4S 14,8V > 12V RGB-LED-Streifen

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Reddi

Quax
#1
#1
Moin Moin!

Ich bin gedanklich so in Schaltpläne vertieft, dass ich mein Kern-Problem ganz übersehen habe:

Der LED-RGB-Streifen arbeitet mit 12V. Allerdings fliege ich mit 4S (14,8V). Die einzelnen Leitungen steuer ich über ein Arduino mit je einem N-Fet an. Kann ich hierüber auch schon die Spannung irgendwie auf 12V limitieren, indem ich einfach den PWM-Ausgang auf ca. 800 limitiere? Oder muss ich ein Step-Down-Modul kaufen und davor setzen?

VG und Danke
 
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Reddi

Quax
#3
#3
das sieht wie ein ic7812 in Schrumpfschlauch mit alu aus. das alu bestimmt wegen der Temperatur. aber ich will keine fliegwnde heizung. vllt. weiß ja jemand, ob es mit der limitierung des pwm auf 800 steps mit dem nfet direkt klappt... vg
 
leo2e

leo2e

Erfahrener Benutzer
#4
#4
Hallo,
wieviel Watt haben die LEDs?
Es gibt auch getaktete Regler, die haben nartürlich viel weniger Verlustleistung.
 
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Reddi

Quax
#5
#5
die streifen haben auf 5m 72w. ich gehe mal von grob max. 30w aus, die ich schalten muss. diese http://www.ebay.de/itm/400534827710 nfets wollte ich mit einem atmega328 ansteuern, der die daten vom uart der pixhawk (mavlink) bekommt. das ganze mit möglichst wenig bauteilen in smd:

angedacht war die versorgung des atmegas über vcc, gnd und signal über die flugsteuerung. weiter soll der anschluss des lipos "nur" für die leds sein.

entsprechend wollte ich den aufbau der gesamten schaltung auf 3 nfet, 3 widerstände, atgmega beschränken. allerdings muss ich noch schauen, ob ich das mavlink-signal direkt ohne widerstand auf gnd anschließen kann/muss. ggf noch ein kondensator an vcc und gnd. auf einen quarz wollte ich eigentlich verzichten.

vg
 
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schnellmaleben

schnellmaleben

Erfahrener Benutzer
#7
#7
Du kannst das mit dem PWM auch machen, LEDs sind üblicherweise auch für einen Pulsbetrieb spezifiziert. Wenn Du sicher bist dass es in allen Lagen funktioniert (also so beschaltet ist dass die LEDs vor Initialisierung des schaltenden Ports auch aus sind), also nie dauerhaft durchschaltet. Den richtigen PWM Wert findest Du am besten in dem Du langsam hoch gehst und den Strom misst, da sollte halt maximal der Dauerstrom durch für den deine LEDs ausgelegt sind (und könntest auch die abfallende Akkuspannung kompensieren und solche Spielereien machen). Ich persönlich finde aber ein 12V-Step-Down(Up) einfacher und flexibler, bzw. ein 7812 muss ja nur um die 2V "droppen". Bei 30W, also 2,5A, sind das 5W Wärmeverlustleistung - OK, das braucht dann einen Kühlkörper (oder gegen Aluarm verschrauben).
 
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Reddi

Quax
#8
#8
Wie gesagt, UBECs, IC78xx habe ich hier handvoll rumliegen. Ziel ist es mit möglichst wenig Bauteilen auszukommen. Die Platine wollte ich gerne nur USB-Stick groß gestalten. :) Jemand Anderes sagte auch, dass es mit dem PWM gehen sollte. Ich werde auf einem Steckboard das mal aufbauen und durchmessen.

Sind noch zwei drei Kleinigkeiten zu klären:

- Kann ich das Mavlink-Signal (Tx von der FC) direkt an den atmega anschließen oder muss ich das Signal zusätzlich mit ? Ohm parallel auf GND legen?

- Meint Ihr, dass ich ohne externen Quarz auskomme? Ich will nur das Mavlink auslesen und bearbeiten. Ob die Blinkreihenfolge nun 1,000s oder 1,001s ist, ist mir Hupe.

- Wie könnte ich am besten feststellen, wie viel s der angeschlossene Lipo hat? Einfach mit 2 Widerstände ein Spannungsteiler und damit die Spannung berechnen?

VG
 
schnellmaleben

schnellmaleben

Erfahrener Benutzer
#9
#9
Mit ? Ohm parallel auf GND meinst Du einen Pulldown? Nein, brauchst Du nicht, auf TX kommt seriell mit definierten high/low-Pegeln. Check nur mal ob der sendende uC wirklich 5V hat (APM? Atmega2560?) sonst brauchst Du noch einen Levelshifter 3.3/5V oder läßt den dekodierenden uC auch auf der passenden Spannung laufen (höher ist auch OK, 3.3V high wird auch beim 5V uC erkannt).

ohne Quarz: hab ich keine Erfahrung. Fürs blinken ists egal, da geb ich Dir recht, aber Du musst halt die 115200kbaud Mavlink seriell-empfang synchronisieren können. Da liegt der Knackpunkt. Probier mal einfach (aber auch draußen, wegen der Temperaturabhängigkeit des internen Oszillators).

Lipo messen: ja, so würde ich es auch machen, Spannungsteiler ist der übliche Weg. Alternativ kannst Du natürlich auch mal schön ne Balancerbuchse setzen und alle Einzelzellspannungen messen, wenn Du eh ne Platine machst...
 
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Reddi

Quax
#10
#10
APM und Pixhawk wollte ich bedienen können. Beide (APM 2.0 und Pixhawk) habe ich da (zum Testen).

Mit dem Oszill. ist es wirklich etwas doof. Ich werde mal nen einfachen Arduino UNO nehmen und das Ganze auf einem Board aufbauen. Bei der Platine kann ich ja Lötkontakt für die zwei Kondensatoren und ein Quarz mit Layouten und im Zweifel nachsetzen. Oder kann man auch beim UNO testweise den internen Oszill. verwenden?

Für meine 12V Geschichte bin ich gerade auf eine Idee gekommen: Ich nehme 4 NFET: 3 Für die jeweiligen Farben mit 0-1023 und den 4. pulsiere ich so, dass am Ausgang die 12V anliegen, die ich auf die 3 NFETs weiterleite - mit einem Kondensator zum Glätten...

Balancerbuchse hatte ich, neben Jumper oder Lötpads (als Selektor), auch schon gedacht, aber ich finde ein Spannungsteiler so zu gestalten, dass man vllt. 2s-6s damit gut errechnen kann am charmantesten: Es sind nur zwei 0805-Große Bauteile...

VG und Danke!
 
schnellmaleben

schnellmaleben

Erfahrener Benutzer
#11
#11
Klar, kannst Du verwenden (Fuses per ISP entsprechend umsetzen), dass ein externer dranhängt stört nicht. Oder wenn Du einen DIP-Atmega hast, hebel ihn raus :) Allerdings braucht es für 8Mhz einen anderen Bootloader, wenn Du weiter über USB programmieren willst.

Das mit den kaskadierten FETs/PWMs hat eine Unschönheit: Wenn Du die PWM-Frequenzen NICHT unterschiedlich wählst, gewinnt immer der kürzere (oder Glättung dazwischen tun). Totaler Murks passiert, wenn die nicht in Sync sind (kommt auf die Timer-Konfiguration an). Ich würde die Bauteile einsparen und das eher in Software machen (max-Wert ermitteln, dann die relative Helligkeit entsprechend skalieren. Logarithmus nicht vergessen... ). Letztendlich wäre der 4. FET ja ein Software-gesteuerter Stepdown ohne Regelung, was uns wieder ein paar Postings zurück führt: Wenn Du einen fertigen StepDown huckepack nimmst, ist es auch nur ein Bauteil (und weniger Leitungen) - gibts übrigens von Traco und Recom beispielsweise auch 7812-Pinkompatibel.
 
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Reddi

Quax
#12
#12
Ja, ok, ein 3-Bein (wie FET oder IC78xx-Form) wäre sicherlich ok. Ich möchte halt nur keinen IC7812 wegen der Wärmeentwicklung. Das ist ja eine unnötige Energieverschwendung, wovon man ja in der Luft eh nicht so viel hat. Außerdem wäre er ja überflüssig, wenn man mit 3s... ;-)

Der Algorithmus ist ja recht einfach: Wenn ich die Spannungsteiler so gestaltet bekomme, dass ich pro Volt (Ausgangsspannung am Spannungsteiler) 7,4V am Eingang anliegen habe, wäre der Faktor 7,4. Entprechend stellen sich die Formeln wie folgt auf:

  • Errechnete Lipo-Spannung: = 5 / 1024 * PWM-Eingang * Faktor (7,4)
  • max. PWM-Ausgang: = 1024 / Lipo-Spannung * 12
  • bzw. ungekürzt: = 1024 / ( 5 / 1024 * PWM-Eingang * Faktor ) * 12

Die Idee mit dem NFET vorweg war, dass ich im zweiten Schritt die volle PWM-Rate nutzen kann und diese nicht limitieren muss. Aber selbst bei 6s hätte ich noch ca. 550 und bei 4s ca. 830 Schritte je Farbe.

VG
 
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schnellmaleben

schnellmaleben

Erfahrener Benutzer
#13
#13
Ja. Aber je nach dem was für Farbmuster Du da vor hast, wenn Du zum bsp. sanfte Übergänge faden willst, nützt Dir die vollen 10bit PWM-Breite direkt nichts, da das Auge die Helligkeit nicht linear wahrnimmt. Die oberen sagen wir mal 100 Stufen kann man gar nicht unterscheiden, während unten, der Unterschied zwischen 1/1024 Austastung und 2/1024 Austastung natürlich als störender 50%-Sprung wahrgenommen wird.
 
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