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Hallo Zusammen,

bin der Neue...ich versuch mich grad in das Thema Arduino einzuarbeiten - was programmiertechnisch ganz gut klappt, aber elektrotechnisch nicht optimal.
Als Anfängerprojekt bietet sich ja so´n LED-Würfel an...bissl Löten, Widerstände berechnen, programmieren...Es gibt da ja auch reichlich Anleitungen zum Bau solcher Dinger und ich will euch hier nicht mit dem 1000sten Thread über LED Würfel nerven. Aber ich möchte gern alles detailliert verstehen bevor ich stupide nach Anleitung baue und am Ende doch nichts so richtig gelernt hab.
Hab auch schon nach ähnlichen Threads gesucht, um mich dort einzuklinken, aber leider waren diese bereits geschlossen.

Also grundsätzlich ist mir das Funktionsprinzip des Würfels samt Multiplexing klar...
Frage 1: Kann ich rein theoretisch am Arduino UNO R3 einen 3³ Würfel mit den 27 LEDs (wie dieser hier http://www.mikrocontroller.net/attachment/65286/Cube-Control-Schaltplan.gif) auch ohne die 3 Transitoren anschließen?
Frage 2: Dass Transistoren u.a. der Stromverstärkg. dienen hab ich gelernt, aber in diesem Fall arbeiten die 3 Transistoren doch eher als eine Art Schalter um die Ebenen auf GND zu schalten!?Wie ist hier im oben aufgeführten Link die genaue Funktion zu beschrieben?
Frage 3: Die max. Spannung an den Arduino Pins beträgt ja max. 5V und der Strom max. 40mA (außer am Vin, da hier ja die Spannung von der externen Spannungsquelle abgegriffen werden kann - max. Strom 1A <= korrigiert mich, wenn ich falsch liege) Aber wie hoch ist denn die max. Belastung, die ich an den GND - Pins anlegen darf? Kann ich ausgehend vom Vin über einen Verbraucher direkt wieder in den GND vom Arduino gehen oder benötige ich ab einer bestimmten Belastung immer zusätzliche Bauteile, wie Transistoren? Gibt es da feste Grenzwerte?

Gruß Seb

[Reply #1 on:]

1) nein. Die Summe der Ströme wenn alle 9 LEDs einer Ebene leuchten ist zu groß für einen Arduino-Ausgang. Dazu braucht es einen Transistor der mehr Strom schalten kann.

2) wenn der Basisstrom groß genug ist um den Kollektorstrom nicht zu limitieren ( I_B > I_C/H_fe) funktioniert der Transistor als Schalter.

3) Du liegst falsch. Die Summe aller Ströme die in die Pins des ATmega hinein fließen (bei LOW) müssen am Masse-Pin wieder heraus. Das gleiche gilt für die Ströme die aus den Pins herausfließen (bei HIGH) und vom +5V pin kommen.
Diese Ströme dürfen maximal 200mA sein.
Der Limit am Vin Pin des Arduino ist einerseits durch die 1A Diode gegeben und anderseits durch die Dicke der Leiterbahnen. Wenn Du externe Verbraucher anschließen willst die etwas mehr verbrauchen ist es besser Du schließt das Netzteil direkt am Verbraucher und Leistungstransistor / Treiber/Relais an und zusätzlich den Arduino an Vin oder an der Netzteilbuchse.

Grüße Uwe
 

[Reply #2 on:]

Besten Dank Uwe für die schnelle Antwort

1) nein. Die Summe der Ströme wenn alle 9 LEDs einer Ebene leuchten ist zu groß für einen Arduino-Ausgang. Dazu braucht es einen Transistor der mehr Strom schalten kann.

2) wenn der Basisstrom groß genug ist um den Kollektorstrom nicht zu limitieren ( I_B > I_C/H_fe) funktioniert der Transistor als Schalter.

zu 1) aber wenn immer nur eine 1 LED kurz eingeschaltet ist und nicht mehrere gleichzeitig, dann sollte es doch funktionieren?

zu 2) in der Schaltung im Link oben sind die Transistoren entsprechend der Emitterschaltung eingebaut (von der Anodensäule des Würfels zum Kollektor des Trans. & vom Emitter zum GND der Schaltung) http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0203111.htm...richtig?
kann mir jmd. Beispiele nennen, in denen der Transistor entprechend den anderen beiden Schaltungsarten (Kollektor-, Basisschaltung) verwendet wird?

[Reply #3 on:]

1) ja, aber die LED werden sehr schwach leuchten da sie nur 1/27stel der Zeit leuchten. Mit 3 Transistoren leuchten sie 1/3tel der Zeit.
2) Das ist keine Emitterschaltung. Der Transistor wird im Sättigungsbereich betrieben und darum ist das keine Emitterschaltung.
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0208031.htm Transistor als Schalter
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/1201131.htm Treiberschaltung
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/1206121.htm Open collector

Grüße Uwe

[Reply #4 on:]

Danke...das Stichwort "Sättigung" und diese Erläuterung http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/1506161.htm hilft mir auf jeden Fall weiter zu verstehen.

noch eine Frage, die ich vergessen hatte:

Der Limit am Vin Pin des Arduino ist einerseits durch die 1A Diode gegeben und anderseits durch die Dicke der Leiterbahnen. Wenn Du externe Verbraucher anschließen willst die etwas mehr verbrauchen ist es besser Du schließt das Netzteil direkt am Verbraucher und Leistungstransistor / Treiber/Relais an und zusätzlich den Arduino an Vin oder an der Netzteilbuchse.

somit kann ich also mit dem externen Netzteil den Verbraucher und den Arduino über den Vin versorgen?dachte der Vin funktioniert analog dem 5V bzw. 3,3V Ausgang am Board und stellt nur die höhere Netzspannung die an der Netzteilbuchse anliegt zur Verfügung?

[Reply #5 on:]

... somit kann ich also mit dem externen Netzteil den Verbraucher und den Arduino über den Vin versorgen?dachte der Vin funktioniert analog dem 5V bzw. 3,3V Ausgang am Board und stellt nur die höhere Netzspannung die an der Netzteilbuchse anliegt zur Verfügung?

Die Netzteibuchse ist über eine Diode mit Vin verbunden und weiter zum 5V Spannungsstabilisator.
Vin ist 0,7V kleiner als die Spannung an der Netzteilbuchse (wegen der Diode).
Es ist oft nicht vorteilhaft die Elektronik die viel Leistung benötigt über Arduino zu versorgen. Besser ist oft die Schaltung und Arduino mit Spannung zu versorgen (zB eine Motortreiber mit Motor und Arduino).
Grüße Uwe