Neues mini-Projekt

[centauri]

Moin!

Nachdem mir jetzt so super hier geholfen wurde, und mein Uni-Projekt endlich funktioniert, ist es mal an der Zeit an sich selbst zu denken und ein kleines Fun-Projekt zu machen.
Im Prinzip möchte ich nur einen kleinen PIC10F200 dazu bringen ein paar LEDs zum "Tanzen" zu bringen. Dazu habe ich mal folgendes Schaltild entworfen (Anhang).

Das Ganze soll diesmal in SMD Bauform geschehen 

Meine Fragen dazu:
-Da es nur ein Fun-Projekt ist: die Leiterwege zu "tunneln", also Widerstände als Brücken zu nehmen ist nicht allzu abwägig und verkehrt, oder?
-Wenn die LED nur kurz aufblitzen soll, aber dafür möglichst hell - ist dann ein Kondensator sinnvoll, und wenn ja wo?
-Ich bin mir stets unsicher, welche Größe des SMD Bauteils ich nehmen soll. bei EAGLE stehen nur bei den Drahtbauteilen Maße dabei. Man zwar dann im Board anhand des Rasters sehen wie groß sie sind, aber gibts es irgendwelche normen für die verschiedenen Baugrößen? So etwas wie 1,2 und 3 mm Widerstände? Und ist diese Bezeichnung dann auch zu finden wenn man die Teile bestellt? beim Spannungsregler gibt es ebenso verschiedene SMD größen. Bin etwas verwirrt   

Grüße,
Justin

[Stephan]

wenn Du helle LEDs willst, nimm superhelle, gibt es auch in SMD, z.B hier http://www.reichelt.de/?;ARTICLE=97039, die PICs treiben 20-25 mA, da sind die LEDs wirklich superhell, da kannst Du Dir die Kondensatoren und Transistoren sparen.

[Stampede]

Hallo,

unter Umständen ist das Charlieplexing bei einem so kleinen Mikroncontroller interessant:
http://en.wikipedia.org/wiki/Charlieplexing
Da dabei aber die LED nur mit einem gewissen Dutycylce betrieben werden, ist der Helligkeit durch die IO Pins des PIC Grenzen gesetzt.

Wenn die LED nur kurz aufblitzen soll, aber dafür möglichst hell - ist dann ein Kondensator sinnvoll, und wenn ja wo?

Ausser an Vdd nein.

Ich bin mir stets unsicher, welche Größe des SMD Bauteils ich nehmen soll.

Ordentlich helle LEDs gibts in 1210 und 0805. Für die Widerstände würde ich 0805 oder 0603 nehmen, das spart Platz. 0402 ist für Handlöten schon zu nervig, aber machbar.

dann auch zu finden wenn man die Teile bestellt?

Reichelt, Mouser, Digikey. Datenblätter vorher lesen.

beim Spannungsregler gibt es ebenso verschiedene SMD größen.

Die Größe richtet sich hauptsächlich nach der auszuführenden Verlustleistung. Mit dem thermischen Widerstand des Gehäuses lässt sich dann Chiptemperatur etc. ermitteln, um die passenden Größe zu wählen.

Gruß
Stefan

[centauri]

Hi!

Ausser an Vdd nein.

zwischen VDD und VSS? Um Spitzenspannungen oder Spannungszusammenbrüche zu vermeiden, oder wofür wird der genommen? Wie groß sollte der in etwa sein?

Für die Widerstände würde ich 0805 oder 0603 nehmen, das spart Platz. 0402

ahaa..gibt also schonmal drei verschiedene größen, dessen bezeichnung ich nun auch kenne. hab schon versucht danach zu googeln aber finde keine wirkliche erklär-bär seite. viele sachen habe ich bisher immer auf "dieelektronikerseite.de" gefunden, aber zu smd steht da nicht viel

beim Spannungsregler gibt es ebenso verschiedene SMD größen.
Die Größe richtet sich hauptsächlich nach der auszuführenden Verlustleistung. Mit dem thermischen Widerstand des Gehäuses lässt sich dann Chiptemperatur etc. ermitteln, um die passenden Größe zu wählen.

Nungut dann werd ich das mal durchrechnen.

Am Schaltplan sonst nichts großartiges falsch? Eigentlich hab ich ja schon weit komplexeres gebastelt, aber will nich am Ende nen Fehler feststellen wenn das Ding fertig geätzt ist - daher auf nummer sicher    Kann man leiterbahnen denn nun ohne weiteres unter anderen bauteilen hindurchführen?

Gruß

[Bernd]

die PICs treiben 20-25 mA,

Die 20 - 25mA sind das "absolute maximum rating" eines Pins. Der dann resultierende High-Pegel (oder Low-Pegel) ist deutlich niedriger als VCC (oder deutlich höher als GND). Zusammen mit dem LED-Vorwiderstand ergibt sich somit ein deutlich niedriger LED-Strom als im Voraus berechnet.

Zudem gibt es noch eine Beschränkung bezüglich des maximalen Stroms, den ein Port alleine und alle Ports zusammen liefern können. Beim 10F200 z.B. darf der (einzig vorhandene) Port laut Datenblatt mit nicht mehr als 75mA belastet werden ("absolute maximum rating" für einen Pin sind 25mA). Somit wäre es für diesen PIC weit außerhalb der Spezifikation, vier LEDs gleichzeitig mit 20-25mA zu betreiben.

Viele Grüße

Bernd

[Bernd]

ahaa..gibt also schonmal drei verschiedene größen, dessen bezeichnung ich nun auch kenne.

Es gibt noch sehr viel mehr standardisierte Größen für SMD-Bauteile in Chip-Bauform. Konkret bedeuten die beiden Zweiziffer-Kombinationen (z.B. 08 und 05 in 0805) in etwa die Länge und die Breite eines Bauteil in 1/100 inch. Ein 0805 Widerstand ist also ca. 8/100 inch lang und 5/100 inch breit.

Widerstände sind neben der Chip-Bauform auch in zylindrischer Ausführung erhältlich (MELF).  Die gebräuchliche Bezeichnung „Minimelf“ entspricht der Größe 1206, ein „Micromelf“ als Chipwiderstand hätte die Bauform 0805. Bezüglich Temperaturkoeffizient und Langzeitstabilität sind MELF-Widerstände in der Regel besser, dafür aber auch teurer.

hab schon versucht danach zu googeln aber finde keine wirkliche erklär-bär seite.

http://de.wikipedia.org/wiki/Chip-Bauform

zwischen VDD und VSS? Um Spitzenspannungen oder Spannungszusammenbrüche zu vermeiden, oder wofür wird der genommen? Wie groß sollte der in etwa sein?

Stichworte hierzu: „Bypassing“ und „Decoupling“ (z.B. hier). Insbesondere zu beachten ist die frequenzabhängige Wirksamkeit von Kondensatoren. Große Kapazitäten sind bei hohen Frequenzen praktisch wirkungslos, für kleine Kapazitätswerte gilt das selbe für niedrige Frequenzen (deshalb sieht man relativ häufig eine Parallelschaltung aus verschiedenen Kapazitätswerten für ein effizientes „Bypassing“).

Viele Grüße

Bernd

[centauri]

Hallo,

ich habe im Netz jetzt eine 326-Seitige Übersicht über Gehäusearten gefunden. Damit komm ich wirklich gut weiter!

Für den Spannungsregler habe ich jetzt diesen hier gewählt:

http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/150000-174999/156945-da-01-en-SPANNUNGSREGLER_KIA78M05F_KEC_SOT89.pdf

Da es der einzige ist den ich hier bei Conrad mit meinen Anforderungen bekomme: 5V out, SMD Bauform, 500mA.

Die Leistung bei 6 LEDs habe ich jetzt abgeschätzt zu: 6 * 0,02A * 5V = 0,6 W. Strom für den Controller habe ich dabei vernachlässigt...

im Datenblatt finde ich jetzt was zur Verlustleistung (allowable dissipation power) ohne heat sink = 1,5 W bei Raumtemperatur.

Ist das also OK? Oder habe ich das falsche Diagram genommen? Und woher weiß ich nun wie heiß das Ding bei Volllast wird?

Achja, im Datenblatt steht noch unter features:

-No external components.
-Internal thermal overload protection.

Heißt das, ich brauche keine Kondensatoren drum herum? Und bei welcher Temperatur schaltet er ab bzw regelt er runter? Das kann ich aus dem DB nicht wirklich rauslesen


Schöne Grüße

[Stampede]

Hallo,

Die Leistung bei 6 LEDs habe ich jetzt abgeschätzt zu: 6 * 0,02A * 5V = 0,6 W. Strom für den Controller habe ich dabei vernachlässigt...

Den würde ich jetzt einfach mal mit 10mA annehmen. Das macht in Summe dann 130mA. Die 0,6W sind die Leistung die in den LEDs umgesetzt wird, und hat erstmal nichts mit dem Spannungsregler zu tun. Für den gilt:

P = (Vin - Vout) * I.

Vout sind 5V, I wohl rund 130mA. Daraus berechnest du die Verlustleistung, die ohne KK dann unter 1,3W laut DB liegen muss. Diese Verlustleistung ist aber von der Umgebungstemperatur abhängig, und wird kleiner bei wärmerer Umgebung (Diagramme auf der letzten Seite).

Gruß
Stefan

[centauri]

Macht irgendwie Sinn  Danke!

Und brauch ich denn die beiden Kondensatoren? Dazu steht:

zu C1
* Required if regulator input is more then 4 inches from input filter capacitor.
(or if no input filter capacitor is used).

Regulator input ist ja der Vin am IC selbst, aber input filter capacitor? Den habe ich ja nicht..also muss ich den C1 wohl einbauen - nech? 

zu C2
 ** Optional for improved transient response.

...nicht unbedingt notwendig für meine Anwendung würde ich sagen...

Grüße

[Stampede]

Hi,

Regulator input ist ja der Vin am IC selbst, aber input filter capacitor? Den habe ich ja nicht..also muss ich den C1 wohl einbauen - nech?

Ja, einbauen.

zu C2
 ** Optional for improved transient response.

...nicht unbedingt notwendig für meine Anwendung würde ich sagen...

Ich würde ihn einbauen. Wenn du jetzt beispielsweise alle LEDs geleichzeitig ein- oder ausschaltest, ist das ein transienter Vorgang. Die 120mA sind auch nicht soo wenig (relativ gesehen zu dem Strom den der Regler bringt), dass schlimmsten Falls die Spannung einbricht und der Controller das als POR interpretiert. Das ist mal so das worstcast Szenario, wenn auch eher unwahrscheinlich. Wenn du den Platz hast, und du nicht jeden Cent für einen Kondensator zweimal umdrehen musst, empfehle ich dir den C2 einzubauen.

Gruß
Stefan

[centauri]

Okay, danke danke!

[centauri]

Hallo nochmal!

Noch eine Frage hat sich soeben aus Platzgründen ergeben:

Wenn man alle Widerstände auf der Masseseite plaziert, kann man sie nicht ebensogut zu einem einzigen Widerstand zusammenfassen, welcher ein entsprechend vielfaches an Leistung abkann?

zB zwei von diesen hier http://de.farnell.com/tyco-electronics-cgs/3520120rjt/widerstand-1-watt-120r-5/dp/1265168

Da ich so eine Lösung noch nie gesehen habe, würde ich sagen nein! Aber wieso nicht?

Viele Grüße

[Bernd]

Da ich so eine Lösung noch nie gesehen habe, würde ich sagen nein! Aber wieso nicht?

1.
Der Vorwiderstand bestimmt den Strom durch die LED/LEDs:
I = (Versorgungsspannung - Durchlaßspannung einer LED) / R

Somit teilt sich der Strom bei einer Parallelschaltung über die einzelnen LEDs auf und die LED-Helligkeit ist davon abhängig, wie viele LEDs aktiv sind. Bei Deinen vier LEDs würde das bedeuten, daß bei vier aktiven LEDs gleichzeitig der Strom durch die einzelne LED auf ein Viertel des Wertes sinkt, den eine einzelne aktive LED bekommen würde (identische Durchlaßspannung der vier LEDs vorausgesetzt). 

2.
Selbst bei baugleichen Dioden ist die Durchlaßspannung aufgrund von Fertigungstoleranzen praktisch niemals identisch, d.h. der Strom durch die LEDs wird sich nicht gleichmäßig aufteilen. Zudem sinkt die Durchlaßspannung einer LED (wie bei jeder anderen Diode auch) mit deren Temperatur. Das führt dazu, daß die LED mit der geringsten Durchlaßspannung (und damit dem höchsten Strom) durch die Eigenerwärmung noch mehr Strom aufnimmt, dadurch wiederum wärmer wird usw. („thermisches Weglaufen“). Im Extremfall nimmt dann eine Diode annähernd den kompletten Strom auf. Aus diesem Grund darf man Dioden nicht einfach parallelschalten (im Gegensatz zu MOSFETs, deren Durchlaßwiderstand sich mit steigender Temperatur vergrößert).

Viele Grüße

Bernd

[centauri]

Irgendwie hätte ich mir das jetzt denken können 
Manchmal sieht man den Wald vor lauter Bäumen nicht mehr 

Das aus Punkt 2 ist mir aber neu. Das würde also bedeuten dass nach einer gewissen Zeit eine LED gegenüber den anderen immer heller wird bis die anderen dunkel sind...dann hätte ich ja ein schönes Ergebnis 

Danke!

[Stampede]

Hallo,

Das aus Punkt 2 ist mir aber neu. Das würde also bedeuten dass nach einer gewissen Zeit eine LED gegenüber den anderen immer heller wird bis die anderen dunkel sind...dann hätte ich ja ein schönes Ergebnis

Schlimmer noch. Sie wird heller und wenn die Verlustleistung irgendwann zu groß ist wird der Halbleiter abrauchen. Dann ist die nächste LED dran. Das geht dann lustig so weiter.

Aus diesem Grund darf man Dioden nicht einfach parallelschalten (im Gegensatz zu MOSFETs, deren Durchlaßwiderstand sich mit steigender Temperatur vergrößert).

Bernd, da bin ausnahmsweise mal nicht ganz deiner Meinung. Befindet sich der Transistor (MOSFET) in Sättigung, dann ist das defnitiv richtig. Im Linearbetrieb ist, so meine ich mich zu erinnern, der Temperaturkoeffizient jedoch negativ.

Grüße
Stefan