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LEDs mit Transistor schalten; FET-Konstantstromquelle...
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Bloodletting



Anmeldungsdatum: 05.02.2009
Beiträge: 9
Wohnort: Kittsee (AT)

BeitragVerfasst am: Do 05.Feb 2009 20:32:42    Titel: LEDs mit Transistor schalten; FET-Konstantstromquelle... Bauteile finden Antworten mit Zitat

Hallo!
Ich habe mir heute ein kleines Projekt überlegt, dazu brauche ich etwas Hilfe...
Ich will LEDs (genauer gesagt RGB LEDs) mit einem Transistor schalten, dessen Basis an einem Mikrocontroller hängt.
Von meinem ersten Plan, mehrere LEDs direkt parallel an einen Ausgang zu hängen, bin ich schnell abgekommen (oder "abgekommen worden" Laughing ), und jetzt hab ich mir das ganze Mal mit einem Transistor zu Gemüte geführt...
Nach kurzem Suchen und Probieren hab ich dann auch gemerkt, dass das nicht so simpel ist, und hab dann gelesen, dass ich wiederum eine Konstantstromquelle brauche, also muss wohl ein FET her.
Meine erste Frage: wie dimensioniere ich einen Widerstand für eine Konstantstromquelle, und welchen FET sollte/könnte ich verwenden?
Also wenn ich nach dieser Formel hier gehe, muss ich dann einfach das Ugs je nach Id aus dem Datenblatt nehmen?
Dann wären das bei 60mA etwa 4,4V (für einen BS170), somit ergibt sich ein Widerstand von 75 Ohm... Kann das sein?

Und wie kann ich dann diese Konstantstromquelle mit einem Transistor kombinieren, bzw. wie kann ich trotzdem mit den 5V von meinem PIC die LEDs ein- und ausschalten?

Bin ich hier eigentlich schon auf dem richtigen Weg, oder fehlt noch was, oder habe ich das ganze vllt schon unnötig verkompliziert? Question

Ich danke im vorraus! Wink
Grüße!
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mÖre



Anmeldungsdatum: 04.07.2007
Beiträge: 355

BeitragVerfasst am: Do 05.Feb 2009 21:38:47    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

du könntest es auch ohne eine Konstantstromquelle mache, indem du an den Ausgang einfach einen Trasitor legst, welcher die LEDs schaltet. Hätte den Vorteil, es unkompliziterter ist, aber den Nachteil, dass du dann für LEDs Vorwiderstände brauchst

Unten ist exemplarisch ein Bild, die Widerstandswerte müssen entsprechend der Spannung, dem Transistor und der LED angepasst werden. Je nach dem Transistor kannst du mit eben nur einem Transistor viele LEDs betreiben.

_________________
http://www.metal-shot.de
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pcprofi



Anmeldungsdatum: 17.02.2008
Beiträge: 1459
Wohnort: Düren

BeitragVerfasst am: Do 05.Feb 2009 22:14:37    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Ähm möre - so aber nicht... Lieber den Widerstand an PLus, die Diode an den Kollektor...

Oder nen PNP-Transistor nehmen...

Gruß RAiner
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Bloodletting



Anmeldungsdatum: 05.02.2009
Beiträge: 9
Wohnort: Kittsee (AT)

BeitragVerfasst am: Fr 06.Feb 2009 10:07:24    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Danke für die Antworten!

Also dann hätte ich hier eine Emitterschaltung?

Wieso brauche ich nun doch keine Konstantstromquelle? Ich hab gelesen, der Strom sei bei einer solchen Transistorschaltung nicht ausreichend stabil...

Ich stehe jetzt noch ziemlich an bei der Dimensionierung, wie gehe ich das an? Im Datenblatt kann ich mir ja die Basis-Emitter-Spannung raussuchen bei einem Kollektorstrom von z.b. 20mA, das wären bei einem BC547 etwa 0,7V, allerdings steht in dem Diagramm auch noch Vce=5V, und meine Versorgungsspannung ist eigentlich schon 5V... anderer Transistor? :/
Es sollten letztendlich doch 80 oder 100mA fließen, da ich die LEDs parallel betreiben will...

Grüße!

Edit:
http://www.elexs.de/kap5_9.htm
Wäre soetwas nicht eher passend als eine "normale" Transistorschaltung?
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Daedalus



Anmeldungsdatum: 06.02.2008
Beiträge: 275

BeitragVerfasst am: Fr 06.Feb 2009 10:23:18    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Also ich hab' jetzt nur mal kurz überschlagen mit einer mittleren DC-Gain von 200 komm ich wenn dein PIC 5V ausgibt auf einen Basiswiderstand von 10kOhm und im Lastkreis sollte man abgsehen von dem Ledvorwiderstand evt. noch 1k oder so einplanen,... Korrekturen erwünscht,...

lg daedalus
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Bloodletting



Anmeldungsdatum: 05.02.2009
Beiträge: 9
Wohnort: Kittsee (AT)

BeitragVerfasst am: Fr 06.Feb 2009 13:41:14    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Hm, was ist ein DC Gain? :/
Warum noch ein Widerstand zum Vorwiderstand?
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pcprofi



Anmeldungsdatum: 17.02.2008
Beiträge: 1459
Wohnort: Düren

BeitragVerfasst am: Fr 06.Feb 2009 16:06:06    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Ähh Leute?? Er möchte eine LED schalten!

NPN-Transistor, wie z.B. den BC547. Die Basis mit einem 10k-R an den µC und alles andere (max 100mA) zwischen Plus und Kollektor, und den Emitter an Minus...

Oder hab ich jetzt was wesentliches überlesen?

[edit]

FÜr LEDs reicht ein ganz normaler Widerstand als Strombegrenzung, du brauchst hier keine Konstanstromquelle, die würdest du nur brauchen, wenn sich deine Betriebsspannung ständig ändert.
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kalledom



Anmeldungsdatum: 11.04.2008
Beiträge: 735
Wohnort: EU-Großbüllesheim

BeitragVerfasst am: Fr 06.Feb 2009 16:42:48    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Mit dem PIC kannst Du auch einen ULN2803 direkt ansteuern. In dem Baustein sind 8 Darlington-Transistoren mit Basis-Vorwiderstand und Freilaufdiode (für den Anschluß von Induktivitäten) drin. Jeder Ausgang kann kurzzeitig 500mA und dauerhaft ca. 300mA problemlos schalten. Geschaltet wird übrigens der GND.
Hat die RGB-LED eine gemeinsame Kathode muß der UDN2981 verwendet werden; der schaltet den Plus.

Reihenschaltung ist bei RGB-LEDs schlecht möglich.
Bei Parallelschaltung bekommt jede LED einen eigenen Vorwiderstand !

Für LEDs mit Strömen ab 50...100mA ist eine Konstant-Stromquelle zu empfehlen, weil sonst die Verluste an den Vorwiderständen zu groß werden.
Es gibt spezielle Bausteine für einzelne LEDs, z.B. der ZXLD1350. Dazu eine kleine Drossel, Schottky-Diode, Kondensator und ein niederohmiger Widerstand, der den LED-Strom bestimmt. Bei diesen Bausteinen spielt die Spannung so gut wie keine Rolle und die Verluste (= Wärme) sind gering.
Der ZXLD hat auch einen Eingang, der vom PIC (über einen Transistor mit OpenCollektor) die LED ein und aus schalten und sogar per PWM dimmen kann.
Für RGB-LEDs gibt es solche Bausteine ebenfalls.

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MfG Karl-Heinz
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Bloodletting



Anmeldungsdatum: 05.02.2009
Beiträge: 9
Wohnort: Kittsee (AT)

BeitragVerfasst am: Fr 06.Feb 2009 17:13:14    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Also ich könnte mit einem ULN2803 gleich die drei verschiedenen Farben ansteuern?
Die RGB LEDs haben eine gemeinsame Anode.
Fürs Verständnis, ist das so richtig: wenn ich auf einen der Kanäle ein 1-Signal schicke, dann wird durchgeschaltet und es kann Strom fließen, jetzt hängt an diesem Kanal den Minuspol der LED und der Strom fließt durch den ULN2803 auf dessen GND.
?
Brauche ich dabei den "COM" Anschluss von diesem Bauteil?

Ich werd mich dann wahrscheinlich auf 4 LEDs beschränken, die bräuchten parallel geschaltet 80mA...

Wegen der Lösung mit dem BC547: wie kommst du jetzt auf den Basisivorwiderstand von 10k?
Ansonsten scheint dieser weg aber auch einleuchtend. Wink

Danke jedenfalls für eure Hilfe!
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kalledom



Anmeldungsdatum: 11.04.2008
Beiträge: 735
Wohnort: EU-Großbüllesheim

BeitragVerfasst am: Fr 06.Feb 2009 20:23:59    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Bloodletting hat folgendes geschrieben:
Also ich könnte mit einem ULN2803 gleich die drei verschiedenen Farben ansteuern?
Die RGB LEDs haben eine gemeinsame Anode.
Fürs Verständnis, ist das so richtig: wenn ich auf einen der Kanäle ein 1-Signal schicke, dann wird durchgeschaltet und es kann Strom fließen, jetzt hängt an diesem Kanal den Minuspol der LED und der Strom fließt durch den ULN2803 auf dessen GND ?
Ja, richtig; mit einem ULN2803 kannst Du 8 LEDs bzw. 2 RGB-LEDs (= 6 LEDs) und 2 einzelne LEDs ansteuern, indem an den jeweiligen Eingang eine 1 vom PIC, also 5V angelegt werden. Unter 1V wird der Ausgang hochohmig.
Das ist das Gleiche, als wenn Du 8 mal einen BC547 mit Basis-Vorwiderstand nimmst, wobei der BC547 nur 100mA schafft.

Bloodletting hat folgendes geschrieben:
Brauche ich dabei den "COM" Anschluss von diesem Bauteil?
Wenn Du damit Pin 10 beim ULN2803 meinst, dann wird dieser Pin nur dann angeschlossen, wenn induktive Lasten wie z.B. Relaise geschaltet werden, nämlich an den Plus, an dem auch die Spulen angeschlossen sind.
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MfG Karl-Heinz
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Bloodletting



Anmeldungsdatum: 05.02.2009
Beiträge: 9
Wohnort: Kittsee (AT)

BeitragVerfasst am: Fr 06.Feb 2009 20:45:50    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Danke sehr, dann werd ich mich gleich mal ransetzen und einen neuen Schaltplan austüfteln. Wink

Wenn ich mehrere LEDs an einen Eingang von diesem Bauteil hänge sollte das aber auch kein Problem sein, oder? (Solange der Strom nicht zu groß wird natürlich.)
Sämtliche RGB LEDs sollen sowieso immer die gleiche Farbe haben, bzw. diese gleich verändern.
Ich hätte an eine Parallelschaltung von 4 oder 5 LEDs (eigentlich 3 Parallelschaltungen - für jede Farbe eine) gedacht.
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Bloodletting



Anmeldungsdatum: 05.02.2009
Beiträge: 9
Wohnort: Kittsee (AT)

BeitragVerfasst am: Sa 07.Feb 2009 13:27:09    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Ich hätte hier jetzt mal einen neuen Entwurf:
Klick!

Der Strom, der in den ULN hineinfließt ist dabei etwa 80mA groß.

Als Vorwiderstand wäre z.B. bei einer roten LED (2,4V): 2,6V/20mA = 130 Ohm
Kann ich das so einfach rechnen, oder muss ich den ULN irgendwie einbeziehen?
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kalledom



Anmeldungsdatum: 11.04.2008
Beiträge: 735
Wohnort: EU-Großbüllesheim

BeitragVerfasst am: Sa 07.Feb 2009 16:48:33    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Bloodletting hat folgendes geschrieben:
Der Strom, der in den ULN hineinfließt ist dabei etwa 80mA groß.
Es fließt kein Strom in den ULN hinein, höchstens durch ihn durch.
Er muß eine Last von 80mA schalten / aushalten.

Bloodletting hat folgendes geschrieben:
Als Vorwiderstand wäre z.B. bei einer roten LED (2,4V): 2,6V/20mA = 130 Ohm
Kann ich das so einfach rechnen, oder muss ich den ULN irgendwie einbeziehen?
An jeder Collektor-Emitter-Strecke des ULN fallen je nach Stromfluß 0,5...1,0V ab.
Ich würde von 0,7V Spannungsabfall ausgehen und mit 1,9V rechnen: 1,9V / 20mA = 95 Ohm --> 100 Ohm.

Bloodletting hat folgendes geschrieben:
Wenn ich mehrere LEDs an einen Eingang von diesem Bauteil hänge sollte das aber auch kein Problem sein, oder?
Du meinst sicherlich Ausgang !

Edit: Die RGB-LEDs haben doch gemeinsame Anoden; dann würde ich auch die Anoden direkt an Plus und die Kathoden über die Vorwiderstände an die Ausgänge des ULN anschließen.

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MfG Karl-Heinz
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Bloodletting



Anmeldungsdatum: 05.02.2009
Beiträge: 9
Wohnort: Kittsee (AT)

BeitragVerfasst am: Sa 07.Feb 2009 17:08:34    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Oh, ja hindurch meinte ich. Wink
Die Konstantstromquelle kann ich mir nun aber sparen, sehe ich das richtig? Als Spannungsquelle werde ich höchstwahrscheinlich ein 5V-Netzteil benutzen, also sollte die Spannung auch nicht schwanken oder sinken.

Ok, die C-E-Strecke hat mich auch zum Grübeln gebracht, dann werde ich mit 0,7V nachrechnen.

Ja, Ausgang meinte ich, dass der Strom hinein (und dann wieder hinaus Wink) fließt hat mich ein bisschen durcheinander gebracht. Wink

Das mit der gemeinsamen Anode habe ich nicht beachtet, aber ist natürlich logisch, danke für den Hinweis!

Na dann werde ich das ganze mal zuende planen, und mich dann ans bestellen machen! Very Happy
Vielen Dank für die große Hilfe und die Geduld mit mir! Wink
Noch ein schönes Wochenende!
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kalledom



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Beiträge: 735
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BeitragVerfasst am: Sa 07.Feb 2009 17:33:55    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Bloodletting hat folgendes geschrieben:
Als Spannungsquelle werde ich höchstwahrscheinlich ein 5V-Netzteil benutzen, also sollte die Spannung auch nicht schwanken oder sinken.
Bei einer Spannungs-Schwankung von +/- 5% (= 4,75...5,25V) wird sich auch der LED-Strom ändern:
-5%: 4,75V - 3,1V = 1,65V .... 1,65V / 100 Ohm = 0,0165A --> 16,5mA
0%: 5,00V - 3,1V = 1,90V .... 1,90V / 100 Ohm = 0,0190A --> 19,0mA
+5%: 5,25V - 3,1V = 2,15V .... 2,15V / 100 Ohm = 0,0215A --> 21,5mA
Die daraus resultierende Helligkeits-Änderung wird man leicht wahrnehmen.

Bei höherer Versorgungsspannung ist die Verlustleistung an den Vorwiderständen höher, aber die Strom- / Helligkeits-Änderung geringer:
12V - 3,1V = 8,9V .... 8,9V / 20mA = 445 Ohm --> 470 Ohm

-5%: 11,4V - 3,1V = 8,3V .... 8,3V / 470 Ohm = 0,018A --> 18mA
0%: 12,0V - 3,1V = 8,9V .... 8,9V / 470 Ohm = 0,019A --> 19mA
+5%: 12,6V - 3,1V = 9,5V .... 9,5V / 470 Ohm = 0,020A --> 20mA
Die daraus resultierende Helligkeits-Änderung wird man nicht wahrnehmen.

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