Hallo zusammen, für ein kleines Projekt brauche ich ein langsames Lauflicht aus 6 LEDs mit weichen Übergängen zwischen den LEDs. Ein erster Versuch nur mit NE555 und CD4017 ergibt natürlich keine Übergänge, sondern nur, dass die LEDs nacheinander aufleuchten. Auf https://makingcircuits.com/blog/how-to-build-a-led-chaser-circuit-with-slow-adjustable-fading-effect/ habe ich dann eine Schaltung mit Transistor und Kondensator gefunden, die im Prinzip tut was ich brauche. Ich erkäre mir die Funktion so: Der Strom aus dem jeweiligen Pin des 4017 (HIGH) lädt über die Diode den Kondensator auf. Ist die Spannung (oder Strom?) an der Basis des Transistors hoch genug wird die Kollektor - Emitter - Strecke leitend und die LED leuchtet auf. Wenn der Pin des 4017 wieder auf LOW geht entlädt sich der Kondensator über das Poti und die LED erlischt wieder. Das ganze mit der Verzögerung durch das Laden und Entladen des Kondensators, was weiche Übergänge ermöglicht. In dieser Version der Schaltung geht die LED allerdings sehr schnell an, weil das Laden des Kondensators nicht über einen Widerstand erfolgt, sondern nur über die Diode. Deshalb habe ich nach der Diode auch noch einen Widerstand (27k) eingebaut. Das Poti habe ich gegen einen Festwiderstand (10k) ausgetausch. So gehen die LEDs zwar schön langsam an, aber immer noch recht schnell aus. Also habe ich den 10k Widerstand auch gegen einen mit 27k ausgetauscht. Jetzt gehen die LEDs langsamer aus, leuchten aber insgesamt auch deutlich heller, als mit einem 10k Widerstand. Wie kommt das hellere Leuchten zu Stande? Es müsste ja mehr Strom durch die LED fließen... Entferne ich den Widerstand, der parallel zum Elko liegt ganz, bleiben die LEDs extrem lange an (gehen nicht aus bevor sie wieder an der Reihe sind). Heißt das, dass über die Basis-Emitter-Strecke kaum Strom fließt, so dass sich der Elko nur ganz langsam entladen kann? Was für eine Aufgabe hat der Basiswiderstand von 10k? Stört so ein Basiswiderstand nicht im Prinzip das Durchschalten des Transistors? Was braucht ein Transistor um durchzuschalten? Strom der in die Basis fließt oder Spannung die an Basis anliegt? Wird aber nicht beides durch den Basiswiderstand verringert? Ich möchte die Schaltung mit 3.2V betreiben. Das funktioniert auch super (sowohl mit Batterie, als auch mit Labornetzteil) und die LEDs sind hell genug, wenn ich den Vorwiderstand weglassen. Die LEDs, die ich verwende habe eine VF von 3.2V. Spricht etwas dagegen die Schaltung so zu betreiben? Vielen Dank und ein schöne Woche, Stefan P.S.: Ich hatte versucht die Schaltung mal in LTSpice aufzubauen, bin aber u.a. am Einbinden der Lib für die CD4000-Reihe gescheitert. Das ist für mich einfach zu kompliziert für die wenige Zeit...
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Stefan M. schrieb: > Ich möchte die Schaltung mit 3.2V betreiben. Das funktioniert auch super > (sowohl mit Batterie, als auch mit Labornetzteil) und die LEDs sind hell > genug, wenn ich den Vorwiderstand weglassen. Die LEDs, die ich verwende > habe eine VF von 3.2V. Spricht etwas dagegen die Schaltung so zu > betreiben? Die Naturgesetze.
Stefan M. schrieb: > Ich hatte versucht die Schaltung mal in LTSpice aufzubauen, bin aber > u.a. am Einbinden der Lib für die CD4000-Reihe gescheitert. Ich würde nur 1 einzige dieser Treiberstufen aufbauen und die Spannungs- und Stromverläufe ganauestens analysieren (und vor allem: zwischendurch die Simulation mit der Realität vergleichen). Als CD4k Ersatz würde ich eine Rechteckspannungsquelle mit 300 Ohm Innenwiderstand nehmen. Generell gilt, was du schon beobachtet hast: bei derartigen Frickelschaltungen hast du 1000 und 1 Schrauben, an denen du drehen kannst. Und alle dieser Stellschrauben beeinflussen sich gegenseitig. Das Ergebnis hängt dann noch von Typstreuungen und der Temperatur ab. Viel Spaß mit derartigen Basteleien. BTW: nein, es ist KEINE gute Idee, LEDs ohne definierten Strom (z.B. durch einen möglichst hochohmigen Vorwiderstand) zu betreiben. Nur Chinesen und Anfänger legen LEDs direkt an eine konstante Spannung (wobei ich bei einer Batterie die Konstanz der Spannung noch extra bezweifle). Chinesen zum Sparen und Anfänger, weil sie es noch nicht verstanden haben.
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H. H. schrieb: > Mach es mit einem µC und PWM. Warum sollte jede Schaltung mit einem uC sein? Vieleicht kann er noch nicht mit uC umgehen, oder er soll es so machen. Wenn er es wollte, dann hätte er mit der Frage mit uC hier angefragt. Ich sag doch auch nicht, Du sollst Dir nen Porsche besser kaufen, wenn Dir Dein Golf heilig ist.
Thomas S. schrieb: > H. H. schrieb: >> Mach es mit einem µC und PWM. > > Warum sollte jede Schaltung mit einem uC sein? Weil wir im Jahr 2021 leben und diese Lösung deutliche Vorteile hat. > Vieleicht kann er noch nicht mit uC umgehen, oder er soll es so machen. Kann schon sein, was aber nicht gegen einen Vorschlag eines uC spricht. > Wenn er es wollte, dann hätte er mit der Frage mit uC hier angefragt. Nö. Hier schlagen Leute mit den abstrusesten Vorstellungen und Randbedingungen auf. > Ich sag doch auch nicht, Du sollst Dir nen Porsche besser kaufen, wenn > Dir Dein Golf heilig ist. Heiligtümer darfst du woanders anbeten, hier geht es um irdische Dinge.
Thomas S. schrieb: > Warum sollte jede Schaltung mit einem uC sein? Damit man Verlauf (logarithmisch) und Geschwindigkeit bequem optimieren kann.
Thomas S. schrieb: > Warum sollte jede Schaltung mit einem uC sein? Stimmt. Warum nimmt man eigentlich nicht Röhren? Oder einen Motor, der mehrere Endlos-Potis mit gemeinsamer Achse dreht? > Ich sag doch auch nicht, Du sollst Dir nen Porsche besser kaufen, wenn > Dir Dein Golf heilig ist. Nur, dass jetzt, so im 21. Jahrhundert, der Mikrocontroller der Golf ist. Günstig, weit verbreitet, zuverlässig, Stand der Technik. Die Analogschaltung ist dann eher der Oldtimer, den man nur für besondere Anlässe rausholt. Ich finde diesen Widerstand gegen Mikrocontroller und das Beharren auf analogen/diskreten Schaltungen schon interessant. Wir sind in einem Zeitalter, in dem Mikrocontroller günstiger als ein NE555 oder ein Operationsverstärker sind. Mit minimalster Außenbeschaltung können die Controller vorhersehbar und wiederholbar genau das Verhalten zeigen, dass benötigt wird. Änderungen sind ohne größeren Aufwand schnell eingebaut. Natürlich schadet es nicht, das Verständnis von analogen/diskreten Schaltungen zu haben. Aber wenn es einem um das Lösen von Problemen geht und es am Ende wichtiger ist, dass die LEDs passend leuchten als die Methode, dann sollte man schon darüber nachdenken, ob man sich nicht doch mal den Mikrocontrollern eine CHance geben will. Gerade, wenn man mit seinem Wissen und seinen Fähigkeiten Geld verdienen möchte, dann ist es doch wahrscheinlich, dass man mit dem Wissen über aktuelle Technologien leichter einen sicheren Job findet. Mikrocontroller sind nicht die Zukunft, sie sind die Gegenwart. Und das nicht erst seit gestern.
Hallo H. H. schrieb: > Mach es mit einem µC und PWM. Dummerweise muss man dafür aber wenigstens ein klein wenig programmieren können (selbst bei "copy&paste" - was es eben meist nicht nur ist - irgendwas ist immer...). Wenn man es komplett selbst machen will oder "nur" größere Ändrungen vornimmt ist "richtig" programmieren können sowieso ein muss. Und aus eigener Erfahrung kann ich sagen: Wenn man mehr oder weniger bei Null anfängt ist das trotz (auch bei) umfangreichen Hardwarekenntnissen und Erfahrungen ein langer Wg der so einige Fallstricke bietet und wo man sein Hirn erst mal "umprogrammieren" muss - ich sage nur: "Klassen", "Instanzen", "Funktionen",... alles Begriffe die im "Alltag" der meisten ganz andere Bilder im Kopf hervorrufen als wie diese der "Programmierwelt" haben. Das wirklich zu verinnerlichen (es gibt nach meiner Meinung nicht eine einzige gute Erklärung, gerade was die OOP, aber nicht nur, betrifft) braucht schon einiges an Energie und viel Zeit - wenn das dann mal "drin" ist macht alles Sinn und "fluppt" auch deutlich schneller, es muss aber halt "erstmal" drin (im Hirn) sein... Realist
Realist schrieb: > Dummerweise muss man dafür aber wenigstens ein klein wenig programmieren > können (selbst bei "copy&paste" - was es eben meist nicht nur ist - > irgendwas ist immer...). > Wenn man es komplett selbst machen will oder "nur" größere Ändrungen > vornimmt ist "richtig" programmieren können sowieso ein muss. Und das gleiche gilt für das Design von diskreten Schaltungen. Auch da kann man Schaltungen einfach nur nachbauen oder nur was kleines ändern. Aber auch dazu muss man eben "richtig entwickeln" können, um es richtig zu machen oder um Fehler zu finden.
Realist schrieb: > Wenn man mehr oder weniger bei Null anfängt ist das trotz (auch bei) > umfangreichen Hardwarekenntnissen und Erfahrungen ein langer Wg der so > einige Fallstricke bietet und wo man sein Hirn erst mal > "umprogrammieren" muss Natürlich. Der OP will nur was nachbauen und ggf. leicht anpassen. Also sollte er eine nachbaubare Schaltung + Software suchen, halt irgendwas ala Arduino. Und wenn es klemmt, kann man ja auch hier um Hilfe bitten. Hier ist was fast Fertiges, anpassbar auf eine nahezu beliebige Anzahl LEDs. Beitrag "LED-Lauflicht im Knight Rider Style"
Müssen es unbedingt 6 LEDs sein? Auf der Seite von Burkhard Kainka findet sich ein analoges, diskret aufgebautes Lauflicht mit weichen Übergängen, aber die Schaltung würde nur mit einer ungeraden Anzahl Stufen funktionieren: https://b-kainka.de/bastel127.html
Zurück zur ursprünglichen Frage. Wir haben hier gleich drei RC-Zeitkonstanten: Die Aufladegeschwindigkeit, die stark vom Innenwiderstand des CD4017 (und dem Spannungsabfall an der Diode) bestimmt wird zusammen mit dem Elko, Dann den 100µF-C mit dem Poti für die Entladegeschwindigkeit. Und die Entladung desselben Kondensators über den Basisvorwiderstand und die Basis-Emitter-Strecke. Der dritte Strom verläuft stark nichtlinear wegen der BE-Diode, der zweite ebenfalls exponentiell abklingend. Das Aufladen geht auch exponentiell. Jetzt soll auch noch die Betriebsspannung von 12V auf 3,2V geändert werden. Dazu kommt, dass die Helligkeit einer LED nicht linear mit dem Strom verläuft. Ausprobieren ist eine Möglichkeit das alles zu optimieren, man kann aber vielleicht auch etwas systematischer vorgehen. PWM (mit anschließendem Tiefpass) liefert eine linear vom Tastverhältnis abhängige Spannung. Den nichtlinearen Helligkeitsverlauf einer LED muss die Software ausgleichen. Das Auge kann große Helligkeitsunterschiede wahrnehmen, zweckmäßig ist möglicherweise ein logarithmischer Verlauf.
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simuliere mal ungefähr so. 3,2V geht nicht. Die Ansteuerung ist am besten mit konstantem Strom für die LED. Das braucht mindestens 4V.
Ein ähnliches Problem wäre ein langsamer Übergang zwischen zwei Ziffern einer Nixie-Röhre. Man kann wie hier beide gleichzeitig ansteuern, eine verblasst, die andere wird langsam hell. Das bedeutet aber einen kompliziertere Schaltung, ein 1-aus-10 Decoder reicht nicht. Einfacher wäre hier eine PWM, die zwischen beiden Ziffern schnell wechselt und langsam das Tastverhältnis zugunsten der neuen Ziffer ändert. Wie schnell darf man eine Nixie-Röhre multiplexen? Die Zündung dauert vermutlich eine gewisse Zeit. Wie lange glimmt sie noch nach? Neulich hatten wir es von radioaktiver Zündhilfe, die auch in Nixies verwendet worden sei. Ein Kobalt-Isotop mit etwa 10 Jahren Halbwertszeit. Wurde die Röhre 1981 produziert wären jetzt 4 Halbwertszeiten um, heute also nur noch 1/16 der ursprünglichen Aktivität.
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Realist schrieb: > Das wirklich zu verinnerlichen (es gibt nach meiner Meinung nicht eine > einzige gute Erklärung, gerade was die OOP, aber nicht nur, betrifft) Ich kann sehr gut in Abläufen denken und programmieren, aber das ganze OOP-Gedöns habe ich auch nicht kapiert. Es sieht immer nach einer riesen Menge Schreibarbeit aus, ehe das eigentliche Programm beginnt. Und dann liest man ständig: "Da mußt Du doch einfach nur mein geheimes super-duper Template includieren." Daß sich nur alle 3 Jahre der C++ Standard ändert, kommt noch hinzu.
Christoph db1uq K. schrieb: > Dazu kommt, dass die Helligkeit einer LED nicht linear mit dem Strom > verläuft. Das wage ich zu bezweifeln. Du meinst bestenfalls die subjektiv wahrgenommene Helligkeit, siehe LED-Fading.
Wenn man die Tabelle bei dem Projekt vom Joachim K. ein wenig umstellt, ist das eine wirklich kleine und preisgünstige Lösung: Beitrag "mal wieder Charlieplexing"
>subjektiv wahrgenommene Helligkeit >ein logarithmischer Verlauf das steht auch im Artikel. Unsere Wahrnehmung für Licht und Schall muss einen großen Dynamikbereich erfassen, dazu eignen sich dB-Skalen besser als lineare. Bob Pease hat mal dazu ein paar Überlegungen angestellt und kommt für beides auf mehr als 100 dB. Dazu passt auch die Beobachtung, dass statistisch Zahlen, die mit 1 oder 2 beginnen häufiger sind als solche mit 8 oder 9.
Noch der Link zum Text von Bob Pease: https://www.electronicdesign.com/markets/energy/article/21762043/whats-all-this-optical-stuff-anyhow "the relative energy flow, comparing a candle 20 miles away versus direct sunlight." ... "about 143 dB" und zu dem statistischen Paradox: https://de.wikipedia.org/wiki/Benfordsches_Gesetz "beschreibt eine Gesetzmäßigkeit in der Verteilung der führenden Ziffern von Zahlen in empirischen Datensätzen"
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Ein gleichmäßiges an- und abschwellen der Leuchtkraft erreicht man mit dieser Kollektorschaltung. Für eine Versorgungsspannung von nur 3,2 Volt ist diese Schaltung fast schon ungeeignet, weil 0,7V am Transistor abfallen.
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Ich merke gerade, die Video-Datei ist hin. Ich versuche es gleich nochmal... Hallo, vielen Dank für die zahlreichen Antworten. Ich hatte auch an eine Steuerung per MCU gedacht, aber ich habe noch nie eine eigene Schaltung mit Mikrocontroller aufgebaut und habe auch keinen rechten Überblick über das, was dafür geeignet wäre. Weiterhin ist keine µs oder ns genaue, temperaturkompensierte Blinkfrequenz und kein temperaturunabhängiger, konstanter LED-Lichtstrom erforderlich, um dieses Projekt zu verwirklichen. Genausowenig ist es notwendig die Blinkfrequenz im Nachhinein ändern zu können (deshalb versuche ich die Schaltung auf einem Breadboard zu testen). Auch die Möglichkeit für OTA Updates über WLAN und Bluetooth ist im Augenblick nicht geplant. Es wäre schön, wenn es gemütlich und mit weichen Übergängen blinken würde. Außerdem wollte ich es gerne mal ganz analog probieren. Immerhin hatte ich tatsächlich geplant dieses Lauflicht mit einem Mikrocontroller abhängig von bestimmten Bedingungen ein- und auszuschalten. Das wäre dann so der erste Versuch in die Richtung gewesen. Ich habe mal ein Video von der Schaltung angehängt. Entgegen aller Naturgesetze funktioniert die Schaltung mit 3.2 V einwandfrei. Die Helligkeit der weißen LEDs ist absolut ausreichend. Bevor jemand die Datenblatt-Keule zieht, ich habe mir die Datenblätter der beiden ICs angeschaut und mir ist bewusst, dass der NE555 mit 3.2 V weit unter der empfohlen Spannungversorgung (4.5 V) betrieben wird. Trotzdem tut er das was er soll. Wie kann das kommen? Der CD4017 kann angeblich auch noch mit 3 V betrieben werden. Hintergrund ist natürlich, dass ich die Schaltung mit einer LiFePo4-Batterie betreiben möchte, die ich mit einer Solarzelle laden möchte (so schon gesehen in komerziellen Produkten, die trotzdem erstaunlich lange funktionieren), ohne weitere Step-Up-Lade-Schaltungen einzubauen, mit denen ich mich leider noch nicht wirklich gut auskenne. Mir ist klar, dass die Batterie auf diese Weise wahrscheinlich nicht ihre theoretisch max. möglichen Ladezyklen erreicht. Wichtig wäre mir, ob andere wichtige Gründe dagegen sprechen die Schaltung so zu betreiben. Sicherheitsgründe zum Beispiel. Sind realistische Umgebungsbedingungen (innerhalb geschlossener Räume) denkbar, bei denen die Schaltung nicht mehr funktioniert? Wenn ja, welche? Die erste der 6 LEDs (ja, es müssen 6 sein) verhält sich schon genauso wie ich mir das vorgestellt hatte. Bei der ersten LED sind wie im Schaltplan gezeigt zwei 27k Widerstände eingebaut. Bei den anderen 5 LEDs hat der "Entlade-Widerstand" nur 10k. Man sieht, dass diese 5 LEDs sehr viel schneller ausgehen als die Erste. Soweit klar, aber warum sind sie auch dunkler als die erste LED? Da würde mich wirklich der Mechanismus interessieren. Da der 10k Widerstand und die BE-Strecke bei allen LEDs gleich ist, kann es ja nur am "Entlade-Widerstand" liegen. Mir ist klar, dass LEDs einen Vorwiderstand brauchen. Wenn aber die LEDs mit knapp weniger als der angegebenen Vorwärtsspannung betrieben werden, welche Umstände sind dann denkbar, dass das zu Problemen führt? Außerdem könnte ich natürlich schlicht und ergreifend Widerstände einbauen, aber ich habe nicht unbegrenzt Platz für die Schaltung (ich weiß, dass das für einen Mikrocontroller sprechen würde). Naja, mal sehen, ob ich das ganze überhaupt weiter verfolge. Ich habe wenig bis gar keine Zeit neben der Arbeit (die nichts mit Elektronik) zu tun hat. Ist schon schwierig genug überhaupt mal eine Schaltung fertig zu bekommen. VG, Stefan
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Stefan M. schrieb: > Ich merke gerade, die Video-Datei ist hin. Ich versuche es gleich > nochmal... Nächster Versuch...
Stefan M. schrieb: > Wenn aber die LEDs mit knapp weniger als der angegebenen > Vorwärtsspannung betrieben werden, welche Umstände sind dann denkbar, > dass das zu Problemen führt? Zum Beispiel wenn sich die Vorwärtsspannung der LED durch die Temperatur ändert (was sie tut). Oder Exemplarstreuungen. Gibt keinen vernünftigen Grund eine LED ohne Vorwiderstand zu betreiben.
Stefan M. schrieb: > Bei der ersten LED sind wie im > Schaltplan gezeigt zwei 27k Widerstände eingebaut. Bei den anderen 5 > LEDs hat der "Entlade-Widerstand" nur 10k. Man sieht, dass diese 5 LEDs > sehr viel schneller ausgehen als die Erste. Soweit klar, aber warum sind > sie auch dunkler als die erste LED? https://de.wikipedia.org/wiki/Spannungsteiler
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