[Parallel-Port] Transistor für Steuerkreis?

[forivinx]

Ich starte mal noch einen Versuch:

Gegeben sind:
Konverter:

• Max Out: 24mA
• High: 3,2V - 4,9V (Typical: 4,1V)
• Low: 0,3V - 0,6V (Typical: 1,6V)

LED:

• LED Nennstrom: 1,4A

Gesucht sind:
Transistor:

• Ic (Kollektorstrom) >= 1,4A (LED Nennstrom)
• NPN-Darlington
• TO-220 Gehäuse
• B (Verstärkung): hoher dreistelliger Bereich

...

Der einzige aus der Liste, der die Anforderungen erfüllt: BD679A
(Außer das Gehäuse)

• Uces: 80 V
• Ic: 4 A
• Ptot: 40 W
• fT: >1 MHz
• B: >750
• VEBO (Emitter-Base Voltage) (IC=0): 5V

80 / 750 = 0.1067
Basisstrom: 0.1067A
Da geschaltet werden soll: 0.1067A * 4 = 0.4267A
(?Verlust: 1,4A * 80V = 120W)
(Basis-Emitter-Spannung: 5V)
4,1V - 5V = -0,9V
-0,9V / 0.1067A = -8.4349 Ohm
Basisvorwiderstand: -8.4349 Ohm


Also da kann irgendwas nicht stimmen. Aber in der Liste waren nur total wenig Darlington Transistoren und das hier war der einzige, der den Anforderungen entsprach.

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Ich habe das Netzteil eben mal ans multimeter angechlossen und dabei festgestellt, dass es tot ist. Ich habe aber noch ein 19V / 2.1A Netzteil gefunden, damit sollte es ja auch gehen.
Habs auch gleich mal nachgemessen und es hat genau 19V und eher 2.0A, das kann aber auch an meinem Billig-Multimeter liegen...

[RoboHolIC]

Hast du das Netzteil mit dem Multimeter kurzgeschlossen??? Das ist keine gute Art, die Belastbarkeit des Messgerätes zu testen

So, jetzt Butter bei die Fische:

- Transistor BD645 / BD647 / BD649 / BD651 ; ist für dich völlig egal
- Basisstrom: 1,4A/1000 = 1,4mA ; ausreichend; B (oder h_FE) ist eher höher
- Basiswiderstand (4,1V - 1,2V)/2mA = ca. 2kOhm, gerne auch 1kOhm ; I_B aufgerundet, U_BE_sat ist ein Extremwert im DB
- LED-Vorwiderstand: 19V - 14V = 5V, besser mit 6V rechnen, der Strom ist dann noch etwas geringer: 6V/1,4A = 4,2 Ohm, evtl 4,7 Ohm, Verlustleistung 6V * 1,4 A = 10W Dauerstrich. Bei entsprechender Pulsung kann die Belastbarkeit des Widerstandes proportional mit dem duty cycle reduziert werden, wird in deiner Anwendung also eher << 1W sein.

Alles klar jetzt?

Lass dich nicht verunsichern bzgl. USB-Konverter und Arduino!
Sorry, aber einige Posts gingen an deinem Szenario der MP3-Verarbeitung/-Auswertung vorbei. Dafür reichen kleine µCs kaum aus.
Für viele andere Lauflichtspielereien, LED-Cubes etc. gebe ich den Vorrednern aber recht. Mehrere Kilo HiTec-Schrott, um einen Pin zu schalten, das steht in den meisten Fällen nicht in angemessenem Verhältnis.

[forivinx]

Danke RoboHolIC! Bild hier  

Hm ich weiß nicht ob man das als Kurzschluss bezeichnen kann. Ich habe das Netzteil halt mit Plus und Minus an die beiden Pole vom Multimeter angeschlossen und bin dann langsam von der 500V Einstellung bis runter zu 20V Einstellung gegangen, wo ich dann vernünftig mein Ergebnis ablesen konnte. Ich bin einfach mal davon ausgegangen, dass das Multimeter entsprechende Widerstände eingebaut hat und dass man es so benutzen soll. Hat bisher auch immer wunderbar geklappt.


Okay, ich hole mir dann:
BD 647, als Transistor
1W 1,8 kOhm, als Basiswiderstand
METALL 4,22K, als LED Widerstand
und halt:
UM 232 R (USB Konverter)
LED H20WH PWS (LED Modul)

Vielen Dank noch einmal an alle, ich freue mich schon aufs Basteln. Bild hier  

edit:
Was mir noch einfällt: Reicht der Kühlkörper des LED-Moduls?

[RoboHolIC]

Hallo forivinx.

... von der 500V Einstellung bis runter zu 20V Einstellung gegangen, wo ich dann vernünftig mein Ergebnis ablesen konnte

Solange die Messleitungen in den Buchsen COM und V (oder ähnliches, jedenfalls nicht "A"!!) steckten, ist dagegen auch nichts einzuwenden.

... es hat genau 19V und eher 2.0A ...

Aber wie kommst du zu der Aussage "eher 2.0A" ? Das zu messen bedarf einer elektronischen Last, eines Sortiments von Hochlastwiderständen oder eben eines Kurzschlusses via DMM und das Vertrauen auf eine funktionierende Strombegrenzung im Netzteil.

Wie dem auch sei - zwei Anmerkungen noch:
1) Für den Basiswiderstand genügt eine 1/4-Watt oder 1/8-Watt-Ausführung; das 1W-Modell wird mehr kosten.
2) 4,22 Ohm, nicht Kiloohm! Sonst bleibt das LED-Modul ziemlich finster! Es sei denn, du hast vor, 1000 Stück davon parallel zu löten
Und bei der Gelegenheit vielleicht doch einen belastbareren Widerstand wählen, damit der im (Programm-)Fehlerfall nicht gleich abraucht,
hochohmig wird und du den Fehler lange nicht findest.
3) So lange die LED wirklich nur mit 0,1% .. 1% duty cycle betrieben wird, ist auch die Abwärme nur der entsprechende Teil der Nennleistung.
Dann braucht es vermutlich keine Kühlung. Aber wehe, wenn nicht ...

Gruß
RoboHolIC

[forivinx]

Ich habe das mit der Spannung genauso gemacht mit dem Strom, ich habe halt nur den Drehschalter dabei halt nur auf die Ampere Werte gestellt...
Mir war nicht klar, dass man das nicht machen soll. Zum Glück ist nichts schiefgegangen.

Okay, dann nehme ich jetzt:
den 2W METALL 4,7 als Basiswiderstand
und den 1/4W 1,8K als LED-Vorwiderstand

Also ich denke die LED wird die meiste Zeit nicht leuchten, aber ich könnte mir schon vorstellen sie vielleicht irgendwo zwischendurch mal 1-2 Sekunden leuchten zu lassen, dass sollten jedoch ausnahmen sein. Normalerweise werde ich denke ich so kurze Blitze abfeuern wie möglich, also maximal vielleicht 5 Millisekunden leuchten, 5 Millisekunden warten...

Wenn der Kühler so wie beim Transistor nur ein paar Cent bis Euros kostet, dann kaufe ich auch einfach einen dazu, falls das nötig sein könnte. Ich weiß allerdings nicht nach was ich suchen muss.

Wie sieht's eigentlich mit dem Sockel aus? Brauche ich einen schmalen oder einen breiten? Oder vielleicht einen gedrehten? oO

[RoboHolIC]

Ich habe das mit der Spannung genauso gemacht mit dem Strom, ich habe halt nur den Drehschalter dabei halt nur auf die Ampere Werte gestellt...

Das kann einen "Kurzen" im DMM geben, muss aber nicht, solange man die Strippen für Spannungsmessung gesteckt hat.
Strommessung geht idealerweise ohne Spannungsabfall im Messgerät, also ein perfekter Kurzschluss. Wenn die Strippen auf Strommessung konfiguriert sind und die (wörtlich: ) Stromquelle potent ist, darf man gespannt sein, wer verliert. Gut, wenn man einen kleinen Strombereich eingestellt hatte: dann fällt schlimmstenfalls die Geräteschutzsicherung. In der Begegnung Hochstrommessbereich gegen Kfz-Starterbatterie wird das DMM immer der Verlierer sein und verbruzzeln. Soweit der Exkurs zum Verständnis.

Okay, dann nehme ich jetzt:
den 2W METALL 4,7 als Basiswiderstand
und den 1/4W 1,8K als LED-Vorwiderstand

Ja-Nein: Die gewählten Bauelemente gehen in Ordnung, aber tausche die Verwendung: 1,8kOhm ist der Basiswiderstand, 4,7Ohm der LED-Vorwiderstand.

... zwischendurch mal 1-2 Sekunden leuchten zu lassen, dass sollten jedoch ausnahmen sein. Normalerweise werde ich denke ich so kurze Blitze abfeuern wie möglich, also maximal vielleicht 5 Millisekunden leuchten, 5 Millisekunden warten...

50:50 ist aber schon recht lang für Blitze eines Stroboskops. Dort, wohin du verlinkt hattest, wurden 25Hz, also 40ms Zyklus und <1ms ON-Zeit genannt, also eher 2% duty cycle.
Und dann zwischendurch mal bis zu 2 Sekunden volle Power ??? Ich habe kein Gefühl für die thermischen Zeitkonstanten. Dann sollte man entweder genau spezifizieren, was man haben will und sparsam dimensionieren oder doch das gesamte System lieber gleich auf 10W Dauerleistung auslegen. Der LED-Vorwiderstand ist dabei der einfachere Aspekt. Die Kühlung des LED-Moduls ist im Datenblatt beispielhaft gelöst. Der Kühlkörper für den Transistor kann ein Stückchen Alublech oder ein Minikühlkörper in der Größe deines vordersten Daumenglieds sein, das ist unkritisch; das TO220-Gehäuse selbst kann stehend fast 1W abführen.
Aber wofür soll der IC-Sockel verwendet werden? Ich seh da grad nichts.

[forivinx]

Oh, ich hab die links und deren Namen vertauscht.

Eigentlich würde ich die LED auch gerne mit jeweils weniger als einer Sekunde ON-Zeit betreiben, die Frage ist halt, ob der USB Konverter da mitmacht.
Generell würde ich eigentlich schon gerner 10 Blitze die Sekunde erzeugen können.
Die Frage die ich mir jetzt allerdings stelle ist, was passiert, wenn die LED durch einen Programmfehler/Computerabsturz für mehrere Sekunden zum leuchten gebracht wird?
Gibt es da vielleicht ne einfache Möglichkeit das ganze abzusichern?

Den IC-Sockel hatte ich für den USB Konverter vorgesehen oder gibt es für solche sachen keine Sockel?
Bild hier  

[RoboHolIC]

Autsch, den Konverter hatte ich ja ganz aus dem Blick verloren ... Doch, ja, das ist Standardware: 24polig, Breite: 0,6" = 600mil = 6RE.

Die diskret realisierte Begrenzung der maximalen ON-Zeit wird technisch aufwendiger sein als das bisher diskutierte. Das kann ich nicht druckreif aus dem Ärmel schütteln. Wenn man sie in Software haben will, kostet sie aber auch: Zeit!
Kannst du evtl. am PC in der geplanten Software einen schnellen Timerinterrupt einrichten, dessen Code die Einschaltdauer verwaltet und über die kumulierten ON und OFF-Zeiten quasi ein Thermomanagement betreibt? So könnte die aktuelle ON-Zeit begrenzt und per arithmetischem Mittelwert über die vergangenen 100 Zeiten die Erwärmung der LED im Zaum gehalten werden So oder so ähnlich. Dazu braucht es dann aber experimentell ermittelte Parameter. Gesteuert würde die Interruptroutine über einen Satz von Schaltbefehlen von der Anwendungsebene.

Bei den Zeiten würde ich mir keine Sorgen machen. Wenn der Konverter wenigstens USB1.1 spricht, sollte in den 12Mbit/s doch 1ms "Schalt-Bang" oder schneller drin sein. Allerdings hatte ich kürzlich dein Projekt mit einem anderen verwechselt, wo auch jemand auf LED-Basis ein Stroboskop gebaut und damit einen gepulsten Wasserstrahl "eingefroren" hat. Von dort hatte ich auch die Leuchtzeiten <1ms und die Grundfrequenz von etwa 25Hz zitiert.

[forivinx]

Okay, also das mit dem Thermomanagementen habe ich jetzt nicht so ganz verstanden. Aber wenn es darum geht Softwareseitig zu verhindern, dass die LED zu lange leuchtet, dann wäre das absolut kein Problem. Da würde ich so etwas in der art Basteln:

void Safe_LED_Flash() {
    static int lastFlash = 0;
    if (GetTick() > lastFlash+10) { //wenn die LED seit mehr als 10 Millisekunden nciht geblitzt hat
        //Code der die LED aufblitzen lässt
        lastFlash = GetTick(); //merken, wann die LED das letzte mal geblitzt hat
    }
}

Mir ging es eher darum ob ich irgendeine Sicherung in meinen Schaltkreis einbauen könnte die einfach rausfliegt, wenn die LED zu heiß werden würde. So etwas vielleicht: MTS 128
Wenn der Computer nämlich abstürzt, kann es ja problemlos passieren, dass das Steuerprogramm einfriert.


Wegen den USB Zeiten mache ich mir halt gedanken, weil das USB-Signal ja erst einmal konvertiert werden muss. Und außerdem hat USB ja auch ein nicht allzu simples Paket-Protokoll. Wenn man die Pakete effizient nutzt kommt man bestimmt auf 12Mbit/s. Wenn man wenn man immer nur einzelne Pakete losschießt, dann wird das ganze bestimmt wesentlich langsamer.

[RoboHolIC]

Werden denn nicht mit ähnlichen USB-Konvertern die Pulse für "dumme" passive Motorcontroller in Fräsmaschinen und 3d-Druckern erzeugt?

Wenn man sich auf niedrige Tastverhältnisse beschränken kann, kann man den Basisstrom durch einen Kondensator an den Transistor leiten. Der Basisstrom kann dann nicht beliebig lange fließen. Das ergibt aber kein scharfes Schaltverhalten: Der Transistor kriegt, wenn er im Störungsfall schleichend "abgewürgt" wird, längere Zeit ganz viel Verlustleistung ab und könnte daran sterben, aber das LED-Modul wäre geschützt.
Andere Möglichkeit: Das Steuersignal bedient nebenbei ein RC-Glied. Wenn die Einschaltdauer zu lange ist, lädt sich der Kondensator auf eine Spannung auf, die höher als eine gewisse Schwellenspannung ist. Ein Komparator (Spannungsvergleicher) erkennt dies und blockiert dann schlagartig den Basisstrom des LED-Schalttransistors. So wären beide Elemente abgesichert.