(Anfänger) 12V/21Watt-Lämpchen mit 5V/40mA steuern

[anatol_at]

Ich bin absoluter Elektronik-Anfänger und trotzdem würde ich gerne mit einem digital IO-Pin eines Arduino UNO ein Lämpchen mit 12 Volt und 21 Watt schalten. Dazu benötige ich soweit ich das Verstanden habe ein Halbleiterrelais oder einen Optokoppler. Nach mehrstündiger Suche und rauchendem Hirn wegen zu vieler mir unbekannter Bezeichnungen auf Datenblättern habe ich es nun aufgegeben und beschlossen besser um Hilfe zu bitten.

Wenn ich die Begriffe richtig gedeutet habe sollte das Ding eine Steuerspannung von 12V aushalten und mit einer Schaltspannung von 5V sowie einem Schaltstrom von 40mA auskommen?! Habe ich mir das soweit richtig zusammen gereimt?

Welche Teile wären hierfür zu empfehlen und was sollte ich sonst noch so beachten? Oder sollte ich von sowas (sei es auch noch so einfach) als Unwissender lieber die Finger lassen? (Dass mich 12V kaum umbringen werden ist mir schon klar, aber es wäre ja schade Unmengen von Relais zu verbruzzeln oder was auch immer schief gehen könnte... ;) )

EDIT: oder reicht doch ein Transistor? Gibt es dazu anfängertaugliche Links die zu empfehlen wären?

Ich hoffe mir wird meine Unwissenheit vergeben und auf nützliche Tipps - Danke! :)

[BastelWastel]

Servus,
lies dir mal das durch..
http://www.rn-wissen.de/index.php/FET

Gruß, Andreas

[Andree-HB]

....Du brauchst wirklich nur einen (Feldeffekt-)Tranistor + Vorwiderstand zum Schalten einer höheren Last.
21W bei 12V sind fast 2Ampere Strom, da brauchst Du schon ein etwas stärkeres Netzteil oder eine Batterie, aber das wirst Du sicherlich selber wissen.

[Calis007]

Aus dem Link vom Wastel:
"Für den maximalen Strom sind typisch 10 V oder bei sogenannten Logic-Level Mosfets ca. 4 V nötig."
Also fuer Dich ein Logic-Level Mosfet, also etwa 50 Cent ausgeben fuer z.B. einen IRLZ24N
http://www.conrad.at/ce/de/product/162869/TRANSISTOR-HEXFET-IRLZ24N-TO-220-IR

Der sollte problemlos funktionieren, ist eigentlich ueberdimensioniert, aber bei 0.0XXX Ohm im durchgeschalteten Zustand kann man nicht viel falschmachen, oder? ;)

PS: Zwischen Arduino-output-Pin und Gate wuerd ich noch 1kOhm reinbauen, falls Du Dich bei der Schaltung vertust, passiert dem Arduino nichts ..

PPS: Zur Zeit ist die Luft in Innenraeumen (aufgrund der niedrigen Aussentemperaturen) recht trocken und MOSFETs sind empfindlich, was statische Aufladungen betrifft (ESD). Also wenn es knistert, wenn Du Deinen Pullover ausziehst, dann warte etwas, bevor Du das Teil angreifst :p Siehe auch: http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrostatische_Entladung

PPS:"Oder sollte ich von sowas (sei es auch noch so einfach) als Unwissender lieber die Finger lassen?"
Dann wird aus Dir nie ein Wissender :p

[anatol_at]

Vielen Dank für die nützlichen Tipps! :)


21W bei 12V sind fast 2Ampere Strom, ...
Stimmt, hab mich jetzt mittlerweile auch für etwas teurere dafür schönere und langlebigere LED-Cluster statt der Lämpchen entschieden...


Also fuer Dich ein Logic-Level Mosfet, also etwa 50 Cent ausgeben fuer z.B. einen IRLZ24N
http://www.conrad.at/ce/de/product/162869/TRANSISTOR-HEXFET-IRLZ24N-TO-220-IR
Wunderbar, genau sowas habe ich (wenn auch falsch) gesucht!


PS: Zwischen Arduino-output-Pin und Gate wuerd ich noch 1kOhm reinbauen, falls Du Dich bei der Schaltung vertust, passiert dem Arduino nichts ..
Daran hätte ich wahrscheinlich sogar gedacht...


PPS: http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrostatische_Entladung
Danke, diverse Regeln diesbezüglich kenne ich bereits aus dem PC-Bereich (RAM-Wechsel, etc.) - einen neuen RAM-Baustein zu schießen tut noch um einiges mehr weh als einen 50cent-Transistor ;)


PPS:"Oder sollte ich von sowas (sei es auch noch so einfach) als Unwissender lieber die Finger lassen?"
Dann wird aus Dir nie ein Wissender :p
Das wäre natürlich schade! ;)

Vielen Dank nochmal für die schnelle Hilfe - ich sehe ich bin hier richtig! :)

[BastelWastel]

ich sehe ich bin hier richtig! :)

Willkommen im Hort des Wissens ;)

[anatol_at]

So, ich hab mir jetzt so einiges zusammengereimt und (hoffentlich) so halbwegs gelernt (manche) Schaltpläne zu lesen und dachte ich zeichne es mal gaaanz einfach auf, sodass ich Missverständnisse (meinerseits) auf jeden Fall vermeide... ;)

21404
Und diese Teile habe ich (bzw. habt Ihr) mir rausgesucht:
http://www.amazon.de/Kleinlampe-Lampe-Birne-Leuchte-Cluster/dp/B00605A6Q2/ (LED)
http://www.conrad.at/ce/de/product/162869/TRANSISTOR-HEXFET-IRLZ24N-TO-220-IR (FET)
http://www.conrad.at/ce/de/product/405256/WIDERSTAND-KOHLE-05-W-5-1K-BF-0411 (Widerstand, aber da kann ich ja kaum was falsches kaufen oder?)

Meine Fragen hierzu:
1. Kann das funktionieren oder hab ich was grundsätzlich falsch verstanden?
2. Für den LED-Cluster brauche ich keinen Vorwiderstand, da ich davon ausgehe, dass diese in der Lampe bereits vorhanden sind?
3. Brauche ich sonst noch irgendwo einen Widerstand zum Schutz des FET?
4. Ich brauche nicht zwingend einen Kondensator weil ich die LEDs nicht dimmen sondern nur schalten möchte, habe ich das richtig verstanden?
5. Bitte nicht köpfen für diese Frage, bin blutiger Anfänger und möchte gerne verschmorte LEDs vermeiden...: Gehört der +pol des 12V-Netzteils eh an den +pol der LED und nicht an den -pol? (Also LED-Cluster umgedreht?)

Ich bin gespannt! :)

[Thegon]

Wenn die Led´s schon integrierte Vorwiderstände haben, brauchst du natürlich extern keine mehr ;-)
Weitere Widerstände/Kondensatoren sind eigentlich auch nicht nötig.

Das einzige was ich jetzt sehe ist, dass der MOSFET (es ist wohl ein N-Channel Typ, ich hab jetzt nicht nachgeschaut), verkehrt herum drin ist. Der Strom fließt immer von Drain nach Source (also der Technische Strom, weil Source = Quelle der Elektronen, und Elektronenstromrichtung ist immer entgegengesetzt der Technischen Stromrichtung ;-))
Also einfach Drain und Source vertauschen, dann sollts hinhauen ;-)

+ Pol des Netzteils natürlich auch an + Pol der Led´s, wobei ich jetzt sagen würde, dass eine Verpolung die Led´s jetzt nicht gleich umbringen würde, wenns halt nicht funktioniert, dann gleich mal nachschauen und nicht lange warten ;-)

Mfg Thegon

[anatol_at]

Wenn die Led´s schon integrierte Vorwiderstände haben, brauchst du natürlich extern keine mehr ;-)
Weitere Widerstände/Kondensatoren sind eigentlich auch nicht nötig.
Technische Daten sind bei Amazon ja leider nicht sehr detailliert, aber nachdem man die Dinger direkt in Lampenfassungen steckt, gehe ich einfach mal davon aus dass da Vorwiderstände drin sind...


Das einzige was ich jetzt sehe ist, dass der MOSFET (es ist wohl ein N-Channel Typ, ich hab jetzt nicht nachgeschaut), verkehrt herum drin ist.
Also einfach Drain und Source vertauschen, dann sollts hinhauen ;-)

Aha! :) Also so:
21408

Vielen Dank für die Antwort! :)

[Thegon]

Genau ;-)

Mfg Thegon

[anatol_at]

Und das klappt dann vermutlich auch?!
21409

Danke für die Geduld mit mir! ;)

[masasibe]

Wenn es mit einem Led-Cluster funktioniert, geht es mit 3 bestimmt auch ;-)

Solange deine Spannungsquelle genug Strom hergibt, was bei den nicht einmal 2 Watt der Leds aber kein Problem sein sollte,
setzen dir nur die Ausgänge Grenzen.

mfg masasibe

[anatol_at]

Solange deine Spannungsquelle genug Strom hergibt, was bei den nicht einmal 2 Watt der Leds aber kein Problem sein sollte,
setzen dir nur die Ausgänge Grenzen.

Sehe ich richtig dass das nur gilt, wenn mehrere Lampen gleichzeitig leuchten? Grenzen in welcher Form? Wie könnte ich das umgehen?
Das habe ich derzeit Softwareseitig verhindert aber vielleicht ändern sich die Ansprüche ja...

int newByte=0;
int lastByte=0;
int redLight=13;
int orangeLight=12;
int greenLight=11;

void setup() {
pinMode(redLight, OUTPUT);
pinMode(orangeLight, OUTPUT);
pinMode(greenLight, OUTPUT);
Serial.begin(9600)
}

void loop() {
if (Serial.available()>0) {
newByte=Serial.read();
newByte-=38; // "1","2","3" -> 11,12,13
if (newByte!=lastByte) {
if (lastByte==redLight || lastByte==orangeLight || lastByte==greenLight) {
digitalWrite(lastByte, LOW);
}
if (newByte==redLight || newByte==orangeLight || newByte==greenLight) {
digitalWrite(newByte, HIGH);
}
lastByte=newByte;
}
}
}

Ob das mit dem Serial.read und -=38 klappt sehe ich ja dann und kanns gegebenenfalls debuggen... das ist schon viel eher meine Welt. ;)

[Thegon]

Nein nein es ist nur gemeint, du kannst Led - Clusters anschließen so viele du willst, nur irgentwann wirst du zu wenige Pins haben, um alle einzeln ein und auszuschalten. Wenn du also drei Pins zu verfügung hast, kannst du natürlich ohne Probleme 3 Verschiedene Led - Clusters anschließen, und diese auch alle zugleich einschalten ;-)

Mfg Thegon

[anatol_at]

Ah, gut, dass ich nicht ohne Tricks mehr Steuern kann als ich Steuerkanäle habe war mir klar. Wenns bloß das is, kann ich gut damit leben, eine Ampel hat für gewöhnlich nur 3 Farben und genau so ein Ding soll bei uns im Büro den Status des Monitoring-Systems anzeigen.

Danke!

[masasibe]

Oh das war ein Tippfehler!
Ich wollte natürlich schreiben: die Anzahl der Ausgänge setzt dir Grenzen! ;-)
mfg masasibe

[Calis007]

>Widerstand, aber da kann ich ja kaum was falsches kaufen oder?
Kaum. 0.5W sind mehr als reichlich, anders als bei einem normalen Transistor fliesst hier ja kein Basisstrom, sondern es wird nur das Gate geladen/entladen, danach gibts nur noch Leckstrom im Bereich von ein paar nA - Datenblatt spricht von 100 nA bei 16V am Gate ;)

>2. Für den LED-Cluster brauche ich keinen Vorwiderstand, da ich davon ausgehe, dass diese in der Lampe bereits vorhanden sind?
Seh ich auch so.

>3. Brauche ich sonst noch irgendwo einen Widerstand zum Schutz des FET?
Der FET haelt 10A und mehr aus, da geht eher das Netzteil ein (oder es springt eine Thermosicherung an, oder es wird einfach nur heiss - also wenn irgendwo z.B. bei den LEDs ein Kurzschluss passiert) :p

>4. Ich brauche nicht zwingend einen Kondensator weil ich die LEDs nicht dimmen sondern nur schalten möchte, habe ich das richtig verstanden?
Ich wuesste jetzt nicht, wie man LEDs mit Kondensator dimmen wuerde (woher ist die Idee? Kondensator bringts eher, wenn man von einem Trafo billig gleichgerichteten - also welligen 'Gleichstrom' hat und den glaetten muss, damit die LED nicht mit 50Hz flackert). Falls Du doch mal dimmen willst, geht das bei normalen LEDs oder Lampen prima mit derselben Schaltung und der PWM vom Arduino - wie das bei deiner speziellen Lampe aussieht, haengt davon ab, ob in der auch Kondensatoren verbaut sind - evtl. sind dann PWM-Impulse nicht so toll fuer das Ding)..

ad Thegon: Ja, das Teil ist ein N-Channel Typ..

Zu Deinem Programm:
Du solltest evtl. noch im setup die Startzustaende Deiner Ausgaenge setzen, am besten gleich nach den jeweiligen pinMode-Befehlen, sonst sind die zu Beginn undefiniert und die Lampen koennen dann unkontrolliert mal leuchten und mal nicht, solange bis das erste digitalWrite kommt..

[PICture]

Kondensator bringts eher, wenn man von einem Trafo billig gleichgerichteten - also welligen 'Gleichstrom' hat und den glaetten muss, damit die LED nicht mit 50Hz flackert).

Ich habe mir einen Brückengleichrichter geleistet und sehe ohne Oszi kein Flickern, da 100 Hz. :)

[Calis007]

Klar, hab aber auch schon 'billiges' Zeug nur mit einer Diode gesehen, dann sind's 50Hz ..
Und bei schnellen Augenbewegungen irritieren mich auch viele 230V-Lampenfassungs-LEDs mit 100Hz.
Bin bisher eigentlich nur mit den Parathom von Osram zufrieden diesbezueglich (die haben wohl einen fetten Kondensator drinnen - und brauchen auch etwa 0.5s bis sie nach dem Einschalten aufleuchten..)

[anatol_at]

>4. Ich brauche nicht zwingend einen Kondensator weil ich die LEDs nicht dimmen sondern nur schalten möchte, habe ich das richtig verstanden?
Ich wuesste jetzt nicht, wie man LEDs mit Kondensator dimmen wuerde (woher ist die Idee?)
Natürlich wollte ich den Kondensator nicht zum dimmen benutzen sondern hatte nur irgendwas im Hinterkopf, dass man bei PWM-Modulation des LED-Stromes einen Kondensator braucht und ebenfalls im Hinterkopf dass man PWM irgendwie zum dimmen benutzen kann?! (Keine Sorge, hab ich nicht vor... ;))
Hab ja eben keine Ahnung und wollte nur sichergehen, dass ich hier keinen Kondensator brauche - ich neige dazu, zu vieles von dem was ich denke zu posten! ;)



Zu Deinem Programm:
Du solltest evtl. noch im setup die Startzustaende Deiner Ausgaenge setzen, am besten gleich nach den jeweiligen pinMode-Befehlen, sonst sind die zu Beginn undefiniert und die Lampen koennen dann unkontrolliert mal leuchten und mal nicht, solange bis das erste digitalWrite kommt..
Das ist auf jeden Fall ein nützlicher Tipp, Danke!