Polarität wechseln mit nur einem uC-Ausgang

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo zusammen,

um eine zweifarbige LED anzusteuern, habe ich an meinem Mikrocontroller leider nur ein Ausgang zur Verfügung. Die LED leuchtet je nach Polarität entweder in der einen oder in der anderen Farbe.
Nun habe ich durch meine Recherche im Internet erfahren, dass es eine sog. H-Brückenschaltungen gibt, die über Transistoren den Strom in verschiedenen Richtungen fließen lässt.
Mein Ziel ist es nun durch eine geschickte H-Brücke bei einer digitalen „0“, sprich 0V, die LED in der einen Farbe und bei einer digitalen „1“, sprich 5V, in der anderen Farbe leuchten zu lassen.
Kann ich dies mit zwei PNP und zwei NPN Transistoren lösen, indem ich die Basen aller Transistoren zusammenfasse und an den Port hänge oder gibt es dann einen Kurzschluss? Sozusagen würden die PNP-Transistoren dann die eine Stromrichtung bilden und die NPN die andere.

Wenn dies nicht möglich ist, (wie) kann ich das dann lösen?

Vielen Dank für eueren Rat!
Gruß pcfreak92

#2

Hallo !

Nein,die Brückenschaltung aus 2 PNP und 2 NPN wird über Kreuz angesteuert. Es leitet ein PNP und ein NPN den Strompfad.

Die Basen sind auch nicht alle parallel !

Durch die Beschaltung steuert man einen PNP und einen NPN an,sperrt aber gleichzeitig die anderen durch entsprechende neg. oder pos. Vorspannung.

Noch simpler :
Minirelais mit 2 Wechslern,geschaltet als Umpoler, Relais aus = 1 Polung,Relais an = andere Polung.
Ich weiss,passt nicht so recht zum µC,ist aber deutlich einfacher und schneller machbar.

MfG
duck313

#3

Hallo,

leider scheidet ein mechanisches Relais für meine Verwendung aus, da ich ab und zu in recht schneller Folge die Farbe wechseln möchte und sich dabei das Relais auf Dauer stark abnutzt…
Kannst du mir vielleicht eine Skizze der Halbleiter-Schaltung schicken, wie du dir das vorstellst wie es mit je zwei NPN/PNP-Transistoren geht?

Vielen Dank!
Gruß pcfreak92

#4

Hi, ich hatte es immer so gelöst, das die angelegte Spannung (die die eine Farbe leuchten lies), einfach negativ überlagert wurde und damit die Farbe wechselt.
Da das ganze relativ hochohmig ist, sind die Verluste nicht weiter schlimm und die paar mA sind zumindest bei einem Netzbetriebendem Gerät vernachlässigbar.

OL

#5

Hallo !

Statt Skizze kurz die Beschreibung einer Stromlaufbahn.

PNP Emitter an Plus

C an C des NPN

Emitter des NPN an Minus.

Das ganze doppelt aufbauen.

Dann schaltet man seine Last(die umgepolt werden soll) an die beiden C-C Verbindungen jeder Hälfte.

Zum Leiten in einer Polung muss dann immer über Kreuz angesteuert werden.
Ein PNP,der Plus zuführt und ein NPN,der Minus zuführt.

Aber jeweils aus einer anderen Stromlaufbahn,sonst gibts ja Kurzschluss.

Das ist das Grundprinzip,es muss für Deinen Fall noch etwas geben um den LED-Strom zu begrenzen. Denke Dir statt LED einen E-Motor für DC,dann kann der Links/Rechts laufen.
Und dafür kennt man diese Brückenschaltungen auch.

MfG
duck313

#6

Danke, das wäre in der Tat eine Möglichkeit bei einem netzbetriebenen Gerät, aber ich nutze das alle (leider) per Akku, wodurch ich nur eine Gleichspannung hab.

Gruß pcfreak92

#7

Vielen Dank, das hat mir schon sehr geholfen!
Noch eine Frage: Darf ich dann alle Basen zusammenschließen und an den Port hängen?

Gruß pcfreak92

#8

Hallo nochmal,

Das ganze doppelt aufbauen.

Zum Leiten in einer Polung muss dann immer über Kreuz
angesteuert werden.

Müsste das nicht anders herum sein? Sonst müsste ich ja, wenn ich alle Basen zusammenhänge, gleichzeitig Plus und Minus haben…

Gruß pcfreak92

#9

Hi, nun ja mit Gleichspannung kannst du das schon machen (mit ein paar Dioden).
Die Frage ist halt ob dir ein paar mA Verlust wehtun. OL

#10

Hallo !

Du darfst ja nicht alle Basen zusammenschalten !

Es muss ein PNP leiten = dessen Basis muss gegenüber seinem E negativer sein,beim zugehörigen NPN ist es umgekehrt,diese Basis muss positiver sein als der E des NPN.

vereinfacht: PNP-Basis an Minus, NPN-Basis an Plus,über Vorwiderstände mindestens.
Aber nur 2 Trans. leiten zur Zeit !

Man kann mit einem extra Trans. ansteuern,der übernimmt dann durch Widerstansbeschaltung die gleichzeitige Anschaltung eines PNP und eins NPN der Brückenschaltung.

MfG
duck313

#11

Ist es also dadurch nicht möglich mit einem Ausgang das Ganze zu lösen?

Gruß pcfreak92

#12

Hallo pcfreak,

Ich hab mal eine Schaltung zum Ansteuern der 2-Farb LED durch einen Mikrocontroller entworfen. Dabei gehe ich davon aus, dass der Controller über einen „open collector“ Ausgang verfügt.

Um den Schaltungsaufwand so gering wie möglich zu halten, steuere ich die Brücke mit einem CMOS IC 4049 an. Da dieses IC sauber zwischen den Betriebsspannungen schaltet, erlaubt es , die Brücke anders als bei ducks Vorschlag mit den PNP-Transistoren an der positiven und den NPN-Transistoren an der negativen Spannung zu betreiben. Damit erzeugt man ein sauberes Signal hoher Flankensteilheit an der LED auch bei geringer Flankensteilheit des ansteuernden Signals.

Bitte beachte auch, dass beim 4049 (wie bei allen CMOS-Bausteinen) die Eingänge der nicht benutzten Gatter auf einem definierten Potential liegen müssen.

http://bilder.bilder-speicher.de/show-image_org-1205…

Ich hoffe, das hilft Dir.

Gruß merimies

#13

Hallo pcfreak92,

Wenn die LED mit etwa 5mA auskommt genügt ein CD4049.

Jeweils 3 der Inverter parallel schalten (ist beim 4049 erleubt).
Dese beiden Gruppen in serie schalten.
Die LED mit Vorwiderstand wird an die Ein- und Ausgänge der zweiten Stufe geschaltet.

MfG Peter(TOO)

#14

Tach pcfreak92,

oder du machst es auf die elegante Methode. Du hängst die LED mit einem Pol an 2,5V und mit dem anderen über den Vorwiderstand an den µC. Die 2,5V bekommst du entweder aus einem stabi oder besser und einfacher aus einem Spannungsteiler.
Damit kannst du alle drei Zustände steuern: rot, grün und aus.

Thor

#15

Hallo Thor,

oder du machst es auf die elegante Methode. Du hängst die LED
mit einem Pol an 2,5V und mit dem anderen über den
Vorwiderstand an den µC. Die 2,5V bekommst du entweder aus
einem stabi oder besser und einfacher aus einem
Spannungsteiler.

Je nach Farbe und LED wird das aber nichts.

Bei den 2.5V muss man noch den Spannungsabfall am Port berücksichtigen.
Für die meiste Farben reicht das dann nicht mehr.
Und bei 100mV an Rv, kann man den Strom nicht wirklich einstellen, wenn man sich die Toleranzen der LED anschaut. Es sieht recht besch…den aus, wenn man 2 LEDs nebeneinander hat und jede mit einer anderen Helligkeit leuchtet.

Ein reiner Spannungsteiler kommt bei batteriebtriebenen Geräten auc nicht so gut, da wird der Stromverbrauch zu gross.

MfG Peter(TOO)

#16

Je nach Farbe und LED wird das aber nichts.

Ja ok, blaue LEDs kann man natürlich so nicht anfahren.
Aber bei einer rot/grünen Duo LED sollte das kein Problem werden. Damit das klappt muss die Summe der Flussspannungen der LEDs kleiner 5V-drop sein. Der Rest ist eine Sache der Einstellung der Mittelpunktspannung.

Es sieht recht besch…den aus, wenn man 2 LEDs nebeneinander hat und jede mit einer anderen Helligkeit leuchtet.

Richtig. Wie gesagt, eine Sache des Mittelpunks und des Vorwiderstands.

Ein reiner Spannungsteiler kommt bei batteriebtriebenen Geräten auc nicht so gut, da wird der Stromverbrauch zu gross.

Spannungsteiler, wenn’s einfach sein soll. Stabi wenn’s gut sein soll.

Thor