[Parallel-Port] Transistor für Steuerkreis?

[forivinx]

Ich öffne jetzt einfach mal einen neuen Thread, der alte ist einfach zu unübersichtlich geworden.

Also es geht darum eine starke LED gezielt, schnell ein- und auszuschalten.
Gesteuert werden, soll das über einen USB-zu-Parallel Wandler,
als eigentliche Stromquelle für den Arbeitskreis habe ich ein variables Gleichstrom-Netzteil
(höchste Stufe: 15V/3,8A).

So sieht die Theorie aus:
28510
Sollte ja eigentlich funktionieren, die Frage ist nur:
Welchen Transistor und welche Widerstände brauche ich?
Bzw, wie kann ich das für die Zukunft selber herausfinden ohne stundenlang zu suchen?

-Die LED (http://www.reichelt.de/LED-H20WH-PWS/3/index.html?ARTICLE=125322)
-Der USB-Parallel Konverter (http://www.reichelt.de/USB-PARALLEL/3/index.html?&ARTICLE=56781)

[BMS]

Hallo,
glücklicherweise kann man das alles berechnen ;)
Also los geht's:
- Erst mal musst du den Nennstrom der LED herausfinden bzw. berechnen (1400mA sind angegeben)
- Dann suchen wir uns einen Transistor aus, der diesen Strom mindestens als Kollektorstrom aushalten kann. Da gibt es eine große Auswahl. Aber es gibt noch etwas wichtiges: Der USB-Parallelwandler wird nur wenige mA Ausgangsstrom liefern können (es gibt kein Datenblatt, aber das muss ich nun einfach annehmen). Mit wenigen mA Basisstrom müssen also 1400mA Kollektorstrom gesteuert werden. Dafür brauchen wir eine Verstärkung im hohen dreistelligen Bereich. Das schaffen eigentlich nur Darlington-Transistoren. Also suchst du dir einen NPN-Darlington, der mindestens 1,4A Kollektorstrom aushält. Z.B. kann man bei Händlern die Bauteile vergleichen, oder man verwendet Standardbauelemente. Eine Liste gibt es z.B. hier: http://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor-%C3%9Cbersicht#NPN Im Transistor kommt es natürlich auch zu Verlusten. Diese sind ungefähr Kollektorstrom (1,4A) mal Spannung über CE (etwa 1V), also 1,4 Watt. Als Gehäuse eignet sich TO-220, das lässt sich gut kühlen (einfach Kühlkörper dranschrauben).
- Ist der Transistor gewählt, schaut man ins Datenblatt. Welche minimale Stromverstärkung wird vom Hersteller garantiert? Diesen Wert brauchen wir. Den Kollektorstrom teilst du nun durch die Stromverstärkung um den erforderlichen Basisstrom zu bestimmen. Soll mit dem Transistor nur geschaltet werden, so wird idR. ein höherer Basisstrom (bis ca 4x so hoch wie ursprünglich berechnet) gewählt. Der Transistor hat dann auch eine geringere Spannung über CE (-> geringere Verluste), schaltet tendenziell etwas langsamer, was hier vermutlich nicht stört.
- Den erforderlichen Basisstrom kennen wir. Dann berechnen wir den Basisvorwiderstand. Wir brauchen: Die Ausgangsspannung des USB-Parallelwandlers (nachmessen?) und die erforderliche Basis-Emitter-Spannung des Transistors (bei Darlingtons etwa 1,2-1,4V). Die Spannungsdifferenz teilen wir durch den Basisstrom und erhalten den Basisvorwiderstand.
- Wie berechnet man den LED-Vorwiderstand? Wir brauchen die Vorwärtsspannung der LED, die Spannung der Quelle und den Spannungsabfall über der CE-Strecke des Transistors (bei normalen: ca 0,4V, bei Darlington: ca 1V, einfach im Datenblatt nachschauen). Von der Quellenspannung wird LED- und CE-Spannungsabfall abgezogen. Die restliche Spannung fällt über dem Widerstand ab. Diese verbleibende Spannung wird durch den LED-Strom geteilt und du erhältst den LED-Vorwiderstand.
- Bei den Widerständen wählt man den nächsten Normwert. Wichtig ist noch die Verlustleistung: P=I^2*R, der Widerstand muss für eine höhere Verlustleistung ausgelegt sein, als auftritt.
Bitteschön ;)
Grüße, Bernhard

[forivinx]

Hallo Bernhard, vielen Dank ert einmal für deine Antwort. :)

[...]Als Gehäuse eignet sich TO-220, das lässt sich gut kühlen (einfach Kühlkörper dranschrauben).[...]
Wo bekomme ich denn ein TO-220 Gehäuse? (Einen Kühlkörper bringt die LED schon selber mit btw.) Bei Reichelt, Pollin und Conrad scheint es das nicht zu geben.

[...]suchst du dir einen NPN-Darlington, der mindestens 1,4A Kollektorstrom aushält. [...] Im Transistor kommt es natürlich auch zu Verlusten. Diese sind ungefähr Kollektorstrom (1,4A) mal Spannung über CE (etwa 1V), also 1,4 Watt. Als Gehäuse eignet sich TO-220, das lässt sich gut kühlen (einfach Kühlkörper dranschrauben). [...] Welche minimale Stromverstärkung wird vom Hersteller garantiert? [...] Den Kollektorstrom [...] Basis-Emitter-Spannung des Transistors [...] Spannungsabfall über der CE-Strecke des Transistors [...]
Die Werte nach welchen ich beim Transistor gucken muss, mit welchen Bezeichnungen sind diese angegeben? Ich bin unter anderem zB auf folgende bezeichnungen gestoßen: Uces, lc, Ptot, fT, B, VCEO, VCBO, VEBO, TJ und TSTG...

[...]schaltet tendenziell etwas langsamer, was hier vermutlich nicht stört.[...]
Ich muss mindestens alle 50 Millisekungen den Transistor öffnen oder schließen können. (=10 Blitze/sec)

[...]Wir brauchen: Die Ausgangsspannung des USB-Parallelwandlers (nachmessen?)[...]
Ich habe leider noch keines der Bauteile und leider auch ncoh nciht den Wandler. Ich hatte vor alles auf einmal zu bestellen, da ich sonst mehrfach 5€+ Versandkosten zahlen müsste...

[...]Bei den Widerständen wählt man den nächsten Normwert. Wichtig ist noch die Verlustleistung: P=I^2*R, der Widerstand muss für eine höhere Verlustleistung ausgelegt sein, als auftritt.[...]
Gibt es eine Tabelle mit Normwerten?

[nikolaus10]

Hallo

Zu dem Wandler muss man erwaehnen das die wenigsten der USB- Parallel wandler das Bit Banging ermoeglichen, dh. das ein und ausschalten von PIN's.
Da ist ein USB zu Seriell Wandler besser.
Aber der hat andere (bessere) Pegel und ist kurzschlussfest.

KR

[RoboHolIC]

Hallo Nikolaus10.

Genau diese Teile für moderne PCs haben m.W. (bzw. meines "hab-gelesen"-Wissens) in der Vergangenheit doch das Ende für die klassischen RS232-Bit-Banging-Einfach-Progger eingeläutet. Mag sein, dass die USB-zu-Centronics-Wandler genau das selbe Problem haben. Es wäre schön, wenn ich mich geirrt habe. Darum hatte ich im vorherigen Thread bereits ein explizit taugliches USB-Centronics-Modul aufgezeigt.

Kennst du dich mit der SW-Seite aus? Dann könntest du forivinx vielleicht auch da weiterhelfen.
Und vielleicht die Nennung eines konkreten Teils mit Datenblatt und Bezugsquelle, dann wäre er schon ein gutes Stück weiter.

[BMS]

Wo bekomme ich denn ein TO-220 Gehäuse?
Um Missverständnissen vorzubeugen: Die Bauform bezog sich noch auf den Transistor. Es war kein Gehäuse für das Ganze gemeint. TO-220 sieht so aus: http://2.bp.blogspot.com/-jfB3nB7kuVk/TfDSH0WBrYI/AAAAAAAAAFI/ptJx5NIIwYk/s1600/TO-220.jpg


Die Werte nach welchen ich beim Transistor gucken muss, mit welchen Bezeichnungen sind diese angegeben? Ich bin unter anderem zB auf folgende bezeichnungen gestoßen: Uces, lc, Ptot, fT, B, VCEO, VCBO, VEBO, TJ und TSTG...
Fürs erste reicht (vereinfacht):
Ic=max. Kollektorstrom
B=Stromverstärkung
Ptot=maximale Verlustleistung
Die Werte sind im Datenblatt auch als Klartext auf Englisch gegeben. Die wichtigen Parameter kann man auch schnell anhand der Einheit finden. Also wenn ich z.B. einen Maximalstrom im Datenblatt suche, dann suche ich natürlich nur nach Größen mit der Einheit Ampere usw...
Du könntest mal nach Transistoren suchen, die mit BDX beginnen. Da sind Darlingtons im TO-220-Gehäuse dabei ;)


Gibt es eine Tabelle mit Normwerten?
Ja, und zwar nennt man diese Reihen die E-Reihen. Z.B. gibt es die E12- oder E24-Reihe, die haben pro Zehnerpotenz 12 oder 24 Werte.

Grüße, Bernhard

[forivinx]

Mit welchem Adapter kann ich denn Bit-banging machen?
Geht das vielleicht hiermit? www.reichelt.de/Programmer-Entwicklungstools/DIAMEX-USB-ISP/3/index.html?ARTICLE=110344

Ich weiß zwar nicht genau wie das USB Protokoll aussieht, aber so schwer kann es doch nicht sein mit einem kleinen µC dieses beizubringen, sie Bit-banging emulation sollte dann doch ein kinderspiel sein? Irgendeinen Anbieter muss es da doch geben.

Es kommen übrigend nur USB lösungen in Frage, da ich mit einem halbwegs modernen Laptop arbeite.

[nikolaus10]

Vermutlich wird er das koennen, den zu programieren ist die andere Sache.
Gut geeignet sind die Adapter von Abacom,
oder am preiswertesten und auch am einfachsten zu programieren sind die billigen USB zu seriell Wandler.

KR

[forivinx]

Also ich habe jetzt mehrfach gelesen, dass weder Seriell- noch Parallel-(USB)-Konverver Bitbanging unterstützen, zumindest soll das der normal Fall sein. Kannst du mir sonst vielleicht einen empfehlen, den du selber schon erfolgreich zum bit-bangen verwendet hast?

[forivinx]

Ich habe hier einen interessanten Artikel übers bitbanging gefunden: http://hackaday.com/2009/09/22/introduction-to-ftdi-bitbang-mode/
Ich konnte jedoch leider keines dieser Breakout boards auf Reichelt finden. :(
Würde sowas gehen? UM 232 R (www.reichelt.de/UM-232-R/3/index.html?ARTICLE=129658)
Im Datenblatt steht zumindest "Synchronous and asynchronous bit bang mode interface options with RD# and WR# strobes."

[oberallgeier]

Mit welchem Adapter kann ich denn Bit-banging machen? ... nur USB ... da ich mit ... Laptop arbeite.
Also ich habe jetzt mehrfach gelesen, dass weder Seriell- noch Parallel-(USB)-Konverver Bitbanging unterstützen ...Ich habe auch mehrfach gelesen, dass Wölfe kleine Mädchen fressen; vor allem dann, wenn die mit Korb und roter Mütze alleine durch den Wald gehen.

Dieses Lernpaket (http://www.pollin.de/shop/dt/NTY5OTExOTk-/Bausaetze_Module/Lernpakete_Elektronik/Lernpaket_Experimente_mit_USB.html?utm_source=goog le&utm_medium=pvgl&utm_content=880034&gclid=CJigrpCvir8CFW3MtAodSSQAuQ) (beispielsweise) enthält einen U S B-Programmer (http://www.gms2000.de/minimikro/LP_usbprog_pr.htm) für betagte ATMEL-Controller. Auf diesem Prog rammer sitzt als treibende Kraft ein FT232R, der u.A. eine achtköpfige RS-232-Signalfamilie auf TTL-Basis (http://www.gms2000.de/minimikro/documents/LPUSBFlash.pdf) ausgibt. Dieses Lernpaket habe ich hier und vor ein paar Jahren durchgeackert; darin wird AUSDRÜCKLICH auf Bitbang mit dem FTDI-Chip eingegangen, z.B. im Kapitel "10 BitBang – U S B gibt Gas". Und wesentlicher Inhalt des Paketes ist es das Ganze selbst mit VB zu programmieren/betreiben. Beispielsweise in dem man einen LED-Blitz baut. Gut, ok, mit U S B und Blitzen ist das so ne Sache, U S B versendet die Datenpakete im Millisekundentakt. Dazu kommt, dass beim U S B-Bulk-Transfertyp nicht sichergestellt werden kann, dass zwei oder mehrere Frames direkt hintereinander gesendet werden. Und ne Millisekunde könnte ja schon mal von Bedeutung sein.

Fazit: nicht alles glauben, was man (im Internet oder anderen Märchensammlungen) zu lesen bekommt.

Korrektur: acht RS232-Signale auf TTL-Level: CTS, DCD, DSR, RxD, TxD, RS, RTS und DTR.

[forivinx]

Was ich meinte war, dass diese Adapter für 3-5€ kein Bitbanging unterstützen bzw es teilweise verbuggt ist.

Der FT232R war ja schon als quasi als Herzstück der ganzen Geschichte in dem Artikel erwähnt. "This default USB-to-serial mode of the FT232R is what usually draws all the attention and gets all the girls."

Und wenn man bei Reichelt nach FT232R sucht, dann findet man als drittes Ergebnis das hier: UM232R Hi-Speed FT232RL Entwicklungstool (www.reichelt.de/UM-232-R/3/index.html?ARTICLE=129658)

Wäre dann nicht ganz so teuer. In dem Lernpacket ist glaube ich eh nichts an Bauteilen drin die ich sonst so bräuchte, ich will ja mit 15V arbeiten.
Programmieren würde ich am Ende am liebsten in C/C++, Python, VBS oder AHK. Da gibts ja schon viele libraries.

- - - Aktualisiert - - -

Also sagen wir mal ich nehme diesen Konverter ("www.reichelt.de/UM-232-R/3/index.html?ARTICLE=129658) den ich jetzt rausgesucht habe.
28516
Konverter:
Max Out: 24mA
High: 3,2V - 4,9V (Typical: 4,1V)
Low: 0,3V - 0,6V (Typical: 1,6V)

Dann versuch ich mich jetzt noch einmal an BMS' Beschreibung.
Transistor:
Ic (Basisstrom) >= 1400mA (LED Nennstrom)
NPN-Darlington
TO-220 Gehäuse
Basis-Emitter-Spannung: 1,2V - 1,4V
4,1 - 1,3 = 2,8V
2,8V / 1,4A = 2 (Ohm?)
Basisvorwiderstand: 2 (Ohm?)

LED-Vorwiderstand:
LED-Vorwärtsspannung: 14V
Quellenspannung: 15V
CE-Spannungsabfall: 1V
15V - 1V - (LED-Spannungsabfall?)
muss ausgelegt sein für > Verlustleistung = 3,8*3,8*R(?)


Ich verstehe das alles irgendwie noch nicht so ganz, vor allem das mit dem LED-Vorwiderstan, der Verlustleistung und dem Spannungsabfall. Was ist denn das englische Wort für Spannungsabfall in den Datenblättern? Ich kann da nirgendswo etwas mit drop, fall oder brownout (http://www.dict.cc/?s=Spannungsabfall) finden und wie ist die Abkürzung dafür?

[BMS]

Ic (Basisstrom) >= 1400mA (LED Nennstrom)
Das stimmt so nicht. Ic ist der Collectorstrom. Der erforderliche Basisstrom ist Kollektorstrom geteilt durch Stromverstärkung B des Transistors.

15V - 1V - (LED-Spannungsabfall?)
LED-Vorwärtsspannung=engl. forward voltage, das sind deine 14V.
Hier kämen bei 15V-1V-14V genau 0V raus, d.h. der LED-Vorwiderstand wäre 0 Ohm nach Rechnung.
Dennoch würde ich einen Vorwiderstand einbauen - die Angaben fürs Netzteil und die LED können in der Realität nämlich etwas anders ausfallen.
Du kannst ja ausrechnen, welchen Widerstand du benötigst wenn dein Netzteil statt 15V eben 16V oder 15,5V ausgibt.

[nikolaus10]

Also ich habe jetzt mehrfach gelesen, dass weder Seriell- noch Parallel-(USB)-Konverver Bitbanging unterstützen, zumindest soll das der normal Fall sein. Kannst du mir sonst vielleicht einen empfehlen, den du selber schon erfolgreich zum bit-bangen verwendet hast?

Das war ja frueher.
heutzutage kann man fuer so etwas eigentlich nur Arduino+co empfehlen ...
Prognose: Frueher oder spaeter wirst du den auch nehmen.
(Ist sogar preiswerter)

KR

[forivinx]

Na ja, also mir ist es relativ egal was es nun am Ende wird. Es sollte nur nciht zu teuer sein.
Ich kenne Arduino jedoch nur als programmierbaren µC oder bietet mir der auch eine live Schnittstelle über USB an?
Ich will ja wirklich nur mit einem Programm/Script über USB einen transistor ansprechen.

Würde das hiermit funktionieren? ARDUINO MICRO (http://www.reichelt.de/ARDUINO-MICRO/3/index.html?&ARTICLE=130166)

[PICture]

Hallo!


Ich will ja wirklich nur mit einem Programm/Script über USB einen transistor ansprechen.

Für bis zu 8 Transistoren lässt sich das am eifachsten mit selbstgebasteltem Emulator von USB Drucker für PC realisieren. Als Steuerprogramm wird dann eine *.txt Datei. ;)

[forivinx]

Wie aufwändig wäre so etwas denn?
Wenn ich mir für 20€ die Arbeit sparen kann und dann auch gleich ein vernünftiges seriell/parallel interface emuliert bekomme, dann würde ich das eigentlich lieber machen, als jetzt einen alten Drucker auseinander zu nehmen.
Für den Parallel oder Seriell Port gibt es immerhin schon fertige libraries für diverse Sprachen zum bit bangen.

edit:
Steuern würde ich das ganze schon gerne über C++ oder Python.

[PICture]

Wie aufwändig wäre so etwas denn?

Es ist von nötigen Funktionen und vorhandener Bastelfähigkeit abhängig.

[forivinx]

Na ja, meine Bastelfähigkeit geht elektrotechnisch gegen Null. Ich kann Sachen zusammen/auseinanderlöten, das Multimeter so halbwegs bedienen und mir kleinigkeiten selber zusammenreimen, aber das wars schon.

Aber da ich mir den Drucker ja auch erst einmal organisieren müsste, greife ich wohl lieber zum http://www.reichelt.de/UM-232-R/3/index.html?ARTICLE=129658
Es sei denn, ich kann damit doch nicht das machen was ich möchte...

[PICture]

Na ja, meine Bastelfähigkeit geht elektrotechnisch gegen Null. ... Es sei denn, ich kann damit doch nicht das machen was ich möchte...

Deshalb musste ich zuerst etwas lernen, um danach mit Spass etwas nutzliches basteln könnten.
Es ist leider permanentes Problem, dass man immer mehr will, als man kann ... :D

[forivinx]

Ich starte mal noch einen Versuch:

Gegeben sind:
Konverter:

Max Out: 24mA
High: 3,2V - 4,9V (Typical: 4,1V)
Low: 0,3V - 0,6V (Typical: 1,6V)

LED:

LED Nennstrom: 1,4A

Gesucht sind:
Transistor:

Ic (Kollektorstrom) >= 1,4A (LED Nennstrom)
NPN-Darlington
TO-220 Gehäuse
B (Verstärkung): hoher dreistelliger Bereich

...

Der einzige aus der Liste, der die Anforderungen erfüllt: BD679A (www.reichelt.de/BD-679A/3/index.html?ARTICLE=5236)
(Außer das Gehäuse)

Uces: 80 V
Ic: 4 A
Ptot: 40 W
fT: >1 MHz
B: >750
VEBO (Emitter-Base Voltage) (IC=0): 5V



80 / 750 = 0.1067
Basisstrom: 0.1067A
Da geschaltet werden soll: 0.1067A * 4 = 0.4267A
(?Verlust: 1,4A * 80V = 120W)
(Basis-Emitter-Spannung: 5V)
4,1V - 5V = -0,9V
-0,9V / 0.1067A = -8.4349 Ohm
Basisvorwiderstand: -8.4349 Ohm


Also da kann irgendwas nicht stimmen. Aber in der Liste waren nur total wenig Darlington Transistoren und das hier war der einzige, der den Anforderungen entsprach.

Ich habe das Netzteil eben mal ans multimeter angechlossen und dabei festgestellt, dass es tot ist. Ich habe aber noch ein 19V / 2.1A Netzteil gefunden, damit sollte es ja auch gehen.
Habs auch gleich mal nachgemessen und es hat genau 19V und eher 2.0A, das kann aber auch an meinem Billig-Multimeter liegen...

[RoboHolIC]

Hast du das Netzteil mit dem Multimeter kurzgeschlossen??? Das ist keine gute Art, die Belastbarkeit des Messgerätes zu testen :)

So, jetzt Butter bei die Fische:

- Transistor BD645 / BD647 / BD649 / BD651 ; ist für dich völlig egal
- Basisstrom: 1,4A/1000 = 1,4mA ; ausreichend; B (oder h_FE) ist eher höher
- Basiswiderstand (4,1V - 1,2V)/2mA = ca. 2kOhm, gerne auch 1kOhm ; I_B aufgerundet, U_BE_sat ist ein Extremwert im DB
- LED-Vorwiderstand: 19V - 14V = 5V, besser mit 6V rechnen, der Strom ist dann noch etwas geringer: 6V/1,4A = 4,2 Ohm, evtl 4,7 Ohm, Verlustleistung 6V * 1,4 A = 10W Dauerstrich. Bei entsprechender Pulsung kann die Belastbarkeit des Widerstandes proportional mit dem duty cycle reduziert werden, wird in deiner Anwendung also eher << 1W sein.

Alles klar jetzt?

Lass dich nicht verunsichern bzgl. USB-Konverter und Arduino!
Sorry, aber einige Posts gingen an deinem Szenario der MP3-Verarbeitung/-Auswertung vorbei. Dafür reichen kleine µCs kaum aus.
Für viele andere Lauflichtspielereien, LED-Cubes etc. gebe ich den Vorrednern aber recht. Mehrere Kilo HiTec-Schrott, um einen Pin zu schalten, das steht in den meisten Fällen nicht in angemessenem Verhältnis.

[forivinx]

Danke RoboHolIC! http://www.emoticons.online.fr/smileys/Default/verryhappy.png

Hm ich weiß nicht ob man das als Kurzschluss bezeichnen kann. Ich habe das Netzteil halt mit Plus und Minus an die beiden Pole vom Multimeter angeschlossen und bin dann langsam von der 500V Einstellung bis runter zu 20V Einstellung gegangen, wo ich dann vernünftig mein Ergebnis ablesen konnte. Ich bin einfach mal davon ausgegangen, dass das Multimeter entsprechende Widerstände eingebaut hat und dass man es so benutzen soll. Hat bisher auch immer wunderbar geklappt.


Okay, ich hole mir dann:
BD 647 (http://www.reichelt.de/BD-647/3/index.html?ARTICLE=5220), als Transistor
1W 1,8 kOhm (http://www.reichelt.de/1W-1-8K/3/index.html?ARTICLE=1774), als Basiswiderstand
METALL 4,22K (http://www.reichelt.de/METALL-4-22K/3/index.html?&ARTICLE=11775), als LED Widerstand
und halt:
UM 232 R (http://www.reichelt.de/UM-232-R/3/index.html?ARTICLE=129658) (USB Konverter)
LED H20WH PWS (http://www.reichelt.de/LED-High-Power-Module/LED-H20WH-PWS/3/index.html?&ARTICLE=125322) (LED Modul)

Vielen Dank noch einmal an alle, ich freue mich schon aufs Basteln. https://www.roboternetz.de/community/images/smilies/smile.png

edit:
Was mir noch einfällt: Reicht der Kühlkörper des LED-Moduls?

[RoboHolIC]

Hallo forivinx.


... von der 500V Einstellung bis runter zu 20V Einstellung gegangen, wo ich dann vernünftig mein Ergebnis ablesen konnte
Solange die Messleitungen in den Buchsen COM und V (oder ähnliches, jedenfalls nicht "A"!!) steckten, ist dagegen auch nichts einzuwenden.


... es hat genau 19V und eher 2.0A ...
Aber wie kommst du zu der Aussage "eher 2.0A" ? Das zu messen bedarf einer elektronischen Last, eines Sortiments von Hochlastwiderständen oder eben eines Kurzschlusses via DMM und das Vertrauen auf eine funktionierende Strombegrenzung im Netzteil.

Wie dem auch sei - zwei Anmerkungen noch:
1) Für den Basiswiderstand genügt eine 1/4-Watt oder 1/8-Watt-Ausführung; das 1W-Modell wird mehr kosten.
2) 4,22 Ohm, nicht Kiloohm! Sonst bleibt das LED-Modul ziemlich finster! Es sei denn, du hast vor, 1000 Stück davon parallel zu löten :)
Und bei der Gelegenheit vielleicht doch einen belastbareren Widerstand wählen, damit der im (Programm-)Fehlerfall nicht gleich abraucht,
hochohmig wird und du den Fehler lange nicht findest.
3) So lange die LED wirklich nur mit 0,1% .. 1% duty cycle betrieben wird, ist auch die Abwärme nur der entsprechende Teil der Nennleistung.
Dann braucht es vermutlich keine Kühlung. Aber wehe, wenn nicht ...

Gruß
RoboHolIC

[forivinx]

Ich habe das mit der Spannung genauso gemacht mit dem Strom, ich habe halt nur den Drehschalter dabei halt nur auf die Ampere Werte gestellt...
Mir war nicht klar, dass man das nicht machen soll. Zum Glück ist nichts schiefgegangen.

Okay, dann nehme ich jetzt:
den 2W METALL 4,7 (http://www.reichelt.de/1-4W-1-8K/3/index.html?&ARTICLE=1333) als Basiswiderstand
und den 1/4W 1,8K (www.reichelt.de/2W-METALL-4-7/3/index.html?&ARTICLE=2351) als LED-Vorwiderstand

Also ich denke die LED wird die meiste Zeit nicht leuchten, aber ich könnte mir schon vorstellen sie vielleicht irgendwo zwischendurch mal 1-2 Sekunden leuchten zu lassen, dass sollten jedoch ausnahmen sein. Normalerweise werde ich denke ich so kurze Blitze abfeuern wie möglich, also maximal vielleicht 5 Millisekunden leuchten, 5 Millisekunden warten...

Wenn der Kühler so wie beim Transistor nur ein paar Cent bis Euros kostet, dann kaufe ich auch einfach einen dazu, falls das nötig sein könnte. Ich weiß allerdings nicht nach was ich suchen muss.

Wie sieht's eigentlich mit dem Sockel aus? Brauche ich einen schmalen (http://www.reichelt.de/IC-Sockel/GS-24-S/3/index.html?&ARTICLE=8217) oder einen breiten (http://www.reichelt.de/IC-Sockel/GS-24/3/index.html?&ARTICLE=8216)? Oder vielleicht einen gedrehten (www.reichelt.de/IC-Sockel/GS-24P/3/index.html?&ARTICLE=8218)? oO

[RoboHolIC]

Ich habe das mit der Spannung genauso gemacht mit dem Strom, ich habe halt nur den Drehschalter dabei halt nur auf die Ampere Werte gestellt...
Das kann einen "Kurzen" im DMM geben, muss aber nicht, solange man die Strippen für Spannungsmessung gesteckt hat.
Strommessung geht idealerweise ohne Spannungsabfall im Messgerät, also ein perfekter Kurzschluss. Wenn die Strippen auf Strommessung konfiguriert sind und die (wörtlich: ) Stromquelle potent ist, darf man gespannt sein, wer verliert. Gut, wenn man einen kleinen Strombereich eingestellt hatte: dann fällt schlimmstenfalls die Geräteschutzsicherung. In der Begegnung Hochstrommessbereich gegen Kfz-Starterbatterie wird das DMM immer der Verlierer sein und verbruzzeln. Soweit der Exkurs zum Verständnis.


Okay, dann nehme ich jetzt:
den 2W METALL 4,7 (http://www.reichelt.de/1-4W-1-8K/3/index.html?&ARTICLE=1333) als Basiswiderstand
und den 1/4W 1,8K (http://www.reichelt.de/2W-METALL-4-7/3/index.html?&ARTICLE=2351) als LED-Vorwiderstand
Ja-Nein: Die gewählten Bauelemente gehen in Ordnung, aber tausche die Verwendung: 1,8kOhm ist der Basiswiderstand, 4,7Ohm der LED-Vorwiderstand.


... zwischendurch mal 1-2 Sekunden leuchten zu lassen, dass sollten jedoch ausnahmen sein. Normalerweise werde ich denke ich so kurze Blitze abfeuern wie möglich, also maximal vielleicht 5 Millisekunden leuchten, 5 Millisekunden warten...
50:50 ist aber schon recht lang für Blitze eines Stroboskops. Dort, wohin du verlinkt hattest, wurden 25Hz, also 40ms Zyklus und <1ms ON-Zeit genannt, also eher 2% duty cycle.
Und dann zwischendurch mal bis zu 2 Sekunden volle Power ??? Ich habe kein Gefühl für die thermischen Zeitkonstanten. Dann sollte man entweder genau spezifizieren, was man haben will und sparsam dimensionieren oder doch das gesamte System lieber gleich auf 10W Dauerleistung auslegen. Der LED-Vorwiderstand ist dabei der einfachere Aspekt. Die Kühlung des LED-Moduls ist im Datenblatt beispielhaft gelöst. Der Kühlkörper für den Transistor kann ein Stückchen Alublech oder ein Minikühlkörper in der Größe deines vordersten Daumenglieds sein, das ist unkritisch; das TO220-Gehäuse selbst kann stehend fast 1W abführen.
Aber wofür soll der IC-Sockel verwendet werden? Ich seh da grad nichts.

[forivinx]

Oh, ich hab die links und deren Namen vertauscht. :rolleyes:

Eigentlich würde ich die LED auch gerne mit jeweils weniger als einer Sekunde ON-Zeit betreiben, die Frage ist halt, ob der USB Konverter da mitmacht.
Generell würde ich eigentlich schon gerner 10 Blitze die Sekunde erzeugen können.
Die Frage die ich mir jetzt allerdings stelle ist, was passiert, wenn die LED durch einen Programmfehler/Computerabsturz für mehrere Sekunden zum leuchten gebracht wird?
Gibt es da vielleicht ne einfache Möglichkeit das ganze abzusichern?

Den IC-Sockel hatte ich für den USB Konverter vorgesehen oder gibt es für solche sachen keine Sockel?
http://cdn-reichelt.de/bilder/web/artikel_ws/A300/UM_232_R_02.jpg

[RoboHolIC]

Autsch, den Konverter hatte ich ja ganz aus dem Blick verloren ... Doch, ja, das ist Standardware: 24polig, Breite: 0,6" = 600mil = 6RE.

Die diskret realisierte Begrenzung der maximalen ON-Zeit wird technisch aufwendiger sein als das bisher diskutierte. Das kann ich nicht druckreif aus dem Ärmel schütteln. Wenn man sie in Software haben will, kostet sie aber auch: Zeit!
Kannst du evtl. am PC in der geplanten Software einen schnellen Timerinterrupt einrichten, dessen Code die Einschaltdauer verwaltet und über die kumulierten ON und OFF-Zeiten quasi ein Thermomanagement betreibt? So könnte die aktuelle ON-Zeit begrenzt und per arithmetischem Mittelwert über die vergangenen 100 Zeiten die Erwärmung der LED im Zaum gehalten werden So oder so ähnlich. Dazu braucht es dann aber experimentell ermittelte Parameter. Gesteuert würde die Interruptroutine über einen Satz von Schaltbefehlen von der Anwendungsebene.

Bei den Zeiten würde ich mir keine Sorgen machen. Wenn der Konverter wenigstens USB1.1 spricht, sollte in den 12Mbit/s doch 1ms "Schalt-Bang" oder schneller drin sein. Allerdings hatte ich kürzlich dein Projekt mit einem anderen verwechselt, wo auch jemand auf LED-Basis ein Stroboskop gebaut und damit einen gepulsten Wasserstrahl "eingefroren" hat. Von dort hatte ich auch die Leuchtzeiten <1ms und die Grundfrequenz von etwa 25Hz zitiert.

[forivinx]

Okay, also das mit dem Thermomanagementen habe ich jetzt nicht so ganz verstanden. Aber wenn es darum geht Softwareseitig zu verhindern, dass die LED zu lange leuchtet, dann wäre das absolut kein Problem. Da würde ich so etwas in der art Basteln:

void Safe_LED_Flash() {
static int lastFlash = 0;
if (GetTick() > lastFlash+10) { //wenn die LED seit mehr als 10 Millisekunden nciht geblitzt hat
//Code der die LED aufblitzen lässt
lastFlash = GetTick(); //merken, wann die LED das letzte mal geblitzt hat
}
}

Mir ging es eher darum ob ich irgendeine Sicherung in meinen Schaltkreis einbauen könnte die einfach rausfliegt, wenn die LED zu heiß werden würde. So etwas vielleicht: MTS 128 (www.reichelt.de/Temperatursicherungen/MTS-94/3/index.html?ARTICLE=57704)
Wenn der Computer nämlich abstürzt, kann es ja problemlos passieren, dass das Steuerprogramm einfriert.


Wegen den USB Zeiten mache ich mir halt gedanken, weil das USB-Signal ja erst einmal konvertiert werden muss. Und außerdem hat USB ja auch ein nicht allzu simples Paket-Protokoll. Wenn man die Pakete effizient nutzt kommt man bestimmt auf 12Mbit/s. Wenn man wenn man immer nur einzelne Pakete losschießt, dann wird das ganze bestimmt wesentlich langsamer.

[RoboHolIC]

Werden denn nicht mit ähnlichen USB-Konvertern die Pulse für "dumme" passive Motorcontroller in Fräsmaschinen und 3d-Druckern erzeugt?

Wenn man sich auf niedrige Tastverhältnisse beschränken kann, kann man den Basisstrom durch einen Kondensator an den Transistor leiten. Der Basisstrom kann dann nicht beliebig lange fließen. Das ergibt aber kein scharfes Schaltverhalten: Der Transistor kriegt, wenn er im Störungsfall schleichend "abgewürgt" wird, längere Zeit ganz viel Verlustleistung ab und könnte daran sterben, aber das LED-Modul wäre geschützt.
Andere Möglichkeit: Das Steuersignal bedient nebenbei ein RC-Glied. Wenn die Einschaltdauer zu lange ist, lädt sich der Kondensator auf eine Spannung auf, die höher als eine gewisse Schwellenspannung ist. Ein Komparator (Spannungsvergleicher) erkennt dies und blockiert dann schlagartig den Basisstrom des LED-Schalttransistors. So wären beide Elemente abgesichert.

[forivinx]

Hm also bei so teuren geräten kann ich mir das kaum vorstellen. Ich weiß ja nicht wie groß so ein 3D-Druck-Befehl sein kann, aber ich gehe mal von mehreren MB aus.
Ich hab echt kaum Ahnung von der ganzen Materie, aber ich habe irgendwo gelesen, dass die USB-Pakete nur im 1ms Abstand gesendet werden können. Wenn ein Paket bis zu ein paar KB groß ist, dann müsste es ja theoretisch mit Paketen die nur ein paar Bytes groß sind 1000 mal langsamer sein.
Bei der Dateiübertragung wäre das galube ich einfach zu langsam.

Das mit dem Kondensator und dem RC-Glied hört sich irgendwie wieder so kompliziert an, ich weiß nicht... Ich dachte man könnte da einfach so ne Temperatursicherung für n paar Cent reinpacken, aber na ja ich werde dann einfach mal das beste hoffen.

[RoboHolIC]

Ich dachte da mehr an Eigenbau-Geräte. Die sind technisch meist sehr einfach gehalten
Pakete im Millisekundentakt - da hatte auch oberallgeier mal was zu geschrieben in deinem Thread. Das wäre immerhin um Faktor zehn schneller als das, was du erhoffst.

Dass meine Vorschläge für dich vielleicht nicht gleich verständlich sind (kann auch an meiner geringen Eignung zum Autor liegen), hatte ich ebenso einkalkuliert wie die Hoffnung, dich neugierig zu machen. Immerhin zeigst du Beharrlichkeit beim Lernen.

Montiere die LED auf einen Kühlkörper wie z.b. den hier:
Kühlkörper SK 48 Fischer Elektronik SK 48 50 SA(oder einen in der Geometrie passenderen, Hauptsache, der "K/W"-Wert ist kleiner als 3. Damit bist du beim LED-Modul für wenige Euro mehr fast perfekt auf der sicheren Seite (noch größer kühlt halt noch besser, aber Dauerbetrieb ist eh nicht gefragt). Da kannst du auch gleich den Schalttransistor draufpacken, dann ist auch der gekühlt. Nicht vergessen: Wärmeleitfolie (ne Art Gummi) unter beide Teile und an den Transistor ein Isoliernippel dran, damit dessen Wärmekontaktfläche (= Montagefahne) vom Kühlkörper isoliert wird. Den ganzen bisher besprochenen Absicherungsrest kannst du dir dann sparen.

[forivinx]

Okay danke, das neugierig machen hat auf jeden Fall gut geklappt. ;D

Ich habe auf Reichelt auch schon diverse Kühlkörper gefunden die in Frage kämen: http://www.reichelt.de/Profilkuehlkoerper/2/index.html?GROUPID=3383
Allerdings bin ich mir nicht ganz sicher, nach welcher Größe/Form ich schauen sollte.
Das LED Modul ist auf jeden fall 20mm², allerdings ist nicht klar, ob der on-board Kühlkörper da mit einberechnet ist.
Das Problem, welches ich sehe ist, dass ich den Abstrahlwinkel nicht voll Nutzen können werde mit einem Kühlkörper wie diesem (http://www.reichelt.de/Profilkuehlkoerper/V-4511H/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=22229&GROUPID=3383&artnr=V+4511H). Auch habe ich ncith wirklich eine idee wie ich die LED da nun raufschrauben sollte. Noch weniger bei einem Kühlkörper wie diesem (http://www.reichelt.de/Profilkuehlkoerper/V-7331E/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=22278&GROUPID=3383&artnr=V+7331E).
Ich bräuchte eigentlich etwas, wo ich das LED Modul draufstecken/schrauben o. Ä. kann.
Und außerdem würde ich das ganze schon gerne mit der Platine Verbinden, sodass ich ein Teil habe und noch lieber alles in ein Gehäuse packen, wenn es so etwas gibt.

Ich habe übrigens noch Wärmeleitpaste (eigentlich für den CPU Lüfter gedacht), die ich opfern würde.

[RoboHolIC]

Das Modul ist 20mm x 20mm plus die kleinen Überstände der Lötfahnen. Es wird leicht auf alle ausreichend dimensionierten Kühlkörper passen. Ich denke dabei an eine Montage auf der planen Rückseite. Kühlkörper gehören
Um das LED-Modul bei Nennleistung dauerbetriebsfest zu bekommen, muss die Summe der einzelnen thermischen Widerstände ( vgl. elektr. Wid.), die zulässige Temperaturdifferenz (vgl. Spannung) und die abzuführende Wärmeleistung (vgl. Stromstärke) analog zum ohmschen Gesetz passen.

Grenzwertige Berechnung:
Der thermische Widerstand (Sperrschicht bis Kühlfläche/Gehäuse) des Moduls beträgt 2,5 K/W. Bei Nennleistung ergibt das eine Temperaturdifferenz von 50K zwischen LEDs und Kühlfläche.
Die Sperrschichten der LEDs dürfen max. 135°C heiß werden. Die Wohnraum-Umgebungstemperatur ist (ohne Gehäuse!) mit 25°C anzunehmen. Daraus ergibt sich eine maximale Betriebstemperaturdifferenz zwischen Sperschichten und Kühlkörperoberfläche von 110K.
Davon gehen 50K bereits auf die Rechnung des LED-Moduls selbst.
Für den restlichen Weg von dessen Kühlfläche durch den Lamellenkühlkörper bis an die Luft sind noch maximal 60K erlaubt. Nach Adam Riese darf der Kühlkörper also nicht schlechter als 60K/20W = 3K/W sein. Das ist das primäre Auswahlkriterium. Form und "Farbe" sind der konstruktiven Freiheit anheim gestellt.
Wärmeleitpaste/folie/kleber bringt in den dünnen Schichten nur kleineK/W-Bruchteile zusätzlichen Wärmewidestand und kann hier vernachlässigt werden.

Wenn das LED-Modul nun doch Dauerbetrieb-tauglich werden soll, ist nochmals ein Blick auf den Arbeitsstrom zu werfen: Die Flussspannung liegt nominal bei 14V, kann auch bis zu 16V betragen. Ich würde noch VOR der Inbetriebnahme das LED-Modul mit einem definierten Strom betreiben, auf Betriebstemperatur kommen lassen, die Flussspannung messen und anhand dessen kritisch nachsehen, ob die U/I-Kurve deines Exemplars nennenswert von typischen Verlauf abweicht. Dann kann man sich noch überlegen, ob evtl. 85% der Nennleistung genügen, damit es (noch) länger lebt oder ob man es quälen will für höhere Helligkeit.

Zur Kompaktlösung: Man kann die Platine via Gewindestangen, Abstandshülsen und einfacher Isolierplatte (zur Not Pappe) mit dem Kühlkörper zu einem halbwegs stabilenStack oder Paket integrieren. Die Gehäuselösung zwingt dich voraussichtlich zur (geräuschvollen) Zwangskühlung.

Wärmeleitpaste ist OK, wenn du sicher bist, dass du die endgültige Montage machst. Ich bevorzuge mittlerweile Wärmeleitfolie (Pads).

[forivinx]

Okay super! Danke für die schöne Erklärung. :)

Wegen den Gewindestangen etc werde ich denke ich mal in den Baumarkt fahren, wenn der Rest soweit fertig ist.
Ich muss mir erstmal ein Bild davon machen wie das ganze dann aussehen sollte.

Wärmeleitfolie klingt eigentlich echt interessant, aber scheint mir nicht so ganz billig zu sein. Ich werde es erstmal mit Wärmeleitpaste probieren.
Wenn die dann leer ist werde ich mir als nächstes aber auf jeden Fall mal Wärmeleitfolie kaufen, dass könnte glaube ich auch den CPU-Wechsel wesentlich angenehmer machen.

Ich denke ich habe mich nun für den V 7331E (www.reichelt.de/Profilkuehlkoerper/V-7331E/3/index.html?ARTICLE=22278) als Kühlkörper für die LED entschieden.
Und der Transistor kriegt so nen kleinen Clip, damit ich ihn auf die Platine setzen kann. (MC 725 (www.reichelt.de/MC-725/3/index.html?ARTICLE=35402))

[forivinx]

So, die Teile sind natürlich inzwischen angekommen.
Ich bin mir allerdings sehr unsicher, an welche Pins ich meine Schaltung anschließen muss.
Ich hab mir hier im Datenblatt (https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A300/DS_FTDI-UM232R.pdf) Seite 8 und 9 angeschaut.
Ich vermute mal Pin 24 (GND) ist die Erdung, aber die könnte ich doch gar nicht anschließen, weil nicht einmal mein Netzteil selber eine hat.
Pin 4 (VIO) scheint mir der Plus-Pol zu sein. Und Pin 23 (CB0) wird wohl der erste Bitbangbare Pin sein, bzw mein Minus-Pol?

Also würde die Schaltung so in der Art aussehen:
http://250kb.de/u/140707/p/k3d5ZHadYy8t.png

[RoboHolIC]

Ich empfehle dir, zunächst das Modul alleine an den PC zu hängen, mit einem Voltmeter ein paar Messungen zu machen und Pins per Software zu steuern, bis du das Modul halbwegs verstanden hast. Wichtig sind für den Anfang die Begriffe "Self Powered" bzw. "Bus Powered" und die Sache mit VIO. Mehr dazu im Folgenden:

GND ist die übliche Bezeichnung für das Bezugspotential in Schaltungen. Das ist fast immer der Minuspol; wird aus EMV-Gründen gerne als Massefläche auf der Leiterplatte ausgeführt. Mit Erde im Sinne der 230VAC-Hausinstallation hat das in erster Linie nichts zu tun. Ein I/O-Pin als Ansteuerungs-Minuspol kann funktionieren, ist aber im allgemeinen grober Unfug. Ein Pin für die Basis (genauer: Basiswiderstand), der Emitter an GND, und fertig.

Eine Spannungsquelle darf aber nicht zusätzlich an der Basis des Transistors hängen; die Steuerspannung kommt ja aus dem bitgebangten Pin des FTDI-Moduls, und zwar bezogen auf GND des Moduls. Daher muss GND an den Emitter.

VIO ist nicht die Modulversorgung, sondern es ist ein Einspeisepunkt für die I/O-Ports. Den kann man mit den +5V der USB-Versorgung verbinden, dann kriegt man 5V-Signale raus. Wenn man niedrigere Spannungspegel in seiner Zielschaltung braucht, kann man VIO an einen internen 3,3V-Regler des Moduls klemmen. Das erspart dann weitere Pegelanpassungen außerhalb - eine seeehr praktische Einrichtung! Für deine Anwendung würde ich +5V an VIO empfehlen. Denn die Ausgangsspannung der Ports ist ohnehin geringer als die nominale Spannung und wird durch die Belastung mit dem Basisstrom nochmals niedriger. Siehe auch Table 4.2.

Bitbang-taugliche Pins scheinen nur die vier Pins CBUS0..3 (bedingt auch CB4) zu sein. Siehe dazu Table 4.4. Dein Vorschlag CB0 ist demnach in Ordnung.

[forivinx]

Super! Danke, für die Aufklärung. :)
Ich habe jetzt allerdings Angst, dass ich mir das Modul zerstöre wenn ich mit meinem Multimeter aus Versehen mal gegen mehrere Pins komme.
Was besseres als das Multimeter ranzulöten fällt mir gerade echt nicht ein. :/

[RoboHolIC]

Grundsätzlich - da hast du völlig recht - ist ein stabiler mechanischer Aufbau der Elektronik wichtig für Kontaktsicherheit und damit für die Funktionssicherheit.
Nach Möglichkeit nicht direkt die Pins des Moduls anpacken: Diese runden Pins aus Kontaktbronze sind relativ spröde. Wenn man einen recht krummen Pin geradebiegen will, ist der schnell mal abgebrochen. Immer Fassungen verwenden!

- 4mm-Laborstecker ans Multimeter, offene Kabelenden an die gewünschten Pins des Modulsockels löten
( - Aus PCs kann man diese Steckverbinder + Kabel, mit denen Resettaste, HDD-LED etc. vom Mainboard an das Gehäuse verdrahtet werden, ausschlachten.)
geht leider nicht mit Präzisionssockeln
( - Ein Stückchen Flachbandkabel mit Stecker, z.B. altes IDE- oder Floppykabel: Eine Seite auf das USB-Board stecken, am anderen Ende die passenden Adern rausfummeln und abisolieren. Das ist wegen des zweireihigen Aufbaus etwas unübersichtlicher als die erstgenannte Möglichkeit.)
geht leider nicht mit Präzisionssockeln
- Für 2mm-Messpitzen gibt es aufsteckbare Kroko-Klemmen. Die sind außen kunststoffverkleidet und machen daher keine Kurzschlüsse.
- Modul mit Fassung auf eine ansonsten leere Rasterplatine setzen und die interessanten Pins mit etwas Draht in sicherem Abstand zueinander vom Modul wegführen und Drahtstummel oder Schleife zum kontaktieren stehenlassen. Es ist ohnehin eine gewisse Mindestverdrahtung auch für den Testbetrieb notwendig.