Wie alles begann - oder - 4Kanal-PWM mit AT90S2313 für einen Magierstab

[dino03]

Erste Planungen ... (Jäger und Sammler)

Hallo,

die Konstantstromquelle als Spannungswandler mit PWM ist wohl das größte
Problem an der neuen Version. Ich hab mal etwas gestöbert und mir ist da
folgende Schaltung in die Finger gefallen ...

Konstantstromquelle mit Komparatoren auf Mikrocontroller.Net

Wenn man das mit einem LM339 (4fach-Komparator), SMD Speicherdrosseln,
Schottkys und so aufbaut sollte es recht klein bleiben und für 4 Kanäle reichen
(rot, grün, blau, weiß).

Aber das interessante ist, verkraftet die Stromquelle ein 50..100Hz PWM-Signal ?
Ich möchte den Strom durch die Emitter über PWM takten um die Helligkeit zu
dimmen. Dabei soll der Strom aber durch die Stromquelle in den An-Phasen
konstant auf 800-1000mA gehalten werden. Jetzt aber nicht sagen ...
"Warum regelst du dann nicht den Strom durch die LEDs ?" ...
ganz einfach ... Der LED-Strom ist nicht linear zur Helligkeit .
Also muß ich die Helligkeit über das Puls-Pause-Verhältnis steuern.

Hat da schon mal einer Erfahrungen mit gemacht ? ICs scheint es zwar zu
geben, aber die gibts dann nicht bei Reichelt. Und extra wegen 4 ICs irgendwo
bestellen find ich blöd

Außerdem kann man diese Schaltung recht gut modifizieren.

Oder ich probier mal wieder alles mögliche auf dem Steckbrett aus.

Nächstes Problem ... es gibt nicht wirklich viele P-Kanal-MOSFETS mit kleiner
Steuerspannung im TO251AA-Gehäuse (SMD mit langen Beinen). Ich hab mir
den IRFU9024N ausgesucht. Der ist klein und scheint von der Steuerkennlinie
noch vertretbar zu sein. Na mal sehen ...

Gruß
Dino

 

[dino03]

Hallo zusammen,

ich hab mal die Konstantstromquelle auf N-Kanal-MOSFET und kleineren
Spannungsabfall durch den Strom-Meßwiderstand umdesigned. Ist noch
alles ohne Bauteilwerte. Sacht mal was dazu ob das so klappen könnte ...


Ich wollte die LEDs unbedingt mit der Anode an Vcc haben, da das nachher
wohl vom Gehäuse wieder so sein wird (wegen Kühlung, ...). Außerdem
sollte am Meßwiderstand möglichst wenig Strom abfallen. Darum auch der
2te OPAmp. Außerdem hat der LM324 einen Gegentakt-Ausgang und keinen
OpenCollector. Damit spar ich mir die Treiberstufe. Ich hoffe mal, die Signale
sind eckig genug damit am MOSFET möglichst wenig Verlustleistung abfällt.
Wird sich aber wohl dann auf dem Steckbrett zeigen

Gruß
Dino

 

[Darkguardian]

Hallo Dino,

ein wirklich schickes Magierstäbchen hast du da. Passt auch zu der Gewandung, aber kanns sein das du etwas bei den Fusskleidern aus der Mode fällst XD

Ich gehöre eher zu der Partei der Bogenschützen und brauche daher keine Beleuchtung. (Obwohl Nachtleuchtende Pfeile bei Langzeitbelichtung sehen bestimmt klasse aus ). Und auch sonst ist meine gewandung eher schlicht gehalten.

Trotzdem Danke für deinen ausführlichen Howto.

Gruß Björn

Ps. Erst stürmen die Astronomen das Forum wegen der Astro Wetterstation, nun kommen die Larper und Mittelalterfreaks, ich glaub sowas nennt man Multipurpose Plattform.
Also mir gefällts

 

[dino03]

Hi Björn,

ein wirklich schickes Magierstäbchen hast du da. Passt auch zu der Gewandung, aber kanns sein das du etwas bei den Fusskleidern aus der Mode fällst XD

naja, Bein- und Fußkleider (Hose/Schuhe) passen nicht so ganz in die Zeit
aber ich will es auch nicht übertreiben Evtl kann man sich ja mal irgendwann
nen paar Schuhe und ne Hose besorgen ... evtl. Ich seh das aber nicht so
eng. Für die paar Mal im Jahr (5-6Tage) seh ich das nicht unbedingt ein.
Und wenn man nicht unbedingt ne blaue Jeans oder irgendwas wie Flecktarn
anzieht ... also ne schwarze Jeans geht noch mit dem Auffallen. Und die
Schuhe lassen sich definitiv leichter reinigen und pflegen als Wildleder-Stiefel.
Vor allem wenn man 5cm tief im Matsch steht wie letztes Jahr Spectaculum
in Bückeburg es soll ja auch noch Spaß machen und nicht bierernst werden.
Vor allem ... wo fängt autentisch an und wo hört es auf ...
Die Brille paßt auch nicht in die Zeit. Hohlnieten haben die auch nicht gehabt.
Alles in Maßen - man sollte es nicht übertreiben

Ich gehöre eher zu der Partei der Bogenschützen und brauche daher keine Beleuchtung. (Obwohl Nachtleuchtende Pfeile bei Langzeitbelichtung sehen bestimmt klasse aus ). Und auch sonst ist meine gewandung eher schlicht gehalten.

Hab ich mal probiert ... von 4 Schüssen 3 daneben
Das ging früher mit Pfeil und Bogen besser

Trotzdem Danke für deinen ausführlichen Howto.

Mal sehen wie lange ich für die nächste Version brauche und wie sich die
entwickelt ...

Ps. Erst stürmen die Astronomen das Forum wegen der Astro Wetterstation, nun kommen die Larper und Mittelalterfreaks, ich glaub sowas nennt man Multipurpose Plattform.
Also mir gefällts

Wie im ersten Beitrag schon geschrieben bin ich wie die Jungfrau zum Kind
dazugekommen. Ein Hardcore-LARPer oder Mittelaltermensch werde ich wohl
nie. Vor allem weil ich nicht unbedingt ein Zeltplatz-Freund bin. Mehrere
Tage im Zelt übernachten oder sogar 1,5 Wochen (Spectaculum) ... Neee
Mal sehen wie sich das weiterentwickelt. Auf jeden Fall entwickeln sich auf
den Märkten immer wunderbare Gespräche mit den Leuten (Besuchern oder
Heerlagern). Es macht schon ne Menge Spaß und lenkt vom Altagsstreß
ab. Man kann wunderbar abschalten

Aber dieses Forum ist schon gut gemixt Es gibt auch noch ne Menge Leute
mit Aquarium oder Terrarium. Also da kann noch einiges kommen Mir
gefällt das Forum (vor allem wegen der Umgangsformen) auch recht gut.
Es hat auch ne gute Mischung aus Anfängern (die man bemuttern kann )
und Profis mit KnowHow in verschiedenen Bereichen.

Gruß
Dino

 

[dino03]

Ne neue Lichtquelle

Hallo,

also so ganz aus den Augen verloren hab ich das neue "Stäbchen" noch nicht.
Einen schönen Stock (schön gedreht und entsprechend dick) hab ich schon.
Im Moment suche ich noch vernünftige Konstantstromquellen. Und ich bin
glaube ich auch fündig geworden ...
Konstantstromquelle fuer Power LED
Da brauche ich aber wohl 10 Stück von
und zwar wegen ...
2x LED H5WEA GN :: High Power 5W Emitter 160 lm grün
2x LED H5WEA RT :: High Power 5W Emitter 136 lm rot
3x LED H5WEF BL :: High Power 5W Emitter 96 lm blau
3x LED H5WEF PWS :: High Power 5W Emitter 262 lm pur-weiß
das macht dann zusammen grob über den Daumen 50W LED-Power aus nem
Hochstrom-Mignon-Akkusatz
Ich tippe mal mit den Schaltwandlern so auf 4-5A Strom aus den Akkus.
An den LEDs sind das dann in Summe 10-15A (ganz grob überschlagen).
Anders werde ich mit der Leistung nicht mehr fertig. Geht nur noch mit
Schaltwandlern. Und es soll ja möglichst klein werden.

Ich muß allerdings noch testen ob die kleinen ICs das Spiel mitmachen oder
sich bei 1,3A in Rauch auflösen.

Gruß
Dino

 

[dino03]

Hi,

Ich muß allerdings noch testen ob die kleinen ICs das Spiel mitmachen oder
sich bei 1,3A in Rauch auflösen.

Ich glaube, die lassen sich über MOSFETs etwas verstärken. Sollte möglich
sein.

Ein paar Gedanken zur PWM hab ich mir auch schon gemacht. Ich werde wohl
jede Power-LED einzeln mit PWM bedienen und alle PWM-Signale zeitlich so
staffeln das eine halbwegs gleichmäßige Strombelastung der Akkus auftritt.

[FONT="Courier New"]Startpunkt der PWM-Rampen relativ zum Masterzähler

========== PWM-Phasendiagramm ===============================
                  1     1     2     2     3     3 -H|
      4     9     3     8     2     7     1     6 -Z|- 360°Kreis
0     5     0     5     0     5     0     5     0 -E|
|.:.:.|.:.:.|.:.:.|.:.:.|.:.:.|.:.:.|.:.:.|.:.:.|
R1                      R2                      R1 - 180° +0
            G1                      G2             - 180° +90
  B1              B2              B3               - 120° +15
          W1              W2              W3       - 120° +75
|.:.:.|.:.:.|.:.:.|.:.:.|.:.:.|.:.:.|.:.:.|.:.:.|
                       1  1       1 1     2     2 -H|
  1       5 6     8    2  3       8 9     2     5 -Z|- 1Byte
0 1       3 4     5    8  9       1 2     4     6 -E|

R1   1° =   0,71111111
B1  15° =  10,6666 (11=15,5°)
W1  75° =  53,3333 (53=74,5°)
G1  90° =  64
   120° =  85,3333 (85=119,5°)
B2 135° =  95,9999 (96=135°)
R2 180° = 128
W2 195° = 138,6666 (139=195,5°)
B3 255° = 181,3333 (181=254,5°)
G2 270° = 192
W3 315° = 223,9999 (224=315°)[/FONT]

Für die Steuerung werde ich wohl dadurch nicht um einen Mega32 herum
kommen. Das wird bei der SMD-Löterei auf Lochraster aber nen ziemliches
Gefrickel

[FONT="Courier New"] _______       |    ATmega32 16MHz
|       |------|0 a
|       |------|1 b
|       |------|2 c
| 7Segm |------|3 d  PD0-7 Mode/Status
|       |------|4 e
|       |------|5 f
|       |------|6 g
|_______|------|7 dp
               |
 Ubat----------|0
 Ibat----------|1 PA0-1 ADC
               |
 DS18S20-------|2 1Wire - 3x Temp: Emitter, Wandler, Akkus
 _______       |
|       |------|3 r
|RGB-LED|------|4 g PA3-5 Status/Setup
|_______|------|5 b 
               |
       W3------|6 PA6-7 Soft-PWM
       W2------|7
               |
       W1------|7 
       B3------|6
       B2------|5
       B1------|4
       G2------|3  PC0-7 Soft-PWM
       G1------|2
       R2------|1
       R1------|0
               |
R--/ ----------|0 rt
G--/ ----------|1 gn PB0,1,3 Taster
B--/ ----------|3 bl
               |
M--/ ----------|4 Mode PB4 Taster
               |
reed / --------|2 INT2 PB2 Reed-Kontakt
               |
MOSI-----------|5
MISO-----------|6 PB5-7 ISP (PB5/6->evtl SoftUART 9k6-8n1)
SCK------------|7
               |[/FONT]

Da ich es bei maximal 4 Tasten belassen möchte wird die Modus-Einstellung
ein wenig komplizierter werden ...

[FONT="Courier New"]====== Mode-Set ======
Mode ___------________
RGB ------<=====>-____
        :     :   :
Mode  Start  Set End[/FONT]

Mal sehen was ich alles reinbaue ...
Modus 0 -- Normal RGB-Mischung mit Tasten
Modus 1 --
Modus 2 --
Modus 3 -
Modus 4 --
Modus 5 -
Modus 6 -
Modus 7 -- Setup

Bis jetzt sinds aber alles nur Gedankenspielereien. Es ist noch keine einzige
Lötstelle gemacht.

Es wird also im Endeffekt eine 10 Kanalige und 10 Phasige Soft-PWM mit
Farbmischtabelle und was weiß ich noch alles ...

Gruß
Dino

 

[dino03]

Erster Test der Konstantstromquelle erfolgreich

Hallo zusammen,

hier mal ein paar Fotos vom Testaufbau ...

und natürlich auch der Schaltplan.
>><<(LED-PWM.png)

Zum durchmessen der Ströme und Oszilloskop anschalten hatte ich heute
aber keine große Lust mehr

Das ganze wird nachher nen MC34063 im SO8 SMD-Gehäuse. Die Speicherdrossel
(L-PISR 470) und die Schottky-Diode (MBRS 140) sind ja schon in SMD zu sehen.
Die beiden dicken Widerstände werden dann noch durch 6 Stk 1-Ohm-Widerstände
mit 1206-SMD-Gehäuse ersetzt. Der MOSFET (IRLU 2905) ist auch schon quasi in
SMD. Die Power-LEDs habe ich erstmal durch Dummys ersetzt um keine teuren
Kohleklötze zu bekommen

(Quelle: mikrocontroller.net - Konstantstromquelle fuer Power LED (Dimmung)

Gruß
Dino

 

[Grandpa]

Hi Dino,

Das wird bei der SMD-Löterei auf Lochraster aber nen ziemliches Gefrickel

kein Mitleid mehr. Wer nicht hören will... Was hast Du bloss gegen ein kleines, ordentliches PCB??????Kann man auch stapeln.

Anyway, good luck.


Grüsse,

Michael

 

[dino03]

Hi Michael,

kein Mitleid mehr. Wer nicht hören will... Was hast Du bloss gegen ein kleines, ordentliches PCB??????Kann man auch stapeln.

schau mal hier ...


So sieht die Schaltung nachher aus. Die Platine wird wohl so in der Art sein.
Ich benötige im Endeffekt 6 Wandler für die 10 Power-LEDs. Auf Lochraster
werden die sich wohl nicht ganz so gut aufbauen lassen. Aber mal sehen ...

Gruß
Dino

 

[Grandpa]

Hi Dino,

Aber mal sehen ...

nix da. Du nimmst jetzt ne richtige Platine...

 

[dino03]

die mechanischen Arbeiten ...

Hallo,

au weia ... März 2011 ... das Projekt liegt auch schon wieder recht lange rum. Sollte eigentlich schon längst fertig sein
Naja ... mal sehen ...

Also nun aber zum eigentlichen Grund des Beitrages ...
Es kommt ab und zu mal ne Frage wie ich denn das Teil mechanisch aufgebaut habe. Tja ... was soll ich dazu sagen. Das entwickelt sich bei mir so nach und nach. Es gibt eigentlich nicht wirklich einen Plan. Im Beitrag #15 ist im Schaltplan der ersten Version eine leicht fortgeschrittene grobe Zeichnung zu sehen.

Bei der ersten Version ging das vollgendermaßen. Zuerst hab ich mir was isolierendes gesucht das man als Gehäuse verwenden kann. Es mußte Rund sein und es mußten Akkus (Mignon) reinpassen. Die ganze Konstruktion sollte auch nicht elendiglich lang werden. Dafür ist mir dann normales 31mm Installationsrohr in die Finger gekommen (lag noch rum).

Danach hab ich versucht die LEDs so anzuordnen das sie irgendwie mit dem Durchmesser des I-Rohres harmonieren. Außerdem müssen die LEDs gekühlt werden. Also ein wenig zeichnen und überlegen. Wie könnte man die LEDs isoliert (steht im Datenblatt) und gekühlt montieren? Bei Transistoren gibt es Silikon-Folien und Glimmerplättchen. Die Glimmerplättchen kann man noch mit dem Messer spalten damit sie dünner werden. Ich brauchte ja keine große Spannungsfestigkeit. Also mal weiterüberlegt und Material gesucht das man dafür irgendwie einsetzen kann um eine möglichst gute Wärmeabfuhr zu bekommen. Das Ergebnis sieht man dann vorne in den Fotos.

Das ganze Messingblech und die Rohre habe ich aus nem Modellbauladen. Da gibt es das in allen möglichen Größen, Dicken, Durchmessern und Längen. Außerdem läßt sich Messing sehr gut löten, schneiden, feilen, bohren. Es ist hart genug um was auszuhalten und sieht schön stylisch aus wenn man es mit Leder und Holz kombiniert.

Die Platine der Steuerung und der Akkuhalter sind in der Größe und Form an das I-Rohr angepaßt. Nach der Form der Platine hat sich dann der Aufbau der Schaltung zu orientieren. Man plant zentrale Bauelemente so auf die Platine das die restlichen Bauteile drum herum vernünftig in Funktionsgruppen angeordnet werden können. Das ist ein wenig Erfahrung, räumliches denken, zeichnen, rumprobieren. Ab und zu muß man dann auch mal wieder Bauteile entfernen und anders anordnen.

Die Außenhülle aus Messing habe ich dann aus Blech mit einer Zange und nem Hammer entsprechend hingedengelt und so angepaßt das man damit das I-Rohr vergleiden kann. Außerdem mußten Teile des Bleches (zB beim Drehstück mit den Magneten für die Reed-Kontakte) mit dickeren Stücken an den Enden verstärkt werden damit sie gegeneinander gleitfähig werden und sich nicht miteinander verhaken. Also ein wenig meschanische Bastelei und logische denken. Wenn man einfach zwei dünne Bleche (so 0,2mm) auf Stoß aneinanderlegt schiebt sich eventuell ein Blech beim bewegen über das andere. Das würde dann natürlich klemmen.

Die Taster haben auch so einiges an Nachdenken gefordert. Ich habe Taster gesucht die möglichst klein sind und sich irgendwie befestigen lassen. Dabei sind mir die SMD-Taster bei Reichelt ins Auge gefallen. Die haben ein Metalblech als obere Abdeckung. Damit kann man sie schön festlöten. Als Gehäuse für die Taster sind mir Adapterringe für Senkkopfschrauben beim Baumarkt ins Auge gefallen. Die gibts auch aus Messing. Also alles Einheitslook. Aber mit der Eindellung in der Mitte für die Semkkopfschrauben konnte ich sie ja nicht gebrauchen. Also mal mit einem kurzen Stahlstempel und der glatten Wasserpumpenzange die Mitte plattgedrückt. Der erste Versuch ging in die Hose weil sich dadurch alles verformt hat. Die Kräfte haben sich über das gesamte Teil verteilt. Also in der Mitte mit ner Dreikantfeile leicht eingekerbt um kurze Laschen zu erzeugen. Die konnte man dann ohne Beeinträchtigung der restlichen Form schön flach drücken. Danach dann den Taster reinlöten, Messingrohr anlöten und Ziehdraht durchlegen.

Die Lederhülle hab ich auch nach und nach entwickelt. Die Form entsteht bei der Arbeit an dem Objekt. Wenn man auf Probleme stößt versucht man Lösungen dafür zu finden oder das Design ein wenig zu verändern um diese Probleme zu umschiffen.

Zum Schluß habe ich dann einen Stock in der entsprechenden Stärke und Länge gesucht um aus dem "Zepter" einen wirklichen Stab zu machen.

Wie man sieht entwickel ich also keinen Plan wenn etwas entsteht. Ich habe lediglich ein grobes Bild des Gegenstandes in der Vorstellung. Diesem Bild versuche ich mich dann mehr oder weniger anzunähern. Die entgültige Form verändert sich während der Arbeit an dem Gegenstand.

Das war es nun zu den mechanischen Arbeiten.

Jetzt muß ich mal sehen wann ich an den Stromquellen der LEDs weiterkomme. Die arbeiten noch nicht zufriedenstellend. Ich weiß auch noch nicht ob ich nun für jede LED eine Stromquelle mache oder die LEDs in Gruppen an die Stromquellen anschließe. Die Montage der LEDs und entsprechende Kühlung hab ich auch noch nicht gelöst. Ebenso den genauen Aufbau des Kristallkopfes. Das schwierigste wird noch die recht tiefe Bohrung in den Holzstab. Der Stab ist ein wenig gebogen. Für ein I-Rohr habe ich keinen Platz. Ich werde also wohl die Bohrung von innen laminieren müssen um Stabilität zu bekommen. Außerdem steht noch die Anzahl der Akkus in den Sternen. Ich weiß noch nicht ob ich 6 Stk nehme oder ob ich noch zwei weitere neben die Steuerschaltung gequetscht bekommen. Der Einschalter wird auch problematisch da der Strom sich wohl gegenüber der ersten Version weiter erhöhen könnte. Ich würde aber gerne mechanisch (Reed, ....) abschalten um bei einem Notfall wirklich ohne Bastelei den Akkupack von der Elektronik trennen zu können. Es werden also noch so einige Gedanken zu machen sein ...

Gruß
Dino

 

[dino03]

Hallo,

auch hier tut sich mal wieder ein wenig

Ich hab mal die Basisschaltung ausprobiert die im Beitrag #47 verlinkt ist. (also nicht die mit dem MOSFET). mit 0,2 Ohm Stromsensor komme ich auf etwa 750-800mA Strom den die Schaltung zieht. Das müßten (wnn ich mich nicht verrechnet habe) etwa 1,5A sein. Das IC wird da schon recht warm. Also das über ne Minute durchziehen wird ohne Kühlung für den MC34063 definitiv in einer Rauchwolke enden Ich habe also 2 Möglichkeiten ...
1. weniger Strom (Mist!)
2. mit nem MOSFET als Unterstützung arbeiten (klappt noch nicht so richtig)

Die LEDs werden auf jeden Fall auch recht schnell warm. Die Module mit dem sechseckigen Aluträger sollte man nach ner Minute auch nicht mehr anfassen (zisch ... Aua! ) Da muß ich mir auch was überlegen. Also wenn das am Ende 50W an LED-Leistung werden sollen das wird es eine kleine Herausforderung an designtechnisch gut gestylten Kühlkörpern

EDIT: Also wenn ich auf etwa 1A gehe bleibt das Wandler-IC relativ kühl (etwa 40-45°C). Im Gegensatz zur LED. Ich hab das Modul sicherheitshalber auf einen kleinen Kühlkörper gelegt (lose drauf). Nach dem Test anfassen ... ui ... warm und ... Ich seh lauter helle Punkte

Für weitere Tests habe ich mir 5Stk 5W-Module mit Wärmeleitkleber auf nen CPU-Kühler (alter P90 oder so) geklebt. Da kommt noch ein kleiner Lüfter drunter und eine Klemmreihe dran. Damit hätte ich dann schonmal etwa 25W für Tests.

Nochmal zu den LEDs ...
so wie es aussieht werde ich wohl keine 2 LEDs in Reihe schalten können. Dafür fällt am Wandler zuviel Spannung ab (Stromsensor-Widerstand und Bipolarer Schalttransistor im IC). Etwa 6V benötige ich wohl absolut als Minimum für einen sauberen Betrieb. Also mindestens 6 Mignonzellen Das würde dann 10 Schaltwandler machen. Ups ...

Maximalwerte:
LED H5WEA GN - 3,8V / 1,4A (5,32W)
LED H5WEA RT - 2,3V / 1,4A (3,22W)
LED H5WEF BL - 3,8V / 1,4A (5,32W)
LED H5WEF PWS - 3,8V / 1,4A (5,32W)
zusammen ... : 49W

Bei 1A ... 35W an den LEDs ... na mal sehen
Ich muß die 10 Schaltwandler ja auch irgendwie unterbringen.

Für eine genauere Analyse was so an Striom anliegt werde ich wohl das Oszi benutzen müssen.

EDIT2: Sch... ist die LED heiß ! Die kleine, die ich einfach mal auf den Kühlköroper gelegt habe war schon gut am temperieren Ich hab die 5 von meinem Testkühlkörper erstmal wieder runtergefummelt (Kleber war noch nicht fest) und hab nen größeren Kühlkörper verwendet. Das Kühlproblem wird wohl noch ne interessante Angelegenheit werden Die MC34063 werde ich wohl auch mit nem kleinen Kühlkörper versehen müssen.

EDIT3: Ich hab nochmal weiter gestöbert ...
- mikrocontroller.net - Konstantstromquelle LED 3A
- mikrocontroller.net - MC34063 step-up 42V out mit externem Mosfet
- elektronikpraxis.vogel.de - Eine kostengünstige Hochleistungs-LED-Treiberschaltung
Da die Kühlung der Wandlerchips bei den beengten Verhältnissen wohl schwierig wird komme ich wohl nicht um einen MOSFET drum rum. Damit könnte man die Konstantströme aber auch auf 1,5A hochziehen und bei Überhitzungder LEDs durch die sowieso vorhandene PWM-Regelung die Leistung runterdrehen.

Gruß
Dino

 

[dino03]

Waaahhhh ist das hell frei nach "2001 - Odyssee im Weltraum" : "Mein Gott, es ist voller Sterne"
Und das war nur eine der LEDs mit etwa 850-900mA Strom

Ich hab es jetzt mal so ähnlich aufgebaut wie im Beitrag ...
Konstantstromquelle LED 3A - Autor: Falk Brunner / 05.03.2012 07:33
Ich hab mir allerdings den pnp als weiteren Treiber gespart um Platz zu sparen.
Dadurch sind die Flanken allerdings nicht mehr so schön steil wie sie sein sollten. Der MOSFET (IRLU2905) arbeitet also zeitweise im linearen Bereich. Das merkt man. Er wird doch etwas warm. Die Wärme wollte ich aber nicht haben. Bleibt also nix übrig. Der npn muß da noch rein.

Bei etwa 9,3V Betriebsspannung kann ich nun 3 blaue LEDs in Reihe anschließen (boah es flimmert alles Sch... ist das hell)

Also wenn der RGB-Kopf am Ende tatsächlich 10 LEDs hat ... Es werde Licht

EDIT: Hier mal ein paar Fotos vom Test mit der pnp-Treiberstufe und 1A LED-Strom ...

Einmal nur mit den 2 LEDs und einmal mit aufgelegtem Bergkristall.

Die PWM-Steuerung werde ich dann wie im Beitrag #46 bereits angedeutet mit mehreren Steuerphasen machen um den Strom halbwegs zu verteilen.

2x rot --- R1
2x grün - G1
2x blau - B1
1x blau - B2
2x weiß - W1
1x weiß - W2

das macht dann 6 einzelne PWM-Kanäle (Software) die mit 6 phasenverschobenen Rampenzählern laufen. Außerdem brauch ich ja auch wieder die Farbmischtabelle wie in der Assemblerversion damit man die Farben einstellen kann.

Die Zeitbasis für die ganze PWM ist dann ein Timer. Die PWM-Frequenz (also den Zägezahn vom Rampenzähler) will ich so bei etwa 100Hz laufen lassen. Bei 8Bit Auflösung (256 Schritte) brauche ich dann also eine Timerfrequenz (Interrupts) von 25,6kHz (100Hz x 256). Damit wird also alle 39µs ein Interrupt ausgelöst. Den Atmel (wohl ein Mega32) werde ich mit 16MHz laufen lassen um etwas Reserve zu haben.

Gruß
Dino

 

[dino03]

Hallo zusammen,

hier mal ein paar Kurven vom Wandler ...

Gelb (Ch1) ist die Spannung am PWM-Eingang (Pin5). Blau (Ch2) ist die Steuerspannung des MOSFETs (vor dem 10 Ohm zum Gate. Also direkt am Emitter des pnp). Grün (Ch4) ist die Spannung am Drain des MOSFET (Lastseite)

Hier hab ich mal ein wenig PWM versucht ...

geht allerdings mit meinem Funktionsgenerator nicht frequenzstabil und nur bis 50%. Da muß ich mir wohl mal ne PWM-Quelle mit einstellbarer Frequenz und Puls/Pause-Verhältnis bauen


Hier kann man nun mal den Startprozess des Wandlers sehen wenn er vom PWM-Signal aktiv geschaltet wird.

Er pendelt sich dann langsam auf den eingestellten Strom ein.


Hier nochmal der Startprozeß im Detail. Er startet bereits nach etwa 500ns.

Das sollte auch für eine höhere PWM-Frequenz reichen. Aber ich bin mit 100-150Hz schon sehr zufrieden.


Hier sieht man die Spannung über einer roten High-Power-LED. Sie pendelt um etwa 2,3V.

Paßt also alles soweit.


Noch was zu den ganzen Spikes in den Oszillogrammen. ... Die Schaltung ist suboptimal auf nem Steckbrett aufgebaut. Für einen Wandler mit 100kHz ist das natürlich absolut Gift. Da treten überall Resonanzen und Überschwinger auf. Außerdem hab ich mir 100nF-Abblock-Kondensatoren am IC und anderen Stellen gespart. Außerdem sind die Stromsensor-Widerstände normale Drahtwiderstände die nicht induktivitätsarm sind. Also nicht wundern das die Kurven teilweise bescheiden aussehen


Was mir noch aufgefallen ist ... Der Strom ist über 0,3 Ohm (3x 0,1 Ohm) auf etwa 1A eingestellt. Die Speicherdrossel hat 470µH und verträgt etwa 1,4A. Dann kommt sie in die Sättigung. Sollte also passen. Wenn ich allerdings mit der Betriebsspannung bei etwa 9V liege wird sie doch langsam warm. Man kann sie zwar noch anpacken, aber so 40-45°C werden es wohl sein. Mist! Ich weiß jetzt nicht ob Kernverluste oder der ohmsche Widerstand Schuld daran ist. Ich werd wohl auch mal ne 330µH testen. Da hab ich auch noch welche. Die haben mehr Reserve bis zur Sättigung und haben einen kleineren ohmschen Widerstand.

Die MOSFETs, das IC und der ganze Rest bleiben allerdings erfreulich kühl. Selbst die Power-LED auf dem Kühlkörper bleibt ohne Lüfter kalt.

Wenn ich eine Platine doppelseitig bestücke (die Speicherdrossel auf der Rückseite) dann brauche ich für einen Wandler etwa 15x30mm Platinenfläche in SMD mit 0805 Widerständen und Kondensatoren.

Gruß
Dino

 

[dino03]

Hallo,

ich hab heute mal schnell nen paar Akkus (Mignon 2700mAh) als Versorgung verwendet und mal ein wenig mit dem DVM gemessen. Also mit 6 Akkus wird das nix. Die brechen teilweise sehr stark zusammen. Bei 8 Akkus liegt die Akku-Spannung bei 2 blauen LEDs am Wandler bei etwa 8,5V. Wenn alle Wandler und LEDs am Akkupack hängen werden wohl so etwa 3A fließen und die Spannung auf etwas unter 8V zusammenbrechen.

Maximalwerte:
LED H5WEA GN - 3,8V / 1,4A (5,32W)
LED H5WEA RT - 2,3V / 1,4A (3,22W)
LED H5WEF BL - 3,8V / 1,4A (5,32W)
LED H5WEF PWS - 3,8V / 1,4A (5,32W)
zusammen ... : 49W

Bei 1A ... 35W an den LEDs ... na mal sehen
Ich muß die 10 Schaltwandler ja auch irgendwie unterbringen.

Also ich werde wohl 1A pro LED fließen lassen. Die sind immer noch sauhell und 35W ist kein Pappenstiel.

35W / 8V(Akku) = 4,375A (ups ... wohl etwas verschätzt).
Das bei etwa 80% Wandlerwirkungsgrad : (43,75W / 8V =) 5,46A
Die armen Akkus

Na mal sehen was die Wirklichkeit sagt.

Gruß
Dino

 

[dino03]

Hallo,

so ... erstmal Schrott produziert
Irgendwas bei dem Prototypen ist nicht so wie beim Testaufbau auf dem Steckbrett. Auf jeden Fall haben die Golddrähte bei ner grünen High-Power-LED erstmal Sicherung gespielt und haben lediglich einen kleinen schwarzen Rest hinterlassen Nun hat sie nicht mehr 5W sondern 0W

Also als nächstes mal wieder ne Bestellung losjagen um Nachschub für den nächsten "Grillabend" zu haben

Die Test-LEDs werd ich wohl erstmal mit flinken Sicherungen schützen und hoffen das die was helfen

So ein Sch.....

Gruß
Dino

 

[dino03]

Hallo,

und weiter gehts ...
heute ist erstmal ne GROSSE Ersatzlieferung an LEDs angekommen

Außerdem bin ich durch rumstöbern auf den LM3404 aufmerksam geworden. Das ist ne getaktete LED-Stromquelle bis 1,2A mit PWM-Eingang. Also genau das was ich suche. Taktfrequenz so etwa bis 500kHz oder sogar noch etwas mehr. Das IC ist so gebaut das es auch mit etwas längeren Leitungen zu den LEDs zurechtkommt. Also auch gleich mal 15Stk mitbestellt (wer weiß was noch alles abraucht). Zusätzlich noch nen Sortiment verschiedener Speicherdrosseln (L-PISRxxx).

Nun kann es losgehen Also auf zum zweiten Versuch (irgendwann nächste Woche)

EDIT: hab grad mal schnell die LED-Module zu nem 6Eck zusammengelegt (also 1 in der Mitte und 6 drum rum). Macht dann etwas über 6cm Durchmesser ... naja ... geht grad noch so. Auf jeden Fall vereinfacht es mir die Arbeit die ich mit der Kühlung habe. Ich werd wohl einfach Module auf ne dicke Messingplatte (so etwa 2-3mm) schrauben. Dann hab ich keine Probleme mit der gegenseitigen Isolierung weil die Module bereits isoliert sind und außerdem nen Alu-Träger für die Kühlung haben. Außerdem kann man bei nem Ausfall mal schnell problemlos ne LED tauschen.

Gruß
Dino

 

[Hackes]

Hallo Dino,

wollte einfach mal sagen, daß es Spaß macht, dein Projekt und das Forschen "mitzulesen". Das erinnert mich an die letzten Jahre, wo ich noch mehr Zeit für sowas hatte. Leider bleibt da zur Zeit aus beruflichen Gründen und Hausumbau keine zeit mehr zu.

Aber ich finde es immer spannend und interessant, wenn jemand sein Projekt so schön dokumentiert. Da man daraus auch viel lernen kann, finde ich, sollte man sowas einfach mal erwähnen! Lob und Anerkennung ist auch heute immer noch das "Brot des Künstlers".

Ich selbst habe auch immer meine Projekte mit vielen Bildern dokumentiert. Wenn ich wieder mehr Zeit habe, was aber sicher nächstes Jahr wird, dann werde ich auch mal meine paar kleinen Projekte vorstellen. Da ich aber wie bereits erwähnt noch ziemlich in den Kinderschuhen der AVRs stecke, sind es eher kleine Projekte. Aber ich denke, daß hier und da sicher ein paar Anstöße für andere Leute vorhanden sind. Ich selbst habe auch mehr gelernt, wenn ich mir die Projekte von anderen Leuten durchgelesen habe, als irgendwelche WIKI-Seiten zu lesen.

Wir machen doch alle LERNING BY DOING bzw. sehr oft eher TRY AND FAIL. Aber genau das vermittelt doch viel mehr Wissen.

Also, lange Rede, kurzer Sinn: Mach weiter mit Deinen Dokus!!!

Gruß Dirk

 

[dino03]

Hi Dirk,

wollte einfach mal sagen, daß es Spaß macht, dein Projekt und das Forschen "mitzulesen". Das erinnert mich an die letzten Jahre, wo ich noch mehr Zeit für sowas hatte. Leider bleibt da zur Zeit aus beruflichen Gründen und Hausumbau keine zeit mehr zu.

danke für die Blumen

So wirklich viel Zeit ist bei mir auch nicht. Platinen basteln kann man mal eben schnell zwischendurch in 10-15min. Man muß sich nicht lange einarbeiten. Ein Programm weitermachen ist da schon meißt aufwendiger. Das ganze hin und her mit PC, Entwicklungsumgebung und Progger/Fehlersuche nimmt einfach mehr Zeit in Anspruch als wenn man mal schnell den Lötkolben anheizt. Darum hinkt die Softwareseite bei mir immer heftig hinterher

Interessant wirds hier nachher wenn die mechanische Seite kommt. Also die Planung was wo am besten hinpaßt und der Aufbau. Das wird noch einiges an Gehirnschmalz kosten :to_pick_ones_nose: Wird auf jeden Fall wieder einiges an Messing, Leder, ... verbaut.

Gruß
Dino

 

[dino03]

Hallo,

ich hab heute mal eine kleine "Basisplatine" mit nem LM3404 gebaut. Das was darauf fehlt ist die Speicherdrossel und der Pufferkondensator parallel zur LED. Der Strom läßt sich mit nem Jumper in 2 Stufen einstellen (0,33 Ohm oder 0,25 Ohm als Stromsensor).

Die Platine läßt sich schön auf nen Steckbrett packen.

Mal sehen ob ich am Sontag zu nem kleinen Test komme

Gruß
Dino