Hallo, ich bin mir nicht sicher, ob ich das richtige Forum/Unterforum gewählt habe. Falls nicht, bitte um Weiterleitung. Ich möchte folgendes bauen: Eine Lichtinstallation für zu Hause mit ca. 25 12v Glübirnen (jeweils ca. 5-10 Watt) in einer Matrix angeordnet (5x5). Jede der Birnen soll über einen Mikrocontroller einzeln angesteuert werden und hoch und runter gedimmt werden in zu progammierenden Mustern. Was brauche ich Eurer Meinung nach um das umzusetzen? Arduino? MOSFET-Schaltungen? Ich habe noch keinerlei Ahnung davon, möchte es aber umsetzen und dabei lernen. Habe viel recherchiert, aber nichts in der Richtung gefunden, was mir weiterhelfen könnte. Meine Annahme: jede Birne an einen MOSFET anschliessen, alle MOSFETs werden gemeinsam über einen einzigen Mikrocontroller angesteuert (z.B. Attiny, Arduino) Es wäre toll wenn mir jemand ein paar Stichwort zuwerfen könnte wonach ich überhaupt suchen muss. Vielen Dank!
Deine Annahme ist richtig. Allerdings haben die üblichen Mikrocontroller nicht so viele PWM Ausgänge. Du kannst das PWM Signal allerdings per Software "Zu Fuß" erzeugen. Dazu könntest du einen Timer verwenden, und in der Interruptroutine die Pins zum gewünschten Zeitpunkt auf High bzw. Low schalten. Wenn der Mikrocontroller nicht genug I/O Pins hat, bieten sich Schieberegister wie das 74HC595 an. Man kann mehrere davon verketten.
Kai schrieb: > Meine Annahme: jede Birne an einen MOSFET anschliessen, alle MOSFETs > werden gemeinsam über einen einzigen Mikrocontroller angesteuert (z.B. > Attiny, Arduino) Richtig. Die Glühbirnen müssen aber mit 12V Gleichstrom versorgt werden, also nicht direkt aus einem Trafo. Bei 25*10W brauchst du ein sehr kräftiges Netzteil dafür. Warum Glühbirnen und keine LEDs (stromsparender)?
Kai schrieb: > Ich möchte folgendes bauen: > > Eine Lichtinstallation für zu Hause mit ca. 25 12v Glübirnen (jeweils > ca. 5-10 Watt) in einer Matrix angeordnet (5x5). Jede der Birnen soll > über einen Mikrocontroller einzeln angesteuert werden und hoch und > runter gedimmt werden in zu progammierenden Mustern. > > Was brauche ich Eurer Meinung nach um das umzusetzen? > > Arduino? MOSFET-Schaltungen? Man kann es mit einem Arduino machen, aber auch jeder andere µC kann die Steuerung übernehmen, wichtig ist einzig und allein, dass er noch zehn freie Pins hat, nämlich je fünf für die Zeilen und Spalten deiner Matrix. > Meine Annahme: jede Birne an einen MOSFET anschliessen Nö, je ein MOSFET pro Zeile und pro Spalte, also insgesamt zehn. Alles andere passiert in Software. Das ist ziemlich unkritisch, weil Glühlampen der von dir genannten Klasse thermisch ziemlich träge sind. Das kann man also selbst mit dem ultralangsamen Pinwackeln der Arduino-Softwaregülle noch hinreichend gut hinbekommen. Da ist der Scheiß wenigstens mal zu was nütze, nämlich dem Delinquenten das Prinzip von Matrixsteuerungen nahe zu bringen, insbesondere solchen, die mit einer PWM kombiniert sein sollen. Wenn du das auf Grundlage des Arduinio-Frameworks selber programmiert hast, dann hast du am Ende wirklich das Prinzip verstanden. Und wenn du dann stolz dieses Prinzip auf LEDs übertragen möchtest, lernst du gleich auf die ganze harte Tour, warum das Arduino-Framework Gülle ist. Gleich zwei Lernziele zum Preis von einem erreicht, das nennt man Lerneffizienz...
Kai schrieb: > Meine Annahme: jede Birne an einen MOSFET anschliessen, Auf jeden Fall brauchst Du für jede Glühlampe eine Reihendiode.
c-hater schrieb: > Nö, je ein MOSFET pro Zeile und pro Spalte, also insgesamt zehn. Wird dann aber ziemlich funzelig, wenn man das mit 12V betreibt...
Kai schrieb: > Meine Annahme: jede Birne an einen MOSFET anschliessen, alle MOSFETs > werden gemeinsam über einen einzigen Mikrocontroller angesteuert Kann man machen, wenn der MOSFET den Kaltstrom der Glühbirne aushält (12V/Innenwiderstand). Multiplexen macht nicht viel Sinn, zwar mitteln Glühbirnen die Leistung, aber einerseits leiten Glühbirnen den Strom in beide Richtungen, bräuchten also eine zusätzliche Diode pro Glühbirne und damit auch nicht weniger Bauteile, zum anderen sind die Ströme recht hoch, einerseits schon 5 mal so hoch wegen Multiplex und dann noch 10 mal so hoch wengen Kalteinschaltstrom. Aber wir wissen NATÜRLICH dank deiner oberflächlich uninformativen Beschreibung nicht, ob due 50mA E5 Winzigbirnen oder 100W Halogen verwenden willst. Achte auf ein ausreichend leistungsstarkes Netzteil, sonst bricht dir die Versorgungsspannung beim Einschalten aller Glühbirnen zusammen. Es lohnt sich, sie vorzuheizen, und zwar beginnen mit einer der Reihe nach. Ebenso problemlos könnte man 25 230V~ Glühlampen mit TRIACs ansteuern, nur liegt der uC dann auf Netzspannungspotential.
> Glühlampen mit TRIACs ansteuern, nur liegt der uC dann > auf Netzspannungspotential. Nicht bei Opto-Triacs, zu denen ich dringend raten würde.
Michael B. schrieb: > Aber wir wissen NATÜRLICH dank deiner oberflächlich uninformativen > Beschreibung nicht, ob due 50mA E5 Winzigbirnen oder 100W Halogen > verwenden willst. Wer lesen kann, ist im Vorteil. Zitat:"12v Glübirnen (jeweils ca. 5-10 Watt)"
Harald W. schrieb: > Michael B. schrieb: > >> Aber wir wissen NATÜRLICH dank deiner oberflächlich uninformativen >> Beschreibung nicht, ob due 50mA E5 Winzigbirnen oder 100W Halogen >> verwenden willst. > > Wer lesen kann, ist im Vorteil. > Zitat:"12v Glübirnen (jeweils ca. 5-10 Watt)" Sei nachsichtig, Harald, das ist laberkopp.
Joe F. schrieb: > Wird dann aber ziemlich funzelig, wenn man das mit 12V betreibt... Kann mich nicht erinnern, das die verfügbare Betriebsspannung vorgegeben war. Vorgegeben war nur die Nennspannung der Glühlampen. Aber drauf geschissen, selbst wenn nur 12V verfügbar sind: Bei einem 1:5-Mux wird's bei Glühlampen noch nicht wirklich funzelig. Dank thermischer Trägheit und thermischer Widerstands-Kennlinie der Glühlampen einerseits und Beschränkungen der menschlichen Sinneswahrnehmungen andererseits würden wir ("wir"=normale Menschen) den Helligkeitsunterschied nur im direkten Vergleich bemerken können...
Mit "funzelig" meinte ich auch nicht, dass man flackern wahrnehmen kann, sondern dass die Glühbirnen mit nur noch 1/5 der Leistung betrieben werden (bei 1:5 Muxing). Ich gehe mal davon aus, dass die Versorgungsspannung 12V beträgt. Die ansonsten für volle Leistung nötigen 60V wären dann schon in einem nicht mehr ganz ungefährlichen Spannungsbereich (>48V). Deswegen nochmal die Frage: warum Glühbirnen und keine LEDs?
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c-hater schrieb: > selbst wenn nur 12V verfügbar sind: > > Bei einem 1:5-Mux wird's bei Glühlampen noch nicht wirklich funzelig. > Dank thermischer Trägheit und thermischer Widerstands-Kennlinie der > Glühlampen einerseits und Beschränkungen der menschlichen > Sinneswahrnehmungen andererseits würden wir ("wir"=normale Menschen) den > Helligkeitsunterschied nur im direkten Vergleich bemerken können... Mal wieder hanebüchener Quatsch des c-hater. Eine 12V 10W Glühlampe die nur 1/5 der Zeit mit 12V versorgt wird, bekommt 1/5 der Leistung, also 2W ab, leuchtet damit so hell wie dieselbe Glühbirne an dauerhaften 4.8V, nämlich mit etwa 5% der Helligkeit und ganz schön rötlich. https://de.wikipedia.org/wiki/Gl%C3%BChlampe#/media/File:Helldiagram.jpg Alle normalen Menschen erkennen das sofort als verdammt dunkel und funzelig, du gehörst also offenkundig nicht zum "wir".
Joe F. schrieb: > Die > ansonsten für volle Leistung nötigen 60V wären... Wie kommst Du auf 60V? Ich rechne da ca. 27V. (ohne Verluste an Halbleitern oder Berücksichtigung des Kaltleiterverhaltens)
Michael B. schrieb: > Eine 12V 10W Glühlampe die nur 1/5 der Zeit mit 12V versorgt wird, > bekommt 1/5 der Leistung, also 2W ab Nein nicht ganz. Der Effektivwert der Spannung beträgt ca. 5,37V.
Hi Selber plane ich eine interaktive Treppenbeleuchtung, wo jede Stufe einen eigenen ATtiny45 bekommt. An Diesem ist per FET ein LED-Stripe (12V, 15 LED, weiß, eigentlich so KFZ-Tagfahrlichter in flexibel) angeschlossen, akut ein PIR sowie die Nachbar-Stufen, damit ich mit Diesen kommunizieren kann. Soll heißen: pack an jedes Birnchen einen kleinen µC und sagen Diesem, was Er mit Seiner Lampe anstellen soll. Im Garten denke ich, werde ich auf Funk gehen, jedes Lämpchen bekommt eine eigene 'ID' und das Wissen, welche IDs die Nachbarn haben, um einen ähnlichen Effekt hinzubekommen. Durch die separaten µC keinen großartigen Drahtverhau zwischen den Einzellampen, Wie Das wohl bei einem Zentral-Controller herkommen würde. MfG
Stefan U. schrieb: > Deine Annahme ist richtig. > > Allerdings haben die üblichen Mikrocontroller nicht so viele PWM > Ausgänge. Du kannst das PWM Signal allerdings per Software "Zu Fuß" Kai, bevor Du an einer aufwendigen Programmierung verzweifelst, die neben Multiplexing 5Row/5Column auch noch sauber jede einzelne Glühlampe dimmen soll, würde ich eher das hier nehmen: Für viele PWM Kanäle skaliert Hardware PWM viel besser. Nimm z.B. das hier (24 Kanal) https://www.adafruit.com/product/1429, den 25. steuert der Microcontroller. oder 2 hiervon auf Basis PCA9685 https://eckstein-shop.de/Adafruit-16-Channel-12-bit-PWM-Servo-Driver-I2C-interface-PCA9685 Die (MOSFET) Treiber brauchst Du natürlich trotzdem.
Jörg H. schrieb: > Wie kommst Du auf 60V? > Ich rechne da ca. 27V. Ja, ich jetzt auch ;-) 27V stimmt, nicht 60V, danke für die Richtigstellung.
Das ist ja Wahnsinn! Ich hätte nicht gedacht, dass sich innerhalb nur ein paar Stunden so viele Leute die Zeit nehmen und etwas zu meinem Anliegen schreiben. Vielen Dank an alle! @ Stefan Us Vielen Dank für die Stichworte. Das hilft schon einiges weiter, jetzt weiß ich in was ich mich einlesen muss. @ Joe Genau, ich hatte 12V Gleichstrom vor, weil es ungefährlicher und leichter handelbar ist. LEDs wären ansich wahrscheinlich noch leichter umzusetzen, aber die LED-Glühbirnen die ich bisher gesehen habe gefallen mir nicht so gut. Ich möchte den Charme der richtigen Glühwendel, welche bei ganz wenig Leistung vor sich glühen. @ c-hater ah, gut, also 10 freie Pins brauche in minimum, gut zu wissen. Dass ich nur 1 MOSFET pro Zeile/Spalte brauche ist auch interessant, hätte ich nicht gedacht. Bin gerne bereit Arduino-Gülle als solche zu erkennen. Aber auch da muss ich erst mal hinkommen. Danke für die Zuversicht :-) Funzelig ist schon okay, so soll es sein, es soll nicht wirklich hell werden sondern eher im Hintergrund sein. @ Harald Reihendiode, gut, danke, werde ich auch reinpacken. @ Michael An Kaltstrom oder ähnliches habe ich natürlich noch gar nicht gedacht. Wusste bis eben nicht, dass es da Unterschiede gibt. Danke schon mal dafür. Bin erstmal davon ausgegangen, dass die Birnen nicht so viel ziehen bzw. überhaupt bekommen. Die Birnen sollen nur gerade angehen, so dass man die glühende Wendel erkennt. Es sollen keine Halogenbirnen sein, sondern z.B. 12V Niedrigvolt-Glühlampen (z.B. Duralamp) mit ca. 5-10 Watt. Vielleicht auch 40 Watt falls es keine schwächeren gibt. Aber dann eben maximal gedrosselt. Eine Reihe vorheizem, dann die nächste ist eine sehr gute Idee. So soll es dann sein. 230V möchte ich erst mal vermeiden wenn möglich, bin in den Sachen noch nicht so fit. @ Patrick Für jede Birne einen einzelen µC, aber die müssen dann doch auch wieder irgendwoher gesagt bekommen, wie sie sich im gesamten Verbund der 25 Stk zu verhalten haben, d.h. ich brauche dann in jedem Fall einen übergeordneten µC, richtig? Was helfen dann die einzelen µC an den Birnen? (bitte nicht angefriffen fühlen, es ist eine Frage eines Unwissenden) @ Retro Nerd An Programmierung verzweifeln könnte schön passieren. Danke für den Tip mit dem Adafruit. Das werde ich mir neben den anderen Tips hier mal genau anschauen.
Wegen des Kaltstroms empfehle Ich eine Stromregelung. Damit ist der Anlaufstrom begrenzt, aber trotzdem hoch genug, um die Lampe schnell an zu bekommen und den erhöhten Widerstand zu nutzen. Strom bestromt man sich tot! Es kann Dir passieren, dass das ohne weiteres Kurzschlusströme bis 10A fliessen, pro Lampe.
Kai D. schrieb: > Die LED-Glühbirnen die ich bisher gesehen habe gefallen mir nicht > so gut. Ich möchte den Charme der richtigen Glühwendel, welche bei > ganz wenig Leistung vor sich glühen. Dann nimm Filament-LEDs.
Wenn für die Helligkeitsstufen 8-bit PWM ausreicht, kann man auch mit einem einzigen AVR viele Kanäle (hier ATmega48 + 74HC4094 mit 64 Ausgängen) auskommen: http://mino-elektronik.de/AVR_PWM_64/AVR_PWM_64.htm Man braucht pro Ausgang allerdings noch einen kleinen MOSFET als Treiber. Zum Beispiel einen IRLML2502 https://www.reichelt.de/?ACTION=3;ARTICLE=108737;SEARCH=irlml%202 Analog OPA schrieb: > Es kann Dir passieren, dass das ohne weiteres Kurzschlusströme bis 10A > fliessen, pro Lampe. Das passiert nicht einfach so, sondern man kann es auch genau messen. Sofern man bei MOSFETs Vgs nicht zu groß wählt, begrenzen diese den Einschaltstrom selbstständig. Alternativ hilft ein Widerstand in der Drain-Zuleitung, oder man läßt einen kleinen Heizstrom fließen: PWM <= 5%
Kai D. schrieb: > Kaltstrom Der Kaltstrom einer Glühlampe ist etwa 10fach, bei Halogen 16-fach so hoch. Das sollte der ansteuernde Transistor und das Netzteil für 25 Stück verkraften. Deshalb würde ich bis Deine Matrix+PWM-Programmierung perfekt läuft erst mal mit jeweils einer Leuchtdiode üben und späääter überlegen wie das Leistungsteil wartungsfreundlich angepasst werden kann (andere Leiterplatte mit TO220-Transistorgrab od. über Optokoppler usw. ...
Kai D. schrieb: > Genau, ich hatte 12V Gleichstrom vor, weil es ungefährlicher und > leichter handelbar ist. Dann brauchst du aber für jede Birne einen MosFet. 5-fach Multiplexing mit 27V hätte zwar den Vorteil Fets einzusparen, du benötigst aber zusätzliche Dioden, und wenn das Multiplexing mal hängen bleibt sind die Birnen ratzfatz durhgebrannt. 25 Fets ist also besser zu handlen.
Hi Kai D. schrieb: > @ Patrick > Für jede Birne einen einzelen µC, aber die müssen dann doch auch wieder > irgendwoher gesagt bekommen, wie sie sich im gesamten Verbund der 25 Stk > zu verhalten haben, d.h. ich brauche dann in jedem Fall einen > übergeordneten µC, richtig? Was helfen dann die einzelen µC an den > Birnen? (bitte nicht angefriffen fühlen, es ist eine Frage eines > Unwissenden) Bei mir unterhalten sich die µC untereinander - eigentlich nennen Sie Sich nur Ihre eigene 'Stufen-Nummer' und erkennen dadurch, ob Jemand auf Sie zugelaufen kommt - wenn Ja, wird die Stufe heller, wenn Nein, wird das aktuelle Programm abgearbeitet und zur nächsten Helligkeit weiter geschaltet. Hierbei sehe ich den Vorteil, daß die Verkabelung 'immer gleich' ist - wenn eine längere Treppe beleuchtet werden soll, werden halt zwei weitere 'Treppenstufen' verbaut. Bei Deinem Vorhaben ist mir noch nicht ganz klar, wie die Lampen leuchten sollen. Nur vor sich hinfunzeln, ok, aber Alle gleich? Warum dann die 5x5er Matrix? Auch werden die Lampen wohl bei Helligkeit oder mitten in der Nacht abgeschaltet. Als Angriff habe ich Deine Ausführung wirklich nicht verstanden - kann ja nicht Jeder so ticken, wie ich ;) MfG
Michael B. schrieb: > Eine 12V 10W Glühlampe die nur 1/5 der Zeit mit 12V versorgt wird, > bekommt 1/5 der Leistung, also 2W ab, leuchtet damit so hell wie > dieselbe Glühbirne an dauerhaften 4.8V, nämlich mit etwa 5% der > Helligkeit und ganz schön rötlich. Eine Glühlampe, die 1/5 der Zeit mit 12V versorgt wird, bekommt bestimmt nicht 1/5 der Leistung, denn das würde bedeuten, dass der Widerstand der Glühbirne unabhängig von ihrer Temperatur/Helligkeit ist. Und wie du schon richtig schreibst, leuchtet eine Grlühbirne, die unterhalb ihrer Nennleistung betrieben wird, ganz schön rötlich und hat eine entsprechend niedrige Temperatur. https://de.wikipedia.org/wiki/Schwarzer_K%C3%B6rper Der lineare Widerstandstemperaturkoeffizient von Wolfram liegt bei 4,1 ⋅ 10^−3 1/K
Wolfgang schrieb: > Eine Glühlampe, die 1/5 der Zeit mit 12V versorgt wird, bekommt bestimmt > nicht 1/5 der Leistung, denn das würde bedeuten, dass der Widerstand der > Glühbirne unabhängig von ihrer Temperatur/Helligkeit ist. Ja, daher habe ich die Helligkeit an einem (verlinkten) Diagramm abgelesen, das bereits die Korrektur für den durch niedrigere Wärme sinkenden Widerstand und steigenden Strom beinhaltet.
Patrick J. schrieb: > wie die Lampen leuchten sollen. > Nur vor sich hinfunzeln, ok, aber Alle gleich? Zum Lampentest oder bei Fehlern wird er wohl das VOLLE Licht brauchen/haben. Daher ist die einzelne Ansteuerung schon schön, aber bei dem Strooom und der Leitungslänge ist auch mit Spannungsabfall und diversen EMV-Überraschungen zu rechnen.
Michael B. schrieb: > Ja, daher habe ich die Helligkeit an einem (verlinkten) Diagramm > abgelesen, das bereits die Korrektur für den durch niedrigere Wärme > sinkenden Widerstand und steigenden Strom beinhaltet. Eben. An diesem gesunkenen Widerstand wird, verglichen mit der Nennleistung bei einem Tastverhältnis von 20% nicht 20% der Nennleistung in Wärme umgesetzt, weil sich der Widerstand gegenüber dem Nennbetriebspunkt geändert hat.
Wenn der Multiplexer warum auch immer stehen bleibt, wird eine Reihe Glühlampen durchbrennen - ohne besondere Schutzschaltung. Ich würde daher ohne Erfahren zu sein nicht multiplexen.
m.n. schrieb: > Alternativ hilft ein Widerstand in der > Drain-Zuleitung, Der Widerstand gehört natürlich in die Source-Zuleitung!
Vielen herzlichen Dank an alle, die sich hier die Zeit genommen haben und Tips und Anregungen eingebracht haben. Jetzt habe ich einen guten Überblick, wie ich an die Aufgabe rangehen kann und was die kritischen Fragestellungen sind. Jetzt geht`s an die Umsetzung, was aber nicht so schnell gehen wird. Sollte ich irgendetwas halbwegs Funktionierendes hinbekommen, teile ich hier meine Erfahrung. Viele Grüße Kai
Die vorgeschlagenen Schieberegister mit globaler PWM (also alle gleich) ist kein Problem. Wenn aber jeder Ausgang seine eigene Helligkeit und das dann womöglich noch dynamisch bekommen soll, dann würde ich zum TLC5940 greifen und an dessen für LEDs konzipierte Ausgänge die LED eines Foto-MOS Optokopplers hängen. Geht sicherlich auch in Software, aber das ist dann schon ganz hohe Kunst ;-)
Ich würde wie schon vorgeschlagen den PCA9685 für die PWM nehmen und für jede Glühbirne einen BTS5090-1EJA Smart High-Side Power Switch • Most suitable for loads with high inrush current, such as lamps
Harald W. schrieb: > Kai D. schrieb: > >> Die LED-Glühbirnen die ich bisher gesehen habe gefallen mir nicht >> so gut. Ich möchte den Charme der richtigen Glühwendel, welche bei >> ganz wenig Leistung vor sich glühen. > > Dann nimm Filament-LEDs. Und die ändern auch ihre Farbe ins Rötliche, wenn man sie dimmt?
Hi Rolf M. schrieb: > Und die ändern auch ihre Farbe ins Rötliche, wenn man sie dimmt? Dann RGB-Filament ... und weg
25 Birnen muß man nicht multiplexen, Einzelansteuerung ist deutlich einfacher und günstiger. Eine PWM kann man in Software machen, durch die hohe thermische Trägheit der 12V Birnen braucht es keine hohe PWM-Frequenz. Die thermische Trägheit sieht man gut in der alten Knight-Rider Serie. Die Birnen werden einfach nur umgeschaltet, das Faden ist allein die thermische Trägheit. Vermutlich haben die damals ein Schrittschaltwerk dafür verwendet.
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