Mit mikroC Transistor schalten um Led's zu betreiben

[hosti]

Hi,

Ich bastle gerade an meinem ersten MikroController Projekt.

Darin geht es darum mit dem Controller verschiedene Led's anzusteuern und schlussendlich mit PWM zu dimmen.... soweit bin ich aber noch lange nicht :)

Ich möchte schlussentlich mit 3 Pins ca. 24 - 34 Led's ansteuern.
Ich habe 3 Farben und jede kommt an einen Pin.

Da die Led's aber einiges zuviel an Strom ziehen als mir der Tiny liefern kann, muss ich diese über Transistoren schalten.
Ich habe gerade in einige BC337 gefunden die eigentlich dafür geeignet sein müssten.... naja, hoff ich mal.


Nur leider merke ich gerade das ich als ich mit meinem Vater gebastelt habe doch nicht ganz so gut aufgepasst habe wie man nun Transistoren berrechnet. Ich weiss noch nicht mal ansatzweise wie ich nun vorgehe und hoffe auf eure Hilfe.

Mir geht es nicht darum das ihr mir alle ausrechnet, aber ein Beispiel was genau ich wissen muss und wie man vorgeht wäre echt toll.
Auch verstehe ich das Datasheet der Transistoren nicht ganz... bin also echt nicht sicher ob das mit denen klappt.
Welche Ströme schlussendlich auftreten weis ich noch nicht.
Ich gehe einfach mal davon aus das ich jeweils 2 Led's in Serie nehme (VCC 5V) und dann diese packete paralllel nehme. Das gäbe dann pro Pin (Transistor) 8 Led's zu 4 "Packeten".

Phu, danke fürs lesen und euer interesse.... und hilfe? :)

[Hubert.G]

Ich nehme an das du eine höhere Spannung als die 5V auch zur Verfügung hast. Du musst ja den Spannungsregler nicht mit dem LED-Strom belasten. Vom µC ein Widerstand mit 100 Ohm auf die Basis, den Emitter auf GND und die LEDs vom Kollektor nach +.
Wenn du z.B. 12V hast und du pro LED 1,9V (nur einen Annahme, im Datenblatt der LED nachsehen) brauchst, dann kannst du 6 LED in Serie schalten, ergibt 11,4V . Max. Strom durch die LED (ebenfalls Datenblatt) z.B. 30mA, 12V minus 11,4V ergibt 0,6V durch 30mA (Ohmsches Gesetz)ergibt einen Serienwiderstand von 20Ohm. Die Stränge aus 6 LED und einem Widerstand schaltest du parallel. Es würden problemlos 10 Stränge parallel gehen.
Wenn du weniger Spannung hast dann halt weniger LED und den Widerstand anpassen.
Hubert

[hosti]

hi, danke für deine Antwort.

Vermutlich wird die ganze schaltung über ein Netzteil mit 5 V gespiesen.
Das ist aber noch nicht ganz sicher.

wie konnst du den auf 100ohm, gegen die Basis?
Ist das ein Standart wert?
Ich hatte in erinnerung das man irgendwie über den resultierenden Stromfluss einen Wid. berrechnen muss...

Wen ich nun die ganze Sache mit 5V speise dann könnte ich doch die Led's (2 in Serie, und das jeweils parallel) direkt an den Kollektor anschliessen von +? Meine Led's haben eine Betriebsspannung von 2,5 V.

[Hubert.G]

Welchen max. Strom möchtest du durch die LED haben?
Ich habe einmal 300mA Kollektorstrom angenommen, bei einer Verstärkung von min. 60 und einem Basisstrom von ca. 5mA kommt das hin. Wenn du mehr Basisstrom brauchst dann den Widerstand etwas kleiner. Bedenke aber das der Strom aus dem µC begrenzt ist und das nicht nur je Port sondern auch gesamt.
Hubert

[kalledom]

Vom µC ein Widerstand mit 100 Ohm auf die Basis, den Emitter auf GND und die LEDs vom Kollektor nach +. 5V - 0,7Vbe = 4,3V / 100 Ohm = 0,043A = 43mA Ausgangs- / Basisstrom.
Der Transistor mag das vielleicht noch aushalten, der µC wohl kaum.

[Hubert.G]

kalledom Danke für die Berichtigung, da ist bei mir die Kommastelle verrutscht. Gut das es immer jemanden gibt der Aufmerksam mitliest.

Hubert

[Magic_X]

Hallo,
du musst noch auf folgendes achten. In der Regel haben die LEDs unterschiedliche Betriebspannungen in Äbhängigkeit von Ihrer Farbe. Die Spannungen liegen zwar bei rot, grün und gelb nicht weit auseinander, wenn allerdings einige in Reihe geschaltet werden sollen, ergibt sich durchaus ein anderer Vorwiderstand. Ganz wichtig ist außerdem, dass nur LEDs gleicher Art in Reihe geschaltet werden. Low-Current Leds und "normale" in Reihe funktionieren nicht (oder eben nur genau einmal ;-( )
.... ok und zum Thema 100 Ohm Widerstand hat kalledom schon was geschrieben... nimm einen 1K Widerstand und es haut hin.
Gruß
Magic_X
ach, nochwas: Dein BC337-xx kann 1A Strom ab. Anstelle der "xx" müsste auf dem Transistor noch eine 16, 25 oder 40 stehen. Das ist die Kennzeichnung für die Verstärkung, die zwischen 100 und 250 liegt (laut Datenblatt) Bc337-16 bedeutet ca 100 fache Verstärkung (Verhältnis Strom der Basis-Emitter Sterecke zum Strom Kollektor-Emitter. Der BC 337-40 liegt da etwa bei einer Verstärkung von 250.
Gruß
M

[kalledom]

Dann darf ich mal berechnen:
wenn 300mA LED-Strom benötigt werden, was der BC337 kann, dann ist bei einer Stromverstärkung / hFE von 70 (ungünstigster Transistor) ein Basisstrom von 300mA / 70 / 2 = 8,571mA = erfoderlich.
Halber hFE, um weit genug aus dem Regelbereich raus zu sein und gut in der Sättigung (geringer Uce) zu liegen.
Es ergibt sich ein Basis-Vorwiderstand von 5V - 0,7Vbe = 4,3V / 8,571mA = 501 Ohm; ich würde 470 Ohm einsetzen.

[hosti]

Hi, danke für eure vielen und super Antworten.
Jetzt steht auf dem Transistor
BC 337
M104

Stellt sich die Frage was genau heisst das nun?
Also was für einen verstärkungsfaktor hat der?

Ach ja, es ist ein NPN oder?

[kalledom]

Das spielt bei meiner Berechnung keine Rolle, weil ich vom schlechtesten BC337 ausgegangen bin.
Du solltest aber den Basis-Vorwiderstand nicht kleiner wie 470 Ohm machen, weil der µC nur 20mA kann (Maximum) und man ihn nicht unnütz quälen sollte.
Hast Du kein Multimeter mit Transistor-hFE-Meßbereich ?

[hosti]

Nein, mein Messgerät kann das nicht.

Wie hoch ist den die Toleranz des Widerstandes an der Basis.... würde man nicht besser den nächsten über 500ohm nehmen?
Oder schaltet der Transistor nicht mehr durch?
Was heisst den hFE?

Ich hab jetzt einmal nachgerechnet und die Led's benötigen 440mA.
Was mir jetzt aber in den sin kommt, ich habe ja 0.7 V spannungsverlust über dem Transistor, oder? Also hätte ich nur noch 4.3V an den Led's was meine Strommessung (die ich mit 5V gemacht habe) verfälschen würde?

[kalledom]

An Basis - Emitter sind 0,7V, an Collektor - Emitter sind 0,2...1,0V, je nach Basisstrom / Sättigung. Bei ca. 10mA dürfte Uce 0,5V betragen.
Tja, mit 2 LED's á 2,5V in Reihe an 5V hätte ich Dir direkt sagen können, daß es nicht funktioniert. Es bleiben nur ca. 4,5V übrig :-(
Damit kommst Du dann auch mit 440mA Gesamtstrom nicht mehr hin sondern brauchst das Doppelte.
Ich empfehle Dir eine andere Spannungsversorgung von z.B. 12V und einen 5V-Regler (7805) für den µC. Dann sind viele Probleme auf einen Schlag gelöst.
Was die Toleranz des Widerstandes betrifft, was hättest Du denn gerne ? 0,1% oder reicht 1% ..... ???? Wir rechnen über den Daumen und ca-Angaben und Du kommst mit Toleranzen :-)
Ich hoffe, Du meinst das nicht wirklich ernst.
500 Ohm ist nicht in der E12-Reihe; da gibt es 470 oder 560 Ohm.

[hosti]

Ich meinte ob man nicht lieber einen zu grossen Widerstand nimmt für die Basis... anstat den kleineren. Also den 560ohm. :)

Wieso brauche ich das doppelte an Strom? die Leistung der Led's wird bei 4.3 V einfach sinken und dem entsprechend auch der Strom verbrauch.....

Ich frage mich einfach wieso du halber hFE rechnest? Versteh ich das richtig das hFE der verstärkungsfaktor ist?

[Otti20vt]

Hi, danke für eure vielen und super Antworten.
Jetzt steht auf dem Transistor
BC 337
M104

Stellt sich die Frage was genau heisst das nun?
Also was für einen verstärkungsfaktor hat der?

Ach ja, es ist ein NPN oder?


http://www.google.ch/search?sourceid=navclient&aq=t&hl=de&ie=UTF-8&rlz=1T4GGIH_de___CH211&q=BC337

http://www.ortodoxism.ro/datasheets/fairchild/BC337.pdf

Zum testen kannst du auch einen 1kOhm widerstand für den Transistor nehmen.


Gib dort deine Daten daten der LED ein.
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/1109111.htm

Dann siehst du welchen Widerstand du nehmen musst.

[hosti]

öhm, danke.
Nur Das datasheet hab ich doch auch schon lange gefunden. Nur weis ich trotzdem nicht was M104 bedeutet.
Und den Vorwiderstand der Led zu berrechnen ist eigentlich nicht mein Problem..... sondern nur der Transistor und seine ansteuerung

[kalledom]

Was den hFE betrifft:
Du möchtest doch mit dem Transistor schalten und nicht regeln.
Regeln bedeutet, das sich Uce möglichst zwischen 0,5V und Versorgungsspannung bewegt. Möchtest Du einen Spannungsabfall von z.B. 2,5V an Collektor - Emitter haben ? Von der dabei entstehenden Verlustleistung / -Wärme mal ganz abgesehen, Du wolltest schalten und nicht regeln.
Also muß der Basisstrom so hoch sein, daß man aus dem (fast linearen) Regelbereich des Transistors möglichst weit raus kommst und so wenig Uce hat, wie es geht. Wenn der Collektor-Strom durch die Stromverstärkung / hFE dividiert wird, befindet man sich am Rand des Regelbereichs, wo auch Uce noch recht hoch ist. Um wirklich im Schaltbetrieb zu sein, rechnen einige Entwickler mit 4-fachem Basisstrom. Ich nehme in diesem Fall einen Kompromiss, nämlich 2-facher Basis-Strom. Damit wird der µC-Ausgang nicht zu sehr belastet. 20mA sind für den viel zu viel, 10mA kann er gut verkraften.
Schau Dir mal in einem Transistor-Datenblatt den linearen Regelbereich und Uce in Abhängigkeit vom Basisstrom in Diagrammen an. Vielleicht verstehst Du es dann besser.
Da ich mit dem ungünstigsten hFE gerechnet habe (über den Daumen !), kann jeder beliebige BC337 eingelötet werden, ganz gleich, was da drauf steht. Wenn der eingebaute dann einen hFE von 200 haben sollte , hurrrraaaa, dann ist Uce z.B. von 0,5 auf 0,3V; interessiert das noch ?

Wenn Du ausgerechnet hattest, daß der Gesamtstrom für eine bestimmte LED-Anzahl mit jeweils 2 LEDs in Reihe mit einem Vorwiderstand 440mA beträgt, dann muß der Strom doch doppelt so hoch werden, wenn nur eine LED in Reihe mit dem Vorwiderstand betrieben werden kann, oder sehe ich das falsch ?

Edit: Die Leistung der LED's wird bei 4,3V nicht sinken, die Dinger bleiben dann aus. Eine LED ist eine DIODE ! und keine Glühlampe.
Klick mal in meiner Signatur und wähle dann die Leuchtdioden-Informationen.

[hosti]

Achso ist das, besten dank euch allen für die guten Auskünfte.

Eine Frage hätte ich noch,
wen ich zwei Led's (zu je 2.5V) in Serie direkt an 5V hänge, ohne Vorwiderstand, sollte das kein Problem sein. Oder?

Oder muss bei Led's immer ein Vorwiderstand angebracht werden, auch wen dieser im Bezug auf die Spannung nicht benötigt wird? Der Strom wird ja durch den Innenwiderstand der Led so oder so begrenzt, bei korrekter Spannung.

Ich habe meinen Versuchsaufbau mit 8 Led's einmal aufgebaut und messe bei 4V speisung(wie gesagt 2Led's in Serie) am Netzteil (Interne Anzeige) 150mA.

Wen ich aber mit dem Multimeter den Strom messe fällt dieser auf 70mA zusammen. Auch das Netzteil zeigt mir nur noch 0.07A.
Liegt das an der Messgerät Impedanz? Die Leuchtleistung bleibt etwa gleich. Oder hab ich eben das Problem der fehlenden Widerstände?

[kalledom]

Ich habe meinen Versuchsaufbau mit 8 Led's einmal aufgebaut und messe bei 4V speisung(wie gesagt 2Led's in Serie) am Netzteil (Interne Anzeige) 150mA. Dann gib doch mal 4,5 oder 5,0V drauf.
Wen ich aber mit dem Multimeter den Strom messe fällt dieser auf 70mA zusammen. Auch das Netzteil zeigt mir nur noch 0.07A. Gibt Dir das nicht langsam zu denken ? Haben wir Alles umsonst erklärt ?

[hosti]

Das ist jetzt zusammenhangs los mit der ganzen ansteuerungs geschichte.
Es geht rein darum das wen ich mit dem Multimeter messe nur noch die hälfe des Stroms habe und das bei einer einfachen Serie/Parallel-Spannung.
Die 4 V sind schon korrekt und auch der Strom von 150mA entspricht meinen Erwartungen. Nur versteh ich nicht ganz das sich der Strom halbiert wen ich mit dem Messgerät nachmesse.

[hosti]

Ist meine Frage so bescheuert? :-k

[Hubert.G]

Bescheuert nicht, aber nicht gut durchdacht. Das Multimeter hat auch einen Widerstand und stabilisiert damit den LED-Strom.
Hubert

[hosti]

Danke für deine Antwort

Also liegt das wirklich an der eigen Impedanz des Messgeräts?
hm, dann hat man bei kleinen Strömen ja immer eine verfälschung... wie misst man den die korrekt?

[Hubert.G]

Es heißt nicht umsonst "Messen kommt von Mist"
Die Verfälschung hast du bei jedem Strom, aber es spielt für unsere Anwendungen kaum eine Rolle solange man sich dessen bewusst ist und weiss was man misst.
LEDs kann man nicht ohne Vorwiderstand betreiben, oder die Stromquelle bildet bildet diesen durch ihren Innenwiderstand nach, das heisst, sie kann nur den erforderlichen LED-Strom liefern.
Hubert

[hosti]

Nunja, ich finde das doch eine etwas arg grosse Verfälschung wen mir das Messgerät 70mA anstatt der im Betrieb gezogenen 150mA zeigt.

Zu den Led's, ich hänge meine Ledschaltung jeweils direkt an mein Labornetzgerät und das funktioniert wunderbar.... das Messgerät kann bis zu 3 A liefern.

Liegt meine grosse verfälschung der Strom messung vieleicht daran, dass ich kein Vorwiderstände an den Led's habe? Ich kann mir einfach nicht vorstellen das das Messgerät eine so hohen Innenwiderstand hat das sich der Strom bei 150mA mehr als halbiert.....

[Hubert.G]

Genau an den fehlenden Widerständen liegt es, wenn die Durchlassspannung der LED erreicht ist, sind diese sehr niederohmig.
Darum habe ich auch geschrieben, man muss sich immer bewusst sein was man misst.
Hubert

[hosti]

Irgendwie verwunderlich das sich die Led's nicht verabschiedet haben.... naja. :)

Besten dank für die Belehrung

[kalledom]

Zum Meßgerät sei gesagt:
in der Stellung Gleichstrom bis 200mA hat ein 'preiswertes' Multimeter einen Widerstand von ca. 1 Ohm, in der Stellung bis 20mA bereits 10 Ohm.
Wie sonst sollte auch ein Strom gemessen werden, wenn nicht als Spannungsabfall an einem Widerstand: U = I * R = 20mA * 10Ohm = 200mV bzw. 200mA * 1Ohm = 200mV.

Zu (Leucht-)Dioden sei gesagt:
Eine Silizium-Diode wie z.B. eine 1N4007 beginnt bei ca. 0,6V zu leiten; ein Strom beginnt zu fließen. Bei 0,7V ist die Diode bereits so niederohmig, daß ein sehr hoher (Kurzschluß-)Strom fließt.
Wie um alles in der Welt willst Du also mit einem Netzteil die Spannung so fein einstellen, daß z.B. ein Strom von 100mA fließt ?
Wobei ich noch daran erinnern möchte, daß die Durchlaßspannung / der Durchlaßstrom auch noch von der Temperatur der Diode abhängt, die sich bei Stromfluß erwärmt.
Jetzt übertrage diese Dioden-Eigenschaft ganz einfach auf eine LED (Light-Emitting-Diode) mit den beiden Unterschieden, eine LED hat abhängig von der Farbe und produktionsbedingt eine Durchlaßspannung zwischen 1,? und 5,?V und eine LED leuchtet bei Stromfluß.

Wenn also zu einer LED, die von einem schlecht einzustellenden Netzteil wegen zu hohem Stromfluß 'gequält' wird, ein Widerstand dazu kommt, wird der Strom zwangsläufig sofort sinken.

[hosti]

Das mit der Strommessung ist schon klar, irgendwie muss es ja messen. Nur war ich immer der Meinung das es den angezeigten Wert korrigiert.