SMD RGB LED´s mit PWM; ATmega168 / Probleme mit dem EEprom

[oberallgeier]

... Wenn ich über die duty-cycle der PWM den Strom steuere, warum braucht die LED dann noch eine Vorwiderstand? ...

DASS sie ohne Vorwiderstand stirbt, haben die beiden vor mir beschrieben. Wie schnell das geht kann man in diesem Posting sehen. Dabei ist der Vorwiderstand montiert, siehe diese Schaltung.

Zu diesem Test hatte ich eine Modifikation mit einem Kondensator beim Transistor-Vorwiderstand gemacht, wobei der Stromanstieg der LEDs erheblich schneller wurde. Bei Anstiegsgeschwindigkeiten von rund 0,2 µs (eine Seite runterscrollen) bis zum maximal eingestellten Strom kommst Du mit einer PWM wohl nicht mehr WIRKLICH mit, zumindest weiß ich nicht, welche Hardware Dir eine PWM liefert, die schneller als 5 MHz läuft *gggggg*.

Fazit: eine LED ist keine Glühbirne. Der Stromfluss steigt so schnell an, dass der maximal zulässige Wert mit einer separaten Durchflussbegrenzung eingestellt werden muss. Der Widerstand ist so ein Durchflussbegrenzer mit praktisch beliebiger Ansprechgeschwindigkeit.

[Hellmut]

Danke für die schnellen Antworten. Nun im Einzelnen:
Ich hatte die Zahl 10 aus Gründen der Einfachheit der Rechnung gewählt, es sind die genannten bis zu 36 LEDs gleicher Art! Wie aus den Beiträgen zu erkennen ändern sich die Anforderung an meine Leitungsverlegung drastisch, je nach dem welche Lösung gewählt wird. Das Ganze ist im Nachhinein ohne große Folgen kaum mehr zu ändern!
@Klingon77: Die PWM hat keinen Einfluss auf die Spannung, sondern nur auf den Strom, oder irre mich mich da?
Ich gehe mal im folgenden davon aus das die PWM, wie von mir angenommen, den Strom regelt und nicht die Spannung. Die PWM erlaubt mir, abhängig von der Frekuenz, den Strom recht genau zu regeln, also ein Dimmen über den Strom bei konstanter Spannung. Wie kann ich schaltungstechnisch erkennen ob eine LED kaputt ist? Ändert sich der Widerstand, dann müsste man diesen überwachen?
@wkrug: NiMH Akkus werden eingesetzt! Du meinst also die Vorwiderstände als Deckelung des Stromes durch die LED, die PWM um zwischen dem Maximum, über die Vorwiderstände eingestellt,und Null zu regeln. Ich neigte innerlich zu der Lösung. Jetzt aber zur Beschaltung:
1. Alle in Reihe geschaltet muß wohl ausscheiden? Ist das aber nicht das Prinzip bei den LED-Bändern? In dem Fall dürfte das Ausfallen einer LED alle LEDs löschen, oder? Für die Anwendung ist das nicht mission critical. Ich müßte dan alle LEDs einzeln herausnehmen um die Defekte zu erkennen!
2. Alle parallel, jeder mit seinem Vorwiderstand:
2.1: Einen Leitungsring an den alle LEDs jeweils mit ihrem Vorwiderstand angeschlossen werden
2.2: LEDs in Gruppen in Reihe geschaltet zusamengefasst und parallel geschaltet an den Leitungsring angeschlossen.
2.3: Jede LED Gruppe mit Vorwiderstand an eine eigene PWM angeschlossen
2.4: Jede LED einzeln mit Vorwiderstand an einen Port des uC.

zu 2.: Mit Leitungsring meine ich ein Leitungspaar mit GND und VCC, dabei VCC exakt der Spannungswert der Vorwärtsspannung der LED´s.

zu 2.4: Hier müßte man die PWM realisieren, indem man mit der Interruptroutine zum Timer der Hardware PWM die Ports mit Software toggelt, das sollte doch schnell genug sein? Der Verdrahtungsaufwand maxima!
zu 2.3: Wie 2.4, jedoch reduziertem Verdrahtungsaufwand, je nach dem wieviele LEDs man in Gruppen zusammenfasst.
Bei 2.2 und 2.1 mit dem Leitungsring bleibt das Problem wie ich erkenne ob eine LED kaputt ist um dann den Strom im Leitungsring entsprechend anzupassen, richtig?

[wkrug]

Meine Lösung wäre eine Modifikation von deiner 2.2 Lösung.
So ein LED String, sagen wir mal aus 4 LED's kriegt einen eigenen! Vorwiderstand.
Nun können beliebig viele ( was der PWM Leistungstransistor bzw. die Spannungsquelle hergibt ) von diesen 4er Ketten mit eigenem Vorwiderstand angeschlossen werden.

Die Parallelschaltung von einzelnen LED oder auch LED Ketten ohne Vorwiderstand sollte man nicht machen - Auch wenn einige Leute behaupten das das kein Problem wäre.
LED's haben einen negativen Temperaturkoeffizienten.
Das bedeutet die LED's die ohnehin den meisten Strom ziehen werden auch am wärmsten. Durch diese Wärmeentwicklung fällt die Schwellenspannung noch weiter und der Strom durch diese LED's steigt noch weiter an.

Ich hatte mal einen Infrarot Kopfhörer Sender, bei dem die LED's zu 3er Gruppen zusammengefasst und dann einfach parallel geschaltet wurden.
Das Ergebnis - Alle 1...2 Jahre waren immer irgendwelche LED's defekt.
Als ich dann kleine SMD Widerstände in die Zuleitung jeder 3er Gruppe reingemacht hab, war der Spuk vorbei.

[Klingon77]

hi,

wenn ich das mit der PWM richtig verstanden habe sollte die Spannung geregelt werden.
Der Strom kann dann "beliebig" groß sein, weil der Schalttransistor immer zu 100% öffnet oder schließt (ist nun ein wenig idealistisch dargestellt).

Bitte mal um Aufklärung bezüglich der Frage von jemand der es wissen muß.
Ich bin ja nur ein kleiner "Mechanikus" und streife die Elektronik eben erst.


liebe Grüße,

Klingon77

[Gock]

Das ist schon richtig, dass ein viel zu großer Strom trotz PWM fließen kann, wenn der Vorwiderstand zu klein gewählt ist.
Spannung oder Strom "regeln" kann man natürlich nicht sagen, schließlich wird nur mit einem bestimmten Verhältnis ein- und ausgeschaltet.
Punkt 2.2 ist schon sinnvoll, denn je weniger Widerstände man benötigt, desto weniger Wärme kann entstehen (wenn man es richtig anstellt...)
Es ist bei manchen LEDs möglich, sie bei einem Tastverhältnis von weniger als 100% mit mehr als dem Nennstrom zu betreiben. Sie leiden darunter nicht unbedingt aber wirken heller. Das geht aber kaum mit den ohnehin schon hellen LEDs.
Darüberhinaus lässt sich jede LED kurzzeitig mit wesintlich höherem Strom betreiben. Bei gekühlten LEDs ist das sogar dauerhaft möglich, innerhalb gewisser Grenzen.
Bei IR Dioden zB für Fernbedienungen, gibt man von vorherein einen pulsförmigen Nennstrom an. Im Dauerbetreib würden solche bei nicht so lange halten, wie herkömmliche LEDs.
Gruß

[hardware.bas]

Habe mir auch das Youtube-Filmchen angeschaut und finde die Zusammen-
stellung des Farbwechslers mit der Gravur sehr geschmackvoll. Die
Geräusche im Hintergrund sind sicherlich die Rekombinationen der
Photonen mit den Antimaterieresten in den LEDs??... VG Micha

[oberallgeier]

Hallo Klingon77,

... Strom kann dann "beliebig" groß sein, weil der Schalttransistor immer zu 100% öffnet oder schließt ...
... Bitte mal um Aufklärung ...

Nun bin ich ja ein recht kleines Licht in der Elektronik. Soweit ich die Theorie verstehe, regelt hier/meist/vorzugsweise das Ohm´sche Gesetz den Zusammenhang zwischen Strom und Spannung - im Rahmen der Leistungsfähigkeit der entsprechenden Energiequelle und des Energieverbrauchers. Deshalb hat vorzugsweise und in den meisten Schaltungen ein >ohmscher< Widerstand im Rahmen seiner Betriebsgrenzen und -eigenschaften wie z.B. Temperaturkoeffizient, die Aufgabe, eine Regelfunktion für den Strom(-fluß) zu übernehmen.

Die PWM dient nun auf sehr primitive Weise dazu, den Energiefluss während einer gewissen Zeit durch ständiges, schnelles Ein- und Ausschalten auf ein gewünschtes Maß zu bringen. Beim Dimmer von Glühbirnen wird der (Wechsel-) Strom im Takt der Netzfrequenz so geschaltet, dass nur bestimmte Teile einer Halbwelle durch den Widerstandsdraht der Birne fließen können. Der kühlt in den Schaltpausen ein bisschen ab - und erzeugt tatsächlich ein gedimmtes Licht niedriger Helligkeit, weil er in den Schaltpausen nicht ganz kalt und bei eingeschaltetem Stromfluss nicht ganz heiß wird; die Funktion erinnert an eine PWM.
Die LED ist anders: die leuchtet immer dann, wenn sie ein ist, mit voller Strahlstärke im Rahmen der durchgelassenen Stromstärke. In meinem Posting von gestern um 10:31, siehe oben, habe ich Beispiele zur Anstiegsgeschwindigkeit des Stromes durch die LED genannt und die Folgen beschrieben. Da in der LED der Strom im Bereich von MikrosekundenBRUCHteilen ansteigt - und damit die Lichtemission - kann unser Auge dem nicht ganz folgen. Schaltet man dann für ein paar Mikro- oder Millisekunden den Strom und damit die Lichterzeugung der LED wieder aus und das hintereinander so "sehen" wir ein Licht geringere Helligkeit wegen der Trägheit unserer Augennerven. >>Der Stromfluss<< während der Lichterzeugung ist bei der LED so hoch wie bei Dauerstrom, weil beim Einschalten immer die Spannung voll freigegeben wird. Der Stromfluss muss separat begrenzt werden. Der begrenzte Stromfluss verringert naturgemäß die Leuchtkraft der LED während des "Ein-" Zustandes auf rein physikalische Weise. Die PWM verringert die Leuchtkraft, genauer gesagt unser subjektives Helligkeitsempfinden, zusätzlich auf physiologische Weise.

Hoffentlich habe ich das klar, verständlich und nicht zu kompliziert ausgedrückt. Vielleicht guckst Du Dir dazu den Beitrag im Wiki an, am Besten den ganzen Beitrag.

[Hellmut]

Ich kann mich nur Klingon77 weiter oben anschliessen, toll was für eine wertvolle und kompetente Hilfe man hier bekommt!
@oberallgeier: Spitzen Information, klare und verständliche Erläuterungen. Ich bin jetzt in der Lage meine Entscheidung kompetent, so hoffe ich zumindest, zu treffen. Ich habe den Wiki Beitrag zum Thema PWN komplett gelesen und muß mich so bei Klingon77 entschuldigen. Unter der Oberschrift "PWM als D/A Wandler" ist zu entnehmen das auch eine Spannungsregelung möglich ist. Es kommt halt auf die externe Beschaltung an! Ich hatte mich damit im Zusammenhang mit der regelung eines DC-Motors beschäftigt und mir diese irrige Meinung zu eigen gemacht!
Wie lauten die Gleichungen um statt einem Vorwiderstand die Paarung von Induktivität und Freilaufdiode einzusetzen und diese geeignet zu dimensionieren? Du sagst man hat dann weniger Verlustleistung!

[Richard]

Moin moin Kingon77

Erst einmal, sieht gut aus und Du baust auch Schaltungen sehr sauber!

Aber ich habe jetzt eine Frage die "hier" etwas OT ist, wollte Dich aber
schnellstmöglich ereichen. Schaue Dir bitte einmal folgendes Angebot für
eine Drehbank an ....

http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?...m=170311572026

... ich bin da leider kein Experte, der Preis ist aber verlockend. Allerdings
ist es von Wildeshausen/Bremen nach Hockenheim mit Transporter auch
nicht Billig. Ob ich an das Teil herankomme ist ja auch fraglich, möchte mich
aber nicht über herausgeworfenes Geld ärgern müssen.

Noch habe ich nicht geboten...und einige h sind ja noch offen.

Liebe Grüße Richard

[Klingon77]

hi,

leider komme ich erst jetzt zum antworten

Die Drehmaschine habe ich mir angeschaut und denke für den Preis und der Beschreibung entsprechenden Laufleistung sollte sie OK sein.

Falls Du einen Maschinenbauer, Universalzerspaner o.ä. im Freundeskreis hast empfehle ich Dir Ihn mitzunehmen (bewaffnet mit einem Winkel (DIN 875 / 0 oder besser 00), einer Meßuhr und einem zugehörigen Halter.

Er kann Dir die Maschine vor Ort vermessen.

Ein Stück Rundstahl für eine Drehprobe (Oberfläche Außenrund- und Plandrehen runden das Bild ab.


Bei dem Gewicht könnte man die Maschine evtl. auch noch in einem Kombi transportieren.
Du mußt sie dann aber nach allen Seiten gut "abspannen"; insbesondere nach vorne (Frontalaufprall).

Oder ein kleiner Anhänger mit Plastikfolie.




PWM:
Mal Dank für die Info; nun bin ich ein wenig "schlauer"


Die Geräusche im Hintergrund stammen aus einem alten Radiator der nicht mehr im Rettungswagen betrieben werden durfte.
Seitdem heizt er meine kleine Quadratmeter große Werkstatt.

Zum nächsten Filmchen schalte ich ihn aus und es läuft wieder "Bach" oder "Stabat Mater" von "Pergolesi"; versprchen


Der Aufbau, den ich zur Zeit plane ist nur ein Provisorium.
Dann kann ich mich bezüglich der Programierung auch an anderen Orten "austoben" z.B: Wohnzimmer bei der "Holden".

Die endgültige Version möchte ich, sofern ich das schaffe, in SMD aufbauen.


Heute kam das LCD (4 x 20) und die FET´s.
Wenn ich wieder Zeit habe stehle ich mich ein paar Stunden in die Werkstatt und dann geht es weiter.


Was nicht funktionierte, wie ich plante waren die seriall geschalteten fünf Taster am AD-Port.

Er lieferte zwar die richtigen Werte aber meine Entprell-Maßnahmen waren wohl eben für den "Hund"...


Ich habe letztens schon mal darüber gelesen; daß muß ich nochmals tun und dann im nächsten Anlauf einen neuen Versuch starten.

Vorab werde ich wohl doch fünf normale PIN´s des ATmega168 verwenden (klassisch halt), damit es vorwärts geht.


liebe Grüße,

Klingon77