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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik multiplexen von 2W-Lämpchen möglich?


Autor: Msp 430_crew (msp430_crew)
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Hallo Leute!

Ich hab hier von einem Bekannten eine ausgemusterte Front von einem 
Spielautomaten. Das Teil soll als "Effektlicht" in einem Partyraum 
seinen Platz finden. Leider besteht die Front nur noch aus 2W-Lämpchen 
die wie eine Art Matrix(16x12) verschalten sind.

Jetzt stellt sich für mich die Frage ob man knapp 100 Lampen(es werden 
nich alle Kombinationen der Matrix benutzt) mit nicht wenig Leistung(2W) 
so einfach multiplexen kann? Oder muss ich da mit Problemen rechnen?

Als Treiber für die Lampen habe ich an den guten alten ULN2803 für das 
Schalten nach Masse und den UDN2981 für das Schalten nach + gedacht. Zur 
Not könnte man auch FETs oder Bipolar-Transistoren nutzen.

Ich habe nur irgendwie Bedenken, dass die Sache mit dem Multiplex bei 
100 Lampen schwierig ist. Es sollen ja mehrere Lampen blinken bzw. 
Effekte die man vom Spielautomaten kennt auftreten.

Hat jemand schon Erfahrungen mit dem multiplexen von normalen Lampen 
gemacht und kann mir seine Erfahrungen mitteilen?

Danke!

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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Ich würde eher das verwenden von diesen ULN-Teilen als "zur Not" 
beschreiben und lieber für die Ansteuerung Transistoren (in 
Kollektorschaltung) verwenden.
Da Glühlampen geringfügig ;-) nachleuchten, ist das wohl für das 
menschliche Auge noch besser..
Wenn du 12Spalten multiplext, brauchst du eine 12fache Frequenz 
gegenüber der Wiederholrate. Du solltest also mit >1kHz ansteuern. Dann 
sehe ich kein Problem darin. Bedenke allerdings, dass du etwa 200W 
brauchst um die Matrix zu versorgen. (Alle Lampchen an)

Die Ansterueung kannst du über 3(4) Schieberegister (74HC595) machen, 
die haben den Vorteil, dass du die gesamte Matrix noch zusätzlich dimmen 
kannst und nur 3(+1 bei dimmen) Pins benötigen: SCK/MOSI/SS(+OCx)

Details bzgl der Schaltung kannst du gerne bekommen..

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

irgendwie vermise ich eine Spannungsangabe der Lampen, damit man den 
Strom berechnen könnte...

Danke daran, daß kalte Glühlampen bis zum 10-fachen Einschaltstrom 
ziehen. Die Schalter müssen also gute Reserveb haben und die 
Stromversorgung auch, wenn nicht zu starke ungeplante 
Hellikeitsschwankungen auftreten sollen.

Alternative ist das Vorheizen der Lampen über Widerstände bis zum gerade 
schwach erkennbaren Glimmen. Das reduziert zumindest den Einschaltstrom 
auf ca. das 2-fache.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Msp 430_crew (msp430_crew)
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Uuups, die Lampen sind 6V-Typen.
Brauche ich denn wirklich 200W? Multiplexen bedeutet doch, dass nicht 
alle Lampen gleichzeitig an sind, sondern immer nacheinander oder!?

Das mit dem Vorheizen sowie das Dimmen wird nicht notwendig sein. Da es 
nur zu Dekozwecken da ist, kann ich mit Helligkeitsschwankungen leben!

Gruß aus Berlin zurück! :-)

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Msp 430_crew (msp430_crew)

>Brauche ich denn wirklich 200W? Multiplexen bedeutet doch, dass nicht
>alle Lampen gleichzeitig an sind, sondern immer nacheinander oder!?

Jaja, aber um die gleiche mittlere Helligkeit zu erreichen braucht man 
den N fachen Pulsstrom. wobei ich bei Glühlampen nicht so sicher bin, ob 
die den aushalten.

MFG
Falk

Autor: Msp 430_crew (msp430_crew)
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Die Lampen wären also alle zu dunkel sozusagen!?

Und wenn ich mit einer ziemlich geringen Mutiplex-Frequenz arbeite? Es 
soll ja nur schön blinken! Obwohl ich da schon ein bißchen 
Original-Spielautomaten-Geblinke reinbringen wollte!

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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Die multiplex Frequenz spielt dabei keine Rolle!
Da jede Lampe genauso hell sein soll, wie ohne multiplex, musst du bei 
der mir vorgeschlagenen 12fachen Multiplexung auch den zwölffachen Strom 
für ein zwölftel der Zeit durchschicken => höhere Spannung verwenden, da 
man das hier nicht über Vorwiderstand machen kann (gegenüber LEDs)

>Die Lampen wären also alle zu dunkel sozusagen!?
Ja genau. mit ein 12tel der Helligkeit würden die leuchten, also wie 
etwa bei 0,5V.

>Brauche ich denn wirklich 200W?
Ja, auf alle Fälle, es sei du sorgst dafür das nie alle Lampen 
angesteuert werden. Da aber eine Matrix ja auch (für das Auge) komplett 
an sein kann, solltest du die volle Leistung vorhalten.

Für diese Leistunfgsbedarfsbetrachtung kannst du das multiplex aussen 
vorlassen und einfach 100Lämpchen a 2W gleich 200W rechnen...

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Matthias Lipinsky (lippy)

>Die multiplex Frequenz spielt dabei keine Rolle!

Naja, nicht ganz. Spätestens wenns flackert odewr die Lämpchen durch den 
hohen Pulsstrom durchbrennen.

>man das hier nicht über Vorwiderstand machen kann (gegenüber LEDs)

Könnte schon, wäre nur nicht sinnvoll ;-)

>Ja genau. mit ein 12tel der Helligkeit würden die leuchten, also wie
>etwa bei 0,5V.

Wenn da mal nicht die starke Nichtlinearität des Glühfadens reinspucken 
würde.

MfG
Falk

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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> Falk Brunner (falk)

Naja, ich wollte nicht so ins Detail gehen..

Autor: Dieter Werner (dds5)
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ULN / UDN sind wohl etwas zu schwach für diese Anwendung.

Wenn ich mich recht erinnere waren als Treiberstufen (zumindest bei 
Löwen/NSM) BD675 und BD676 verbaut.

Autor: Sven (Gast)
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>> Wenn da mal nicht die starke Nichtlinearität des Glühfadens reinspucken
würde.

Selbst bei "linearem Glühfaden" => Widerstand konstant wäre es falsch, 
da sich die Intensität mit der Leistung ändert. Bei 0,5V sind das 1/12 
Spannung x 1/12 Strom = 1/144 Leistung. Richtig wäre 6V / Wurzel(12), 
also etwa 1,7V. Eher 2V, wegen der Nichtlinearität.

Wenn Dir die Helligkeit mit 12fach Multiplexer bei 6V nicht ausreicht, 
nicht die Spannung einfach x 12 (wären 72V), denn dann Strom auch x 12, 
Leistung x 144, Einschaltzeit 1/12 ergibt immer noch 12 x soviel 
Leistung im Durchschnitt. Das wird hell, aber nur kurz.

Also für 12fach Multiplexer Spannung 6V x 3,5 (Wurzel(12)) = 21V. Aber 
Achtung, wenn die Schaltung hängenbleibt, mögen das die gerade aktiven 
Lampen nur kurz. Also zum Probieren erstmal 6V verwenden, wenn es sicher 
funktioniert mehr.

Sven

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Danke daran, daß kalte Glühlampen bis zum 10-fachen Einschaltstrom

Das stimmt, jedoch kühlen die Lampen während der kurzen Aus-Zeit (andere 
Spalten aktiv) nicht wirklich aus. SOmit tritt der 10fache 
Einschaltstrom nur beim ersten Mal auf,w enn die eine zugeschaltet wird.

Bei der Transistordimensionierung muss das natürlich trotzdem beachtet 
werden:

2W@6V = 333mA,
5-facher(als Erfahrungswert, sind ja keine Halogener) Strom:
=> ca 1,5A je Lämpchen.
16Stück pro SPalte
=> der SPaltentreiber sollte einen SPITZENstrom von >~25A haben,
Dauerstrom reicht 16x333mA, also größer ~6A.

für die Zeilentreiber gilt:
> ~333mA Dauerstrom, > ~1,5A Spitzenstrom (ein Lämpchen)

Falls du das aufbaust, denke an ausreichend Zwischenkreiskapazität 
(induktivitätsarm angekoppelt)!

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Übrigens glaube ich nicht, dass die Lampen deutlich merkbar dunkler 
werden, wenn man sie bei 12fach gemuxt aber immernoch mit 2Watt 
ansteuert. Gerade bei 1kHz. Da sind diese einfach viel zu träge.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Simon K. (simon) Benutzerseite

>Übrigens glaube ich nicht, dass die Lampen deutlich merkbar dunkler
>werden, wenn man sie bei 12fach gemuxt aber immernoch mit 2Watt
>ansteuert.

Mittlere Leistung oder Pulsleistung?

> Gerade bei 1kHz. Da sind diese einfach viel zu träge.

Und wo soll die Energie herkommen?

Mfg
Falk

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