Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LED mit 40kHz an µC-Pin


von Leuchti (Gast)


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Hallöchen,
ich würde gerne eine IR-LED (Osram SFH 4545) mit 40kHz an einem ESP32 
betreiben. Den ESP habe ich schon soweit, dass er ein sauberes 40kHz 
PWM-Signal (3.3V) an einem Ausgangspin liefert.

Nun ist nur die Frage, wie ich die LED passend anschließe. Ich vermute 
ein MOSFET wäre sinnvoll, aber worauf genau hier zu achten ist und wie 
die Schaltung aussehen müsste, weiß ich leider nicht.

Könntet ihr mir etwas weiterhelfen? Welcher MOSFET-Typ wäre geeignet für 
3.3V und 40kHz? N oder P? Enhancement oder depletion type? Usw.
Wie müsste die in etwa Schaltung aussehen?

Hier noch die Eckdaten der LED:
 - Forward current: 100mA
 - Forward voltage: 1.5V

von Dyson (Gast)


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Wald- und Wiesen-NPN-Transistor in Emitterschaltung.

von HildeK (Gast)


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40kHz sind doch fast Gleichstrom!
Als FET geht jeder, der bei 3.3V Gatespannung noch spezifiziert ist, 
z.B. IRLML6344. Genauso geht auch ein BC337 mit Basisvorwiderstand für 
rund 5mA Basisstrom.
Wo siehst du ein Problem?
Schaltung: Source an GND, Drain an die LED mit Vorwiderstand, der an 
Plus geht. Fertig.
Genauso mit dem NPN, nur: E≙S, C≙D, B≙G, zusätzlich mit einem R_B.

von HildeK (Gast)


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Leuchti schrieb:
> Wie müsste die in etwa Schaltung aussehen?

Im Prinzip so: 
https://www.mikrocontroller.net/attachment/588549/Screenshot_20230214_190919.png

von Leuchti (Gast)


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Danke für eure Hilfe.
Ich habe die Schaltung wie im Bild gezeigt aufgebaut. Funktioniert 
natürlich nicht ;-)

Zuerst habe ich eine rote LED eingesteckt, um zu sehen obs tut. Leuchtet 
tatsächlich, laut Oszi auch mit 40 kHz. Soweit so gut.
Mit der IR-LED (Osram SFH 4545) tut sich allerdings nichts. Weder sehe 
ich die leuchten (z.B. via Handy-Kamera), noch sieht der Empfänger 
(siehe Schaltplan) etwas.

Hat jemand eine Idee was mit dem Aufbau nicht stimmen könnte?
Danke :-)

von Harald W. (wilhelms)


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Leuchti schrieb:

> Hat jemand eine Idee was mit dem Aufbau nicht stimmen könnte?

In 90% aller Fälle liegts am falschen Aufbau. Den können
wir hier nicht sehen.

von Leuchti (Gast)


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Harald W. schrieb:
> In 90% aller Fälle liegts am falschen Aufbau. Den können
> wir hier nicht sehen.

Der entspricht 1:1 dem obigen Schaltplan. Mit der roten LED tuts ja 
auch, nur die IR-LED stellt sich tot...

von Irgend W. (Firma: egal) (irgendwer)


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Leuchti schrieb:
> nur die IR-LED stellt sich tot...

Dann messe halt mal die Spannung an der LED, bzw. wieviel am Transistor 
abfällt. Vermutung, du Steuerst den Transistor nicht weit genug durch 
und hast dort zuviel Spannungsabfall.

von Harald W. (wilhelms)


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Leuchti schrieb:

>> In 90% aller Fälle liegts am falschen Aufbau. Den können
>> wir hier nicht sehen.
>
> Der entspricht 1:1 dem obigen Schaltplan.

Dann schau nochmal genau hin...

von Dennis (Gast)


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Hmm, 100 mA an 18 Ohm, sind 1,8 V. Zusammen mit dem 1,5 V von der Diode 
genau 3,3 V. Gut, dass reale Transistoren keinen Spannungsabfall an der 
Collector Emitter Strecke haben, sonst könnte deine Schaltung sehr 
grenzwertig ausgelegt sein.

von EAF (Gast)


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Dann ist sie auch tot.

von Harald W. (wilhelms)


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Dennis schrieb:

> Hmm, 100 mA an 18 Ohm, sind 1,8 V. Zusammen mit dem 1,5 V von der Diode
> genau 3,3 V. Gut, dass reale Transistoren keinen Spannungsabfall an der
> Collector Emitter Strecke haben, sonst könnte deine Schaltung sehr
> grenzwertig ausgelegt sein.

Leuchten müsste sie aber trotzdem, wenn auch nicht mit der
vollen Leistung. Wobei der TE auch noch mal überlegen sollte,
ob er wirklich die vollen 100mA braucht.

von Axel R. (axlr)


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IR-LED verkehrt rum drinn? man traut sich ja kaum zu fragen

von Axel R. (axlr)


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glaube auch nicht, dass der Bipolar-Transistor hier bei 40Khz und bei 
dem geforderten Kollektorstrom "ordentlich" schaltet. Würde die LED eher 
in den Emitter legen, der Sättigung des Transistors wegen. Oszilloskop 
wäre jetzt ja nicht schlecht.

von Leuchti (Gast)


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Axel R. schrieb:
> IR-LED verkehrt rum drinn? man traut sich ja kaum zu fragen

Au Mann, ich weiß nicht ob ich lachen oder weinen soll...
Das lange Beinchen ist eben doch nicht immer die Anode.
Habe noch mal ins Datenblatt der LED geschaut: etwas weiter hinten 
findet man die Info: die Anode ist das kurze Bein :-/

Rumgedreht -> geht!
Ihr seid meine Helden vielen Dank :-)

Jetzt werde ich noch mal schauen, wie es mit dem Durchschalten des 
Transistors aussieht. Ggf. lässt sich hier noch was verbessern.

von Falk B. (falk)


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Leuchti schrieb:
> Habe noch mal ins Datenblatt der LED geschaut: etwas weiter hinten
> findet man die Info: die Anode ist das kurze Bein :-/

Ja, das sind die Merkwürdigkeiten bei IR-LEDs. Weiß der Geier warum!

von Manfred (Gast)


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Leuchti schrieb:
> Das lange Beinchen ist eben doch nicht immer die Anode.

Ich geb' Dir mal 'n Tipp:

von 40 Jahre Funkamateur (Gast)


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Das Licht von IR = Infrarot ist unsichtbar.

von Axel R. (axlr)


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40 Jahre Funkamateur schrieb:
> Das Licht von IR = Infrarot ist unsichtbar.

Ach was, echt jetzt? Falls diese Anmerkung irgendwie Ernst gemeint 
gewesen sein soll:

Da machste deinem Namen aber alle Ehre. Ich bin auch schon 30 Jahre 
Funkamateuer, weiss aber trotzdem, dass man mit schon in den 90ern zB. 
mit (fast jedem) Sony-Camcorder diese mysteriöse, weil unsichtbare, 
Strahlung sichtbar machen konnte (Sony "nightVision", "nightshot" usw.). 
Selbstverständlich hatte der Funkamatuer in den 90ern soetwas nicht, 
sondern filmte immernoch mit 8mm und verwendete spezielle 
"IR-Empfindliche Kärtchen", die es bei Völkner zu kaufen gab, um die IR 
Strahlung sichtbar zu machen, oder verwendet diese heute noch, statt 
einfach durch die Smartphonekamera zu schauen, weil auch so etwas nicht 
im Haushalt zu finden ist. Maximal ein Ericsson GH197 im Handschuhfach, 
zwar am Dauerstrom, jedoch ohne SIM-Karte für die Notfallnummer 112.
https://www.amazon.com/850-1550nm-Infrared-Detection-Sensor/dp/B00FW85SVG
PS:
Ich nehme mir das mal so raus, in den Raum zu stellen, weil ich das so 
oder so ähnlich in der eigenen Familie exakt so erleben durfte. 
Vielleicht nicht ganz so krass. Aber wer trägt den Fotolack mit einem 
umgebauten Plattenspieler aufs Halbzeug, statt einfach Platinen zu 
bestellen?
Das mit dem Handy im Handschuhfach stimmt(e) jedenfalls.
Das mit den IR-Kärtchen auch. (OBWOHL mein Dad einen Camcorder hatte, 
und NICHT mit 8mm rumhantierte. das war überspitzt. man möge mir 
verzeihen) ;)

von Axel R. (axlr)


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Leuchti schrieb:
> Jetzt werde ich noch mal schauen, wie es mit dem Durchschalten des
> Transistors aussieht. Ggf. lässt sich hier noch was verbessern.

In den Emitter den Vorwiderstand der LED. 10 nF Über den 
Basisvorwiderstand.
Dann gerät der Transistor nicht in dei Sättigung und der kleine 10nF 
sorgt für schnelleres Schalten. Grob gesagt. Oder ne kleine 
Schottky-Diode über Basis-Kollektor. Die wrd dann leitend, wenn die 
Kolletorspannung kleiner wird, als die Basisspannung ist. Dann steuert 
der Transitor auch nicht mehr voll durch und ist schneller wieder "auf".
Man kann auch einfach einen kleinen Mosfet nehmen. Da fallen die 
"Klimmzüge" alle weg.
Kannst "über alles" auch gern noch einen 220µF oder 470 löten, der 
stützt die Betriebsspannung bei den doch recht hohen Stromspitzen ganz 
gut. Weis ja nicht, was du an Reichweite brauchst. Scheint ja so schon 
in etwa zu funktionieren.

von HildeK (Gast)


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Leuchti schrieb:
> Jetzt werde ich noch mal schauen, wie es mit dem Durchschalten des
> Transistors aussieht. Ggf. lässt sich hier noch was verbessern.

Ich hatte oben geschrieben: im Prinzip! Ich wollte nur kein Bild selber 
malen ...
Das implementiert auch, dass man die Bauteilwerte anpassen muss. So z.B. 
den Transistor, ein BC547 ist zu schwach für 100mA und auch 1k an der 
Basis sind zu hochohmig. Besser wären ein BC337 und 220Ω - 470Ω. Ob dann 
der ESP das noch treiben kann, weiß ich nicht; mit dem habe ich keine 
Erfahrung.
Der oben genannten MOSFET wäre dann die Alternative.

Ja, das hätte ich oben schon schreiben sollen, denn eine Frage nach so 
einer einfachen Schaltung hätte mir schon einen Hinweis auf deine 
mangelnde Erfahrung mit dieser Art Schaltung geben müssen.

Axel R. schrieb:
> In den Emitter den Vorwiderstand der LED. 10 nF Über den
> Basisvorwiderstand.
> Dann gerät der Transistor nicht in dei Sättigung und der kleine 10nF
> sorgt für schnelleres Schalten. Grob gesagt. Oder ne kleine
> Schottky-Diode über Basis-Kollektor.
Mit nur dem C über den R_B wird die Sättigung nicht verhindert, eher: 
viel schneller erreicht! Mit der Diode schon.
Diese Maßnahmen sind bei 40kHz noch nicht notwendig. Ja, wenn man über 
1MHz spricht, dann schon.

von michael_ (Gast)


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Leuchti schrieb:
> etzt werde ich noch mal schauen, wie es mit dem Durchschalten des
> Transistors aussieht. Ggf. lässt sich hier noch was verbessern.

Und immer wieder, schau wie es Andere machen.
Schlachte Fernbedienungen.
Da sind oft PNP drin. Und ohne Stromwiderstand.
Der steckt nur in den Batterien.
Gepulst mit ca. 1A.

Axel R. schrieb:
> jedoch ohne SIM-Karte für die Notfallnummer 112.

Das geht doch schon paar Jahre nicht mehr, oder?

von Wolfgang (Gast)


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Axel R. schrieb:
> Selbstverständlich hatte der Funkamatuer in den 90ern soetwas nicht,
> sondern filmte immernoch mit 8mm und verwendete spezielle
> "IR-Empfindliche Kärtchen", die es bei Völkner zu kaufen gab, um die IR
> Strahlung sichtbar zu machen, oder verwendet diese heute noch, ...

IR ist eher ein Gattungsbegriff. Es ist ein Unterschied, ob du ein LED 
bei 940nm sehen willst oder im Telekommunikationsbereich Licht mit einer 
Wellenlänge von 1550nm verfolgen möchtest.

Für 940nm brauchst du kein "IR-Empfindliche Kärtchen". Da reicht eine 
ausreichend billige Kamera, bei der das IR-Sperrfilter weggespart wurde.

von Harald W. (wilhelms)


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Leuchti schrieb:

>> IR-LED verkehrt rum drinn? man traut sich ja kaum zu fragen
>
> Au Mann, ich weiß nicht ob ich lachen oder weinen soll...
> Das lange Beinchen ist eben doch nicht immer die Anode.

Ja, wie gesagt:
Beitrag "Re: LED mit 40kHz an µC-Pin"

von Stefan F. (Gast)


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Manfred schrieb:
> Ich geb' Dir mal 'n Tipp: LED_Pall.png

Auch darauf ist kein Verlass. Das variiert ebenso von Modell zu Modell, 
wie der längere Draht. Man kann auch nicht davon ausgehen, dass der 
Reflektor innerhalb der LED immer am Minus-Pol (Kathode) sitzt.

HildeK schrieb:
> Diese Maßnahmen sind bei 40kHz noch nicht notwendig. Ja, wenn man über
> 1MHz spricht, dann schon.

Ganz genau. Damit sind 80% dieser Diskussion total unnötig.

von Manfred (Gast)


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Stefan F. schrieb:
>> Ich geb' Dir mal 'n Tipp: LED_Pall.png
>
> Auch darauf ist kein Verlass. Das variiert ebenso von Modell zu Modell,
> wie der längere Draht.

Wenn Du meinst ..

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