3 Leuchtdioden in Reihe

Der chaotische Hauptfaden

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3 Leuchtdioden in Reihe

Beitragvon Dsprog » Mi 5. Feb 2014, 15:55

Hallo,

ich hab mal eine Frage. Ich möchte 3 Leuchtdioden in Reihe schalten, habe aber nur 3,3 V Ausgangsspannung. Geht das überhaupt? Welche Dioden sollte ich am besten verwenden. Brauche ich vlt. Einen Spannungswandler. Mein Minus Pol verträgt aber auch nicht mehr als 3,3V, ich bräuchte also dann zwei Spannungswandler. Er müsste also in beide Richtungen wandeln.

Danke im Voraus

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Re: 3 Leuchtdioden in Reihe

Beitragvon uxlaxel » Mi 5. Feb 2014, 16:31

nein, geht nicht. leuchtdioden haben je mach typ und farbe eine flußspannung von 1,7 bis 3,4V.
zwei "normale" in reihe ohne vorwiderstand geht mit viel glück vielleicht. da müßtest du aber welche mit passender flußspannung finden. realistisch ist eine LED mit vorwiderstand.
alternativ verstärke doch dein signal und koppel es mit einer anderen betriebsspannung (z.b. 5 oder 12V)

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Re: 3 Leuchtdioden in Reihe

Beitragvon Dsprog » Mi 5. Feb 2014, 18:00

Mein Problem ist das ich mit einem Raspberry pi arbeite. Die GPIO Pins haben nuneinmal nur 3,3V. Ich würde nämlich gerne eine 3x3x3 Led Würfel bauen.
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Re: 3 Leuchtdioden in Reihe

Beitragvon uli12us » Mi 5. Feb 2014, 18:30

Und was spricht gegen ne Parallelschaltung?
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Re: 3 Leuchtdioden in Reihe

Beitragvon Obelix77 » Mi 5. Feb 2014, 18:44

Joule thief?
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Re: 3 Leuchtdioden in Reihe

Beitragvon Heaterman » Mi 5. Feb 2014, 18:57

Moin erstmal im Finger-Forum, sei willkommen unter den normalen Leuten hier.

Zum Topic:

Wieso 3 LEDs in Reihe? An einem Cube werden die doch alle einzeln angesteuert, siehe hier:

Raspi-Cube 3x3

Und dann sieh mal hier rein - alles, was das Herz begehrt, samt Codes:

http://www.forum-raspberrypi.de
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Re: 3 Leuchtdioden in Reihe

Beitragvon Sascha » Mi 5. Feb 2014, 20:04

Der Raspi wird mit 5V versorgt, afaik liegen die auch am GPIO-Stecker an. Dein Ausgangspin legst du über einen 4k7-Widerstand an die Basis eines BC547, dessen Emitter kommt an Masse. Zwischen 5V und Kollektor kommen deine drei Leuchtdioden mit ihren persönlichen Vorwiderständen parallel.
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Re: 3 Leuchtdioden in Reihe

Beitragvon Dsprog » Do 6. Feb 2014, 08:00

An den programmierbaren GPIOs liegen aber leider wirklich nur 3,3V an.
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Re: 3 Leuchtdioden in Reihe

Beitragvon TDI_Cruiser » Do 6. Feb 2014, 09:04

Dsprog hat geschrieben:An den programmierbaren GPIOs liegen aber leider wirklich nur 3,3V an.


Genau das kann auch nur so sein,
weil Eingangsspannung einer Platine nicht zwingend Betriebsspannung des Prozessors sein muß.

Da die Processoren heutzutage in 3v3 Technik sind, können sie auch nur 3v3 am Ausgang liefern
(und am Eingang vertragen!).

Besonders von dem ARM-Processor kann ich das mit Sicherheit behaupten....
(habe ich ja täglich mit zu tun.....)

Gruß,
Dieter
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Re: 3 Leuchtdioden in Reihe

Beitragvon phettsack » Do 6. Feb 2014, 10:25

Ich würde die LEDs nicht direkt am GPIO anschliessen sondern über einen ULN2003 (Transistor-Array) laufen lassen.
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Re: 3 Leuchtdioden in Reihe

Beitragvon Dsprog » Do 6. Feb 2014, 15:42

phettsack hat geschrieben:Ich würde die LEDs nicht direkt am GPIO anschliessen sondern über einen ULN2003 (Transistor-Array) laufen lassen.

Kenne mich mit diesen Microkontrolern leider nicht sehr gut aus. Was macht der ULN2003 denn?
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Re: 3 Leuchtdioden in Reihe

Beitragvon uxlaxel » Do 6. Feb 2014, 17:01

Dsprog hat geschrieben:
phettsack hat geschrieben:Ich würde die LEDs nicht direkt am GPIO anschliessen sondern über einen ULN2003 (Transistor-Array) laufen lassen.

Kenne mich mit diesen Microkontrolern leider nicht sehr gut aus. Was macht der ULN2003 denn?


transistor-array = mehrere transistoren in einem gehäuse.
bei zwölfbeinigen gehäusen sind das üblicherweise 4 transen. guck einfach mal ins datenblatt ;)
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Re: 3 Leuchtdioden in Reihe

Beitragvon Dsprog » Do 6. Feb 2014, 17:16

Sorry, ich verstehe aber trotz Datenblatt nicht so ganz was mir der ULN2003 bringen soll.
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Re: 3 Leuchtdioden in Reihe

Beitragvon uxlaxel » Do 6. Feb 2014, 17:22

transistoren zur verstärkung deines steuersignales.
sieht halt schöner ind technischer aus als drei einzelne transen. ist ja nur ein vorschlag.
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Re: 3 Leuchtdioden in Reihe

Beitragvon Stitch » Do 6. Feb 2014, 17:24

oh gott aua D: sagmal wieso hast du nen rasp wen du nicht mal ahnung hast was nen transistor aray ist geschweige den was ein transistor macht D:

du steuerst die transistoren mit der 3,3v steuerspannung an , diese schalten die 5 volt ein oder aus die du abgreifst für die leds
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Re: 3 Leuchtdioden in Reihe

Beitragvon uxlaxel » Do 6. Feb 2014, 17:33

und der uln2003 spart dir gleichnoch die widerstände und sonstige beschaltung. ist also eine schnell-und-einfach-fertig-werde-lösung in nur einem gehäuse.
ich kenne auch arrays, die wirklich nur stumpf 4 transen in einem gehäuse vereinen.
jetzt weißich auch, warum man die ULN20xx auf so vielen schaltungen findet. ;)
datenblätter lesen bildet :)
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Re: 3 Leuchtdioden in Reihe

Beitragvon uxlaxel » Do 6. Feb 2014, 17:39

Stitch hat geschrieben:er versteht ja nichtmal die datenblätter :/

hard- und software sind nun 2 verschiedene hausnummern. nicht jeder frickler beherrscht beides. ich stehe total mit software auf kriegsfuß! ;)
mit atmega, pic, raspi und co kannst du mich jagen ;)
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Re: 3 Leuchtdioden in Reihe

Beitragvon Dsprog » Do 6. Feb 2014, 17:54

Stitch hat geschrieben:oh gott aua D: sagmal wieso hast du nen rasp wen du nicht mal ahnung hast was nen transistor aray ist geschweige den was ein transistor macht D:

du steuerst die transistoren mit der 3,3v steuerspannung an , diese schalten die 5 volt ein oder aus die du abgreifst für die leds


Erstmal um das klar zu stellen ich weiß genau was Transistoren sind. Ich habe nur noch nie mit ihnen in einem "Gehäuse" gearbeitet. Der ULN2003 regelt mir meine 3,3V also auf 5v oder eben umgekehrt. Richtig?
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Re: 3 Leuchtdioden in Reihe

Beitragvon Bjoern » Do 6. Feb 2014, 18:29

Ohjeh, gerade dieser Satz liest sich, als wüsstest du es eben nicht (ich will jetzt nichts unterstellen, aber es liest sich in meinen Augen halt so...)

Möglichst primitive Erklärung zum ULN: Stell dir sieben baugleiche Transistoren vor. Jetzt lötest du an jeden einen Basiswiderstand. Jetzt nimmste diese sieben Transistoren, und lötest alle Emitter zusammen. Nun tüddelst du an den gemeinsamen Emitteranschluss den du so erhältst einen Draht. An jeden Basiswiderstand und jeden Kollektor lötest du auch jeweils einen Draht. Nun tauchst du das Konstrukt in Vergussmasse, so dass nur noch die Drähte raus stehen. Fertig ist dein ULN2003.
(Zumindest ausreichend fertig für die hier erwünschte Anwendung. Korrekter weise müsstest du noch an jeden Kollektor eine Diode mit der Anode löten, alle Kathoden zusammen braten und ebenfalls raus führen, das wäre der COM Anschluss des ULN - Dient z.b. bei Induktiven Lasten als Freilaufdiode, wird für deine LEDs nicht benötigt).

Ich hoffe, aus dieser einfach nachzuvollziehenden Beschreibung des Aufbaus des ULN ist ersichtlich, was er denn jetzt tut und wie man den verwenden kann.

Gruß
Björn
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Re: 3 Leuchtdioden in Reihe

Beitragvon felixh » Do 6. Feb 2014, 18:32

Erstmal um das klar zu stellen ich weiß genau was Transistoren sind. Ich habe nur noch nie mit ihnen in einem "Gehäuse" gearbeitet.

[OT]
Sorry wenn ich das jetzt so direkt sage, aber wenn du wüsstest was eine Transe ist, und was sie tut, hättest du dir deine Frage schon selber beantwortet ;-)
Nicht böse gemeint!
[/OT]

Der ULN2003 regelt mir meine 3,3V also auf 5v oder eben umgekehrt. Richtig?

fast.

Ein Transistor ist eigentlich nichts anderes, als eine gesteuerte Stromquelle.
Das heisst, ein Strom fliesst in die Basis zum Emmitter, und steuert damit einen strom vom Collektor zum Emmitter.

Der Strom Vom Collektor zum Emmitter beträgt dann einfach: Basisstrom * stromverstärkung

Die Stromverstärkung beträgt bei Kleinleistungstransistoren meist irgendwas zwischen 200 und 600.
Bei Leistungstransistoren so 10 - 50, selten mehr.

Ein Transistor kann damit auch als Schalter verwendet werden: z.B. eine LED schalten:
transe.png
transe.png (6.01 KiB) 5092-mal betrachtet


VCC ist eine beliebige versorgungsspannung. Sie darf natürlich nicht größer sein, als der Transistor das aushält - bei einem BC547 also 65V, oder bei einem ULN2003 50V.

Ein kleiner strom in die Basis dieses Transistors verursacht also einen großen Stromfluss von VCC, durch die Diode in den Collektor der Transe.
Wenn du jetzt die LED leuchten lassen willst, musst du also einfach nur einen strom in die Basis fliessen lassen, der Transistor wird leitend und die LED leuchtet.

Für den Raspi bedeutet das: du kannst mit einer kleinen spannung (3v3) eine große spannung schalten (bis 50V).
GPIO-Pin auf HIGH-Pegel bedeutet dann: Transistor leitet; LOW pegel: Transistor Sperrt.

//EDIT:
Was hier noch erwähnenswert sein sollte: Ein Transistor lässt sich zwar durch eine Stromquelle beschreiben, Erzeugt aber von sich aus keinen Strom! Es kann nur ein Strom geregelt werden!

//EDIT2: Wenn ich hier jetzt oirgendwen für blöd verkauft haben sollte, tut es mir leid :mrgreen:
//EDIT3: Es ist natürlich ein ULN2003... Und JA, da muss natürlich noch ein Widerstand vor die Diode
Zuletzt geändert von felixh am Fr 7. Feb 2014, 02:41, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: 3 Leuchtdioden in Reihe

Beitragvon Bjoern » Do 6. Feb 2014, 18:50

Schöne Erklärung, aber in deinem Schaltbild fehlt ein R ;)
Der Transistor wird in der hier gewünschten Anwendung voll durchgesteuert -> Die LED brennt durch. Also entweder einen Widerstand vor die LED oder zwischen LED und Transistor, oder hinter den Transistor.
Mit Widerstand am Emitter fungiert der Transistor als Konstantstromtreiber für die LED, zumindest wenn die Basisspannung bei Ansteuerung stabil ist.

Gruß
Björn
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Re: 3 Leuchtdioden in Reihe

Beitragvon felixh » Do 6. Feb 2014, 18:54

Den hab ich mir jetzt geschenkt ;)
Aber du hast nur zu 50% recht: Du könntest den Basiswiederstand auch so wählen, dass bei 3v3 genau 20mA durch die diode fliessen :mrgreen:
[/klugscheiss]
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Re: 3 Leuchtdioden in Reihe

Beitragvon Bjoern » Do 6. Feb 2014, 19:02

Ich bin jetz vom ULN mit integriertem Basiswiderstand und Direktanschluss an einen GPIO ausgegangen ;) Aber ja, dies wäre auch eine Möglichkeit.
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Re: 3 Leuchtdioden in Reihe

Beitragvon felixh » Do 6. Feb 2014, 19:21

So, um mal wieder bezug zum Topic zu bekommen, hab ich hier mal schnell nen 3x3 Würfel aufgemalt:

transe.png
transe.png (198.39 KiB) 5057-mal betrachtet


Die idee dahinter ist Multiplexing.
Du hast also 3 Ebenen à 3x3 LEDs.

Da GPIO-Pins selten und Wertvoll sind, will man möglichst wenig davon verbrauchen, und immer schön Sprasam sein.
Um ohne Multiplexing einen 3x3x3 LED-Würfel zu bauen, bräuchtest du schon 27 Stück davon (kp ob der Raspi soviele überhaupt hat).

Also teilt man den Würfel auf Ebenen auf: 3 Ebenen à 9 LEDs.
Die Anoden der LEDs werden dann übber einen Transistor auf masse gezogen.
Theoretisch könnte das auch ein GPIO-Pin erledigen, du musst aber bedenken, dass dann der Strom von allen Ebenen-LED dadrüber fliesst. In unserem Fall 9x 20mA.
das Wird den GPIO mit sicherheit in die Knie zwingen.

dafür ist der Transistor da: er übernimmt den Strom, den der GPIO nicht leisten kann.

Ich mache also einen Transistor leitenend, und wähle so die Ebene aus.
Dann kann ich mit den oberen 9 GPIOs die LEDs auf dieser Ebene an und ausschalten.
Die Anderen Ebenen sind davon nicht betroffen, da deren Transistoren ja sperren, und somit kein Strom über die Dioden fliessen kann.

Jetzt geht man einfach ganz schnell alle Ebenen nacheinander durch, und für das Auge erscheint es als Stehendes Bild.
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Re: 3 Leuchtdioden in Reihe

Beitragvon phettsack » Do 6. Feb 2014, 19:38

Hier Infos zu den Transistor-Arrays:
http://www.brunwinkel.de/elektronik/ics/uln2803/

Und hier kann man die günstig kaufen (dauert eben 3-4 Wochen):
http://www.ebay.de/itm/320977039500
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