PWM-IC zum LED-Dimmen

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo,
wie mache ich mich gescheit auf die Suche nach dem richtigen IC? Ich möchte eine Schaltung zum Dimmen von RGB-LED-Balken bauen.
Die Herausforderung soll sein, dass je nach angeschlossenem Netzteil möglichst viele LEDs angesteuert werden können; es können also durchaus große Ströme auftreten. Oder trenne ich die Modulation von der Stromversorgung durch z.B. Optokoppler (sind die schnell genug)?
Gibt es PWM-Wandler in Arrays? Ich benötige schließlich pro Lampenstrang 5 Wandler (RGB+2).

Gruß,
Kevin

#2

Tach Kevin,

Ich möchte eine Schaltung zum Dimmen von RGB-LED-Balken bauen.

Das kommt ganz darauf an wie du die Dimmer steuern willst. Reichen dir drei Potis ist der NE555 wohl richtig.

Die Herausforderung soll sein, dass je nach angeschlossenem Netzteil möglichst viele LEDs angesteuert werden können;

Wenn das Netzteil ausreicht und du dem NE555 den richtigen MOSFET spendierst kannst du so viele LEDs ansteuern wie du willst. Alles eine Sache der Dimensionierung. Oder verstehe ich dich falsch und du willst eine Stromreglung bauen, die die Last ausgeregelt?

Oder trenne ich die Modulation von der Stromversorgung durch z.B. Optokoppler (sind die schnell genug)?

Es gibt Optokoppler die du mit 10Mbit takten kannst. Aber warum optoisolieren das ganze ist doch hoffentlich off line?

Gibt es PWM-Wandler in Arrays? Ich benötige schließlich pro Lampenstrang 5 Wandler (RGB+2)

3 + 2? Wofür die zwei zusätzlichen? Naja, egal, wenn du dir einen Segezahn besorgst kannst du mit Komparatoren beliebig viele PWM Wandler basteln.

Die schnellste Lösung ist bei dem Thema meistens ein µC. Wenn du die Möglichkeit hast solltest du dem analog Glump ausweichen.

Thor

#3

Hallo,
deine Anfrage ist ziemlich konfus. Technische Angaben wie
„möglicts viele“ und „durchaus große Ströme“ kann man getrost
ignorieren, weil komplett nichtssagend.

Hier gibt es Ideen zu Ansteuerung von Power-LED.
http://uwiatwerweisswas.dyndns.org/Uwi/ELEKTRONIK/24…
http://uwiatwerweisswas.dyndns.org/Uwi/ELEKTRONIK/St…
http://uwiatwerweisswas.dyndns.org/Uwi/ELEKTRONIK/LE…
http://uwiatwerweisswas.dyndns.org/Uwi/ELEKTRONIK/LE…
http://uwiatwerweisswas.dyndns.org/Uwi/ELEKTRONIK/LE…
Gruß Uwi

wie mache ich mich gescheit auf die Suche nach dem richtigen
IC? Ich möchte eine Schaltung zum Dimmen von RGB-LED-Balken
bauen.
Die Herausforderung soll sein, dass je nach angeschlossenem
Netzteil möglichst viele LEDs angesteuert werden können; es
können also durchaus große Ströme auftreten. Oder trenne ich
die Modulation von der Stromversorgung durch z.B. Optokoppler
(sind die schnell genug)?
Gibt es PWM-Wandler in Arrays? Ich benötige schließlich pro
Lampenstrang 5 Wandler (RGB+2).

Gruß,
Kevin

#4

Hi,

Das kommt ganz darauf an wie du die Dimmer steuern willst.

Langfristziel soll Steuerung via PC werden, aber das dauert wohl noch ein bisschen :smile: Gesteuert werden soll das ganze anfangs über ein Controllerboard (Arduino), wobei es da mehrere Stufen der Komplexität gibt. Im Idealfall würde ich das gerne digital ansteuern, aber ein Plan existiert noch nicht.

Reichen dir drei Potis ist der NE555 wohl richtig.

Ich wollte eig. 3 Lampen ansteuern, also 3x5 (Natürlich könnte ich auch einfach 5x3 aufbauen)

Wenn das Netzteil ausreicht und du dem NE555 den richtigen
MOSFET spendierst kannst du so viele LEDs ansteuern wie du
willst.

Ich trau mich ja fast nicht es zu sagen, aber daran hab ich einfach nicht gedacht. Daher meine Idee mit den Optokopplern.

Alles eine Sache der Dimensionierung. Oder verstehe
ich dich falsch und du willst eine Stromreglung bauen, die die
Last ausgeregelt?

Nein.

Oder trenne ich die Modulation von der Stromversorgung durch z.B. Optokoppler (sind die schnell genug)?

Es gibt Optokoppler die du mit 10Mbit takten kannst. Aber
warum optoisolieren das ganze ist doch hoffentlich off line?

Die Antwort steht schon oben. Ist mir ein bisschen peinlich.

3 + 2? Wofür die zwei zusätzlichen? Naja, egal, wenn du dir
einen Segezahn besorgst kannst du mit Komparatoren beliebig
viele PWM Wandler basteln.

Die Lampenmodule haben noch ein Kaltweiß und ein Warmweiß.

Die schnellste Lösung ist bei dem Thema meistens ein µC. Wenn
du die Möglichkeit hast solltest du dem analog Glump
ausweichen.

Langfristig auf jeden Fall. Dazu fehlt mir aber noch ein wenig grundlegendes Verständnis. Vom Prinzip her bekommt der MCU eine Logikspannung, einen GND und verknüpft dann je nach Software die einzelnen Beine miteinander oder?

Gruß,
Kevin

#5

Hi,

Hier gibt es Ideen zu Ansteuerung von Power-LED.
http://uwiatwerweisswas.dyndns.org/Uwi/ELEKTRONIK/24…
http://uwiatwerweisswas.dyndns.org/Uwi/ELEKTRONIK/St…
http://uwiatwerweisswas.dyndns.org/Uwi/ELEKTRONIK/LE…
http://uwiatwerweisswas.dyndns.org/Uwi/ELEKTRONIK/LE…
http://uwiatwerweisswas.dyndns.org/Uwi/ELEKTRONIK/LE…

In die konkrete Planung bin ich noch nicht eingestiegen. Werde mir dann die Pläne nochmal ansehen.

Danke,
Kevin

#6

edit:
so ähnlich stelle ich mir das Ganze vor:
http://imageshack.us/photo/my-images/695/mcupwmled.jpg/

Die MCU wird zunächst durch mein Controllerboard ersetzt, soll später aber ein eigener Mikrocontroller werden.
Durch den angedeuteten Optokoppler soll das System beliebig um weitere LED-Elemente erweiterbar sein.

Verbergen sich in dem Schema grundsätzliche Denkfehler oder könnte das so funktionieren?

#7

Hallo Kevin,

so ganz verstehe ich dein Problem immer noch nicht.

Hier

http://macherzin.net/article28-Arduino-LED-RGB-Lampe

ein Beispiel. Je nach Anforderungen kannst du die dort angegebene Schaltung und Code erweitern.

Grüße

godam

#8

Hi,
Danke erstmal. Genau so hatte ich es mir auch vorgestellt.

Ein Problem ist, dass ich so viele LEDs (parallel) schalten will, dass ich gerne mehrere Netzteile verwenden möchte. Dazu hatte ich mir eine Optokoppler-Verlängerung überlegt.

Ein anderes Problem ist z.B., dass der Arduino Mega nur 12 PWM-Ports hat, ich aber gerne 15 hätte. Hierfür muss ich mir noch was überlegen. Eine unabhängige MCU wäre da eine Lösung. Vll. gibt es aber auch noch eine andere…

Gruß,
Kevin

#9

Hallo,

du schreibst:

„Ein anderes Problem ist z.B., dass der Arduino Mega nur 12 PWM-Ports hat, ich aber gerne 15 hätte.“

Der Arduino-Mega 2560 (also die aktuelle Version) hat 14 PMW-Ports. Sind zwar keine 15, aber auch keine 12 …

Solltest du auf den 15 bestehen, wird mir sicherlich auch noch eine mehr oder minder elegante Lösung einfallen.

Klügere Menschen als meiner Wenigkeit haben sich dieses Problems allerdings schon angenommen. Grundsätzlich kann jeder Pin des Ardiono zum PMW-Pin umgemodelt werden.

Siehe auch hier:

http://macherzin.net/blogpost37

Weiter:

„Ein Problem ist, dass ich so viele LEDs (parallel) schalten will, dass ich gerne mehrere Netzteile verwenden möchte.“

Auch wenn ich (mal wieder) den Sinn dieses Ansatzes nicht ganz verstehe: Wo ist das Problem?

Unterteile einfach den extern versorgten VCC-Strang (Netzteil 1 = LEDs 1-5, Netzteil 2 = LEDs 6-10 usw.

Viel Spaß

godam

P.S.: Würde mich freuen, wenn du das Ergebnis/das Projekt an mich posten würdest. Interessiert mit sicherheit auch andere …

#10

Der Arduino-Mega 2560 (also die aktuelle Version) hat 14
PMW-Ports. Sind zwar keine 15, aber auch keine 12 …

Hab nicht in die Doku geschaut, sondern nur auf die Beschriftung. Scheinen also 14 zu sein.

Solltest du auf den 15 bestehen, wird mir sicherlich auch noch
eine mehr oder minder elegante Lösung einfallen.

Genau aus diesem Grund „bestehe“ ich auch auf 15. Weil ich der Meinung bin, dass es gehen muss :smile:

Siehe auch hier:
http://macherzin.net/blogpost37

werde ich mir mal näher ansehen.

Wo ist das Problem?
Unterteile einfach den extern versorgten VCC-Strang (Netzteil
1 = LEDs 1-5, Netzteil 2 = LEDs 6-10 usw.

Mein Problem ist mein noch nicht ganz so großes verständnis. Ich fühle mich sicherer, wenn ich meine Ideen gegenchecke. Dein Vorschlag müsste meinem Plan entsprechen.

http://imageshack.us/photo/my-images/695/mcupwmled.jpg/

Hier wäre meine Frage: Lampenstrang und Optokoppler-Strang sind beliebig austauschbar oder? Ich brauche dann aber einen Widerstand vor dem Optokoppler (wie gezeichnet) oder?

P.S.: Würde mich freuen, wenn du das Ergebnis/das Projekt an
mich posten würdest. Interessiert mit sicherheit auch andere
…

Das Projekt werde ich sicherlich posten. allerdings kann es auch noch eine ganze Weilie dauern, weil ich mich noch ein wenig einarbeiten muss :smile:
Der Clou soll ja erst später die PC-Steuerung werden.

Gruß,
Kevin

#11

Halo,

du schreibst:

„Genau aus diesem Grund „bestehe“ ich auch auf 15. Weil ich der Meinung bin, dass es gehen muss :smile:“

Immer die Frage, ob es sich lohnt. „Gehen“ geht es auf jeden Fall.

„Mein Problem ist mein noch nicht ganz so großes verständnis. Ich fühle mich sicherer, wenn ich meine Ideen gegenchecke. Dein Vorschlag müsste meinem Plan entsprechen.“

Punkt 1 kann ich absolut nachvollziehen. Punkt 2 nicht so ganz, da ich immer nicht verstanden habe, warum du einen Optokoppler einsetzen möchtest.

Grünsätzlich:

Wenn du dir noch einmal

http://macherzin.net/display101

ansiehst, stell dir einfach vor, daß du an Stelle des Einen zwei (drei, viele …) Bread-Boards (Steckbretter) hast.

Das zweite Netzteil versorgt die 2. LED-Kaskade. VCC an eigene vVCC-Schiene. GND an GND (verbunden mit GND des ersten Steckbrettes und somit des Arduino.

PMW-Anschlüsse (enstsprechend dem Schaltungsaufbau des ersten Steckbrettes) mit einem freien „PMW-Port“ des Arduino verbinden.

Wozu jetzt die Optokoppler (ich mag Optokoppler!)?

Kann man natürlich ALLES ganz anders machen. Dazu gibt es hier im Forum allerdings kompetentere Ansprechpartner.

Grüße

godam

#12

Hi,

Immer die Frage, ob es sich lohnt. „Gehen“ geht es auf jeden
Fall.

Um rauszufinden, ob es sich lohnt muss man zunächst rausfinden, wie kompliziert es tatsächlich ist.

Punkt 2 nicht so
ganz, da ich immer nicht verstanden habe, warum du einen
Optokoppler einsetzen möchtest.

Die Idee mit dden Optokopplern war es das System mit Steckern modular zu machen. Entweder man schließt eine Lampe an oder einen zweiten Stromkreis. Das kann man dann ins unendliche weiterführen.

stell dir einfach vor, daß du an Stelle des Einen
zwei (drei, viele …) Bread-Boards (Steckbretter) hast.

Das zweite Netzteil versorgt die 2. LED-Kaskade. VCC an eigene
vVCC-Schiene. GND an GND (verbunden mit GND des ersten
Steckbrettes und somit des Arduino.

PMW-Anschlüsse (enstsprechend dem Schaltungsaufbau des ersten
Steckbrettes) mit einem freien „PMW-Port“ des Arduino
verbinden.

Das geht natürlich auch. Ist aber nicht unendlich erweiterbar.

Wozu jetzt die Optokoppler (ich mag Optokoppler!)?

Die LED-Lampen mit Stecker sind gekauft. Diese möchte ich an den Controller anschließen und steuern. Falls der Saft nicht reicht soll einfach eine zusätzliche Stromversorgung zwischengeschaltet werden, ohne an der Schaltung etwas verändern zu müssen…

Grüße,
Kevin

#13

Hallo Kevin,

zu:

„Um rauszufinden, ob es sich lohnt muss man zunächst rausfinden, wie kompliziert es tatsächlich ist.“

Grundsätzlich richtig, obwohl die Erfahrungen anderer durchaus hilfreich sein können.

zu:

„Die Idee mit dden Optokopplern war es das System mit Steckern modular zu machen. Entweder man schließt eine Lampe an oder einen zweiten Stromkreis. Das kann man dann ins unendliche weiterführen.“

Zwischen dem Anschluß eines zweiten Stromkreises oder einer „Lampe“ liegen Welten.

zu:

„Das geht natürlich auch. Ist aber nicht unendlich erweiterbar.“

Unendlich zwar nicht, aber das Ende liegt weit entfernt …

Ich habe mich schlichtweg auf dein Ursprungsposting bezogen. 15 LEDs per PMW-Ansteuerung über einen Arduino (Mega) ist kein Problem. Und durchaus kaskadierbar.

zu:

„Falls der Saft nicht reicht soll einfach eine zusätzliche Stromversorgung zwischengeschaltet werden, ohne an der Schaltung etwas verändern zu müssen…“

Mußt du ja auch nicht, wobei ich nicht verstehe, warum „der Saft nicht ausreichen sollte“. Kennst du doch - dazu noch Reserven - schon vor dem Aufbau.

Wie auch immer, vielleicht interessieren dich diese Links:

http://de.wikipedia.org/wiki/DMX_%28Lichttechnik%29

und

http://www.arduino.cc/playground/Learning/DMX

Grüße

godam

#14

Hi,

Zwischen dem Anschluß eines zweiten Stromkreises oder einer
„Lampe“ liegen Welten.

Das verstehe ich nicht. Kann man das nicht wie ich das beschrieben habe koppeln?

Ich habe mich schlichtweg auf dein Ursprungsposting bezogen.
15 LEDs per PMW-Ansteuerung über einen Arduino (Mega) ist kein
Problem. Und durchaus kaskadierbar.

An jedem Port sollen unendllich (oder von mir aus 5000) LEDs anzuschließen sein, aber auch ggf. nur eine.

Mußt du ja auch nicht, wobei ich nicht verstehe, warum „der
Saft nicht ausreichen sollte“. Kennst du doch - dazu noch
Reserven - schon vor dem Aufbau.

Nein. Ich weiß noch nicht wie viele LEDs ich steuern will. Starten will ich mit einem Leuchtbalken. Das soll dann erweitert werden auf einige und schließlich auf hunderte. damit das Ganze nicht von Anfang an mit XX Ampere ausgelegt werden muss habe ich über Möglichkeiten der Erweiterung nachgedacht.
http://imageshack.us/photo/my-images/194/modular.jpg/

Wie auch immer, vielleicht interessieren dich diese Links:
http://de.wikipedia.org/wiki/DMX_%28Lichttechnik%29
http://www.arduino.cc/playground/Learning/DMX

Auf jeden Fall interessant, aber um solche Bussysteme zu verwenden brauche ich an jedem Empfänger ein Mikrocontroller oder? Darauf wollte ich eigentlich verzichten.

Ich muss auch zugeben, dass ich die Problematik mit der von mir vorgeschlagenen Schaltung noch nicht ganz verstanden habe.

Gruß,
Kevin

#15

Kevin entweder denkst du dir das zu einfach oder zu kompliziert.

Es gibt für mich noch eine offene Frage. Willst du diese „hunderte“ LEDs einzeln steuern oder ein Array aus elektrisch parallelen LEDs haben?

Möchtest du bloß drei Arrays, aus LED Lampen mit 5 LEDs drin, unendlich erweitern, ist die Schaltung kaum als „modular erweiterbar“ zu bezeichnen. Du hast einfach einen controler der die Steuersignale erzeugt und ein Anzahl n an dimmerboards die diesem Signal etwas power verschaffen. Dafür ist nicht mehr als ein Leistungstreiber(MOSFET mit Gemüse) und eventuell alle paar Module ein Verstärker für das Steuersignal nötig.

Willst du tatsächliche hunderte von PWM Kanälen verwalten, wirst du um einen BUS mit controllern an jedem Zweig nicht herum kommen. Mit ASICs bzw. FPGAs kannst du das Prozessor PWM Verhältnis noch steigern. Die aus Stadien oder Studios/Festivals bekannten LED screens arbeiten nach diesem Prinzip.

Thor

#16

Ich versuche mal mein Ziel möglchst komplett zu beschreiben.

Ziel:

  • Ich möchte ein Controllerboard entwickeln mit drei sechspoligen Steckbuchsen (RGB+2W+GND).
  • Jede Buchse kann separat geregelt werden (15x PWM).
  • An jeder Buchse können beliebig viele LEDs parallel angeschlossen werden (mit 6-poligen Y-Kabeln).
  • Die LEDs besitzen keine eigene Intelligenz und sollen direkt an die Buchse angeschlossen werden (also auch den Strom von dort beziehen).

Überlegungen:

  • Wenn die Zahl der LEDs größer wird muss ein stärkeres Netzteil an das Controllerboard angeschlossen werden.
  • Irgendwann wird die Zahl der LEDs zu groß, um über ein Netzteil gespeist zu werden. Ein zweites wird sinnvoll.
  • Das zweite Netzteil soll nun einfach „zwischengesteckt“ werden. Es muss also das PWM-Signal auf den zweiten Kreis übertragen werden.

aus den ganzen Überlegungen ist dann die Skizze entstanden:
http://imageshack.us/photo/my-images/718/zielformuli…

Da ich noch recht neu auf dem Gebiet bin hoffe ich nun auf Feedback:
„Das ist Blödsinn weil…“, „Ein Problem gibt es hier…“, „Das kann man so machen, aber es geht besser…“, usw.

Kevin entweder denkst du dir das zu einfach oder zu
kompliziert.

ich frage mich noch was von beidem…

Gruß,
Kevin

#17

OK du denkst es dir zu kompliziert.

Wenn du es modularisiert haben willst würde ich die Aufteilung auf zwei Platinen vorschlagen. Platine nummero eins beinhaltet den controller. Nummer zwei kann dann angekettet werden und enthält den Leistungstreiber.

http://thorservers.is-a-geek.com/LEDs.JPG

Optoisolieren brauchst du da nichts, denn du kannst ja jeweils ein Treiber Modul von einem Netzteil betreiben.

Thor

#18

Hi,
eigentlich würde ich das gerne vermeiden. Was spricht denn gegen meine Lösung?
Die ist bei der Planung vielleicht etwas komplizierter. Später in der Handhabung aber super einfach, da es nur eine Sorte Kabel gibt. entweder man schließt da eine Lampe an, oder einen „Verstärker“.

Gruß,
Kevin

#19

Ja, es gibt nur eine Sorte Stecker. An die Kabel musst du dann aber irgendwie noch die Vorwiderstände und den Verstärker dran fummeln. So einfach wird das auch nicht. Du kannst zumindest nicht bloß mit bipolaren Optokoppler den gesamten Strom für die Lampen schalten. Außerdem sind Leistungsausgänge keine Signalausgänge und umgekehrt. Man hängt keine Optokoppler an 30A MOSFETs.

Thor

#20

Du kannst zumindest
nicht bloß mit bipolaren Optokoppler den gesamten Strom für
die Lampen schalten.

Schade, aber das hab ich fast befürchtet, sonst würde es ja jeder tun.

Außerdem sind Leistungsausgänge keine
Signalausgänge und umgekehrt. Man hängt keine Optokoppler an
30A MOSFETs.

Blöd gefragt: Warum nicht? Kann ich das nicht mit entsprechenden Widerständen lösen?

Wenn ich dafür keine Lösung finde, dann werde ich auf ein Zweitnetzteil verzichten. Wäre eh nur just-in-case.