Hilfe, meine Lichtsteuerung macht Töne

[fröstel]

Moin, man möchte meinen das kann so schwer nicht sein. Aber mein aktuelles Projekt macht mich kirre.

Eine simple PWM für ein paar LEDs fängt furchtbar nervend an zu fiepen / surren / pfeifen sobald man im Bereich von 10...90 % Pulsweite ist. Schaltung anbei. Der PWM-Takt kommt vom AVR mit knapp 4 kHz, insgesamt hat der mit vier PWM-Ausgängen (4 * 2 * 5 = 40 LEDs) und der Schlatplan anbei zeigt nur ein Viertel der gesamten Mimikri.

Das Fiepen verschwindet sobald ich die Kondensatoren C2 und C4 entferne (beide 4,7 µF, im Plan probehalber mit verschiedenen Werten). Ebenso wenn ich dort gigantisch große Werte rein packe (> 50 µF), kleinere Werte führen erst zur Erlösung wenn sie schon viel zu klein für die angestrebte Signalglättung sind. Spulen gibt's nur zwei auf der Leiterplatte, beide weit weg und mit dünnflüssigem Silikon getränkt. Auch sonst kann ich mit meinen Fingern auf der Leiterplatte rumdrücken ohne den Ton zu beeinflussen.

Hilfeeee! Das ist so fies, man entwirft eine Schaltung elektrisch genau das tut was sie soll, und dann kommt plötzlich aus der akustischen Ecke so ein Bockmist. Hat jemand eine Idee, was ich da machen kann ohne auf die Glättung zu verzichten. Das grundsätzliche LED-Konzept (8 * 5) kann ich leider nicht beeinflussen.

[EL84]

Moin,
also 200hz würden vollkommen reichen weniger Schaltverluste und die Störabstrahlung wird geringer. Ich versteh
nicht für was c2 und c4 gut sein sollen, wenn ich die Schaltung richtig interpretiere sollte in dem Moment wo der
Mosfet sperrt sich die Kondensatoren c2 und c4 Schlagartig laden nur begrenzt durch den R mit 1 ohm, dadurch
bekommen die LEDs richtig dicke Pulse was das Pfeifen erklären würde.

Gruß EL84

[ferdimh]

Sind C2 und C4 eigentlich Keramik? Wenn ja, dann setz mal Folientypen ein.
Kerkos lärmen im Audiobereich IMMER.
Davon abgesehen sehe ich kein Problem, da nen ernsthaften Elko zu montieren.
Dann hältste dir allen HF-Scheiß und Geflimmer sicher fern.

[raphTec]

Ich bin der Meinung die Elkos (C4 und C2) gehören nach V+ geschalten, nicht nach Masse. Dann können sie auch richtig glätten.

[winnman]

PMW Takt 4kHz -> kann ja nur fiepen!

Wenn das dein Grundtakt ist muss das pfeifen.

Entweder deutlich > 20kHz oder wenn hinterher was zum Glätten hängt < 20Hz

Dazwischen wird das immer irgenwelche Geräusche geben weil du im Hörbereich bist.

[shaun]

@raphtec: wenn man die Speisequelle als ideale Spannungsquelle ansieht, ist es egal, wohin die Kondensatoren geschaltet werden. Nur im Einschaltmoment liegen sie wie gezeichnet etwas unglücklich.

> Kerkos lärmen im Audiobereich IMMER.

Richtig, und sind ebenso tolle Mikrofone. Ich erinnere immer gerne an 220n 100V SMD-Kerkos, mit 70V vorgespannt konnte man die Spannung über den Kondensator um einige Vss modulieren durch Klopfen auf die Platine mit dem Finger. Mit hartem Werkzeug gingen auch >10Vss. Achso, die haben übrigens die Spannungsversorgung für die Röhre in einem Neumann-Mikro glätten sollen

[Roehricht]

Hallo ,

ne Induktivität dazwischen , schont Transistor und Elkos. Den Takt oberhalb des Hörbereiches wählen und gut isses. HF hält man sich vom Hals indem man die Schaltung eindost und und die Zu-und Ableitung verdrosselt. Die Induktivität verbessert auch den Gesamtwirkungsgrad.

73
Wolfgang

[EL84]

Eine Frage Männers,
bin ja immer dabei weiterzulernen, ist es wirklich so dass der Elko sich komplett läd sobald der Mofet sperrt
und sich über den 430 Ohm Widerstand entläd sobald der Mosfet leitet? Dann würde er ja außer zu heizen keinen
Sinn machen?

Hintergrund meiner Frage, habe für Tschäikäi eine Lichsteuerung gebaut die komplett ohne Glättung bei 200hz läuft
und Absolut kein Geräusch von sich gibt, auch konnte ich von 100khz bis 1,3 Ghz mit meinem Scanner keine Störstrahlung festellen obwohl er direkt neben der Schaltung lag. Habe den Mofet langsam schalten lassen in dem
ich Ladestrom des Gates mit 220R begrenzt habe. War das richtig So?

Gruß EL84

[shaun]

Das war auf jeden Fall weise, wenn man die Messmöglichkeit und die Notwendigkeit nicht hat, kann man bei solchen Dingen auf hohe Schaltfrequenzen gut verzichten. Hohe Schaltfrequenz macht dann aber nur mit Drossel und Freilaufdiode Sinn - dann wird der LED-Strom glatter als bei einer PWM, verläuft dann halt dreieckförmig mit DC-Offset, sprich mittlerer Strom ist DC, muss dann aber das Delta-I, also die Peak-Peak-Amplitude des Dreiecks so bemessen, dass Ifmax der LED nicht überschritten wird, oder mit Cs glätten - dann sehen die Cs aber den Delta-I, der Innenwiderstand der LEDs liegt dann parallel zum ESR des Kondensators -> Stromteiler! Ein kleiner R in Reihe zu den LEDs macht da schon viel aus.

[EL84]

Gut habe den 220R experimentell auf dem Steckbrett ermittelt in dem ich einfach ausprobiert habe, und mit
dem Scope gemessen bis die Schaltflanke eine leichte Rundung hatte aber der Mosfet im To-220 sich nur leicht
erwärmt hatte. Mein Gedanke dahinter, war erstens bin ich auch Kurzwellenhörer und will keinem anderen Störungen zumuten zweitens dachte ich mir weil das ganze aus einem Schaltnetzteil versorgt wird dass diesem knallharte Schaltflanken nicht so schmecken könnten. Und die 200hz flimmern absolut nicht auch bei empfindlichen Personen.

Gruß EL84

[flogerass]

Wenn man schnell schaltet und ne Drossel einbaut, muss aber auch eine Freilaufdiode rein. Alles viel zu viel Aufwand.

Wenn die Farbtemperatur und Farbmischung aber stabil reproduzierbar sein soll würde ich ohne Filterung mit niedrigen Frequenzen arbeiten. Durch die Filterung wird aus der PWM nämlich ein linear geregelter Strom. Da aber die Kennlinien der LEDs alles andere als linear sind, und sich die Farbtemperatur von weißen LEDs mit dem Strom ändert, passen die verhältnisse nichtmehr.

Wenn du langsam schaltest funktioniert das ohne Filterung. Bei Solarladereglern wird mit 30Hz der komplette Solarstrom von mehreren zig A geschaltet. Die kommen auch alle durch den EMV-Test. 200 Ohm Gatewiderstand gehen schon in die richtige Richtung. Hängt aber von Qg ab. 100µs Schaltflanke dürfen es schon sein.

Für ungefilterte Licht-PWM-erei empfehle ich 400Hz. Darunter sieht man es in den Augenwinkeln manchmal flimmern.

[shaun]

Die Farbe ist ein guter Punkt. Das ist bei LEDs auch ein "pro" für eine normale ungefilterte PWM. Das Auge sieht die mittlere Leistung, aber der Chip ist flinker, der sieht immer den gleichen Strom, ergo gleiche Farbwiedergabe.

[EL84]

Das mit den 400hz werde ich mir merken obwohl bis jetzt keiner bei den 200hz ein Flimmern bemerkt hätte, habe hier 6000 Smd plcc4 Leds liegen die darauf warten im ganzen Haus als Panels verbaut zu werden, und wenn man schon die Möglichkeit hat auf das Endergebnis Einfluss zu nehmen dann wirds so gemacht.

@ Fröstel:
Ich würde nach den Empfehlungen von den anderen die Elkos rausschmeißen mit der Pwm Frequenz auf 400hz runtergehen(einfach anderer Vorteiler vom Timer bei Hardware Pwm) und falls du kein Scope hast den Gatewiderstand von 33 ohm langsam vergrößern bis der Mosfet leicht warm wird.

Gruß EL84

[ferdimh]

Ich würde den LED-Strom nur tatsächlich PWMen, wenn die Farbwiedergabe von Relevanz ist.
Wenn es sich um weiße LEDs handelt, vergiss es. Es gibt schlichtweg keine Notwendigkeit dafür. Die geringfügige Veränderung der Farbtemperatur fällt in der Praxis nicht auf.

@Elko laden: Der lädt sich nicht komplett. Der lädt sich maximal ein Stück weiter auf, (ich schätze 1V), so dass der LED-Strom auf "nahe null" geht. Die LEDs haben ja eine "Fast-Zenerdioden-Kennlinie".
Wenn man den Elko groß genug wählt, bleibt die Spannung (und damit, da die LEDs auch einen differentiellen WIderstand >0 haben, auch der LED-Strom) näherungsweise konstant.
Die Schaltung verhält sich dann tatsächlich wie ein regelbarer Vorwiderstand. Damit heizt sie kein Stück mehr als ein vornedran geklemmtes Poti.
Klar wäre ein Schaltregler effizienter. Die Frage ist, ob das den Aufwand wert ist.

Wenn die Schaltfrequenz niedrig genug bleibt, geht die Summe der Leistung der Störpeaks hinreichend weit runter, dass man sich um das Problem keine wirklichen Gedanken mehr machen muss.
Die oft zitierte Aussage, dass man mit niedrigerer Frequenz nur mehr Peaks bekommt, die in der Summe gleich stark sind, ist nur richtig, wenn man die Spannungen addiert (was man mathematisch machen kann; dies gibt aber keinen zur Beurteilung der EMVerseuchung tauglichen Wert)

[EL84]

@ Ferdimh
Also bei allen Leds die ich bisher gesehen hab ist die Lichtfarbe deutlich vom Strom abhängig, meine warmweißen
gehen bei niedrigem Strom ins Rötlichere.

[ferdimh]

Komisch, das habe ich oft erzählt bekommen, aber noch nie selbst beobachtet (außer bei GANZ billigen 5mm-LEDs, die quasi immer auf Überlast laufen).
Ernsthafte LEDs (ab 1W aufwärts), die sich in meinem Besitz befinden, zeigen dieses Verhalten definitiv nicht. Lediglich meine 10W-Spiegeleier verschieben sich ab 30W ins Bläuliche.

[EL84]

Also laut Datenblätter gilt die Lichtfarbe bei Nennstrom, sogar bei IR-Leds ist die Wellenlänge vom Strom abhängig.
Meine warmweißen leuchten bei niedrigem Strom schon fast orange was wohl gar nicht geht. Mit den Neutralweißen
kann ichs im Moment nicht testen weil die Panels bei Tschäikäi in der Werkstatt verbaut sind und die restlichen 1500stk. noch auf der Rolle warten um auf Platine verlötet zu werden. Wen die Veränderung der Lichtfarbe nicht
stört kann über den Strom dimmen um die Verluste der Vorwiderstände zu sparen. Meine Lampen werden jedenfalls mit Pwm gedimmt werden, mit relativ kleinem Vorwiderstand und mehreren LEDs in Reihe um gerade noch so über die Flussspannung zu kommen bei 24V, ist das auch nicht so ineffektiv.

Gruß EL84

[ferdimh]

Wir reden also von Kram der <<1W-Klasse, wenn du von 1500 Stück sprichst?
Dann wundert mich da gar nix. Außer wenn der Kram in 2 Jahren noch geht oder tatsächlich sinnvoll Licht macht.
Bei weißen LED beeinflußt der Strom die Lichtfarbe eigentlich kaum, weil der originale Blauanteil kaum zum Gesamteindruck beiträgt.
Und der Phosphor sieht den Strom nicht, der wird nur bei P=viel etwas ineffizienter.
Eine brauchbare LED in sinnvoller Leistungs- und Effizienzklasse zeigt dieses Verhalten definitiv nicht in sichtbarem Maße.

Mit wenig Vorwiderstand und "Knapp über Schwellspannung arbeiten" ist übrigens auch gewagt, weil die bei Erwärmung sinkende Schwellspannung den Strom dann massiv steigen lässt. der Vorwiderstand ist nicht zum Spaß da.

[Nicki]

Wer das nicht glauben mag, besafte eine 50W-LED mit mittelprächtiger Kühlung mit ca. 30V und staune über das thermische Durchgehen.

[raphTec]

Mittlerweile sollte doch jeder kapiert haben, dass man LEDs nicht einfach an ne Konstantspannung knallen darf. Und in billigen Taschenlampen sind Übergangswiderstände und der Innenwiderstand der Batterie da.

[EL84]

Ja es sind welche im Plcc Gehäuse die bekommen pro Stück 40ma habe auf den Panels 8 Stück in Reihe und 27R als
Vorwiderstand. Und ja du hast recht bei Erwärmung steigt der Strom an aber nicht so extrem, wir haben bei Tschäikäi
die Spannung so eingestellt dass er bei max Erwärmung max Nennstrom fließt habe jetzt die Zahlen nicht mehr im Kopf
aber mehr wie 10% waren es nicht vom Einschalten bis Nennstrom. Die Leds sind auch gut gekühlt es sind auf einer
Eurokarte 120 Stück. Die Eurokarte ist auf ein fast doppelt so großes Stück Alublech geschraubt welches wegen besserer Abstrahlung im IR Bereich schwarz Lackiert ist. Schau mal in deinen Faden mit dem Gas Jockel da hatte
Tschäikäi Fotos von den Panels reingetan nur schlecht beschrieben warum die da sind. Und Licht machen die Teile
ohne ende wir haben bei ihm 4 Stück über der Arbeitsfläche die ca 4m lang ist. Durch die viele Leds ist beim arbeiten auch so gut wie kein Schattenwurf erkennbar, sehr Vorteilhaft beim Röhrenradio schrauben.
edit Foto :
http://www.fingers-welt.de/imghost/up/2 ... 214631.jpg
Die Widerstände sind 1206er
Die Verfärbung stammt vom Kolophonium mit dem ich die Platine vor dem Löten beschichtet hatte.

Gruß EL84

[ferdimh]

Also, halten wir fest: Es gibt LEDs, die ihren Farbton ändern.
Es gibt einen Riesenberg LEDs, die es nicht tun.
Daraus eine generelle Notwendigkeit abzuleiten halte ich für nicht Zielführend. M.E. sollte "Elko drüberdübeln und Ergebnis beobachten" schnell genug getan sein, dass wir uns eine weitere Diskussion hier schenken können.

[EL84]

Ja ihm sollte geholfen worden sein für was er sich entscheidet bleibt ihm überlassen.
Es führen halt viele Wege nach Rom, bei jedem Problem gibts 1000 Möglichkeiten wie man es löst.


Gruß EL84

[fröstel]

Männas, ihr seid super, Danke! Das macht alles Sinn, ist aber vorher nicht am Brett vor meinem Kopf vorbei gekommen.

Mit dem Gate-Widerstand werde ich heute bestimmt noch mal tüfteln. Farb-Wiedergabe ist tatsächlich relevant, dass ich mir mit den Kondis da ein potentielles Ei gelegt habe muss ich auch mal gründlich prüfen.

Wegen der Frequenz muss ich mal schauen, weil es sich um die Beleuchtung einer Kamera handelt die da doch anders reagiert als das menschliche Auge. Ohne die Kondis hatte ich im Video eine Art Schwebung, dass alle ~4 Sekunden in einem Frame die Helligkeit um eine knappes Prozent abgesackt ist. Nicht dramatisch, in der Applikation aber schon störend. Das ist wohl rigendeine blöde Überlagerung mit der Videofrequenz (~28 Hz) die ich durch Verändern der PWM-Frequenz verschieben aber nur mit den Kondis wirklich auslöschen konnte. Schnellere PWM geht leider nicht weil der AVR in der gewünschten Auflösung (12 Bit) nicht mehr packt.