Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik IR-Diode anschließen


von Highii H. (highii)


Lesenswert?

Hallo,

ich habe eine IR-Diode (TSUS520). Die Daten:
- Forward Voltage 1.3V
- Forward Current 100mA.

Wie schließe ich diese an Atmega8 mit 5V Betriebsspannung an? Nehme ich 
da einfach einen Vorwiderstand? Wenn 'ja' wie groß muss er sein?
Auf anderen Schaltplänen habe ich gesehen, dass man einen Transistor 
verwenden kann. Mit Widerstand zwischen uC und Basis und die IR-Diode 
über Widestand von +5V an den Collector. Wie würden denn da die 
Berechnung der Widerstände aussehen?

Wo liegen die Unterschiede? Ist eins zu bevorzugen?

Danke für die Hilfe.

LG

von cppler (Gast)


Lesenswert?

Lies Dir das Tutorial durch und schaue ins Datenblatt:
http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Tutorial:_IO-Grundlagen

von L. P. (lpg)


Lesenswert?

highii H. schrieb:
> Nehme ich
> da einfach einen Vorwiderstand?

Mit einem AVR gehen max. 20mA pro Pin. Also wird das mit den 100mA 
direkt nichts.

highii H. schrieb:
> Auf anderen Schaltplänen habe ich gesehen, dass man einen Transistor
> verwenden kann. Mit Widerstand zwischen uC und Basis und die IR-Diode
> über Widestand von +5V an den Collector.

100 Punkte. Genau so macht man das!
Den Vorwiderstand berechnet man genau so wie bei einer farbigen LED. Der 
Basiswiderstand vom Transistor hängt von dessen Stromverstärkung ab.

Lg.

von Highii H. (highii)


Lesenswert?

L. P. schrieb:
> Den Vorwiderstand berechnet man genau so wie bei einer farbigen LED. Der
> Basiswiderstand vom Transistor hängt von dessen Stromverstärkung ab.

Gibt es irgendwo eine "Berechnungsformel" für einen Laien? :-)

von L. P. (lpg)


Lesenswert?

Sorry...

Aber google findet z.B. als erstes das hier:

http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/1109111.htm

Lg

von Axel S. (a-za-z0-9)


Lesenswert?

highii H. schrieb:

> ich habe eine IR-Diode (TSUS520). Die Daten:
> - Forward Voltage 1.3V
> - Forward Current 100mA.

Diese Daten sind nicht notwendigerweise entscheidend.

> Wie schließe ich diese an Atmega8 mit 5V Betriebsspannung an?

Wozu soll die IR-LED denn dienen? Ich nehme an, du willst sie ein- und 
ausschalten können? Soll das eher eine IR-Fernbedienung werden oder eine 
Beleuchtung (z.B. für eine IR-Kamera)?


XL

von Bernie (Gast)


Lesenswert?

Du kannst einen µC-Port mit Rb = 1...2,2 kOhm mit der Basis
eines pnp-Transistors (z.B. BC 337-40) verbinden. Emitter an
Masse, Kollektor über IR-Diode und 36 Ohm nach +5 Volt.

Damit können ca. 100 mA durch die IR-Diode fließen.

Dabei muss sie eine Leistung von  ca. 3,6 V x 0,1 A = 360 mW
verkraften. Das liegt dicht an ihrer absoluten
Obergrenze von 370 mW.

Damit sollte man sie auf Dauer nur zu 50% der Zeit (innerhalb
einer Sekunde, oder - sowieso - länger!) belasten.
- Bei Fernsteuerungen mit Pulsansteuerung GRUNDSÄTZLICH kein
Problem.

Aber: Baue Vorsichtsmaßnahmen für den Fall eines ungewollten
Dauer-Einschaltens der Diode ein!

Ein Ableitwiderstand von 33...100 kOhm an der Basis des
Transistors gegen Masse hilft schon mal gegen den
Hi-Z-Zustand des µC-Ports.

Den Rest schafft defensiv entworfene Software, oder
kapazitive Kopplung.

von Axel S. (a-za-z0-9)


Lesenswert?

Bernie schrieb:
> Damit können ca. 100 mA durch die IR-Diode fließen.
>
> Dabei muss sie eine Leistung von  ca. 3,6 V x 0,1 A = 360 mW
> verkraften. Das liegt dicht an ihrer absoluten
> Obergrenze von 370 mW.

Das mußt du noch üben.

> Damit sollte man sie auf Dauer nur zu 50% der Zeit (innerhalb
> einer Sekunde, oder - sowieso - länger!) belasten.

und jetzt wirds richtig Unsinn.

Bitte Leute. Der TE ist offensichtlich unerfahren. Also erzählt ihm 
nicht noch zusätzlich Unsinn.


XL

von Highii H. (highii)


Lesenswert?

Axel Schwenke schrieb:
> Bernie schrieb:
>> Damit können ca. 100 mA durch die IR-Diode fließen.
>>
>> Dabei muss sie eine Leistung von  ca. 3,6 V x 0,1 A = 360 mW
>> verkraften. Das liegt dicht an ihrer absoluten
>> Obergrenze von 370 mW.
>
> Das mußt du noch üben.
>
>> Damit sollte man sie auf Dauer nur zu 50% der Zeit (innerhalb
>> einer Sekunde, oder - sowieso - länger!) belasten.
>
> und jetzt wirds richtig Unsinn.
>
> Bitte Leute. Der TE ist offensichtlich unerfahren. Also erzählt ihm
> nicht noch zusätzlich Unsinn.
>
> XL


Was ist daran falsch?

Sie soll als Lichtschranke dienen.

von nicht "Gast" (Gast)


Lesenswert?

highii H. schrieb:
> [Unsinn von Bernie]
>
> Was ist daran falsch?

Er hat ganz einfach irgendwelche Werte erfunden, um dich zu verwirren 
(3,6V, 370mW). Und er hat dir einen pnp- statt einem npn-Transistor 
andrehen wollen.

von Axel S. (a-za-z0-9)


Lesenswert?

highii H. schrieb:
> Axel Schwenke schrieb:
>> Bernie schrieb:

>>> Damit können ca. 100 mA durch die IR-Diode fließen.
>>> Dabei muss sie eine Leistung von  ca. 3,6 V x 0,1 A = 360 mW
>>> verkraften. Das liegt dicht an ihrer absoluten
>>> Obergrenze von 370 mW.
>>
>> Das mußt du noch üben.
>>
>>> Damit sollte man sie auf Dauer nur zu 50% der Zeit (innerhalb
>>> einer Sekunde, oder - sowieso - länger!) belasten.
>>
>> und jetzt wirds richtig Unsinn.

> Was ist daran falsch?

Na die 360mW zum Beispiel (es sind 130mW). Oder daß man die erlaubte 
Dauer(!)leistung nur für 50% der Zeit fahren dürfen soll. Hier ist es 
viel wichtiger, das Kleingedruckte zu lesen. Zum Thema Kühlung/Einbau 
und Umgebungstemperatur.

> Sie soll als Lichtschranke dienen.

Und? Willst du sie nun mit deinem ATmega8 ein- und ausschalten können? 
Dauerlicht oder gepulst?

Denn wenn sie dauernd leuchten soll, brauchst du keinen Transistor, nur 
einen Vorwiderstand. Zum ein-/ausschalten bräuchtest du wiederum einen 
Transistor oder MOSFET.

Und wenn die IR-LED gepulst betrieben wird, was man bei Fernbedienungen 
und Lichtschranken gerne macht, dann betreibt man die LED typischerweise 
in den Impulsspitzen mit einem höheren Strom als dem zulässigen 
Dauerstrom, weil das die Reichweite vergrößert. Da kommt es dann auf die 
Impulsfrequenz und das Tastverhältnis an.

Du siehst also: man kann dir gar keinen vernünftigen Rat geben, 
solange du nicht ein bisschen mehr Kontext lieferst.


XL

von Highii H. (highii)


Lesenswert?

> Du siehst also: man kann dir gar keinen vernünftigen Rat geben,
> solange du nicht ein bisschen mehr Kontext lieferst.

Die IR-Diode soll über einen Atmega8 angesteuert werden. Dabei wird sie 
mit 36KHz getaktet um gegen Sonneneinstrahlung robust zu sein. Da sie 
als IR-Reflexschranke dienen soll, muss sie nur ca. 20cm weit reichen. 
Da sie dauerhaft aktiv sein soll, hatte ich vor (aus 
Stromkostengründen), dass sie nicht durchgehend mit 36KHz läuft, sondern 
es reicht, wenn sie nur für jeweils 100ms aktiv ist und für weitere 
100ms aus ist. Irgendwas in der Größenordnung, da ein Schaltvorgang 
sowieso nicht kürzer ist. Also ich meine wenn sich etwas in der Schranke 
befindet, dann eh für mehr als 100ms.

von Axel S. (a-za-z0-9)


Lesenswert?

highii H. schrieb:
>> Du siehst also: man kann dir gar keinen vernünftigen Rat geben,
>> solange du nicht ein bisschen mehr Kontext lieferst.
>
> Die IR-Diode soll über einen Atmega8 angesteuert werden. Dabei wird sie
> mit 36KHz getaktet um gegen Sonneneinstrahlung robust zu sein. Da sie
> als IR-Reflexschranke dienen soll, muss sie nur ca. 20cm weit reichen.
> Da sie dauerhaft aktiv sein soll, hatte ich vor (aus
> Stromkostengründen), dass sie nicht durchgehend mit 36KHz läuft, sondern
> es reicht, wenn sie nur für jeweils 100ms aktiv ist und für weitere
> 100ms aus ist.

Na bitte, wir kommen doch langsam dahin wo wir wollen.

Du brauchst in jedem Fall einen Transistor, um die LED zu schalten. Die 
Schaltung findest du im Artikel AVR-Tutorial: IO-Grundlagen im 
letzten Abschnitt "... wenn mehr Strom benötigt wird". Dort ist auch der 
Link zur Berechnung des Basiswiderstandes.

Den Vorwiderstand für die LED berechnest du für den gewünschten 
Impulsstrom. Die grundlegende Formel steht hier: 
Beitrag "Re: elementare Frage LED an AVR"

Wenn du mit 36kHz bei einem Tastverhältnis von 0.5 arbeitest 
(Einschaltzeit = Ausschaltzeit) dann verträgt deine LED bis 300mA. Die 
zusätzliche Tastung mit 100ms lasse ich hier unberücksichtigt. 
Prinzipiell würde dadurch nochmal mehr Strom gehen.

Andererseits willst du eine eher kleine Entfernung überbrücken und zudem 
noch Strom sparen. Deswegen kann es sinnvoll sein, mit weniger Strom zu 
arbeiten. Um so mehr wenn du deinen Programmierkünsten nicht vertrauen 
kannst und vielleicht als Folge eines Fehlers die LED dauerhaft 
einschaltest. Zumindest in der Testphase wäre es geraten, die LED nicht 
mit mehr als dem zulässigen Dauerstrom zu betreiben (150mA).

Falls du als Empfänger einen TSOP-irgendwas einsetzen willst, dann 
beachte daß diese Teile prinzipiell eine Modulation der Lichtquelle 
erfordern (dauerhaft 36kHz geht nicht) und daß die Impulse entweder 
kurz sein müssen (bis ca. 70 Perioden des 36kHz Trägers) oder ein 
Tastverhältnis < 0.3 haben müssen. Siehe Diagramm "Envelope Duty Cycle 
vs. Burstlength" im Datenblatt. 100ms : 100ms geht vermutlich nicht. 
30ms : 70ms wäre besser.


XL

von Highii H. (highii)


Lesenswert?

Wow! Das nenne ich mal eine ausführliche und hilfreiche Erklärung! Da 
werde ich mich gleich mal ans Lesen machen. Vielen Dank. Ich hoffe, dass 
alle meine fragen geklärt sind.

Lg

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.