LED-Projekt

Hallo,
mein Name ist Andy und ich habe das Arduino Mega 2560 R3 :slight_smile: .
Ich habe mich im Internet schon etwas belesen und hoffe hier jemanden zu finden, der mir ein paar sachen verraten kann.

Technische Daten:

  • LED 5050 RGB Strips
  • 8x 0,5m lang
  • 1x 1m lang
  • Arduino Mega 2560 R3

Frage 1

Hab verscheidene Werte gefunden wie hoch sich mein Arduino belasten lässt.
Stimmen 20mA pro Pin ?
Und wie hoch kann ich das gesamte Board belasten?

Frage 2

Weiß jemand wie viel Strom die ziehen? Wenn nicht würde ich ende der Woche dies mal messen.

Frage 3

Wie kann ich meine Schaltung am besten aufbauen. Habe gelesen das Relais nicht gut für das Ardunio sein sollen. (Warum genau nicht?)
Wäre das beste eine Steuerung mit MOSFETs?
Wenn ja würdet ihr auch Optokoppler mit nutzen oder ist diese Sicherheit nicht unbedingt nötig?

Frage 4

Nach welchen Punkten muss ich die MOSFETs, Widerstände (eventuell. Optokopplern) auswählen?

Wenn jemand ein gutes Schaltbild dafür hat wäre ich sehr dankbar.

Gruß Andy

  1. Theoretisch passen die 20mA und sind weit entfernt von den Maximum Ratings, die bei etwa 40mA liegen können. (Entsprechend das Datenblatt des Atmega2560 zum Rat ziehen). MIt 20mA bist du auf der guten Seite.

  2. Den Strom, den der Atmega kann, hängt von der Eingangsspannung ab. Bei der Versorgung mit 5V über die USB Schnittstelle solltest du maximal 500mA (eher weniger) nutzen.
    Versorgst du das Board aber über den Power Jack, solltest du versuchen, 200mA bei 5V einzuhalten. Der Linearregler verheißt die Versorgungsspannung und somit kommt es zu einer Erwärmung des Reglers. Am besten für die Versorgung über den Power Jack ein 7V Netzteil nutzen, um die Verluste gering zu halten.

  3. Relais dürfen/sollten nicht direkt an die IOs angeschlossen werden. Im Schaltmoment fließen zu hohe Ströme, die die IOs beschädigen können. Relais, welche über Optokoppler angeschlossen werden, können fast problemlos eingesetzt werden. Hier sollte über die externe 5V Versorgung der Relais nachgedacht werden (siehe Punkt 2 -> maximale Stromaufnahme).

  4. Optokoppler sind für die Mosfets nicht nötig. Du kannst solche Strips am einfachsten mit einem Logik-N Mosfet schalten. Welcher Typ hier der beste ist, muss du schauen. Die Stromaufnahme entscheidet. zB IRLU024N/ IRLR024N

  5. Siehe Punkt 4. Die Beschaltung bei solchen Logik-Mosfets ist relativ einfach. Meist reichen die 5V des IOs, das kein zusätzlicher Mosfettreiber eingesetzt werden muss. Widerstand ist hier für die Ansteuerung unerheblich. Irgendwas um die 10k ist nicht verkehrt. (Gate - Source/GND).

Nachtrag:
Schaltbild angehangen. Wenn ein externes Netzteil gewählt wird, muss der GND vom Arduino mit dem GND vom Netzteil verbunden werden. Vcc an LED_A muss nicht 5V sein, es darf auch zB 12V sein. Das ist der Vorteil bei N-Channel Mosfets, da hier nur GND geschaltet wird.
Wichtig wäre ein Link zu deinen Leds. Den hier geht nicht heraus, ob es sich um CC oder CA handelt.

Die 330 sind nicht für den Mosfet relevant, schützt aber bei der Gateumschaltung den Arduino Ausgang.

zu 1) es sollten nicht mehr als 20 mA entnommen werden ... die max. Belastung liegt bei 40 mA. Das gesamte Board kann mit max. 500 mA belastet werden (wobei das keine gute Idee ist).

zu 2) so weit ich weiß 60 mA pro LED ... musst mal zählen, wie viele LED's Du hast.

zu 3) Problem bei Relais: sie brauchen auch relativ viel Strom. Deshalb ist es schwer welche zu finden, die sich mit 20 mA bei 5 Volt zufrieden geben. Wenn sie mehr verbrauchen, musst Du einen Transistor als Treiber verwenden. Aus meiner Sicht sind MOSFET's in der Tat die bessere Alternative. Optokoppler kann man verwenden, muss man aber nicht unbedingt. Hier (http://shop.cboden.de/Bausaetze-Zubehoer/4fach-MOSFET-Bausatz-10-A-pro-Kanal.html) findest Du einen Bausatz für eine 4-Kanal MOSFET Platine mit max. 10A pro Kanal und mit Optokopplern. Dort findest Du auch einen Schaltplan. Bei solchen Strömen muss aber auch das Leiterplatten-Design passen, sonst produzierst Du Rauchwolken.

zu 4) am besten ein Logik-Level MOSFET mit genügend hohem Drain-Source Strom. Widerstände passend zur Schaltung :slight_smile: Optokoppler sind in der Auswahl eher unkritisch ... was Du gerade da hast :slight_smile: ... die Vorwiderstände sollten natürlich zum Optokoppler passen.

PS: Da war ich mal wieder zu langsam :wink:

PPS: die gepostete MOSFET Platine ist speziell auf 12 V ausgelegt. Allerdings lässt sich die Schaltung durch Auswahl anderer MOSFET's (statt IRFZ dann IRLZ) und ggf. anderer Widerstände auch auf 5 Volt anpassen falls notwendig. Ggf. gibt's die Platinen auch einzeln ... einfach mal fragen :slight_smile:

Im Schaltmoment fließen zu hohe Ströme, die die IOs beschädigen können.

Hmm ...
Kondensator und Spule verwechselt?
Die Reaktion der Induktivität beim Ausschalten ist viel kritischer.

Relais haben viel zu hohe Halteströme für die IOs. Reedrelais mögen gerade noch gehen.
Ein Transistor hilft.
Optokoppler sind eher sinnfrei, da Relais ja von Hause aus galvanisch trennen.

Und ja, schalte deine LED Stripe mit FETs, das ist erstmal am einfachsten, billigsten und besten.

combie:
Hmm ...
Kondensator und Spule verwechselt?
Die Reaktion der Induktivität beim Ausschalten ist viel kritischer.

Jop, falsch meinerseits beschrieben.

@mgcss: Das Schaltbild bezieht sich auf die von mir genannten Mosfets. Die gehen auch sehr gut mit 5V. Mit 5V Ansteuerung sollten gute 10A kein Problem sein, siehe Datenblatt

und ich sprach von dem Schaltplan der von mir verlinkten 4fach MOSFET-Platine :slight_smile:

Alles klar :wink: Dachte es geht um meine Ansteuerung oben :grin:

wenn wirklich bis zu 10A geschalten werden sollen, muss man sich echt Gedanken über das Leiterplatten-Design machen (Stichwort Leiterbahnbreiten). Da kann es ggf. Sinn machen, sich so eine fertige Platine wie in dem Bausatz zu besorgen und mit den Bauteilen der eigenen Wahl zu bestücken. Da der Schaltplan wie gesagt mit veröffentlicht ist, sollte eine Anpassung an andere Spannungen durch simple Änderung der Bauteil-Auswahl machbar sein.

Noch ein Tipp: gerade unsere Freunde aus Fern-Ost neigen oft dazu, bei solchen Platinen nur die max. Belastbarkeit der MOSFET's anzugeben. Das ist aber bei weitem nur die Halbe Wahrheit. Platinen für mehr als 10A pro Kanal sind schon echt schwer zu bauen - da sollte man die Hersteller-Angaben kritisch hinterfragen.

Danke für die schnelle Antwort.

Werde es mit den Mosfets probieren.
Gedacht war auch eine externe Stromversorgung für das Board zu nehmen.

So könnte das ja dann aussehen oder ?

Ich werde für 9 Streifen (RGB) dann 27 Mosfets brauchen. Kennt jemand eine Seite wo man die am billigstens einkaufen kann? Bei Conrad ist es mir etwas zu teuer.

Habe die Led´s Strips bei Ebay ersteigert für kleines Geld. Genaue Beschreibung der Strips kenne ich nicht bzw weiß ich nicht wo man die herbekommt.

ich hasse Fritzing!

2 der 3 Widerstände sind falsch. Die müssen zwischen Gate und GND. Zudem würde ich 3 weitere Widerstände zwischen Controller-PIN und Gate schalten ... so um die 100 Ohm bis 1 k abhängig von der Gate-Kapazität des MOSFET. Vergleiche dazu auch die Schaltung von sschultewolter. Die schützen zum einen die IO-Pins vor einer Überlastung und zum andern reduzieren sie EMV Störungen.

Dann mach ein Bild von den Strips.

http://www.reichelt.de/IRL-IRFZ-Transistoren/IRLU-024N/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=90365&GROUPID=2896&artnr=IRLU+024N

Andy_92:
Ich werde für 9 Streifen (RGB) dann 27 Mosfets brauchen.

aber nur, wenn Du die Streifen getrennt von einander ansteuern willst. Das Problem wird dann aber sein, dass Du keine 27 PWM Kanäle auf dem Arduino haben wirst.

hier noch ein Nachtrag zu den LED´s

Wenn ich nicht alle Led´s über diese PWM Kanäle schalte, kann ich beid diesen nur die Helligkeit nicht regeln oder ?

Andy_92:
Wenn ich nicht alle Led´s über diese PWM Kanäle schalte, kann ich beid diesen nur die Helligkeit nicht regeln oder ?

Was? Wenn du kein PWM nutzt, geht bei den Farben nur an oder aus.

Denk mal über WS2812B Led Strips nach. Macht das Leben einfacher.

Die Leds passen zumindest schon einemal für meinen Treiber siehe oben. + vom 12V Netzteil an +12V. Gnd vom Netzteil geht zu den Mosfets. Von dort aus noch einmal zum Arduino GND.

hi,

damit Du 32 PWM-kanäle bekommst, kannst Du 4 schieberegister 74HC595 nehmen und die ShiftPWM-library verwenden.

gruß stefan

Hab gestern mal die Led Strips gemessen. Komme bei max.74mA raus.
Kann ich dann auch andere Mosfet´s verwenden oder sollten es trotzdem die sein (IRLU024N/ IRLR024N).

Gruß Andy

Komme bei max.74mA raus.

Pro Abschnitt?
Oder pro Meter?

Kann ich dann auch andere Mosfet´s verwenden oder sollten es trotzdem die sein (IRLU024N/ IRLR024N).

Du kannst alles verwenden, was von den technischen Daten her passt.
Muss auch nicht FET sein.....

Bei den geringen Strömen (obwohl ich ja glaube, dass du da irgendwas verpeilt hast) sind auch die z.Zt. recht billigen ULN2803 eine brauchbare Wahl.

Komme bei max.74mA raus.

Pro Abschnitt?
Oder pro Meter?

Pro Led? :wink:

Helmuth

also auf 0,5 m: 74mA
und eine Strip ist 1,5 m: 165mA

da wäre ja ein ULN2803 eine gute Lösung oder ?
Komme ja nicht an die max. 500mA ran.

Andy_92:
also auf 0,5 m: 74mA
und eine Strip ist 1,5 m: 165mA

Öhmm ....
74*3 != 165

Wenn du genauso misst, wie du rechnest, dann könnten da evtl. noch ein paar Probleme im Schatten lauern....
:sunglasses: