Hallo Modellbaufreunde,
"Mehr Licht!"
Der 8-Kanal Blinker bekommt "Entlastung".
Heute kein neues Programm aber eine Schaltungsänderung.
Wir nutzen weiterhin den kompletten PortB (Pins 12 - 19), lassen die Last aber nicht über den Tiny, sondern den ULN2803A auf 12 V laufen.
Der ULN2803A (Datenblatt )

Quelle: Datenblatt
Der ULN2803A ist ein auf TTL-Level angepasstes 8-Kanal Darlington-Array mit Schutzdioden für induktive Lasten.
HÄ?
Anders ausgedrückt: Wir verbinden mit Pin 12 - 19 des ATtiny4313 je eine Transistor-Treiberstufe.
Der für unsere 5 V Pin-Spannung passende Basiswiderstand von 2,7 kOhm ist im ULN2803A schon integriert.
Sobald an einem Eingang des ULN2803A (Pins 1 - 8 ) +5 V anliegen, schaltet der gegenüberliegende Ausgang (Pins 18 - 11) gegen Masse (GND).
Das hat Vorteile: Der Tiny wird nicht mit der Last der geschalteten LEDs belastet und wir können eine höhere Spannung, hier 12 V, für die LEDs benutzen (Siehe auch
Post 3 ).
Beim ULN2803A ist auch ein Spannungsabfall von ca. einem V zu beachten.
Pin 10 des ULN2803A ist noch zu bemerken: Hier laufen die integrierten Schutzdioden jedes Kanals zusammen und werden auf +12 V gelegt.
Wozu das?
Wenn wir nur Ohm'sche Lasten wie LEDs schalten, bräuchten wir das nicht. Anders sieht die Sache bei induktiven Lasten wie z. B. einem Relais aus.
Beim Ausschalten einer induktiven Last entsteht eine Überspannung, die bei angeschlossenem Pin 10 kompensiert wird.
Ohne Schutzdiode hätten wir eine kurze Rauchentwicklung und eine neue Bestellung zu tätigen.
Nun aber zu unserem geänderten Schaltplan:
Auf der linken Seite hat sich nichts geändert aber auf der rechten:
Beachtet bitte die Polarität der LEDs! Die Anoden via Vorwiderstand auf +12 V und die Kathoden am ULN2803A.
Wer nur ein 5 V-Netzteil hat, schließt die LEDs mit geeignetem Vorwiderstand statt an +12 V dann an +5 V an.
Und auf dem Steckbrett:
Hier ist allerdings noch die 5 V Variante zu sehen, die andere mit zwei Spannungen folgt noch.
Wer sich ein 12 V-Netzteil und den +5 V Spannungswandler gekauft hat, hier noch der Schaltplan mit zusätzlicher Schutzdiode und zusätzlichem Elko.
Das Bild passte leider nicht mehr in den
Post 3 .
Die 100 nF Kondensatoren bitte so nah wie möglich am Spannungswandler verlöten. Es ist auch möglich, die Schaltung ohne Platine direkt am Spannungswandler aufzubauen.
Dann aber besonders gut isolieren und darauf achten, dass der Kühlkörper auch seinen Job machen kann.
VORSICHT: Sobald wir mit 12 V arbeiten, dient der USBASP ausschließlich als Programmer.
Bei einem Fehler auf dem Steckbrett könntet Ihr mit 12 V den USB-Port Eures Computers zerstören!
Also: Entweder den USBASP oder das Netzteil anschließen. NIE BEIDE GLEICHZEITIG!
LED-Vorwiderstände: Ein Ausflug in die Theorie für Praktiker
Jede LED hat zwei wichtige Kenngrößen: Die Durchlassspannung und die Betriebsstomstärke.
Idealerweise sollte die LED von einer Konstant
stromquelle, die die Betriebsstromstärke liefert, gespeist werden.
Bei Betrieb mit Durchlassspannung und Betriebsstromstärke liefert die LED ihr Optimum an Helligkeit und Langlebigkeit.
In der Praxis nähern wir uns der Konstantstromquelle durch Verwendung eines Vorwiderstands an.
Ohne den Vorwiderstand hätten wir, auch wenn die Spannung zur Betriebsspannung passen würde, ein labiles System.
Nie eine LED ohne Vorwiderstand, sei er auch noch so klein, anschließen!
Nehmen wir als Beispiel die rote low-current (= Betriebsstomstärke <= 10 mA)
LED aus dem Einkaufsvorschlag in
Post 3 .
Sie besitzt eine Durchlassspannung von 1,9 V und eine Betriebsstomstärke von 10 mA und soll an 5 V betrieben werden:
+5 V --- Vorwiderstand --- Anode Led --- Kathode LED --- GND
Es sollen also 10 mA Strom fließen und der Vorwiderstand die nicht benötigte Spannung "verheizen".
Hier kommt Gevatter Ohm mit seinem Gesetz ins Spiel:
R = U / I
Widerstand in Ohm = Spannung in Volt / Stromstärke in Ampere.
Für die Serienschaltung gilt: Gesamtspannung = Summe der Teilspannungen
bei konstanter Stromstärke.
Der Vorwiderstand muss also die Differenz zwischen Speisespannung und Durchlassspannung der LED "verheizen":
R = (5 V - 1,9 V) / 0,01 A = 3,1 V / 0,01 A = 310 Ohm. Man nimmt dann den nächstgrößeren Wert aus der Widerstandsreihe, hier 330 Ohm.
Der Helligkeitsunterschied zu 310 Ohm ist praktisch vernachlässigbar, da normale LEDs eine non-lineare Helligkeitsausbeute haben; relativ konstant um ihr Betriebsoptimum.
Fürs Steckbrett nehmt Ihr wieder 1 kOhm Widerstände - wir brauchen hier nicht die maximale Helligkeit. Und keinen Augenkrebs...
Berechnung bei zwei LEDs in Serie:
+5 V --- Vorwiderstand --- Anode Led1 --- Kathode LED1 --- Anode Led2 --- Kathode LED2 --- GND
R = (5 V - 1,9 V - 1,9 V) / 0,01 A = 1,2 V / 0,01 A = 120 Ohm.
Oder 5 LEDs an 12 V:
R = (12 V - 5 * 1,9 V) / 0,01 A = 2,5 V / 0,01 A = 250 Ohm.
Oder 5 LEDs an 11 V (12 V via ULN2803A):
R = (11 V - 5 * 1,9 V) / 0,01 A = 1,5 V / 0,01 A = 150 Ohm.
Zum "Verheizen"
Der Widerstand wandelt die zu vernichtende Spannung in Wärme um. Deshalb hat jeder Widerstand eine Watt-Angabe; bei uns 1/4 W bzw. 250 mW.
Vereinfacht:
P = U * I
Leistung in Watt = Spannung in Volt * Stromstärke in Ampere
Im Beispiel mit den 5 LEDs müsste der Vorwiderstand 2,5 V * 0,01 A = 0,025 W = 25 mW leisten. Unser 250 mW Widerstand hält das also locker aus!
Aufgaben/Spielereien:
- Hängt kurze Stücke eines LED-Stripes an die Ausgänge des ULN
- Vergleicht die Helligkeit der LED-Stripes mit der eines LED-Stripes, der direkt an +12 V und GND angeschlossen ist
- Feinabstimmung: Verändert die Helligkeit einer LED mit einem zusätzlichen Potentiometer (ULN-Ausgang --- Kathode LED --- Anode Led --- Vorwiderstand --- ein äußerer Kontakt des Potis --- Mittelkontakt des Potis (Schleifer) --- +12 V)
- Hängt LEDs in Serienschaltung an die Ausgänge des ULN (Vorwiderstände beachten!)
- Hängt einen mini-Gleichstrommotor oder ein Relais an einen Ausgang des ULN (Spannung und Stromstärke beachten!)
- Baut mit einem zweiten ULN einen 16-Kanal Blinker!
Schalten Sie auch nächstes Mal wieder ein, wenn sie die M&Ms sagen hören: "Frraaaanz! Mir ist so fad! Ich brauch' Abwechslung!"
Viele Grüße
Mathias & Micha
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