgewählten LED-Leisten: Würde ich nicht nehmen. Knapp 74lm/W ist etwa auf dem Stand 2007. Also mehr als um den Faktor 3 schlechter als Samsumg LM301B 6000K UND 80er CRI wohlgemerkt. Man weiß hier aber nicht, welche Farbwiedergabe diese haben. Bei 6000K kann es gut sein, dass diese irgendwo im Bereich 70 liegt. Zusammen mit der großen Farbtemperatur sieht man dann wie ein Zombie aus, weil im Spektrum außer Blau und Grün kaum was vorhanden ist.
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Das mit der Effizienz ist momentan nicht so relevant. Und wie ich das alles jetzt zusammenfassen kann, ist diese Schaltung realisierbar, jedoch erfordert dies ein bestimmten Grad an Vorwissen, Zeit und viel rumexperimentieren? Ist das so Richtig? Und das beste und einfachste was ich jetzt machen könnte ist, das Signal des Arduinos mittels Verstärkerschaltung von 0-5V auf 0-10V zu pushen und den LED-Treiber, bestehend aus Netzeil, PWM-Verstärkung usw., zu steuern? Wenn ja, hier mal die Schaltung. (Anhang) Was lässt sich über die Dimensionierung des Transistors aussagen? Bei 10V UCE, geringen Schaltfrequenzen und nahezu lastlose Ansteuerung könnte ich doch eigentlich den schwächsten npn-Transistor hernehmen oder nicht? PS: Spielen die Leitungslängen im Zusammenhang mit dem Meanwell HLG-240H-30 da noch eine Rolle?
Pa K. schrieb: > Wenn ja, hier mal die Schaltung. (Anhang) Was lässt sich über die > Dimensionierung des Transistors aussagen? Nimm irgendeinen "Universaltransistor" mit einer Verstärkung ab 200 (BC547, BC337-40), die R1 und R2 machst du 1k. Die PWM-Frequenz wählst du so niedrig wie möglich (100Hz) und die 5m Zuleitung zum Schaltnetzteil verdrillst du. Fertig.
Ich habe dem LED-„Vermittler“ zwecks den Vorwiderständen usw. eine Email geschrieben. Das war seine Antwort: Die Leisten haben Vorwiderstände. Sie benötigen für diese Leisten ein stabilisiertes 24V Gleichspannungsnetzteil . Die Dimmung kann über PWM erfolgen.
Ahja und noch was gibt es denn die Möglichkeit das PWM sigal auf LWL umzuwandeln und an jede LED-Einheit ein LWL Empfänger + PWM-Netzteile zu setzen? (Um große Ströme und somit die Querschnitte zu verringern)
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Pa K. schrieb: > Ahja und noch was gibt es denn die Möglichkeit das PWM sigal auf LWL > umzuwandeln und an jede LED-Einheit ein LWL Empfänger + PWM-Netzteile zu > setzen? Natürlich. Ich würde diese zusätzliche Elektronik mit ein wenig Geschick und Nachdenken sogar aus der LED-Spannung versorgen, denn bereits bei 15V wird die Leiste völlig dunkel sein. Ich würde das vorher mal ausmessen.
Lothar M. schrieb: > Natürlich. > Ich würde diese zusätzliche Elektronik mit ein wenig Geschick und > Nachdenken sogar aus der LED-Spannung versorgen, denn bereits bei 15V > wird die Leiste völlig dunkel sein. Ich würde das vorher mal ausmessen. Weißt du zufällig ob es dazu fertige Module gibt? + Spannungsteiler am Netzteil oder wie?
Pa K. schrieb: > Spannungsteiler am Netzteil oder wie? Man nimmt da üblicherweise Spannungsregler... > Weißt du zufällig ob es dazu fertige Module gibt? Fertige Module, die von z.B. 15V bis 24V laufen und ein optisches PWM-Signal in 0..10V umwandeln wirst du kaum von der Stange finden. Aber optische Übertragung für 100Hz ist wie mit der Rakete zur Arbeit fliegen. Ich würde im Zweifelsfall das Signal elektrisch übertragen und auf der Empfängerseite mit einem Optokoppler entkoppeln. Dazu ein Spannungsregler, der mir aus der LED-Versorgung 10V macht und ein Pullup dorthin und fertig.
Pa K. schrieb: > Die Leisten haben Vorwiderstände. Sie benötigen für diese Leisten ein > stabilisiertes 24V Gleichspannungsnetzteil . Die Dimmung kann über PWM > erfolgen. Dann ist hierfür das Meanwell HLG-240H-30 falsch, hier brauchst du dann eben das HLG-240H-24B. Im Datenblatt steht: Please DO NOT connect "DIM-" to "-V". Das bedeutet dann wohl auch schlechte Idee die 10V aus den 24V Netzteil per Linearregler zu erzeugen oder vom LED-Ausgang abzugreifen.
GeGe schrieb: > Das bedeutet dann wohl auch schlechte Idee die 10V aus den 24V Netzteil > per Linearregler zu erzeugen Sieht leider fast so aus... Dann würde ich probieren, mit dem Optokoppler und einem Kondensator und ein oder zwei Widerständen diesen einen einstellbaren Widerstand zu "emulieren".
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Lothar M. schrieb: > Fertige Module, die von z.B. 15V bis 24V laufen und ein optisches > PWM-Signal in 0..10V umwandeln wirst du kaum von der Stange finden. > Aber optische Übertragung für 100Hz ist wie mit der Rakete zur Arbeit > fliegen. Ich würde im Zweifelsfall das Signal elektrisch übertragen und > auf der Empfängerseite mit einem Optokoppler entkoppeln. Dazu ein > Spannungsregler, der mir aus der LED-Versorgung 10V macht und ein Pullup > dorthin und fertig. Was bringt mir in dem Fall der Optokoppler?
Pa K. schrieb: > Was bringt mir in dem Fall der Optokoppler? Da war irgendwo die Rede von LWL und galvanischer Entkopplung. Zwar mit einer etwas eigenartigen Begründung, wie Pa K. schrieb: >>> (Um große Ströme und somit die Querschnitte zu verringern) aber trotzdem kann man sich mit einer solchen galvanische Trennung bei langen Leitungen und flächigem Aufbau irgendwelche Potentialverschiebungen sparen. Wenn das alles nicht relevant ist, dann machst du es so, wie ich im Beitrag "Re: LED-Beleuchtung - Dimension des PWM-Verstärkers" vorgeschlagen hatte.
Lothar M. schrieb: > Pa K. schrieb: > Wenn das alles nicht relevant ist, dann machst du es so, wie ich im > Beitrag "Re: LED-Beleuchtung - Dimension des PWM-Verstärkers" > vorgeschlagen hatte. Da ist widerum das Problem das ich ja ca. 10 LED-Leisten á 20W (insgesamt 200) parallel mit nur einem Netzteil schalte. Bei einer Leitungslänge von max. 20m. Kommt ein ziemlich großer Strom raus wobei ein riesiger Querschnitt benötigt wird. (Ich glaube irgendwas um die 10cmm)
Pa K. schrieb: > Da ist widerum das Problem das ich ja ca. 10 LED-Leisten á 20W > (insgesamt 200) parallel mit nur einem Netzteil schalte. 200W schalten ist noch kein Problem. Pa K. schrieb: > Bei einer > Leitungslänge von max. 20m. Kommt ein ziemlich großer Strom raus wobei > ein riesiger Querschnitt benötigt wird. Du meinst nicht Strom, sondern Spannungsabfall. Ja der spielt hier schon eine Rolle. Pa K. schrieb: > (Ich glaube irgendwas um die > 10cmm) So dick muss der sicher nicht werden. Es ist auch nicht empfehlenswert vom Netzteil mit nur einer Leitung zur LED-Leiste zu fahren und dahinter die weiteren Leisten in Serie zu versorgen. Damit würden die hinteren Leisten deutlich dunkler als die vorderen. Nimm da lieber mehrere dünne Leitungen und fahre damit immer zwei bis max. vier Leisten separat vom Netzteil an. Bei den LED-Leissten im Datenblatt steht auch meist dabei wieviel LED-Leisten man maximal in Serie schalten darf. Hier wird die Angabe nicht gemacht wegen der Helligkeitsunterschiede, sondern wie hoch die Stromtragfähigkeit der LED-Leiste ist. Noch etwas was wichtig ist zu wissen: Es gibt da bei vielen dimmbaren Netzteilen das Problem, dass die LED auch noch schwach leuchten können, wenn auf 0% runtergedimmt wird. Auch bei den Meanwell die hier erwähnt wurden ist das der Fall, steht auch so in den Datenblätter drin.
Pa K. schrieb: > Kommt ein ziemlich großer Strom raus wobei ein riesiger Querschnitt > benötigt wird. Nach welcher Rechnung? > (Ich glaube irgendwas um die 10cmm) Was sind cmm? Kubikmillimeter? > Da ist widerum das Problem das ich ja ca. 10 LED-Leisten á 20W > (insgesamt 200) parallel mit nur einem Netzteil schalte. Du solltest bei dieser Belastung des Netzteils aber mal auf dessen Verlustleistung und das Derating schauen. Und zudem ist die maximale Leistung für eine Gehäusetemperatur von 90°C spezifiziert. Das kann je nach Einbauort spannend werden. Denn erstens muss die Umgebung diese Hitz vertragen und zweitens musst du dafür sorgen, dass die 200W*(1-92%Wirkungsgrad)=16W von der Konvektion abgeführt werden können.
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Lothar M. schrieb: > Nach welcher Rechnung? https://elektroinstallation-ratgeber.de/kabelquerschnitt-berechnen/ >> (Ich glaube irgendwas um die 10cmm) > Was sind cmm? Kubikmillimeter? Meinte natürlich quadratmillimeter > Du solltest bei dieser Belastung des Netzteils aber mal auf dessen > Verlustleistung und das Derating schauen. Und zudem ist die maximale > Leistung für eine Gehäusetemperatur von 90°C spezifiziert. Das kann je > nach Einbauort spannend werden. Denn erstens muss die Umgebung diese > Hitz vertragen und zweitens musst du dafür sorgen, dass die > 200W*(1-92%Wirkungsgrad)=16W von der Konvektion abgeführt werden können. Wird schon irgendwie hinhauen
Sorry das ich das Thema nochmal öffne, aber bin etwas verwirrt. Habe den Schaltplan jetzt so gezeichnet. (Anhang) Ich wusste nicht auf welchen Wert ich den Strom drosseln soll und habe mal auf 20mA gepeilt und dementsprechend ein 500 Ohm Widerstand. Ist das Richtig so?
GeGe schrieb: > Es ist auch nicht empfehlenswert > vom Netzteil mit nur einer Leitung zur LED-Leiste zu fahren und dahinter > die weiteren Leisten in Serie zu versorgen. > Damit würden die hinteren Leisten deutlich dunkler als die vorderen. Ihr werdet vermutlich lachen, aber: In einem Fall, wo es darum ging, Helligkeitsunterschiede zu vermeiden, habe ich schon mal "nach dem entferntesten Netzteil Rückführleitungen" verlegt. Also so: (+) - NT1 - NT2 - NTx ... - Leitung zurück zu (+) Selbiges bei (-). Natürlich nicht getrennt und nachträglich, sondern so geplant. Das war damals die einfachste Lösung, glaube ich. Somit lag an allen Einzelabgriffen die selbe Spannung an (worauf es damals auch wirklich ankam). Andere Lösungen wurden durch Gegebenheiten vereitelt, leider schon einige Jahre her, erinnere mich nicht mehr an die Dinger.
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