Hallo, für Weihnachten würde ich mir gerne einen kleinen LED-Tannenbaum bauen. Die Schaltung steht bereits, allerdings nur auf einem Steckboard, das an ein Evaluation Board angeschlossen ist. Ich würde die Schaltung jetzt gerne per USB versorgen, bin mir nach meinen Recherchen im Internet aber nicht ganz sicher, was man da alles beachten muss. Ich habe einige Schaltpläne gefunden, die sowohl einen 10nF als auch einen 100nF Abblockkondensator parallel verwenden. Anschließend in Reihe noch eine Induktivität, deren Sinn ich nicht ganz verstehe. Bildet die eine Art Tiefpass? Wäre mein Aufbau wie in dem Bild okay, oder muss ich noch andere Dinge berücksichtigen? Kann ich die Datenleitungen (die ich nicht benötige) einfach in der Luft hängen lassen? Muss ich irgendwo noch Widerstände einbringen, um den Strom zu begrenzen (Mal den Fall angenommen, dass ich trotz fehlender Anmeldung mehr als 100mA oder gar 1A am Hub bekomme)? Danke Klaus
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Die Spule und den 10n kannst dir sparen, wenn es lediglich um die Spannungsversorgung des Atmega gehen soll. Der 100n ist völlig ausreichend. Gedanken solltest Du Dir darüber machen, wieviele LEDs mit jeweils wieviel Strom Du betreiben willst und ob die addierten Ströme nicht zu hoch werden. (Einerseits für die Portpins des Megas, andererseits für die USB-Spannungsquelle.) Die unbenutzten IOs dürften unkritisch sein und brauchen nicht auf irgendein Potential gezogen werden, notfalls könnten die aber auch per Software über die internen Pull-Ups auf High gezogen werden. Man könnte mehr dazu sagen, wenn aus deiner Schaltung auch die Beschaltung der LEDs mit Vorwiderständen hervorgehen würde. Sollen die Portpins die LEDs treiben oder sind noch Transistoren vorgesehen?
Bitte lege deine Versorgungsspannung auch noch an AVCC. Den 100nF so nah wie möglich am Mega. Aus dem USB Port kannst du ohne Anmeldung am Rechner 100mA ziehen, wenn du die Schaltung nur aus einem Hub oder USB Netzteil betreibst, ist da auch mehr drin.
Hallo Franz, ich verwende 8 rote LEDs, die ich (mit Vorwiderstand) direkt an den µC hänge. Falls der Port nur 100mA liefern würde, wäre das ein Problem, oder leuchten dann nur die LEDs nicht so hell? Mal interessehalber: Wofür bräuchte man denn die 10nF und die Spule? Und woher kommen die Werte von den Bauteilen, die ich brauche, zB die 100nF? Danke Klaus
Klaus schrieb: > Anschließend in Reihe noch eine Induktivität, deren Sinn ich nicht ganz > verstehe. Wenn dahinter, direkt zwischen VCC und Gnd des ATmega noch ein 100nF wäre, würde dieses π-Glied Störungen von beiden Seiten abblocken. So gibt es böse Spannungseinbrüche, wenn dein µC beim Schalten mal kurz einen kräftigeren Schluck aus der Versorgung haben möchte.
Klaus schrieb: > ich verwende 8 rote LEDs, die ich (mit Vorwiderstand) direkt an den µC > hänge. Falls der Port nur 100mA liefern würde, wäre das ein Problem, > oder leuchten dann nur die LEDs nicht so hell? Rechne dir die Vorwiderstände doch so aus, dass die LEDs jeweils nicht mehr als 10 mA ziehen. Dann sollte es gar kein Problem mit der Stromversorgung per USB geben.
Hallo Klaus, die Strombelastbarkeit der meisten USB-Schnittstellen ist 500mA. Manche verfügen über keine Strombegrenzung und können mehr - bis zur Zerstörung der Schnittstelle. Da du nur die Versorgung der Schnittstelle benutzt, wird kein Gerät enumeriert und damit dürften 500mA zur Verfügung stehen. Die L/C-Kombination ist, wie du schon vermutet hast, ein Tiefpass. Die 5V kommen aus dem PC und sind stark mit HF verseucht, das kann evtl. den Verbraucher stören. Wirkungsweise Filter: Kondensator = kleiner Widerstand für HF, Spule = großer Widerstand für HF. Für Gleichspannung ist es genau umgekehrt. Den 10nF und die Spule so nah wie möglich an der USB-Buchse, den 100nF Kondensator so nah wie möglich am µC. Die Kondensatoren nicht paralell, sondern 10nF vor und 100nF nach der Spule. Und dann noch kurz über den Sinn des Ganzen nachdenken. Für kurze Betriebsdauer, oder wenn man grad am PC arbeitet, des Weihnachtsbaumes ist es ja OK, aber für längere Zeiten eine energetische Katastrophe. Der PC braucht so 200W-400W und das um 8 LED's zu beleuchten? Da wird ein kleines Steckernetzteil oder Batterien schnell sinnvoll! Gruß. Tom
Klaus schrieb: > Falls der Port nur 100mA liefern würde, Der ganze Port oder jeder einzelne Pin? Guck einfach mal ins Datenblatt im Kapitel "Electrical Characteristics" unter "Absolute Maximum Ratings", was dort als absoluter Grenzwert für "DC Current per I/O Pin" angegeben ist.
Tom schrieb: > ... aber für längere Zeiten eine energetische Katastrophe. Der PC braucht > so 200W-400W Dann guck mal aufs Außenthermometer. Gewöhnlich, zumindest auf der nördlichen Halbkugel, fällt Weihnachten in die Jahreszeit mit eher niedrigen Außentemperaturen. Der PC verbraucht die Leistung zum Glück nicht, sondern wandelt sie in wohlige Wärme um. Jeder Heizlüfter hat eine 5..10x höhere Stromaufnahme. Und der LED-Weihnachtbaum wird kaum 24/7 laufen.
Ich schließe mich dem Markus Weber an. Vorwiderstände so berechnen, dass jede LED max. 10mA zieht, dann bist du auf der sicheren Seite. Die 2-4mA, die der Atmega braucht sind dann auch noch locker drin. Gedanken über HF brauchst Du dir bei einem LED-Baum, der lediglich seine Spannung über den USB-Port bezieht wirklich nicht machen, zumal ja in Deinem Falle auch keinerlei serielle Kommunikation über USB erfolgt. Den 100n Kondensator nahe an die Versorgungspins des Atmega und die Sache läuft in 99,99% aller Fälle, zumal du ja nicht einmal einen externen Quarz vorgesehen hast und somit lediglich mit dem internen 1MhZ Takt arbeitest.
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Hallo, danke für die ganzen Antworten. Also wenn ich das richtig verstehe, dann bräuchte ich eigentlich nur den 100nF Kondensator direkt am µC, aber der andere Kondensator und die Spule wären noch ein nettes Extra und für nachfolgende Basteleien hilfreich. Wäre der Schaltplan dann wie im angehängten Bild okay? Michael schrieb: > Der ganze Port oder jeder einzelne Pin? Ich meinte den USB Hub des Rechners. Tom schrieb: > Und dann noch kurz über den Sinn des Ganzen nachdenken. Da hast du Recht ;-) Es soll aber nur eine kleine Spielerei sein, die ich abwechselnd am Laptop oder am Handyladegerät betreibe. Danke Klaus
Ja, da habe ich wohl zu kurz gedacht. Ob nun der Heizlüfter oder der PC seinen Beitrag zum Raumklima leistet ist unbedeutend ;) Frohe Ostern oder so..
Hallo nochmal, entschuldigt den Doppelpost, habe vergessen die Werte der Bauteile anzugeben. Also der Kondensator an der USB-Buchse beträgt 10nF, die Spule 1µH und die Vorwiderstände 220Ohm (die IO Ports schaffen wohl 40mA, was aber zuviel wäre). Klaus
Die Datenleitungen der USB-Schnittstelle (D+ und D-) solltest du einfach offen lassen wenn kein Gerät angeschlossen ist. Dein AVR kann insgesamt maximal 200mA treiben, also musst du den Stromverbrauch des AVR noch abrechnen (ca. 15-20mA) und hast noch 180mA übrig. Da diese 200mA die Absolute Maximum Ratings sind würde ich nicht bis 200mA gehen, sondern deutlich darunter bleiben. Eine Möglichkeit das zu erreichen wären Transistoren (wie oben bereits erwähnt), hier musst du nur den Basisstrom liefern wenn es bipolare Transistoren sind. Wenn es unipolare Transistoren sind muss am Gate nur die entsprechende Spannung anliegen und es fließt somit quasi kein Strom aus dem jeweiligen I/O-Pin. (das Gate muss zwar aufgeladen werden, aber die Kapazität liegt immer nur im Bereich von 1nF) Achtung: Der 100nF Kondensator muss direkt zwischen Vcc und GND des AVR, wenn es ein DIP-Gehäuse (mit langen Beinchen zum stecken) ist kann man den Kondensator direkt an die Pins des DIP-Gehäuses löten. Ja das bildet einen Tiefpass 2. Ordnung, du brauchst aber unbedingt einen Kondensator hinter und vor der Spule. Um Fehler beim Aufbau oder während der Nutzung (möglicher Kurzschluss) zu vermeiden oder nicht so böse ausfallen zu lassen würde ich immer einen Widerstand zwischen +5V der USB-Buchse und +5V des AVR schalten, das wäre dann noch mal ein Tiefpass und dämpft die hochfrequenten Störungen die vom PC oder dem Schaltnetzteil kommen. Wenn du 500mA als maximalen Strom annimmst müsste der Widerstand also 10 Ohm groß sein, dann fällt aber zu viel Spannung an ihm ab wenn du 200mA ziehst und der AVR würde ausgehen. Ich wähle da eher einen 1 Ohm (1/4 oder 1/10 Watt) Widerstand und einen dahinter geschalteten Spannungsregler nur für den AVR. Wenn 500mA über den 1 Ohm Widerstand fließen fallen 500mV ab und somit 1/4W, das heißt er fungiert als Sicherung.
Klaus schrieb: > Hallo nochmal, > > entschuldigt den Doppelpost, habe vergessen die Werte der Bauteile > anzugeben. Also der Kondensator an der USB-Buchse beträgt 10nF, die > Spule 1µH und die Vorwiderstände 220Ohm (die IO Ports schaffen wohl > 40mA, was aber zuviel wäre). > > Klaus Ich habe hier rote LEDs die sind bei einer Stromaufnahme von 1mA super hell, also es kommt immer darauf an wie viel Licht du brauchst. Wenn dein Weihnachtsbaum 10 LEDs bekommt kannst du sie aber auch mit 10mA betreiben wenn es sein muss, das schafft der AVR. Du wirst bestimmt so ein USB Steckernetzteil verwenden wenn es dauerhaft an sein soll ... es braucht also niemand wegen des erhöhten Stromverbrauchs rumtrollen. ... ja ich muss im Moment auch elektrisch heizen.
Welche Durchlasspannungen haben Deine LEDs denn? Bei Standard-Rot würde ich von etwa 1,6 Volt ausgehen, dann müsstest Du als LED-Vorwiderstände 390 R Typen verwenden. Ansonsten: keep cool. Du hast ein relativ einfaches Projekt, keinerlei serielle Kommunikation über den USB-Port, und sollte der Atmega abstürzen wäre es auch nicht so wild. Gibt halt dann ein echt zufälliges LED-Leuchtmuster. Ein 100n Kondensator reicht völlig aus. Wahrscheinlich würde Deine Schaltung auch ganz ohne Blockkondensatoren funktionieren. Der Mega8 mit internem Takt ist ein zuverlässiges Arbeitstier. Da muss für einen LED-Baum nicht mit Kanonen auf Spatzen geschossen werden, da geht ja dann auch der Spaß an der Bastelei verloren.
Franz Gast schrieb: > ei Standard-Rot würde ich von etwa 1,6 Volt ausgehen Das war früher mal. Die modernen ultrahellen LEDs liegen auch gerne mal bei Vf=2V @10mA.
Hallo, Hans Jelt schrieb: > Eine Möglichkeit das zu erreichen wären Transistoren (wie oben bereits > erwähnt), hier musst du nur den Basisstrom liefern wenn es bipolare > Transistoren sind. Gute Idee :-) Hans Jelt schrieb: > Ja das bildet einen Tiefpass 2. Ordnung, du brauchst aber unbedingt > einen Kondensator hinter und vor der Spule. Was meinst du mit "unbedingt"? In den vorherigen Posts klang es so, als wäre es gerade eben nicht unbedingt notwendig. Aber wenn doch, meinst du mit den Kondensatoren vor und hinter der Spule diejenigen, dich ich auch schon im Schaltplan habe (der 100nF direkt an den Pins)? Hans Jelt schrieb: > Ich wähle da eher einen 1 Ohm (1/4 oder 1/10 Watt) Widerstand und einen > dahinter geschalteten Spannungsregler nur für den AVR. Wo genau müsste ich diesen Widerstand positionieren? Und was für ein Spannungsregler wäre das? Dieser müsste doch aus schwankenden USB 5V stabile 5V machen. Ich hätte gedacht, dass es bei solchen Bauteilen immer einen gewissen Spannungsverlust gibt. Danke Klaus
Hallo Klaus, laut Datenblatt sollte alles gut gehen: "Although each I/O port can sink more than the test conditions (20mA at Vcc = 5V, 10mA at Vcc = 3V) under steady state conditions (non-transient), the following must be observed: PDIP, TQFP, and QFN/MLF Package: 1] The sum of all IOL, for all ports, should not exceed 300mA. 2] The sum of all IOL, for ports C0 - C5 should not exceed 100mA. 3] The sum of all IOL, for ports B0 - B7, C6, D0 - D7 and XTAL2, should not exceed 200mA. If IOL exceeds the test condition, VOL may exceed the related specification. Pins are not guaranteed to sink current greater than the listed test condition." Du kannst also ohne weiteres 20mA aus jedem der Ports D0-D7 ziehen, kein Problem. Allerdings: Wenn du alle LED's von 0 auf 100% voll durchsteuerst fließen von einem Moment auf den anderen 8*20mA = 160mA. Da hilft dann die Spule EMF auf dem USB-Kabel zu lindern. LG, Sebastian
Klaus schrieb: > Was meinst du mit "unbedingt"? Du brauchst am Eingang einen und direkt am AVR und ich würde mit den 100nF Kondensatoren nicht sparen, dies sind billig. Einen 47µF Elko könntest du auch noch hinzufügen ... ich würde es jedenfalls so machen, ist aber für deine Anwendung nicht so wirklich kritisch. Dein AVR muss ja nicht mit 16MHz laufen, da reichen dann auch 3V oder weniger aus und er läuft. Die LEDs bekommen 5V und besitzen einen 220 oder 470 Ohm Vorwiderstand. Den 1 Ohm Widerstand würde ich direkt vor allen Verbrauchern (LEDs + AVR) setzen und so positionieren dass man ihn austauschen kann oder über ihn die Spannung messen kann und somit den aktuell fließenden Strom bestimmen kann. Da ein BC817 ja nur 0,6V benötigt um durchzuschalten kannst du den AVR ruhig mit 3V betreiben. Also Basiswiderstand kannst du 5k bis 10k Ohm nehmen. Als 3V Spannungsquelle baue ich gerne einen Spannungsfolger mit einem BC847C, einer weißen oder blauen LED + 1N4148 Diode als Referenzspannung + Widerstand für die LED + kleinem Widerstand vor den Collektor des Transistors und 4,7µF Kerkos als Abblockkondensatoren. Ist nicht komplizierter, nicht so genau, aber schön und billiger als ein richtiger Spannungsregler.
Klaus schrieb: > Da hast du Recht ;-) Es soll aber nur eine kleine Spielerei sein, die > ich abwechselnd am Laptop oder am Handyladegerät betreibe. Noch ein Einwurf von mir: Bitte vorher messen, welche Spannung das Netzteil hat. Auf manchen No-Name-Netzteilen steht zwar "5 Volt" drauf, aber im Leerlauf bringen sie schon mal 6 Volt oder mehr. Den ATmega8 könnte es bei über 6 Volt zerreißen. Notfalls müsstest du ein oder zwei Dioden in Reihe schalten, um die Spannung etwas zu drosseln.
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