Mini RGB Farbwechsler
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Bau- und Bedienungsanleitung www.cardanlight.com CLE CARDAN LIGHT EUROPE © Mini-RGB-Farbwechsler für LEDs Technische Daten: ELV6862551 Spannungsversorgung .............................12-24 V Stromaufnahme (ohne Last): ......................30 mA Zeitintervall (1 Durchlauf): 6-60 Sek. (einstellbar) Ausgangsstrom: ...........................0,5 A pro Kanal Abmessungen: ..................................40 x 26 mm Diese kleine Schaltung kann über drei verschiedene Ausgänge Mehrfarb-LEDs ansteuern, daß sich deren nach dem RGB-Prinzip resultierende Mischfarbe automatisch in einem einstallbaren Zeitintervall (6-60 Sek.) ändert. Zusätzlich läßt sich der Farbwechsler bei Erreichen einer beliebigen Farbe anhalten, um so ein bestimmtes Ambiente zu schaffen. Man kann verschiedenfarbige LEDs dazu benutzen, eine interessante Beleuchtung für das Wohnzimmer, Vitrinen usw. zu erzeugen. Diese kleine Steuerelektronik läßt LEDs in den Farben Rot, Blau und Grün in einer zeitlichen Abfolge so aufleuchten, daß fast alle Farben des (sichtbaren) Gesamt-Farbspektrums erzeugt werden können. Aus dem Zusammenspiel der jeweiligen Intensitätsverläufen der einzelnen Grundfarbe enttsteht ein resultierender Farbverlauf, also die dementsprechende Mischfarbe. Die Geschwindigkeit der zeitlichen Abfolge (Sequenz) ist mit einem Poti in einem Bereich von 6 bis 60 Sekunden einstellbar. Platziert man die drei LEDs so, daß ein Gegenstand (z.B. die Wohnzimmerdecke) angestrahlt wird, ergibt sich die dargestellte Mischfarbe. Ein direkter Blick in drei nebeneinander angeordneten LEDs ergibt diesen Effekt nicht, da die LEDs im Gegensatz zu den Pixeln einer Bildröhre zu groß sind. Bessere Ergebnisse lassen sich mit einer RGB-LED erzielen, die alle drei LEDs in einem Gehäuse vereint. Eine solche RGB-LED ist in der Abbildung rechts dargestellt. Einziger Nachteil einer solchen RGB-LED im Moment ist der relativ hohe Preis. Sehr gute Ergebnisse lassen sich jedoch auch mit dicht nebeneinander angeordneten LED-Stripes (1 x Rot, 1 x Grün, 1 x Blau) erreichen, deren Licht man von einem hellen Gegenstand reflektieren läßt. So ist es z.B. möglich, die LED-Stripes in einem halbtransparenten weißen Gehäuse so einzubauen, daß man nur das reflektierte Licht sieht, um diese Leuchte etwa als Sauna-Wellness-Leuchte einzusetzen. Wie man im Schaltbild erkennt, ist für die Steuerung bzw. Erzeugung der PWM-Signale ein kleiner Mikrocontroller (IC2) vom Typ ATtiny15 zuständig. Da der Controller nur mit einer maximalen Betriebsspannung von 5V arbeiten kann, wird mit IC1 die Eingangsspannung UB , die z.B. von einem unstabilisierten Steckernetzteil oder einem Bordnetz stammen kann, auf 5V stabilisiert. Um möglichst viele LEDs an der Steuerung anschließen zu können, werden diese direkt an UB betrieben. Wie schon erwähnt, erfolgt die Helligkeitsregelung mit Hilfe von PulsWeiten-Signalen (PWM), die intern von IC2 generiert werden; erweist sich als vorteilhaft im Bezug auf die Leistungverluste der drei Schalttransistoren T1 -T3. Weiterer Vorteil: Im Linearbetrieb müßte mit einer auf die jeweilige LED abgestimmte Stromregelung gearbeitet werden, in diesem Fall nicht. Die vom Controller angesteuerten Schalttransistoren T1 bis T3 können einen maximalen Dauerstrom von 0,5A schalten, was je nach Betriebsspannung und LED-Typ für bis zu 175 Leuchtdioden ausreicht. Mit dem Trimmer R2, dessen Schleiferkontakt auf den Eingang eines internen Analog-Digital-Wandlers von IC2 führt, kann die Ablaufgeschwindigkeit in einem Bereich von 6 - 60 Sekunden eingestellt werden. Ein weiteres Bedienelement ist der Taster TA1, mit dem die Ablaufsequenz gestartet bzw. gestoppt werden kann. Durch Betätigen des Tasters wird die momentane Farbe gespeichert , d.h. die Sequenz wird gestoppt. Dieser Zustand wird in einem EEPROM gespeichert und beim nächsten Einschalten automatisch wieder hergestellt. Erst ein erneutes Betätigen des Tasters startet die Ablaufsequenz wieder. Die Platine wird bereits mit SMD-Bauteilen bestückt geliefert. Ein Überprüfen der Platine auf Bestückungsfehler, Lötbrücken, vergessene Lötstellen etc. ist notwendig (Stückliste, Bestückungsplan, Platinenfoto liegen bei). Bau- und Bedienungsanleitung www.cardanlight.com CLE Beim Anschluß des Netzteils und der LEDs ist auf die richtige Polaritäten zu achten. Ein unbearbeitetes Gehäuse, bei dem lediglich die Bohrung für die Anschlußleitung einzubringen ist, steht zum Einbau zur Verfügung. Eine LED darf niemals direkt ohne Vorwiderstand an die Ausgänge der SchalCARDAN LIGHT EUROPE © tung angeschlossen werden. Bei handelsüblichen LED-Stripes ist in den allermeisten Fällen kein extra Vorwiderstand erfor- Stückliste: Farbwechsler für derlich, da sich diese schon auf der LED-Platine befinden (siehe die jeweilige Beschreibung). RGB-LEDs RGB 100 Widerstände: Beim Anschluß einzelner bzw. in Gruppen zusammengefaßter LEDs ist jedoch immer ein 1kΩ/SMD............................R3-R5 entsprechender Vorwiderstand einzusetzen. 10 kΩ/SMD...............................R1 Zum Berechnen des Vorwiderstands müssen folgende Angaben bekannt sein: SMD-Trimmer, 5kΩ...................R2 - Betriebsspannug (12-24 V) - Flußspannung der LEDs (UF) und LED-Strom (IF), den man selber bestimmen kann (nur in den Kondensatoren: 100nF/SMD.........................C1,C3 Grenzen, die das jeweilige Datenblatt der LED hergibt) URV 100μF/SMD/16V........................C2 Optimal ist ein LED-Strom von 15 bis 20 mA. RV= IF Der Vorwiderstand wird nun nach folgender Formal berechnet: Halbleiter: HT7150/SMD...........................IC1 Da uns der Strom IF bekannt ist, wir entscheiden uns für 20 mA (0,02 A), gilt es lediglich, die Spannung URV (Spannung, die am Vorwiderstand abfällt) zu ermitteln. Hierzu brauchen wir nur ELV05462/SMD.......................IC2 BCX54/SMD.........................T1-T3 die Summe aller Flußspannungen (UF) der einzelnen LEDs von der Betriebsspannung abzuziehen. Die Flußspannung UF der LED ist vorwiegend von der Farbe abhängig (rote LED UF= ca. Sonstiges: Mini-Drucktaster, 1 x ein..........TA1 1,8 V; weiße LED UF bis zu ca. 4,5 V). Die genauen Daten können den techn. Angaben der Lötstift mit Lötöse............ST1,ST2 verwendeten LED entnommen werden. Berechnungsbeispiele A-C (die in den Beispielen verwendeten RGB-LEDs können auch durch „normale“ einzelne LEDs ersetzt werden): Wir gehen zur Vereinfachung von UF= 3V für alle drei Farben der RGB-LED aus. Beispiel A: Betrieb einer einzelnen LED pro Ausgang mit einer Betriebsspannung von 12V. Die Spannung über dem Widerstand RV ergibt also wie folgt: URV = UB - UF = 12V - 3V = 9V. Eingesetzt in die Formel ergibt sich: RV= URV IF RV= 9V 0,02A = 450Ω Da es diesen Widerstand in der E12-Reihe nicht gibt, wählen wir den nächstliegen den Widerstand mit 470 470Ω. Beispiel B: Im Sinne der Leistungbilanz ist es zweckmäßig, möglichst viele LEDs in Reihe zuschalten. Wie viele in Reihe geschaltet werden können hängt von UB und UF ab. Bei einer UB von 12V und einer Flußspannung von 3V könnte man theoretisch 4 LEDs in Reihe schalten. Dies ist aber nicht möglich, da hier keine Spannung mehr am Vorwiderstand abfallen kann. Maximal können bei 12V also nur 3 LEDs in Reihe betrieben werden. Im Beispiel B sind 2 gewählt worden. Es ergibt sich als Vorwiderstand: (12V-3V-3V) RV= 0,02A = 300Ω Für diesen errechneten Wert könnte man einen 270Ω oder 330Ω Widerstand aus der E12Reihe einsetzen. Beispiel C: Wie Beispiel B, nur mit einer Betriebsspannug von 24V. Grundsätzlich gilt, je höhe die Betriebsspannung, desto mehr LEDs lassen sich in Reihe schalten. Schalten wir 7 LEDs in Reihe, ergibt sich eine Gesamtspannung an LEDs von 7x3V=21V. Es bleiben also noch 3V (24V-21V), die über den Vorwiderstand abfallen können. RV ist demnach: (24V-21V) = 150Ω 0,02A Wie an diesem Beispiel erkennbar, fließt in jedem Strang ein Strom von ca. 20mA. Der maximale Ausgangsstrom des Farbwechslers beträgt 0,5A pro Kanal. Es können also 25 solcher Stränge parallel geschaltet werden, was bei 7 LEDs pro Strang eine max. Anzahl von 175 LEDs pro Kanal ergibt. Damit kann die kleine Schaltung schon eine beachtliche Anzahl von LEDs ansteuern. RV= Stand 09/2005 09/ Schaltplan www.cardanlight.com CLE Mini-RGB-Farbwechsler ELV6862551 CARDAN LIGHT EUROPE © Negative Ansteuerung Rot (+) + Grün (+) 12-24 V - Blau (+) - Trimmer zum Einstellen der Ablaufgeschwindigkeit 6-60 Sek. Taster zum Start/Stop der Ablaufsequenz ELV6862551 Mini RGB-Controller Farbwechsler für LED Grün Empfänger Platine fertig bestückt mit SMD-Bauteilen Bau- und Bedienungsanleitung vorhanden Rot max. 50 VA Blau + + DC 12-24 V - schwarzes Kabel = + rotes Kabel = Blau max. 50 VA gelbes Kabel = Rot grünes Kabel = Grün Stand 09/2005
