Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Fade-out extra lang


von Georg M. (g_m)


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Mit der PWM ist es nicht realisierbar, deswegen mache ich es linear, 
wobei der Lichtstrom selbstverständlich nicht linear abnimmt.
Schaltungsbeschreibung:
Wird der Portpin hochohmig geschaltet, beginnt das Fade-out. Die 
Kapazität bestimmt die Langsamkeit. Der ADC wird dann auch nicht mehr 
gebraucht.

Über eure zurückhaltende konstruktive Kritik würde ich mich sehr freuen.

von pegelwendler (Gast)


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Georg M. schrieb:
> Mit der PWM ist es nicht realisierbar

Warum? Kein Timer frei?

von flip (Gast)


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wenn es einen dac output gibt, wieso dann nicht in software definieren? 
Timer wäre energieeffizienter, die stromregelung dann über einen 
tiefsetzsteller in hardware. GGf auch dessen referenzspannung einfach 
mit dem dac erzeugen und du bist die regelschleife in der software los.

von Falk B. (falk)


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Georg M. schrieb:
> Mit der PWM ist es nicht realisierbar,

Was glaubst du ist nicht realisierbar?

> deswegen mache ich es linear,

Der Rest der Welt sieht das anders.

> wobei der Lichtstrom selbstverständlich nicht linear abnimmt.

Das kann man auch mit PWM berücksichtigen.

> Über eure zurückhaltende konstruktive Kritik würde ich mich sehr freuen.

Wasch mich aber mach mich nicht naß.

Ja, hast doll gemacht, ganz doll! Kann man gar nicht genug loben!

Gerade bei sehr langen Zeitkonstanten sind digitale Lösungen DEUTLICH im 
Vorteil. Wenn man weiß, was man tut. Und so einen Schmarrn mit dem 
Darlington, gerade an einer Batterie, baut nur der naivste Anfänger.

von Michael (Gast)


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Falk B. schrieb:
> baut nur der naivste Anfänger.

Ein MLCC ohne Angabe einer Spannung ist auch lustig, dank 
Voltage-Derating, ist das die reinste Lotterie...

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Georg M. schrieb:
> Mit der PWM ist es nicht realisierbar

Ist das nicht eine Ausrede? Lineares LED Fading erfordert im Höchstfall 
eine Tabelle, dann geht das mit jedem Timer - für gehobene Ansprüche ein 
16-bitter. Der Rest besteht dann aus einer MOSFet Endstufe für die LED 
Kette.
Damits nicht flimmert, benutze ich so etwa 4kHz für die LED PWM.

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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Matthias S. schrieb:
> Ist das nicht eine Ausrede? Lineares LED Fading erfordert im Höchstfall
> eine Tabelle, dann geht das mit jedem Timer - für gehobene Ansprüche ein
> 16-bitter. Der Rest besteht dann aus einer MOSFet Endstufe für die LED
> Kette.
> Damits nicht flimmert, benutze ich so etwa 4kHz für die LED PWM.

Jaja, und nächstes Jahr braucht man sicher 10kHz, um flimerfrei eine LED 
dimmen zu können. Sowas hatten wir schon mal, nennt sich Wettrüsten.

Die 08/15 LED kommt mit 100Hz schon recht flimmerarm daher, für 
Flimmersensible vielleicht 200-500Hz. Darüber hinaus ist es reine 
Esotherik. Erst recht, wenn die LEDs sich NICHT quer zur Blickrichtung 
bewegen, so wie es diese Nachlichtlampe sicher tut.

von Georg M. (g_m)


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PWM Stufen:
"0,1,1,1,1,1,1,1,1,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,3,3,3,3,3,3,3,"

https://www.mikrocontroller.net/articles/LED-Fading

Gut, vielleicht kann man mit einem mächtigeren Prozessor das lineare 
Smoothness bis zum letzten Photon erreichen.

Aber es geht hier nur darum, möglichst einfach das Ziel zu erreichen. 
Der Aufwand darf nicht zu groß sein für den Zweck.

Der LED-Spitzenstrom muss geregelt/begrenzt werden, auch beim 
PWM-Betrieb. Und wie, wenn die Batteriespannung zwischen 4,2V und 3,5V 
liegt?

von Falk B. (falk)


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Georg M. schrieb:
> PWM Stufen:
> "0,1,1,1,1,1,1,1,1,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,3,3,3,3,3,3,3,"
>
> https://www.mikrocontroller.net/articles/LED-Fading
>
> Gut, vielleicht kann man mit einem mächtigeren Prozessor das lineare
> Smoothness bis zum letzten Photon erreichen.

Du hast er erfaßt.

> Aber es geht hier nur darum, möglichst einfach das Ziel zu erreichen.
> Der Aufwand darf nicht zu groß sein für den Zweck.

OK.

> Der LED-Spitzenstrom muss geregelt/begrenzt werden, auch beim
> PWM-Betrieb.

Ich bin positiv überrascht, sonst wird immer das Gegenteil behauptet ;-)

> Und wie, wenn die Batteriespannung zwischen 4,2V und 3,5V
> liegt?

Mit einer passenden Konstantstromquelle. Hier mit OPV + Transistor. 
Die hat den kleinsten Spannungsabfall. Wobei 3,5V schon arg knapp sind, 
um die üblichen 3,3V von modernen LEDs zu erreichen.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Falk B. schrieb:
> Jaja, und nächstes Jahr braucht man sicher 10kHz, um flimerfrei eine LED
> dimmen zu können. Sowas hatten wir schon mal, nennt sich Wettrüsten.

Na und? Kostet doch nix. Und warum regst du dich darüber auf? Bei 4kHz 
hast du eben nicht mal Flimmern aus dem Augenwinkel.

von Falk B. (falk)


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Matthias S. schrieb:
> Na und? Kostet doch nix.

Doch.

>Und warum regst du dich darüber auf?

Eben über das Wettrüsten, das dann zu "Wahrheit" wird, weil alle den 
Scheiß nachplappern.

> Bei 4kHz
> hast du eben nicht mal Flimmern aus dem Augenwinkel.

Ganz wichtig bei DEM Licht!

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Falk B. schrieb:
>> Na und? Kostet doch nix.
>
> Doch.

Aha. Und was kostet das? Und fang nicht an mit Schaltverlusten. Das ist 
bei 4kHz völlig irrelevant.

von Falk B. (falk)


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Matthias S. schrieb:
> Aha. Und was kostet das? Und fang nicht an mit Schaltverlusten. Das ist
> bei 4kHz völlig irrelevant.

Es kostet mich Nerven, den Scheiß immer wieder zu lesen ;-)

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Falk B. schrieb:
> Matthias S. schrieb:
>> Aha. Und was kostet das? Und fang nicht an mit Schaltverlusten. Das ist
>> bei 4kHz völlig irrelevant.
>
> Es kostet mich Nerven, den Scheiß immer wieder zu lesen ;-)

Dein Problem. Erstens ist es kein Scheiss, sondern wahr und zweitens 
entscheidest du sicher nicht, was geschrieben wird oder nicht. Du magst 
ja von vielen Sachen Ahnung haben, aber Gott bist du sicher nicht.
Mich jedenfalls nerven LED Ketten, die mit unter 500Hz getaktet werden. 
Die schlechten Rücklichter moderner Autos sind ja ein Paradebeispiel für 
deinen Stuss. 4kHz sind mit den AVR Timern auch sehr einfach zu 
realisieren.

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Die 08/15 LED kommt mit 100Hz schon recht flimmerarm daher

Nur stört meistens nicht das Flimmern an sich, sondern in Zusammenhang 
mit Videoaufnahmen das Aliasing auf Grund von fehlender 
Kamerasynchronisation bzw. für das Auge der Stroboskopeffekt bei 
bewegten Teilen/Blickrichtungsänderung.

Beitrag #7291551 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Falk B. (falk)


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Matthias S. schrieb:
> Aha. Und was kostet das? Und fang nicht an mit Schaltverlusten. Das ist
> bei 4kHz völlig irrelevant.

Doch, es kostet etwas. Nämlich Auflösung der PWM, die man besonders HIER 
gebrauchen kann.

von Achim H. (pluto25)


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Georg M. schrieb:
> Mit der PWM ist es nicht realisierbar,

Die Schaltung arbeitet doch schon mit PWM um den Stron zu begrenzen. 
Wenns linear werden soll einfach den Adc-Sollwert in passenden Stufen 
runter setzen.

Wozu lienear? Unsere Augen sehen logarithmisch, da passt die 
Entladungskurve besser. Vielleicht noch zum Ende hin den Pin auf Gnd. 
Damit es wirklich dunkel wird ;-)

PS bei hohen Frequenzen werden die dunkler. Wie wärs der PWM einfach in 
den Mhz Bereich.  " 4kHz - Loser Ich hab 400khz - Ihr Luschen ich hab 14 
Mhz "LOL
Der TO hat wenige Herz und da flackert gar nichts ;-)

von Peter M. (Gast)


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Georg M. schrieb:
> Mit der PWM ist es nicht realisierbar, deswegen mache ich es linear,

Mit PWM geht das sehr wohl und auch mit viel weniger Schaltungsaufwand.
Wie kommt man bitte auf so eine Idee mit dem ADC?
Selbst mit 8 Bit PWM geht das sehr schön, wenn man bspw. die PWM Werte 
durch einen Timer alle x Sekunden ändert. Hinweis: Das Auge kann eine 
Änderung des PWM Wertes von 1(+-) nicht wahrnehmen.
Mit diesem Vorgehen bekommt man mit jedem x Bit PWM beliebige 
Fadingzeiten realisiert.
Ich benutze als PWM Frequenz meist 3,4 kHz. War damals für mich ein 
optimaler Wert.
Falls Dir die Helligkeit zu sehr springt: Mit einem dritten Timer kann 
man dies "glätten".

von Falk B. (falk)


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A. H. schrieb:
> Der TO hat wenige Herz und da flackert gar nichts ;-)

Du hast auch wenig Herz, vor allem Heinrich bricht es das Seinige!

https://de.wikipedia.org/wiki/Heinrich_Hertz

von Falk B. (falk)


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Peter M. schrieb:
> Das Auge kann eine
> Änderung des PWM Wertes von 1(+-) nicht wahrnehmen.

Wollen wir wetten, daß man es doch kann. Vor allem beim Wechsel von 0 
auf 1? ;-)

> Mit diesem Vorgehen bekommt man mit jedem x Bit PWM beliebige
> Fadingzeiten realisiert.

Mit beliebig harten Stufen . . .

> Ich benutze als PWM Frequenz meist 3,4 kHz. War damals für mich ein
> optimaler Wert.

Noch mehr Esotherik.

> Falls Dir die Helligkeit zu sehr springt: Mit einem dritten Timer kann
> man dies "glätten".

Soso, wie denn? Dithering hat seine Grenzen.

von Wolfgang (Gast)


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Peter M. schrieb:
> Selbst mit 8 Bit PWM geht das sehr schön, wenn man bspw. die PWM Werte
> durch einen Timer alle x Sekunden ändert. Hinweis: Das Auge kann eine
> Änderung des PWM Wertes von 1(+-) nicht wahrnehmen.

So ein Unfug. Natürlich kann das Auge eine Änderung des PWM Wertes von 
1(+-) wahrnehmen.

Wenn du bei 8 Bit PWM eine der logarithmischen Helligkeitsempfindung 
angepasste, gleichmäßige Dimmkurve erreichen willst, werden im unteren 
Bereich auf Grund der geringen Auflösung eines (linearen) 8 Bit 
PWM-Signals sehr schnell Stufen sichtbar. Wenn man die relative 
Helligkeitsänderung von Stufe zu Stufe über die kleinste mögliche 
Änderung des PWM-Wertes von 1 bei niedrigster Helligkeit festlegt, sind 
bei direkter Umsetzung gerade einmal 9 Abstufungen realisierbar (1, 2, 
4, 8, ..., 128, 255).
Das ist oft schon arg grob, so dass man Kompromisse machen muss.
Bei den unteren Stufen hilft für einen sprunglosen Helligkeitsübergang 
oder für feinere Einstellbarkeit der Helligkeit dann nur Dithering, da 
das Auge Helligkeitssprünge von 25% oder 50% sehr wohl wahrnimmt. Das 
dadurch PWM-Frequenzkomponenten mit einem Bruchteil der Grundfrequenz 
auftreten, stört dabei das Auge nicht so sehr, da es mit abnehmender 
Helligkeit sowieso langsamer wird.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Falk B. schrieb:
> Doch, es kostet etwas. Nämlich Auflösung der PWM, die man besonders HIER
> gebrauchen kann.

Du angelst nach Strohhalmen. Erst erzählst du uns, das man für ein 
Nachtlicht sowas gar nicht braucht und nun reicht dir die Auflösung 
nicht.

von Falk B. (falk)


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Matthias S. schrieb:
>> Doch, es kostet etwas. Nämlich Auflösung der PWM, die man besonders HIER
>> gebrauchen kann.
>
> Du angelst nach Strohhalmen. Erst erzählst du uns, das man für ein
> Nachtlicht sowas gar nicht braucht und nun reicht dir die Auflösung
> nicht.

Wie meinen der Herr? Diese Aussage habe ich NIE getroffen!

von Georg M. (g_m)


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A. H. schrieb:
> Die Schaltung arbeitet doch schon mit PWM um den Strom zu begrenzen.

Nein, überhaupt nicht. Mit dem ADC wird der LED-Strom nur grob 
kontrolliert wegen der Temperaturabhängigkeit der Transistorschaltung.
Das Auge merkt nur die Veränderungen, aber nicht den absoluten Wert: 
±10% spielen keine Rolle, und der Regelkreis muss nicht eingreifen.

von Georg M. (g_m)


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Falk B. schrieb:
> Mit einer passenden Konstantstromquelle. Hier mit OPV + Transistor.

Und wo wird da die PWM angeschlossen?

von Εrnst B. (ernst)


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Wolfgang schrieb:
> So ein Unfug. Natürlich kann das Auge eine Änderung des PWM Wertes von
> 1(+-) wahrnehmen.

Nicht wenn man die Änderung schnell genug macht.
Hab das für meine Schreibtisch-Beleuchtung so umgesetzt (nicht weil es 
nötig wäre, sondern "weil es geht")
PWM mit 8Bit @31kHz.
Im Overflow-IRQ Anpassung des PWM-Werts ±1 um zusätzliche Bits an 
Auflösung zu implementieren, schön (Bresenham) verteilt.

Also ähnlich dem Ansatze von "barrelshifter", nur eben statt eines 
zweiten Timers den sowieso vorhanden Overflow des PWM-Timers mitgenutzt.

Vorteil: Auch wenn die Lampe dann mit z.B. 500 Hz "flackert", sie 
flackert dabei nur um einen PWM-Wert. Die eigentliche PWM bleibt mit 
>30kHz deutlich außerhalb des hör- und sichtbaren Bereichs.

Dann noch schöne Dimmer-Kurve mit rein, incl. fading zwischen den 
einzelnen Stufen. Resultat: Die Lampe lässt sich flackerfrei und 
praktisch stufenlos von kaum wahrnehmbaren Glimmen zu vollem Flutlicht 
verstellen.

von Falk B. (falk)


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Georg M. schrieb:
>> Mit einer passenden Konstantstromquelle. Hier mit OPV + Transistor.
>
> Und wo wird da die PWM angeschlossen?

Kommt drauf an. Man kann die Konstantstromquelle mit der PWM 
betreiben. Wenn die schnell genug ist, geht das. Man kann aber auch die 
PWM über einen RC-Filter in Gleichspannung wandeln und damit die 
Konstantstromquelle betreiben, die kann dann beliebig langsam sein. Das 
würde ich machen. Siehe Anhang.

von Georg M. (g_m)


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Εrnst B. schrieb:
> Nicht wenn man die Änderung schnell genug macht.

Das ist korrekt, nur geht es in diesem Thread nicht um "schnell genug" 
sondern um "extrem langsam".

von Εrnst B. (ernst)


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Georg M. schrieb:
> Das ist korrekt, nur geht es in diesem Thread nicht um "schnell genug"
> sondern um "extrem langsam".

Und genau das geht mit meiner Implementierung.
Schnelles Ändern des PWM-Werts um den Sollwert herum schließt eine 
langsame Änderung des Sollwerts nicht aus.

Nach langer Zeit ohne Drehgeber-Betätigung fährt meine Lampe die 
Helligkeit langsam, über mehrere Stunden hinweg, kontinuierlich zu null. 
Praktisch Stufenlos & Flackerfrei.

von Wolfgang (Gast)


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Εrnst B. schrieb:
> Nicht wenn man die Änderung schnell genug macht.

Egal, wie langsam oder schnell du bei 8-Bit PWM die Dimmstufe von z.B. 
1/256 Duty Cycle auf 2/256 änderst (Erhöhung der Helligkeit um 100%), 
kann man den Unterschied der Helligkeit vom Start- zum Endwert immer 
wahrnehmen.

> Hab das für meine Schreibtisch-Beleuchtung so umgesetzt (nicht weil es
> nötig wäre, sondern "weil es geht")
> PWM mit 8Bit @31kHz.
> Im Overflow-IRQ Anpassung des PWM-Werts ±1 um zusätzliche Bits an
> Auflösung zu implementieren, schön (Bresenham) verteilt.

Das genau ist Dithering mit erheblich niedrigeren Frequenzanteilen durch 
die Modulation des Tastverhältnisses. Du erzeugst bei der Ausgabe durch 
Überabtastung und Filterung (durch das Auge) zusätzliche Bits. (Bei 
Audio-Signalen arbeitet viele Verstärker mit 1-Bit, aka Class D 
Endstufe).

Du erkaufst dir die zusätzlichen Bits mit deutlichem Aufwand für den 
32µs Interrupt durch den Overflow-IRQ und damit durch ziemlich harte 
Echtzeitanforderungen. Ein autark laufender HW-Timer für die PWM-Ausgabe 
ist da deutlich genügsamer.
Von reinem 8Bit PWM ist das weit entfernt.

von Εrnst B. (ernst)


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Wolfgang schrieb:
> Du erkaufst dir die zusätzlichen Bits mit deutlichem Aufwand für den
> 32µs Interrupt durch den Overflow-IRQ und damit durch ziemlich harte
> Echtzeitanforderungen.

Für ungenutzte Rechenzeit im µC gibt's kein Geld zurück. Aber ja, die 
ISR muss schon recht kurz gehalten werden.

Wolfgang schrieb:
> Egal, wie langsam oder schnell du bei 8-Bit PWM die Dimmstufe von z.B.
> 1/256 Duty Cycle auf 2/256 änderst

Es ist ja (z.B., bei 8-Bit Hardware-PWM + 6-Bit "drauf-ge-dither-t") 
eine Änderung von 1/16384 zu 2/16384. Wobei in dem Fall die Pulsbreite 
gleich bleibt, aber die Frequenz von ~500Hz -> 1kHz steigt.

Für meine Anwendung reicht das, beides ist ein kaum wahrnehmbares 
Glimmen der LEDs, und 500Hz seh ich auch nicht flackern, vor allem nicht 
bei der niedrigen Helligkeit.

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