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Thema: PWM-Dimmer Schaltung für KFZ

  1. #1
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    Frage PWM-Dimmer Schaltung für KFZ

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    Hallo,

    ich habe vor mir einen PWM-Dimmer für 21 LED's zu bauen. Später soll das ganze dann die gesamte Glühbirnen in meinem Auto ersetzen. Deshalb sollen sie auch dimmbar sein damit es in der Nacht nicht so hell leuchtet.
    Das ganze habe ich vor mit einem NE555 zu bauen, weil ich davon noch welche rum zu liegen habe. Damit ich überhaupt 21 LED's an dem NE555 betreiben kann (Ausgang von 555 maximal 200mA?!) dachte ich mir kommt noch einen MOSFET (BUZ11) mit dran. Bevor ich das ganze zusammenbaue wollte ich euch mal fragen was ihr von der ganzen Schaltung haltet. Insbesondere die Größe des Widerstandes R1, des Poti's und der Kapazität von C1. Wenn meine Berechnungen stimmen, sollte aus dem NE555, wenn der Poti auf 10k steht, eine Frequenz von ungefähr 120Hz rauskommen, damit die LED's später nicht flackern. Außerdem war ich mir auch noch nicht sicher ob die Vorwiderstände der LED's so stimmen, weil es beim Auto ja auch mal mehr als 12V werden können.
    Ich habe auch noch eine Variante für eine Lochrasterplatine mit angehängt, falls jemand das ganze mal probieren will. Später sollen die LED's dann natürlich nicht mit auf die Platine.
    Was haltet ihr von der Schaltung kann das ganze so funktionieren oder habe ich vielleicht noch irgendwo einen Denkfehler gehabt?
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken Lochrasterplatine.png   PWM-Schaltplan.jpg  

  2. #2
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    Ich würde eine Spannungsstabilisierungsschaltung bauen, die auf die Spannung abgestimmt ist die du brauchst. Sie ist mit 2 Kondensatoren aufgebaut sodass, wenn es mal keine Ahnung einen "Stromausfall" geben sollte die LEDs trotzdem leuchten. Nur eine Frage du schaltestbdie LEDs doch parallel oder!?!

    Hier der Link zu so einer Scahltung: http://www.arduino-tutorial.de/2010/...nungsregler-2/

  3. #3
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    Über so einen Spannungsregler könnte ich durchaus nachdenken damit wäre ja dann z.B. sichergestellt, dass wenn meine Autobatterie voll geladen ist und die Spannung dann 14-15V betragen kann trotzdem nur 12V in meine Schaltung kommen. Ist nur die Frage wie stark ich den belasten kann. Habe bei Reichelt auf die schnelle keinen passenden gefunden.
    Die LEDs sind immer in 3er Strängen parallel geschaltet. Das sollte effektiver sein als wenn ich jede LED für sich parallel schalte.

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist Avatar von Thegon
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    Die LEDs sind immer in 3er Strängen parallel geschaltet. Das sollte effektiver sein als wenn ich jede LED für sich parallel schalte.
    völlig richtig.

    Ich würde villeicht noch den Kondensator C1 etwas kleiner machen, (z.B. 100nF ), dann wird die PWM - Frequenz größer, 120 Hz ist zwar auch schon ok aber eigentlich kann ein bisschen schneller nicht schaden, dann flackert es halt noch weniger und es muss nicht immer so viel Ladung in den Kondensator gepumpt werden und wieder heraus.

    Und villeicht die beiden Widerstände R1 und R2 etwas kleiner (z.B. 2k2 oder sogar 1k), dann kommt die Schalung näher an die 0% und an die 100& grenze, was ja erstrebenswert ist.

    Spannungsstabelisierung Hmmm?
    Eigentlich ist hier die Spannung ja sehr unkritisch, solange durch die Led´s nicht zu viel Strom fließt, dürfe da nichts schiefgehen, weil der NE555 funktioniert auch bei 15V
    Was ich gehört habe, ist, dass im Auto - Bordnetz Spannungsspitzen auftreten können (sind ja auch viele "ordentliche" Verbraucher angeschlossen, Starter und so weiter), und dass solche Spitzen für die LED´s gefährlich werden könnten. Aber dazu weiß ich leider auch nicht mehr, habs nur mal gelesen.

    Mfg Thegon
    Geändert von Thegon (29.01.2013 um 22:17 Uhr)

  5. #5
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    Hier Wein Spannungsregler bei Conrad. Ein Blick ins Datenblatt genügt .

    http://www.conrad.de/ce/de/product/1...g-5-V-Iout-1-A

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist Avatar von Thegon
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    Problem dabei ist halt, dass dieser Spannungsregler (mit 5V) die effizenz der Schaltung beträchtlich senkt, weil er jetzt gut die Hälfte von den 12V in Wärme umwandelt, und das können schnell ein paar Watt werden.

    Wenn schon dann doch eher mit 9V, dann ist´s nur mehr ein Viertel der Leistung:
    http://www.conrad.de/ce/de/product/1...g-9-V-Iout-1-A

    Mfg Thegon

  7. #7
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    Zitat Zitat von Thegon Beitrag anzeigen
    Problem dabei ist halt, dass dieser Spannungsregler (mit 5V) die effizenz der Schaltung beträchtlich senkt, weil er jetzt gut die Hälfte von den 12V in Wärme umwandelt, und das können schnell ein paar Watt werden.

    Wenn schon dann doch eher mit 9V, dann ist´s nur mehr ein Viertel der Leistung:
    http://www.conrad.de/ce/de/product/1...g-9-V-Iout-1-A

    Mfg Thegon
    Stimmt habe das gerade vergessen. Ein Kühlkörper wäre auch nicht das richtige. Du solltest jetzt die Schaltung so aufbauen, dass wie es Thegon beschrieben hat. Vergiss aber nicht wie viel die LEDs aushalten. Also Vorwiderstand nicht vergessen.

  8. #8
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    Alles klar dann also ohne Spannungsregler.
    Den C1 kann ich durchaus noch ein bisschen kleiner machen habe gerade mal geguckt was ich noch da habe. Zur Auswahl stehen ein 220pF und ein 220nF. Mit den Widerständen werde ich nochmal ein bisschen rum rechnen, welchen ich am besten nehme ist ja erstmal nur die grobe Schaltung. Habe letzte Woche mit dem NE555 eine temperaturgesteuerte Drehzahlregelung für meinen PC gebaut aber heute erst in Betrieb genommen, da habe ich das Problem das die LEDs von den Lüftern flackern muss dem dann auch erstmal noch auf den Grund gehen, nicht das es dann nachher noch in meiner PWM-Schaltung flackert. Würde während der fahrt vielleicht ein bisschen ablenken

    Edit: Habe jetzt mal geguckt welche LEDs ich nehmen werde und habe jetzt die endgültige Schaltung fertig. Habe R1 und R2 auf jeweils 1k verkleinert macht dann am Ende eine Frequenz von ungefähr 300Hz. Dann sind die LEDs rein theoretisch immer 1,6ms an und 1,5ms aus. Ob das nachher auch so hinhaut werde ich ja sehen oder hoffentlich nicht
    Anbei habe ich noch den fertigen Schaltplan hochgeladen.

    EditEdit: Habe mich jetzt entschlossen doch noch was gegen eine eventuelle Überspannung vom Bordnetz meines Autos zu treffen. Habe mich für eine bipolare Suppressordiode (15KE18CA) entschieden. Die sorgt dafür das alles über 18V direkt über die Diode abgeleitet wird. Vor die ganze Schaltung kommt dann natürlich noch eine Sicherung, weil ich die 12V direkt vom Sicherungskasten hole nehme ich einfach eine Stecksicherung und schließe die ganze Schaltung an einen leeren Steckplatz im Sicherungskasten an.
    Hier der Schaltplan:
    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

Name:	PWM-DimmerFertig.jpg
Hits:	7
Größe:	22,2 KB
ID:	24382
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken PWM-Schaltplan.jpg  
    Geändert von btbartz (30.01.2013 um 02:15 Uhr)

  9. #9
    Benutzer Stammmitglied Avatar von Ryoken
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    Zitat Zitat von Thegon Beitrag anzeigen
    Problem dabei ist halt, dass dieser Spannungsregler (mit 5V) die effizenz der Schaltung beträchtlich senkt, weil er jetzt gut die Hälfte von den 12V in Wärme umwandelt, und das können schnell ein paar Watt werden.
    Wäre das aber für die Effizienz nicht im Prinzip egal, ob das am Spannungsregler oder den sonst entsprechend größeren Vorwiderständen für die LEDs passiert? Jetzt mal davon abgesehen, dass die Wärme so "Konzentrierter" entsteht und schwieriger abzuführen sein dürfte...

    Hätte eigentlich sogar gedacht, man nimmt den Regler gerade, weil er effizienter ist als einfach ein Widerstand.
    Hab jetzt schon im Wiki nachgelesen, dass die Linearregler aber nur als "variabler Widerstand" wirken.


    Gruß Ryoken
    A mistake is evidence that someone tried to do something.
    It`s not impossible - it just costs more

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist Avatar von Thegon
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    @Ryoken:
    Villeicht war das schlecht ausgedrückt, ich meine eigentlich Wirkungsgrad.
    Prinzipiell ist es egal, ob man die Wärme an einem Spannungsregler verheizt oder an Vorwiderständen umsetzt.
    Aber wenn man es sich konkret überlegt, sieht man den Unterschied:
    (Den Stromverbrauch des NE555 vernachlässigen wir einmal)

    Ohne Spannungsregler:
    Es sind 7 Led - Stränge zu je 30mA vorhanden, zusammen also 0,21A, an einem Strang fallen ca. 10,5V ab. Da vom Auto 14V kommen, müssen somit 3,5V in den Widerständen verheizt werden: Es können also 10,5V * 0,21A = 2,2W genutz werden, in den LED´s. 3,5V * 0,21A = 0,7W werden in den Widerständen umgesetzt. Also beträgt der Wirkungsgrad ohne Spannungsregler n = 2,2W/2,9W * 100 = 75%.
    (Was natürlich nicht heißt, dass die 75% vollkommen in Licht umgewandelt werden, die LED´s erzeugen ja auch Wärme, aber daran können wir nichts ändern.)

    Mit Spannungsregler:
    Der Spannungsregler regelt die Spannung auf 5V herunter, das heißt, man müsste alle Led´s mit einem eingenen Vorwiderstand einzeln anschließen, weil die Spannung für 2 Leds in Serie zu klein wäre. Der Gesamtstrom wäre dann 0,63A, 3,5V liegen an den LEDs an -> Natürlich die gleiche Leistung an den Leds, 2,2W.
    Jetzt muss aber der Spannungsregler alles von 14V auf 5V Verheizen, also 9V *0,63A = 5,6W, die an Wärme entstehen. Zusätzlich fallen auch noch an den Vorwiderständen 1,5V ab, also auch dort 1,5V * 0,63A = 0,94W Verlustleistung.
    Und der Wirkungsgrad: n = 2,2W/8,7W * 100 = 25%!

    Das heißt, ein solcher 5V Spannungsregler hat den Wirkungsgrad um 50% gesenkt, die Schaltung würde anstat 2,9W dann 8,7W brauchen.

    @btbarz:
    Widerstände ein bisschen größer machen ist sicher eine gute Idee, dann wirkt sich auch eine Spannungsschwankung nicht gleich so drastisch aus.
    Wenn man ganz simpel rechnet: (14V - 10,5V)/ 0,03A = 120 Ohm (116 eigentlich).

    Viel Erfolg noch beim Aufbau !

    Mfg Thegon

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