Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Stromaufnahme an LED Schaltung messen


von Klaus K. (klaus_k342)


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Hallo,

ich bin was Elektronik angeht Neuling und hoffe hier auf Hilfe.
Es geht um eine parallele LED Schaltung, mit nur einem Vorwiderstand für 
alle LEDs.
Das man das so nicht machen soll ist soweit klar, mir geht es darum die 
Stromaufnahme korrekt messen zu können.

6 LEDs (jeweils 3,2V Durchlassspannung / 20mA) hängen parallel an einer 
9V-Blockbatterie.

Das Multimeter habe ich in Reihe direkt hinter der Batterie 
angeschlossen.

Ich dachte eigentlich, eine Stromaufnahme von ca. 120mA zu messen (6x 
20).
Mit einem 300Ohm Widerstand sind es gerade mal 16mA. OK, das wäre von 
der Grösse her ja auch der Widerstand für nur eine LED.

Mit einem 50 Ohm Widerstand sind es aber auch "nur" 75mA.

Die Spannung an allen LEDs liegt je nach Widerstand zwischen 2,7 - 2,9 
Volt

Müsste die Stromaufnahme aller 6 LEDs nicht näher in der Gegend um 120mA 
liegen (bei 50 Ohm Vorwiderstand)?

Danke

von H. H. (hhinz)


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Miss den Spannungsabfall am Vorwiderstand, und dann I=U/R.

von Jens M. (schuchkleisser)


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Klaus K. schrieb:
> Das Multimeter habe ich in Reihe direkt hinter der Batterie
> angeschlossen.

Das ist bei solchen Schaltungen schon ein Problem.
Der Widerstand des Messgerätes greift schon signifikant in den 
Stromkreis ein.
Besser: Spannung am Widerstand messen und rechnen.

Klaus K. schrieb:
> Ich dachte eigentlich, eine Stromaufnahme von ca. 120mA zu messen (6x
> 20).

Ja, so ist das mit dem ohmschen Gesetz. Es schert sich nicht um Gedanken 
sondern gilt einfach.
Eine Ahnung vom Wert würde dir schon geben wenn du es kennen und 
anwenden würdest: 300 Ohm an 9V kann nur maximal 30mA ergeben, mit LEDs 
noch weniger.

Klaus K. schrieb:
> Die Spannung an allen LEDs liegt je nach Widerstand zwischen 2,7 - 2,9
> Volt

Tja, auch das normal. Dabla lesen hilft.

Klaus K. schrieb:
> Müsste die Stromaufnahme aller 6 LEDs nicht näher in der Gegend um 120mA
> liegen (bei 50 Ohm Vorwiderstand)?

Nee, wieso?
Wenn du 10000 LEDs anschließt, liefert deine 9V-Billigbatterie aus dem 
Eineuroladen dann 200A?

Klaus K. schrieb:
> Mit einem 50 Ohm Widerstand sind es aber auch "nur" 75mA.

Und irgendwann fangen die LEDs an auszufallen, weil die Stromverteilung 
durch die Scheißschaltung schlecht ist.
Daher werden die LEDs in Kauflichterketten ja auch mit winzigen Strömen 
betrieben: damit sie wenigstens eine Saison aushalten, und nächstes Jahr 
sind die Batterien eh ausgelaufen und das Ding kommt in den Müll.

: Bearbeitet durch User
von Peter M. (r2d3)


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Hallo Klaus K.,

Deine Blockbatterie ist keine ideale Spannungsquelle. Sie verfügt 
gegenüber anderen größeren Batterien, die nur aus einer Zelle bestehen, 
über einen hohen Innenwiderstand.

Sieh' für Deine Zwecke Deine Blockbatterie als eine ideale 
Spannungsquelle an, an die ein Vorwiderstand angeschlossen ist.

Je höher Du Deine Batterie belastet, desto stärker bricht die Spannung 
an den Polen ein. In diesem simplen Modell fällt ein Teil der Spannung 
am Innenwiderstand der Batterie ab. Im eingeschalteten Zustand ist die 
Batteriespannung viel geringer als im ausgeschalteten Zustand.
Die geringere Spannung bewirkt auch einen geringeren Strom an den LEDs.

Lade Dir ein Datenblatt herunter um zu lernen, für welche Ströme Deine 
Batterie gedacht ist. Das Datenblatt kann auch von einem anderen 
Hersteller sein.

Das von Dir erwartete Szenario tritt ein, wenn Du Dein Konstrukt z.B. an 
ein Labornetzteil anschließt, ohne den Strom am Labornetzteil zu 
begrenzen.

von Nemopuk (nemopuk)


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von Lu (oszi45)


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Klaus K. schrieb:
> 6 LEDs (jeweils 3,2V Durchlassspannung / 20mA) hängen parallel an einer
> 9V-Blockbatterie.

Spannung bricht bei Last zusammen. Arme schwächliche Batterie! 
Datenblatt=? https://de.wikipedia.org/wiki/9-Volt-Block

von Andreas M. (andreas_m62)


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Die 20 mA durch eine LED können fließen,
müssen aber nicht fließen.
Die LED leuchtet auch mit weniger Strom.

von Peter M. (r2d3)


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Mit der Software Irfan View kannst Du unter Windows-Betriebssystemen 
JPEG-Bilder verlustfrei um 90° drehen. Bei meinem Kopf geht das leider 
nicht.

Lies auch einmal hier:

https://www.led-treiber.de/html/led-kennlinien.html

In Deiner Anwendung ist auch wichtig, für welchen maximalen Strom die 
LEDs spezifiziert sind.

Im schlimmsten Fall nimmt die beste LED ganz viel Strom auf (mehr als 
zulässig), weil sie im Vergleich zu den anderen LEDs den Strom früher 
durchlässt und die anderen kriegen weniger ab.

Deine beste, weil hellste LED brennt durch und das Durchbrennen setzt 
sich fort mit der zweitbesten.

Die Beobachtung führt Dich dann zum Thema LED-Treiber.

von Michael B. (laberkopp)


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Klaus K. schrieb:
> Das man das so nicht machen soll ist soweit klar,

Gut. Damit ist fas Thema durch.

Klaus K. schrieb:
> Müsste die Stromaufnahme aller 6 LEDs nicht näher in der Gegend um 120mA
> liegen (bei 50 Ohm Vorwiderstand)?

Die Stromaufnahme liegt bei (9-3.2)/50=116mA wenn das deine Batterie 
schafft, aber die StromVERTEILUNG ist Glückssache: eine LED nimmt 116mA, 
die anderen 0mA, so lange bis die 116mA LED durchbrennt. Dann dürfen der 
Reihe nach die anderen durchbrennen.

von Otto K. (opto_pussy)


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Peter M. schrieb:
> Mit der Software Irfan View kannst Du unter Windows-Betriebssystemen
> JPEG-Bilder verlustfrei um 90° drehen.

Ich habe gerade mal versucht einfach das Smartphone um 90° zu drehen. Es 
dauert aber nicht lange, dann dreht sich das Bild, wie von Geisterhand 
wieder in die ursprüngliche Position zurück, als wenn das Bild spüren 
kann, dass ich es lesen will und das Bild versucht das mit aller Kraft 
zu verhindern.

von Harald W. (wilhelms)


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Jens M. schrieb:

> Ja, so ist das mit dem ohmschen Gesetz. Es schert sich nicht um Gedanken
> sondern gilt einfach.

Wer weiss, vielleicht wird das ja demnächst von einem gewissen
King T. per Dekret abgeschafft. Schliesslich sollte dort ja
bereits die Zahl Pi per Gesetz festgelegt werden.
https://de.wikipedia.org/wiki/Indiana_Pi_Bill

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Otto K. schrieb:
> dann dreht sich das Bild, wie von Geisterhand

Oh, schlechtes Karma. Dabei ist Halloween seit über 22h vorbei.

In der Ansicht unter Gallerie kann man unten auf dem Stift klicken um im 
Bearbeitungsmodus das Bild zu drehen und abzuspeichern. Dann sollte es 
passen.

Die falsche Lage entsteht oft durch das ergänzen der GPS-Daten durch die 
Kamera und danach Auslesen der Kameralage. Wenn ersteres etwas zu lange 
dauert und die Kamera bereits bewegt hat, dann hat das Bild nicht so 
selten eine falsche Lage.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Harald W. schrieb:
> Zahl Pi per Gesetz

Hintergrund waren eigentlich fürs Geschäft die Vermaßung von Rundholz 
mit Kantholz vergleichbar zu machen. Dazu wurde anscheinend eine 
mathematische Herleitung gebaut, die dann eine notwendige technische 
Reserve (fast 2%) drin gehabt hätte.

In einem Museum (Ostküste, MIT oder Harvard) sah ich allerdings, dass zu 
der Zeit bereits vorher mit über tausend gleichen Kacheln ausgefüllt die 
Fläche des Kreises und der Umfang schon deutlich genauer ermittelt war.

von Klaus F. (klaus27f)


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Klaus K. schrieb:
> an einer 9V-Blockbatterie

Nimm mal ne 12V Blockbatterie, dann haste mehr Licht und mehr Spaß
https://www.moll-batteries.shop/media/32/84/9f/1758014461/44000019_1_MOLL-XTRA.webp?ts=1758014461

von Rainer W. (rawi)


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Otto K. schrieb:
> Es dauert aber nicht lange, dann dreht sich das Bild, wie von Geisterhand
> wieder in die ursprüngliche Position zurück

Die "Geisterhand" ist der Beschleunigungssensor im Smartphone.
Und wenn du in den Einstellungen das automatische Drehen des Bildschirms 
aktiviert hast, wird der Bildschirm beim Drehen des Smartphones 
automatisch gedreht - works as designed.

von Otto K. (opto_pussy)


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Dieter D. schrieb:
> In der Ansicht unter Gallerie kann man unten auf dem Stift klicken um im
> Bearbeitungsmodus das Bild zu drehen und abzuspeichern. Dann sollte es
> passen.

Dazu muss man das Bild aber erst einmal runterladen, um es anschließend 
in der Galerie drehen zu können (grüner Kreis) und danach nicht 
vergessen auf Anwenden (roter Kreis) zu klicken, damit das gedrehte Bild 
in der Galerie nicht wieder zurückgedreht wird.

Rainer W. schrieb:
> Die "Geisterhand" ist der Beschleunigungssensor im Smartphone.

Das glaube ich kaum, denn ich habe gerade versucht das Smartphone 
innerhalb von einer Minute gaaaanz langsam um 90° zu drehen, also ohne 
Beschleunigung. Bereits nach 40 Sekunden (etwa 60°) hat sich das Bild 
trotzdem wieder verdreht.

Was aber funktioniert ist, wenn ich das Smartphone flach auf den Tisch 
lege und um 90° drehe, dann kann man den Schaltplan lesen, ohne sich das 
Bild extra runterladen zu müssen und ohne einen steifen Hals zu 
bekommen.

von H. H. (hhinz)


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Otto K. schrieb:
> ohne Beschleunigung.

Bei dir herrscht Schwerelosigkeit?

von Norbert (der_norbert)


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Otto K. schrieb:
> Das glaube ich kaum, denn ich habe gerade versucht das Smartphone
> innerhalb von einer Minute gaaaanz langsam um 90° zu drehen, also ohne
> Beschleunigung. Bereits nach 40 Sekunden (etwa 60°) hat sich das Bild
> trotzdem wieder verdreht.
>
> Was aber funktioniert ist, wenn ich das Smartphone flach auf den Tisch
> lege und um 90° drehe, dann kann man den Schaltplan lesen, ohne sich das
> Bild extra runterladen zu müssen und ohne einen steifen Hals zu
> bekommen.

Wenn du lernen möchtest, wie der Beschleunigungssensor (und vieles 
Andere) arbeitet, dann empfehle ich die ›phyphox‹ App der RWTH Aachen 
auf dem Wischtelefon zu installieren.

Plötzlich werden deine beiden Beobachtungen klar.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Klaus K. schrieb:
> Ich dachte eigentlich, eine Stromaufnahme von ca. 120mA zu messen (6x
> 20).
Die LEDs **nehmen** sich nicht den Strom, der irgendwo im Datenblatt 
steht oder von irgendwem vermutet wird, sondern die **bekommen** durch 
ihre Beschaltung einen Strom eingeprägt und leuchten dann 
dementsprechend hell.

> Mit einem 300Ohm Widerstand sind es gerade mal 16mA. OK, das wäre von
> der Grösse her ja auch der Widerstand für nur eine LED.
Na, dann rechnen wir doch einfach mal: Das wären dann 300R*16mA = 4,8V 
über dem Widerstand. Dazu dann noch 2,7V über den LEDs, dann ergibt sich 
eine Klemmenspannung von 7,5V an der offenbar nicht mehr ganz 
taufrischen 9V-Batterie.

> Mit einem 50 Ohm Widerstand sind es aber auch "nur" 75mA.
Also nochmal: 50Ohm*75mA = 3,75V über dem Widerstand. Dazu kommen dann 
noch 2,9V über den LEDs, das ergibt dann eine mickrige Spannung von nur 
2,9V+3,75V = 6,65V an den Klemmen der 9V-Batterie.

EDIT: man könnte sich jetzt sogar einen "Innenwiderstand" der Batterie 
herbeirechnen, indem man dU/dI = (7,5V-6,65V)/(75mA-16mA) = 14 Ohm 
rechnet. Aber weil das kein Festwiderstand, sondern ein sich laufend 
änderndes chemisches Verhalten der Batterie ist, kann man den nicht auf 
einen einzigen invarianten Wert fixieren.

Oder andersrum: wenn der Innenwiderstand 14 Ohm wäre, dann käme man auf 
eine Uo vom 7,7 V (die Batterie ist also schon ziemlich leer). Wenn man 
dann den externen Vorwiderstand mit 0 Ohm ansetzen würde (also die LEDs 
wie in China so üblich direkt an die Batterie), dann käme man darauf, 
dass dann durch die LEDs ein Strom von (7,7V-2,9V)/14R = 340 mA fließen 
sollte.

Simples Ausprobieren zeigt hier, dass dem nicht so ist. Oder wenigstens 
nicht über längere Zeit.

Fazit der ganzen Geschichte hier:
1. LEDs werden nicht parallel geschaltet!!11eins!!elf
2. Eine 9V-Batterie ist ein schlechter Energielieferant für solche 
Anwendungen im Bereich >50mA

Und noch zum OT mit der Geschichte der Bildorientierung beim Handy:
es ergibt einen Unterschied, ob ich das Handy vorher senkrecht oder 
waagrecht gehalten habe, wenn ich dann anschließend ein flach liegendes 
Blatt Papier senkrecht von oben fotografiere. Nötigenfalls muss ich das 
Bild dann entprechend drehen.

: Bearbeitet durch Moderator
von Otto K. (opto_pussy)


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Norbert schrieb:
> Plötzlich werden deine beiden Beobachtungen klar.

Also mit anderen Worten, der Beschleunigungssensor registriert schon die 
geringsten Beschleunigungen, auch wenn sie noch so klein sind.

H. H. schrieb:
> Bei dir herrscht Schwerelosigkeit?

Auch in der Schwerelosigkeit muss man für das Beschleunigen von Massen 
die gleiche Kraft aufwenden wie auf der Erde.

F=m*a

Die Masse ist in der Schwerelosigkeit ja nicht weg.

von H. H. (hhinz)


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Sagt dir 9,81 m/s^2 nichts?

von Otto K. (opto_pussy)


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H. H. schrieb:
> Sagt dir 9,81 m/s^2 nichts?

Doch, aber dann ist es kein Beschleunigungssensor, sondern ein 
Gravitationssensor. Das erklärt dann auch, warum bei langsamen Drehen 
des Smartphones das Bild trotzdem gedreht wird.

von H. H. (hhinz)


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Otto K. schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Sagt dir 9,81 m/s^2 nichts?
>
> Doch, aber dann ist es kein Beschleunigungssensor, sondern ein
> Gravitationssensor.

Also beim Physikunterricht immer Kreide geholt...

: Bearbeitet durch User
von Sebastian W. (wangnick)


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Otto K. schrieb:
> Gravitationssensor

Gravitation lässt sich bisher nur indirekt durch ihre 
massenbeschleunigenden  raumzeitkrümmenden Auswirkungen messen.

LG, Sebastian

von Norbert (der_norbert)


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Otto K. schrieb:
> Also mit anderen Worten, der Beschleunigungssensor registriert schon die
> geringsten Beschleunigungen, auch wenn sie noch so klein sind.

* Halte es hochkant und die X-Achse zeigt 0, die Y-Achse 9,80665m/s²

* Drehe es 90° gegen den Uhrzeigersinn und nun zeigt die X-Achse 
9,80665m/s², die Y-Achse 0

* Drehe es nun 180° im Uhrzeigersinn und die X-Achse zeigt 
-9,80665m/s², die Y-Achse 0

* Bei 45° Drehungen sieht man in den Zahlen einen Faktor von 1/sqrt(2)

von Otto K. (opto_pussy)


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H. H. schrieb:
> Also beim Physikunterricht immer Kreide geholt...

Meine Güte, das sind doch zwei verschiedene Paar Schuhe! Ich will jetzt 
das Thema hier nicht weiter vertiefen, sonst kaper ich noch den Thread.

Ich mache speziell für das Detektieren für die Beschleunigungs-, 
Gravitations- und Erdmagnetfelderkennung bei Smartphones einen 
Extra-Thread auf, sofern es hier im Forum noch keinen vergleichbaren 
Thread gibt, wo das alles schon mal behandelt wurde.

Also, bis gleich. Wir sehen uns gleich in der Parallelwelt.

😎

: Bearbeitet durch User
von Udo S. (urschmitt)


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Otto K. schrieb:
> Ich mache speziell für das Detektieren für die Beschleunigungs-,
> Gravitations- und Erdmagnetfelderkennung bei Smartphones einen
> Extra-Thread auf, sofern es hier im Forum noch keinen vergleichbaren
> Thread gibt, wo das alles schon mal behandelt wurde.
>
> Also, bis gleich. Wir sehen uns gleich in der Parallelwelt.

Ehe du jetzt einen Thread über eine alternative Physik aufmachst lese 
doch mal vorher das:
https://de.wikipedia.org/wiki/%C3%84quivalenzprinzip_(Physik)

von Klaus F. (klaus27f)


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Otto K. schrieb:
> Doch, aber dann ist es kein Beschleunigungssensor, sondern ein
> Gravitationssensor.

ALLES QUATSCH
https://www.reichelt.de/de/de/shop/produkt/entwicklerboards_-_neigungsmodul_quecksilberschalter-282563

von Karl B. (gustav)


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Die Seriell- und Parallelschaltung von LEDs findet man bei 
LCD-Hintergrundbeleuchtung.
Und da ist nur ein Vorwiderstand nötig.
Allerdings wird der Wert vom Hersteller empfohlen. Der kennt auch die 
Exemplarsteuungen der verbauten LEDs besser. Bei 0815-Bastelschaltungen 
sieht das wohl anders aus.

ciao
gustav

von Harald W. (wilhelms)


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Karl B. schrieb:

> Die Seriell- und Parallelschaltung von LEDs findet man bei
> LCD-Hintergrundbeleuchtung.
> Und da ist nur ein Vorwiderstand nötig.
> Allerdings wird der Wert vom Hersteller empfohlen. Der kennt auch die
> Exemplarsteuungen der verbauten LEDs besser.

Hersteller haben ja auch die Möglichkeit,
LEDs auf gleiche Spannung vorzusortieren.

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Karl B. schrieb:
> Allerdings wird der Wert vom Hersteller empfohlen. Der kennt auch die
> Exemplarsteuungen der verbauten LEDs besser.
Er bestellt und bekommt diese LED "gebinnt" (= vorsortiert) nach Farbe 
und Spannung.

> Bei 0815-Bastelschaltungen sieht das wohl anders aus.
Für so eine Vorselektion müsste man schon mindestens ein komplettes Rail 
(mit ein paar tausend LEDs drauf) abnehmen. Der Bastler bekommt dann 
üblicherweise die restlichen, nach dem Aussortieren übrigen LEds...

> Bei 0815-Bastelschaltungen sieht das wohl anders aus.
So mancher Bastler würde sich dann auch wundern, warum die Leiterplatte 
da so unnötig "kompliziert" und "vermäandert" gestaltet wurde.

Wenn man aber das Layout und die Stromwege durch die LEDs dann genauer 
anschaut, sieht man, dass auf diese Art jede einzelne LED gleich viel 
"Platinenleitung" in Reihe geschaltet hat.

: Bearbeitet durch Moderator
von H. H. (hhinz)


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Lothar M. schrieb:
> ein komplettes Rail

Reel!

von Jens M. (schuchkleisser)


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Lothar M. schrieb:
> Wenn man aber das Layout und die Stromwege durch die LEDs dann genauer
> anschaut, sieht man, dass auf diese Art jede einzelne LED gleich viel
> "Platinenleitung" in Reihe geschaltet hat.

Das mit der Reel hat HH schon bemerkt, und diese Aussage stimmt auch 
nicht.
Es sind 2 Gruppen mit je 2 LEDs in Reihe und 11 parallel, aber die 
Stromwege sind reichlich unterschiedlich lang.
Aber die vorsortierten und bewusst "schlechten" LEDs mit flachen 
Kennlinien haben nicht so extrem starke Stromanstiege bei geringen 
Spannungsänderungen, so das der Strom einigermaßen gleichmäßig verteilt 
wird und die Leuchtstärke dann ebenso gleichmäßig ist.
Die dicke Kupferfläche dient der Kühlung und thermischer Angleichung, 
mehr nicht.

Und: das ist ein recht altes grünes Display, heutige mit weißer 
Beleuchtung haben oft nur 1, 2 oder 4 LEDs und einen Lichtverteiler 
anstelle so einer Leucht-"Fläche".

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Lothar M. schrieb:
> Er bestellt und bekommt diese LED "gebinnt" (= vorsortiert) nach Farbe
> und Spannung.

Ich würde glatt die Behauptung aufstellen, beides ist jeweils synonym 
für das andere!


Man könnte noch nach Helligkeit sortieren. Bei 7-Segment Anzeigen war 
das früher sehr gängig.

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