Niederspannungslampen-Regelung per PC

Fragen zu Elektronik und Elektro allgemein.Fragen zu Bauteilen wie z.B. Tansistoren, Dioden, Kondensatoren usw.

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Niederspannungslampen-Regelung per PC

Neuer Beitragvon hgadm am Dienstag 8. Januar 2013, 06:46

Guten Tag,

ich möchte gerne eine 6V 5W Niederspannungslampe per PC in der Helligkeit regeln (also nicht nur ein / aus schalten).
Hierzu hat mein DAQ Gerät einen 0-5V Analogausgang, den ich natuerlich nicht hoch belasten kann.
Ich dachte an die Verwendung eines Darlington-Transistors, den ich dann vom PC mit dem Analogausgang ueber die Basis ansteuere.

Wuerde das gehen?
Wenn ja, braucht der einen Basis-Vorwiderstand?
Und wie erreiche ich, dass eine Basisspannung von 0-5V eine Lampe im Kollektorkreis mit 0-6V regelt?

Ganz herzlichen Dank fuer eure Hilfe,
Holger
Zuletzt geändert von hgadm am Dienstag 8. Januar 2013, 06:46, insgesamt 1-mal geändert.
hgadm
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Re: Niederspannungslampen-Regelung per PC

Neuer Beitragvon BernhardS am Dienstag 8. Januar 2013, 09:10

Hallo,

das müsste man, wenn man das so macht, stromgesteuert aufbauen - das wird schwierig und der Transistor heiß.
Darf ich Dir ersatzweise vorschlagen das über die Pulsbreite zu machen. Ohne zu wissen, was das DAQ-Gerät so macht, würde ich mal vermuten, daß das Ding sowas wie PWM kann.

Und als Transistor vielleicht eher einen MOS-FET.

Bernhard
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Re: Niederspannungslampen-Regelung per PC

Neuer Beitragvon hgadm am Dienstag 8. Januar 2013, 09:37

Hallo, danke fuer die rasche Antwort, Bernhard.
Ich verwende ein Minilab 1008 (http://www.mccdaq.com/usb-data-acquisit ... -1008.aspx), das hat, im Gegensatz z.B. zum Arduino, kein PWM (es verwendet natuerlich intern PWM aber hat danach wohl Integrationsglieder zur Erzeugung einer Analogspannung).

PWM ist mir bei LEDs natuerlich vertraut, aber geht das nicht auf die Lebensdauer von Gluehlampen ?

Warum ist die analoge Regelung kompliziert? Ich kann den Transistor ja auch kuehlen, wäre kein Problem ...
Ich hatte mal im Schnitt 1,5 Watt Verlustleistung ausgerechnet, das erschien mir nicht zuviel fuer einen gekuehlten Leistungsdarlington.

Ich muss das Problem bald lösen, notfalls nehme ich die reichlichen Digitalausgänge des 1008 und realisiere einfach einen Stufenschalter (die Lichtregelung muss garnicht stufenlos sein).
5-6 Stufen sollten reichen.

Ich hatte zuerst an einen LM317 gedacht wo man leicht am Control-Eingang mittels TUNs ein paar verschiedene Widestände mittels DIO schalten kann. Allerdings gibt es ein Problem.
Ich habe in der Speisung nur 7 Volt und der LM 317 ist kein low drop Regler, also komme ich nicht auf die max Helligkeit der lampe bei 6V.
Ausserdem muesste ich den LM317 auch kuehlen, da er auch ungenutzte Spannung verbrät.

-> Gibt es low drop Regler die ich bei 7V Vcc von ca. 1,5 bis 6V regeln kann? habe ich nicht gefunden ...?

Oder ich mache es ganz altmodisch und schalte mit MOSFETs ein paar Leistungswiderstände zur Regelung der Lampenhelligkeit - ist aber recht unelegant. Obwohl, ob die Widerstände heiss werden oder der Spannungsregler ist eigentlich egal - oder ?

Vielleicht hast Du / hat noch jemand eine bessere Idee ?

Viele Gruesse
Holger
Zuletzt geändert von hgadm am Dienstag 8. Januar 2013, 09:38, insgesamt 2-mal geändert.
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Re: Niederspannungslampen-Regelung per PC

Neuer Beitragvon anders am Dienstag 8. Januar 2013, 14:52

hat mein DAQ Gerät einen 0-5V Analogausgang, den ich natuerlich nicht hoch belasten kann
Dann wird da drin auch kein PWM werkeln, sondern ein "richtiger" DAC, evtl. mit Pufferstufe.
Der kann sich viel schneller einstellen.
wie erreiche ich, dass eine Basisspannung von 0-5V eine Lampe im Kollektorkreis mit 0-6V regelt?
Jedenfalls nicht mit einem einzelnen Darlington oder anderem Transistor in Kollektorschaltung. Du brauchst eine Schaltung mit Spannungsverstärkung.

eine 6V 5W Niederspannungslampe per PC in der Helligkeit regeln
Warum nicht eine LED?
Der Wirkungsgrad ist viel höher, der Spannungsbedarf ist fast konstant bei etwa 3V, und vor Allem verändert sich die Lichtfarbe nicht so stark.
Zuletzt geändert von anders am Dienstag 8. Januar 2013, 14:52, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: Niederspannungslampen-Regelung per PC

Neuer Beitragvon hgadm am Mittwoch 9. Januar 2013, 05:21

Danke Anders,
Es handelt sich bei der Lampe um die Beleuchtung in einem älteren Messgerät.

Ich wollte das Messgerät selbst, trotz der neuen Steuerung per PC/DAQ, weitgehend im Originalzustand erhalten.
Ich muss aber einsehen, dass eine LED hier die viel elegantere Lösung ist.

Wahrscheinlich werde ich auch nicht meinen Standalone DAQ verwenden sondern ein Arduino Board.
Das bietet dann PWM und ich brauche lediglich noch einen MOSFET zum schalten der LED.

Ich hatte bisher gezögert, einen Arduino Clone einzusetzen, da mir die ADC Seite zu schwach / unpräzise war um die Daten des Messgerätes aufzunehmen (nur 10 bit Auflösung und keine Referenzspannung).
Nun habe ich im Web aber Wege gefunden, den standardmässigen ADC des Arduino Boards durch extern aufzusteckende 14-24 bit AD Wandler sowie Vref Quellen aufzurüsten.
Dann macht das alles Sinn.

Ich muss jetzt nur noch eine LED finden die in der Helligkeit dem 6V 5W Lämpchen entspricht.
Ich vermute, die standardmässigen 5 mm LEDs sind lichtschwächer?

Jedenfalls danke schonmal für die gute Diskussion hier.

Gruss
Holger
hgadm
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Re: Niederspannungslampen-Regelung per PC

Neuer Beitragvon anders am Mittwoch 9. Januar 2013, 14:25

Ich vermute, die standardmässigen 5 mm LEDs sind lichtschwächer?
Wahrscheinlich, die werden ja üblicherweise auch nur mit 20mA entsprechend 70 mW betrieben.
Es kommt allerdings auch auf die gewünschte Wirkung an.
Für eine flächige Beleuchtung kann man durchaus mehrere dieser kleinen Lämpchen verwenden. Das macht man z.B. bei den Displays von Navis so,
Wenn man eher eine konzentrierte Lichtquelle braucht, käme vermutlich eine 1W LED in Frage. Dabei sollte man sich schon etwas um die Wärmeabfuhr kümmern.


Ich weiß ja nicht, was du vorhast, aber hiervon
durch extern aufzusteckende 14-24 bit AD Wandler
solltest du dir nicht zu viel versprechen. Stabile 16 Bit sind schon recht gut; bei sorgfältigem Aufbau schafft man vielleicht auch 18 Bit, aber die restlichen Bit der Sigma-Delta-Wandler bestehen i.W. aus Rauschen,
anders
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Re: Niederspannungslampen-Regelung per PC

Neuer Beitragvon hgadm am Mittwoch 9. Januar 2013, 17:01

Thanks again, Anders,

ja ich bin mir im klaren, dass zuviel des Guten dann nur noch noise produziert.
Ich muss das Signal ohnehin noch mitteln (kommt von einem Photovervielfacher mit nachgeschaltetem Transimpedanzverstärker).
Ich möchte auch gerne etwas ans Forum zurueckgeben, falls jemand anders an dieser Lösung interessiert ist.
Ich habe mich entschlossen fuer die ADC erweiterung des Arduino diese Lösung zu wählen:
http://interface.khm.de/index.php/lab-l ... ino-board/

Hat bis 18 bit, recht präziser ADC mit on board Vref Quelle. Specs sind hier bei Reichelt (mit vielen Anwendungsbeispielen !):
http://www.reichelt.de/index.html?;ACTI ... 4413d918e5

Bzgl. LED: Ja ich denke auch, 1 Watt (mit etwas Kuehlung) sind eine gute Lösung.

Gruss
Holger
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Re: Niederspannungslampen-Regelung per PC

Neuer Beitragvon derguteweka am Mittwoch 9. Januar 2013, 17:24

Moin,

Puh, das find' ich aber eine gewagte Kombi: Auf der einen Seite ein 18bit ADC fuer irgendwelche Messwerte, auf der anderen Seite froehliche PWM fuer ne Instrumentenbeleuchtung.

Viel Erfolg beim abschirmen...

Es gibt eine Schaltung mit 2 Transistoren, mit der wird man den Dimmer wahrscheinlich hinkriegen - natuerlich mit der entsprechenden Kuehlung, um die max. 1.25W Verlustleistung abzufuehren, und anderen Dimensionierung - also kraeftigere Transistoren (vielleicht ein BD242 zum Lampen treiben). Im Original ist die dazu da, Videosignale auf 75 Ohm zu treiben.
Die Verstaerkung kann ueber 2 Widerstaende (hier die 220 und 150 Ohm) eingestellt, werden - sie muss ja ein bisschen ueber 1 liegen. Die Koppel-Cs fallen weg, der Emitterwiderstand in der Endstufe auch, etc. pp.
Code: Alles auswählen
.                              o +5v
                               |
              +----+-----------+
              |    |           |
          3k8 R    R 680R      R 56R
              |    |           |
              |    |           |e BC178B
Video in      |    +---------b
1Vpp/75R   +  |    |c          |c    100n plastic
>---+----||---+--b    BC108B   +-----||--------> to black level clamping
    |  47u    |    |e          |                  2Vp-p
    |         |    |           R 220R
    R 75R     R    +-----------+
    |         |1k8             R 150R
   ---       ---               |
                              --- (single power supply this time)


die ist von da geklaut: http://www.ee.washington.edu/circuit_archive/circuits/F_ASCII_Schem.html#ASCIISCHEM_011

Gruss
WK
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Re: Niederspannungslampen-Regelung per PC

Neuer Beitragvon hgadm am Mittwoch 9. Januar 2013, 19:31

Vielen Dank WK,
Das werde ich mal auf dem Breadboard stecken.
Das mit dem verstärkten und gekühlten PNP in der Endstufe ist klar.
Auch klar dass bei der DC Verstärkung die Koppelkondensatoren wegfallen.

Ist der einfache BC108B in der Vorstufe zu schwach?
Soll ich lieber einen 2N1613 nehmen?

Ich denke ich brauche auch einen Basisvorwiderstand am Eingang (1k vielleicht?), um den Basisstrom zu begrenzen, den ich aus dem Analogausgang des DAQ entnehme?

Gruss
Holger
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Re: Niederspannungslampen-Regelung per PC

Neuer Beitragvon derguteweka am Mittwoch 9. Januar 2013, 19:54

Moin,

hgadm hat geschrieben:Ist der einfache BC108B in der Vorstufe zu schwach?
Soll ich lieber einen 2N1613 nehmen?

Kannste machen, wenn du ihn grad rumfliegen hast. BC108 gibts glaub' ich auch nur noch im Museum.

hgadm hat geschrieben:Ich denke ich brauche auch einen Basisvorwiderstand am Eingang (1k vielleicht?), um den Basisstrom zu begrenzen, den ich aus dem Analogausgang des DAQ entnehme?

Ja, kann auch nicht schaden.

Ich hab' das ganze noch ne Nummer groesser schonmal hier durchexerziert - ist aber ein etwas laenglicher Thread mit viel PWM zwischendrinnen...

http://www.elektronik-projekt.de/thread.php?postid=66258#post66258

Gruss
WK
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Re: Niederspannungslampen-Regelung per PC

Neuer Beitragvon hgadm am Mittwoch 9. Januar 2013, 20:16

Super, danke WK, - ich bau's mal auf und werde dann hier berichten :)
Gruss
Holger
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Re: Niederspannungslampen-Regelung per PC

Neuer Beitragvon anders am Donnerstag 10. Januar 2013, 02:51

kommt von einem Photovervielfacher
Dann musst du dich auch um eine überaus stabile Hochspannungsversorgung kümmern, denn die Empfindlichkeit von PMT steigt nahezu exakt exponentiell mit der Versorgungsspannung.
Evtl. kannst du auch eine LED mit optischen Abschwächer versehen (nicht allzusehr mit dem Strom runter gehen!) als Kalibrierlichtquelle verwenden.
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Re: Niederspannungslampen-Regelung per PC

Neuer Beitragvon hgadm am Donnerstag 10. Januar 2013, 05:11

Hallo Anders,
Genau, die Hochspannung ist kritisch, auch die Linearität des darauf folgenden Transimpedanzverstärkers.
Daher beziehe ich das auch als Ersatzteil direkt von Hamamatsu, die haben einen etwas grösseren PMT Sockel der aber sowohl die Hochspannungsgenerierung als auch einen präzisen Transimpedanzverstärker integriert.
Der verlangt lediglich unsymmetrische 15V DC und liefert dann das PMT Signal niederohmig mit 0-13V Amplitude.
Cool, was?
Ausserdem hat er einen 0-5V Steuereingang zur Einstellung der Hochspannung und damit der Empfindlichkeit, wie Du ja auch schon schreibst !
Ich muss also nichts mehr verstärken sondern kann gleich auf einen ADC gehen.
Allerdings fand ich die 10 bit des Arduino etwas gering und ohne Vref auch nicht präzise genug.

Gruss
Holger
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Re: Niederspannungslampen-Regelung per PC

Neuer Beitragvon anders am Donnerstag 10. Januar 2013, 11:52

Es handelt sich bei der Lampe um die Beleuchtung in einem älteren Messgerät.
Die betrieben ihre Lampen meist mit Wechselspannung, und die Helligkeitseinstellung erfolgte über einen stufenweise oder kontinuierlich einstellbaren Vorwiderstand.
Mit einer Schaltung, die für das Steuern von Gleichstrom ausgelegt ist, wirst du da nicht viel Freude haben,
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Re: Niederspannungslampen-Regelung per PC

Neuer Beitragvon hgadm am Donnerstag 10. Januar 2013, 12:25

Wieso nicht, Anders?
Es stimmt, es war AC, aber da habe ich schon eine Brücke und einen Glättungskondensator verbaut, ist jetzt DC.
Das sollte sich doch dann mit der Schaltung von WK regeln lassen - nicht?

Gruss
Holger
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