Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

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Shader
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Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von Shader » Mi 06 Aug, 2014 12:47 am

Hallo liebe Forum Mitglieder,

ich bin hier neu und total unerfahren was Lasertechnik angeht, so bitte ich um ein wenig milde wenn ich versuche mich zu erklären , :oops: danke :-)

Also...

Ich würde gerne 20 (oder sogar) 40 Laserdioden (5V 5mW 650nm ROT 6mm) mit einen Treiber (laser diode driver 80-500mA AixiZ 5-10V input) ansteuern.
Es sollte so funktionieren das der Treiber immer nur eine Diode nach der anderen anspricht (Lauflicht) und das mit regelbarer Geschwindigkeit ( also wenn es geht von langsam bis es so schnell ist das man keinen Lauf mehr sieht ) dafür benötige ich eine Schaltung ( wohl nach dem Treiber)
die dies ermöglicht.
Nun würde ich gerne wissen ob das überhaupt im Bereich des machbaren liegt oder diese Umsetzung völlig abwegig ist.
Wenn es nicht geht wie könnte es auf einfach weise gemacht werden.

Das Laserlicht soll fest installiert auf einer kleinen Bühne von oben nach unten gehen ( wie Gitterstäbe )

Ich würde mich freuen, wenn es einige Tipps und Hilfestellungen für mich von Euch gibt.
erstmal Besten Dank fürs Lesen

sagt Shader

stoppi
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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von stoppi » Mi 06 Aug, 2014 9:21 am

Hallo Shader!

Ich würde an deiner Stelle das Ganze so verwirklichen: http://www.timmermann.org/ralph/index.h ... ronik1.htm

Steht eigentlich alles da, was wichtig ist. Mit dem NE555 realisierst du über ein Potentiometer den veränderlichen Takt. Hierzu musst du halt manuell das Potentiometer bedienen.

Wichtig sind nun die Vorwiderstände R1 bzw. R10 der LED's bzw. deiner Laserdioden D1 bzw. D2. Deinen Angaben (5V 5mW 650nm ROT) zufolge besitzen deine Laserdioden bereits über einen "Treiber" (was in der Regel bei den Billigmodulen nur ein einzelner Widerstand ist).

Angenommen du betreibst die Schaltung mit 9V und bei high an den Q-Ausgängen des CD4017 schalten die Transistoren komplett durch. Dann liegen am Transistorübergang EC + an deinem Lasermodul + Widerstand R1 (oder R10) die 9V an. Zieht man nun die rund 1.5V ab, welche am Transistor abfallen, so bleiben für Widerstand R1 und D1 noch 7.5V. 5V benötigt dein Lasermodul bei rund 30mA (dies ist ein angenommener Wert für solche 5mW-Laserdioden). Das bedeutet, dass am Widerstand R1 bei 30mA genau 7.5 - 5 = 2.5V abfallen sollen. Dies entspricht einem Widerstand R1 = U / I = 2.5 / 0.03 = 83.3 Ohm. Das bedeutet also, dass deine Vorwiderstände bei 9V im Bereich von 83 Ohm liegen sollten.

Falls du aber einmal "reine" Diode ohne Modul (sprich integriertem Vorwiderstand o.ä.) daran betreiben möchtest, rechnest du so: Jetzt fallen dann 9V am Transistor, Vorwiderstand und der "reinen" Diode ab. Durch diese sollen eben 30mA fließen und es liegen an ihr rund 2.2V an (typische Werte). Also fallen am Widerstand 9 - 2.2 - 1.5 = 5.3V ab. Demnach beträgt bei 30mA sein Widerstand R = 5.3/0.03 = 176.6 Ohm. Die reine Diode ohne integriertem Treiber benötigt also einen Vorwiderstand von rund 176 Ohm.

Hoffe dir ein wenig geholfen zu haben ;)



Deinen LD-Treiber kannst du dann für andere zukünftige Basteleien verwenden :wink:
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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von VDX » Mi 06 Aug, 2014 9:51 am

... ich habe meine ersten Dioden mit LM317 als Stromkonstantern betrieben - damit konnte ich für jeden LM317 mit passenden Sense-Widerständen feste Ströme von ein paar zig mA bis zu 1A einstellen.

Dann habe ich einfach den 12V@6A-Netzteil-Ausgang über einen Arduino-Pin mit einem MOSFET, das den Strom kann, auf einen LM durchgeschaltet und die Laserdiode ging an.

Das kannst du mit beliebig vielen Treiber-Dioden-Kombos so machen ... z.B. ein ArduinoMega hat 56 I/O-Pins, kleinere Typen haben weniger, du kannst aber auch mehrere parallel aufbauen :wink:

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Shader
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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von Shader » Mi 06 Aug, 2014 12:07 pm

Erstmal lieben Dank für die schnellen und hIlfreichen Antworten !

@stoppi:
Das klingt echt super und auch was ich mir vorgestellt habe, nur sehe ich das die Schaltung für 10 Dioden ist, ich möchte aber mind. 20 oder mehr ansteuern und für eine Modifikation bin ich bestimmt zu unerfahren und auch zu unwissend ;-)
Mit der Berechnung blicke ich jetzt durch, das ist echt super erklärt, danke :-)
Ich habe im Netz schon einige VIdeos zur Ansteuerung von 30 und mehr LEDs gefunden aber nie mit Dioden oder auch schaltungsaufbauten :-(

@VDX:
Leider kann ich nur in Teilen überblicken was nach deinem Vorschlag zu tun wäre, da ich in Schaltungsaufbau eher dünn bis garnicht bewandert bin...
Ich weiß was ein MOSFET ist und auch mit Wiederständen und Kondensatoren kann ich etwas umgehen, aber komplexe Schaltungsaufbauten, da bräuchte ich ganz ganz viel Hilfe und Unterstützung...

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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von stoppi » Mi 06 Aug, 2014 2:38 pm

Hallo nochmals!

Also wenn du Lauflichtschaltungen für LED's gefunden hast, kannst du sie eigentlich 1:1 für deine schwachen 5mW-Laserdioden verwenden, denn beide benötigen in etwa den gleichen Strom (rund 30mA) und beide habe annähernd die gleiche Betriebsspannung (rund 2.2V). Also kannst du die für die LED's eingetragenen Vorwiderstände direkt für deine LD übernehmen.
Um auch mehrere LD dann "laufen zu lassen", gibt es sicherlich auch entsprechende IC's, die du dann hintereinander schalten kannst und etwa der "letzte" Ausgang mit dem "Eingang" des 2-ten IC's verbunden wird usw.

Wenn du diesbezüglich aber nicht fündig wirst kannst du es wirklich mit einem wie von VDX vorgeschlagenen Arduino Mega probieren. Dieser hat genügend digitale Input/Output-Buchsen, welche quasi nur die beiden Zustände EIN (5V) und AUS (0V) kennen. Mit diesen Ausgängen beschaltest du das sog. Gate eines Mosfet's, welcher aber bereits bei 5V voll durchschalten muss. Das sind dann die sog. L- sprich Logik-Varianten. Die anderen brauchen eine höhere Spannung am Gate (= quasi die Basis des bipolaren Transistors...).

Das notwendige Programm dazu, welches du auf deinen Arduino dann laden musst ist eigentlich sehr einfach.
Über ein Potentiometer, welches du an den beiden äußeren Pins an Ground (GND, sprich Erde sprich 0V Bezug) bzw. 5V (diese 5V liefert der Arduino selbst) hängst, hast du am mittleren dann den Bereich [0,5]V abgedeckt. Mit diesem gehst du dann in einen der ANALOGEN Eingänge deines Arduino Mega's. Der liest dann die Werte 0 (=0V) bis 1024 (=5V).
Dieser Wert wird dann quasi der bestimmende Faktor für deine Wiederholungsfrequenz, indem du diesen Wert z.B. als Pause zwischen den einzelnen Schritten auswählst. 0 wäre dann eben 0 ms Verzögerung sprich delay und 1024 kann dann alles sein je nach Multiplikator. Bei Multiplikator = 1 eben 1024ms = 1,024 sek zw. den einzelnen Schritten....

So und jetzt musst du nur noch in einer Endlosschleife die einzelnen DIGITALEN Ausgänge für die Ansteuerung der Mosfet's bzw. in weiterer Folge der Laserdioden nacheinander auf High setzen...

Prinzip:

main
{
int j;
int Pause;
}

Loop
(
j := analog.Read(pin z.B. A0 mit dem das mittlere Potibein verbunden ist) (liest den analogen Spannungswert des mittleren Potibeins ein und übergibt ihn an die Variable j)

Pause = Multiplikator * j;

for int i = 1 to Anzahl deiner LD, i := i+ (i wird um 1 immer erhöht)
{
digital.write(i) := HIGH; (i-te Laserdiode wird über den Digitalpin i eingeschaltet)
delay(Pause); (i-te Laserdiode ist Pause Millisekunden an)
digital.write(i) := LOW; (i-te Laserdiode wird über den Digitalpin i wieder ausgeschaltet)
}

)

Bitte nagle mich jetzt nicht auf die exakte Syntax fest aber vom Prinzip war's das schon... Wenn du Fragen hast helfe ich dir gerne. Wäre aber gleich ein guter Anlass , sich mit dem Arduino ein wenig zu beschäftigen auch wenn viele über ihn schimpfen.

Einen Arduino Mega (du brauchst diesen denn du möchtest ja so viele LD ansteuern) bekommst du über ebay.com um rund 16 Euro inkl. Versand. Die einzelnen Logik-Mosfets kannst du dir ja beim reichelt bestellen + Widerstände etc.

Und du bist dann auch für weitere softwaremäßige Veränderungen ausgestattet... :wink:
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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von mojo_1234 » Mi 06 Aug, 2014 4:52 pm

Servus,

um Ports an deinem Microcontroller zu sparen, kannst Du die Laser Dioden auch über eine Matrix ansteuern. Suche mal über Google nach "LED Matrix". Da wirst Du einiges an Material finden.

Für die Ansteuerung von 64 kleinen Laser Dioden (in einer 8x8 Matrix) würden 16 Ports reichen.

Grüße,
-mo-

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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von Shader » Mi 06 Aug, 2014 11:13 pm

Ich habe mir jetzt mal eine Schaltung für 20 LEDs rausgesucht:

http://www.elektronik-kompendium.de/pub ... s/ll20.png
Vielleicht kann ja der nette stoppi nochmal kurz drüberschauen, ob das damit möglich ist..

dann werde ich gleich nächste Woche einkaufen gehen und mich ransetzen, sowie nach ersten Versuchen um Hilfe schreien wenn ich versage.

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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von stoppi » Do 07 Aug, 2014 1:47 pm

Hallo shader!

Wie man in den Wald hineinruft, so kommt es halt zurück. Helfe dir gerne :wink:

Also die Schaltung schaut schon einmal in Ordnung aus. Der erste IC schaltet mit den Steuerimpulsen vom NE555 (über das 2.2kOhm-Poti regelst du einfach die Pulsfrequenz sprich die Geschwindigkeit deines Lauflichts) seine Ausgänge Q0 bis Q9 nacheinander auf High. Der 2-te IC (der untere) bekommt nach jedem kompletten Durchlauf des oberen einen Puls und schaltet nur die Ausgänge Q0 und Q1 nacheinander auf High (Q2 ist ja schon wieder mit seinem Reset verbunden). Dadurch werden einmal die linken 10 LED's angesteuert und im nächsten Durchlauf (wenn eben der untere Q1 auf High ist) die rechten 10 usw.
Kurz noch zu den LED- Vorwiderständen: max. 5V Ausgang der oberen Q-Ausgänge minus eben ca. 1.7 V an den Transistoren minus 2.2V an deinen Laserdioden macht ca. 1.1V Spannungsabfall an den Widerständen. Wenn jetzt wieder ein Strom von rund 30mA fließen sollte ergibt sich für R = U / I = 1.1 / 0.03 = ca. 37 Ohm. Also sind die 150 Ohm zu viel und deine Laserdioden werden nicht wirklich leuchten.
Nimm also 39-Ohm Widerstände (gibt 33, 39, 47 ...), dann passt das schon. Die notwendige Leistung P der Widerstände beträgt P = U * I = I² * R = 0.03² * 39 = 0.035 << 1/4W, also reichen die 1/4W-Widerstände vollends ;-)

Jetzt fällt mir aber gerade auf, dass du ja ein 5V-Modul verwendest. Den 74HC4017 darf man maximal nur mit 6V-7V betreiben. Wenn du ihn also mit 5V fütterst, liefert der Ausgang max. 5V bzw. lt. Datenblatt je nach Version auch um 1.5V weniger. Das bedeutet das die am Ausgang im schlimmsten Fall bei 5V nur noch 3.5V zur Verfügung stehen.Wenn jetzt am Transitor auch noch 1.7V abfallen, kannst du dein 5V-Modul so nicht betreiben.

Wenn du jetzt die 5V-Module schon hast könntest du falls diese wirklich nur über die LD und einen simplen Vorwiderstand verfügen diesen mit Draht überbrücken, sodass das Modul quasi nur noch aus der "reinen" LD besteht. Dann stimmen die obigen Berechnungen wieder und du bräuchtest eben einen Vorwiderstand von 39 Ohm. Diesen könntest du auch gleich anstelle des Vorwiderstands auf dem Modul einlöten, dann würdest du dir die Drahtbrücke und einen 2-ten "äußeren" Widerstand ersparen. Aber aufpassen, dann sind deine Module nicht mehr für 5V geeignet sondern durch den nun geringeren Vorwiderstand (von 39 Ohm) nur noch 5 - 1.7 = 3.3 V!

Mit dieser Schaltung bist du halt weniger flexibel als etwa mit dem Arduino, wo du software-seitig halt vieles verändern kannst, z.B. Lauflicht von links nach rechts und von rechts wieder zurück (wie beim Knight Ryder ;-)) o.ä.
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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von Shader » Do 14 Aug, 2014 4:31 pm

Nun habe ich alles nochmal durchgeplant und angeschaut, war im Fachhandel für elektronische Bauemelente und denke Du hast wohl recht.
Ich werde wohl auf Arduino umschwenken, so kann ich später eventuell noch auf DMX aufrüsten und habe viel mehr Möglichkeiten, auch wenn das Projekt so wieder viel Größer und Zeitaufwendiger wird als geplant :(
Aber das Resultat wird viel flexibler und ich lerne wieder was dazu....
Habe das Board Arduino Due bestellt und warte nun bis es ankommt, dann geht es los...
Ich hoffe auch weiter auf so tolle Unterstützung von Euch wie bis jetzt, ohne dies würde ich das Projekt garnicht angehen können
bzw. durchblicken :shock:
Melde mich wieder wenn alles da ist :-)

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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von Shader » So 24 Aug, 2014 1:53 pm

Hallo nochmal,

nun ist mein Arduino Mega 2560 angekommen :D und bin nach der Softwareinstallation mit vollem Tatendrang ans werk doch da stimmt was nicht...

Software läuft doch er finden den Arduino nicht :( , ich habe alle Einstellungen vorgenommen nur fehlt mir wohl bei PORT der tty USB Treiber, habe auch was im Netz gefunden (D2XX) diesen sehr kompliziert mit dem Temrinalprogramm installiert und trotzdem kein USB bei Portauswahl zu finden. Ach ja, Mein Rechner ist ein apple MacBook Pro mit OSX 10.6.8
Die Arduino LED ON leuchtet und die LED L blinkt wie verrückt. Wenn ich versuche die Beispielsoftware Blink Hochzuladen findet er den Arduino nicht

Nun steh ich da und lege mir die Karten :roll:
DIe Wellt könnte so einfach sein, ist sie aber nie in dem Moment in dem man es dringend braucht...

Bitte somit um Hilfe !

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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von stoppi » So 24 Aug, 2014 3:39 pm

Hallo!
Also normalerweise (bei mir unter Windows) läuft das so:

Du steckst dein Arduino Board (welches auch immer) über USB an deinen Computer. Dann öffnest du die Arduino-Software. Unter TOOLS und BOARD wählst du nun dein spezielles Board (in deinem Fall eben den Mega) aus. Gleich darunter unter PORT müsste eigentlich bei angeschlossenem Arduinoboard der COM-Anschluss auszuwählen sein. Gibt es mehrere und du hast den falschen ausgewählt dann zeigt er dir es im unteren schwarzen Fenster nach versuchtem Ausführen deines Programms, z.B. in der Art COM3 not available oder ähnlich...
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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von Shader » Mo 25 Aug, 2014 1:46 pm

Nach vielen nervenden Stunden und wilden wühlen auf tausenden von Pages habe ich nun sowohl für PC als auch MAC die richtigen Treiber für mein USB to Serial Problem gefunden...
Mein Arduino hat einen speziellen USB Chip (CH340) der ohne Extratreiber nicht läuft, dieser wird aber nicht auf der Arduino Seite angeboten, da wie ich rausgefunden habe mein Arduino Mega Board ein China Nachbau ist, der nur mit einem passenden CH340 Treiber läuft.
Bei Menschen mit gleichem Problem haben ich hier die links eingefügt:

MAC: http://arduino.stackexchange.com/questi ... ial-mac-os

PC: http://wch-ic.com/download/list.asp?id=126

damit hätten wir erstmal allen geholfen die wie ich verzweifelt gesucht haben...

nun habe ich heute angefangen den arduino etwas zu testen. Die Programmierung für ein Lauflicht scheint dich etwas kniffliger zu sein als gedacht. Es gibt viele Wege, das Ziel zu erreichen:

- eine Matrix aufbauen 10x4 = 40 Dioden
- einfach alle Pins nutzen 40 digital
- mit fade wäre schön aber kompliziert zu programmieren bei digital out
- steuerung mit potis (geschwindigkeit) und schalter (mehrer effekte per knopfdruck umschalten)

da habe ich mich ja auf eine wilde Reise durch die Programmierung begeben, au weiaha...
Hilfe ich bin kein Star, keine holt mich hier raus ;-)

Licht an und aus geht aber schon :-)
Da ich außer mit Flash noch nicht wirklich viel Programmiert habe, bitte somit um ein großes Stück Programmierhilfe aus dem lieben Forum, wie sollte ich am besten vorgehen um nicht in der falschen systematik zu versinken...

:?

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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von Shader » Mo 25 Aug, 2014 3:54 pm

Wie kann ich eine 10 x 5 Matrix mit den Analogausgängen 1- 10 programmieren, bzw. kann ich per programmierung die GND Wege auf Digitalausgänge schalten ? also Digitalausgänge als schaltbare GND zu nutzen ? oder bin ich da so falsch unterwegs ?
So wird die Dimmfunktion einfacher als bei den digitalausgängen, dachte ich so...

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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von VDX » Mo 25 Aug, 2014 7:02 pm

... lies dich mal in Multiplexer ein ...

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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von stoppi » Di 26 Aug, 2014 11:33 am

Einen "LED-Pfad" mit einem digitalen Ausgang "freigeben" kannst du auch mit einem Transistor, dessen Basis du eben über einen Widerstand mit den 5V des digitalen Ausgangs ansteuerst und somit die EC-Strecke durchschaltest. So würde ich es machen :wink:
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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von Shader » Di 26 Aug, 2014 10:42 pm

jetzt habe ich schonmal ein bischen rumprobiert und mich mit der Programmierung angefreundet, ich stolpere ein bischen durch den code aber stück für stück wird es besser :o
Wenn ich stoppi richtig verstehe sollte ich den GND über die Digitalen Pins umschalten, es fehlt mir nur die harwareseituge umsetzung. Eventuell kann der Stoppi mir da ein bischen genauer einen Einblick in die Transistorlogik seiner Idee gewähren ?!?
Ich verstehe das so: der GND wird über den Transistor für jeden LED Pfad der Matrix (oder Array) per digitalout durchgeschaltet.
Also nutze ich pro Pfad (GND -1 -2 -3 -4 -5) einen Transistor und einen Digitalpin richtig ?

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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von stoppi » Mi 27 Aug, 2014 11:25 am

Hallo shader!

Der Stoppi hat sich einmal hingesetzt und für dich seine Idee graphisch umgesetzt. Für die gezeichneten 9 LED's benötigst du 3 (Zeilen) + 3 (Spalten) = 6 digitale Kanäle

Mit 4 + 4 = 8 digitalen Kanälen könntest du so schon 16 LED's einzeln ansteuern und mit 5 + 5 = 10 bereits 25 LED's :wink:

Die Vorwiderstände (100 Ohm bzw. 5 kOhm) müssten in etwa stimmen für Standard LED's (ca. 2V/20mA).
Du hast keine ausreichende Berechtigung, um die Dateianhänge dieses Beitrags anzusehen.
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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von Shader » Mi 27 Aug, 2014 11:51 pm

@ stoppi: Supi perfekt ! Ich danke DIr für die Bemühungen, das sieht perfekt aus :-) DANKE..!!!

Dann kann ich ja auch die Digitalen Outputs ( D1 - D2 - D3 ) mit Analoge ( A1 - A2 - A3) ersetzen, so kann ich die Laserdioden auch einfacher Dimmen oder ?! :-)
Hast Du noch einen Tip welcher Transistor am besten wäre...?

nochmals danke, ich bin begeistert von deiner Hilfsbereitschaft.

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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von stoppi » Do 28 Aug, 2014 9:51 am

Hallo nochmals!

Als bipolaren Transistor nimmst du z.B. einen BC337 oder BC547.

Zum Dimmen: Prinzipiell kannst du sowohl die digitalen Eingänge D1 bis D3 bzw. D4 bis D6 mit den analogen Ausgängen deines Arduinos verbinden. Wenn du D1 bis D3 hierfür verwendest und die analogen Ausgänge von 0 bis 1024 z.B. über eine Schleife hochregelst hast du sogar ein Glück, dass die analogen Ausgänge ja keine richtigen analogen sind sondern nur pulsweitenmoduliert (PWM). D.h. der Tastgrad (duty cycle) wird mit zunehmenden analogen Wert größer, springt aber immer nur zw. 0 und 5V. Analoge Zwischenwerte gibt's eben so ohne Verwendung eines Kondensators nicht. Aber das ist in deinem Fall ja sogar besser, da sonst die LED's erst aber einer gewissen Schwellspannung (2V für LED's + 1.5V für den Transistor, also erst oberhalb von 3.5V) zu leuchten beginnen würden (sprich z.B. erst ab dem analogen Ausgabewert 1024*3.5/5). Durch die Pulsweitenmodulation und der Ausgabe von 0 bzw. 5V aber eben mit unterschiedlicher Dauer umgehst du dieses Problem, da bei 5V die LED's sicher immer aufleuchten. Aber durch die unterschiedliche "On-time" der PWM eben subjektiv heller bzw. dunkler. Da die PWM des Arduinos mit rund 400Hz arbeitet siehst du das Flackern auch nicht.

Analog könntest du aber auch über D4 bis D6 die Basis der Transistoren pulsweitenmoduliert ansteuern und so die LED's dimmen. Lg stoppi :wink:
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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von Shader » Mi 03 Sep, 2014 2:59 am

ich stolpere von einem PRoblem zu anderen,

habe nun die ersten beiden Arrays gebaut und musste leider feststellen das der Transistor CTBC 337 (16) nicht die volle Kraft durchschaltet.
die LEDS (oder eher Laserdioden) glimmen bei maximaler Ansprache (255) nur sacht. Setzt ich den GND ohne Transistor an ist die Volle Power bei allen Dioden da und sie strahlen hell...
Ich denke das liegt wohl am Transistor, so muss ich wohl den Transistor wechseln, aber welcher macht das mit ?!

Ich schalte jetzt 5 arrays a 8 Dioden also 8 Analogsignale und 5 Digitalausgänge ...

Bitte nochmals um HIlfe :oops:

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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von VDX » Mi 03 Sep, 2014 7:44 am

... probiers mit einem kleinen MOSFET - ich verwende einen BS170 zum schnellen Durchschalten ...

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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von stoppi » Mi 03 Sep, 2014 2:22 pm

Ich Dodele (bei euch in Deutschland heißt das glaube ich Horst :wink: ) habe ja die Vorwiderstände für LED's (2V/20mA) berechnet. Deine Lasermodule benötigen mit Sicherheit einen höheren Strom. Wenn du die Basis der Transistoren z.B. mit 5V ansteuerst, fließt bei einem 5k-Widerstand ein Basisstrom von ca. (5 - 0.7) / 5000 = 0.86 mA. Wenn der Transistor eine Verstärkung von sagen wir einmal 60 hat (du hast ja den 16-er, also jenen der wenig verstärkt), dann fließen also maximal 0,86 * 60 = 51 mA über die Strecke Emitter-Kollektor. Von daher sollte dies also für deinen 5mW-Laser noch reichen. Daher würde ich einmal den 5k-Basisvorwiderstand halbieren oder sogar auf 1k runtergehen (dann wäre I_CE ca. 300 mA). Aber du verwendest ja noch das Lasermodul und nicht die "nackte" Laserdiode, oder?

Denn das Modul hat ja schon einen Vorwiderstand integriert. Von daher ist der 100-Ohm Widerstand auch nicht richtig. Denn am Transistor fallen rund 1.5V ab und am 100Ohm Widerstand bei I = 25 mA auch nochmals 2.5V. Jetzt bliebe dann für dein Lasermodul nur noch 1V übrig was viel zu wenig ist.

Wenn dein Lasermodul 5V benötigt wird es sowieso problematisch, da eben wie gesagt am Transistor 1.5V abfallen und dann blieben auch ohne Vorwiderstand nur noch 3.5V für dein Modul. Wäre es hingegen ein 3V-Modul ginge es problemlos und du bräuchtest einen 20Ohm-Vorwiderstand (anstelle des 100Ohm-Widerlings)....

Also langer Rede kurzer Sinn: Um welches Modul handelt es sich, sprich welche Versorgungsspannung (3 oder 5V) und welchen Strom (z.B. 30mA) braucht es bzw. welche Leistung (z.B. 5mW) hat es? Danach richtet sich die weitere Vorgehensweise. Der BC337 ist sicherlich nicht zu schwach, denn er liefert ca. bis zu 600mA. Der BC547 ist z.B. schwächer und kann nur 200mA, was aber für ein einzelnes Lasermodul mit rund 30mA auch noch leicht reichen würde (und eben auch für mehrere wenn du diese ansteuerst und der Strom dann durch den gleichen Transistor geht). :)
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Shader
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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von Shader » Do 04 Sep, 2014 1:52 pm

Hi Stoppi,

vorsichtig versuche ich mich mal mit der Beschreibung des jetztigen Standes:
Nachdem das Projekt nun doch komplizierter und aufwendiger als gedacht wird (wie natürlich immer), will ich es richtig ausbauen.

Ich habe nun 8 Dioden pro PWM Pin - ich nutze die Dioden der Einfachheithalber erstmal mit dem integrierten Wiederstand bei 5V aus dem analogen PWM Ausgängen, so dimmen sie auch richig schön.
Die einzelne Diode verbraucht bei voller Last laut Labornetzteil max. 0,02 A aber alle Acht verbrauchen 0,21A, rein rechnerich komme ich aber nur auf 0,02 x 8 = 0,16A pro Pin / Line - So verbrauchen sie laut Rechnung eher 0,026 A pro Diode, was mein Labornetzteil (aufgrund von der fehlenden zweiten kommastelle) leider nicht angibt.
Gelesen habe ich nun " Arduino absolute maximum per-pin current of 40mA" , das ist dann wohl zu viel bei mir.

Ich teste gerade zwei 8er Lines, jeder jeweils auf einem PWM Ausgang und es funktioniert ohne das ich Probleme bemerke, auch die Wärementwicklung des Aruino hält sich in normalen Bahnen auch bei längerer Nutzung. Hmmmmm, habe ich da nun einen Denkfehler oder ist es nur eine Frage der Zeit bis sich mein Arduino verabschiedet ??
Ich sehe aber ein, das bei 6 Arrays a 8 Dioden es wohl etwas viel wird für das Arduino board, oder denke ich total in die Irre...?

Ich habe 6 x 8 Dioden (48) in Planung, das wäre dann bei voller Power 6 x 0,26A = 1,56 A ???
Aber wie ich oben schon bemerkte, kann das auch völlig Falsch sein.

So muss ich nach meinem jetzigen Stand das ganze Projekt auf externe Stromversorgung umstellen da mir sonst das Arduino abraucht.
Oder ich verringere den Wiederstand im Lasermodul, oder Schrei laut auf und sammle Briefmarken...
Was wäre denn das Klügste ? (bitte nicht die Briefmarken)
lieben Gruß
-shader-

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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von adminoli » Do 04 Sep, 2014 2:44 pm

Hi,

Prozessoren sind in der Regel nicht für den Antrieb von Lasten gedacht, daher rate ich dir als Treiber einen Transistor zu verwenden. Die Ports halten zwar auch mal ein wenig mehr aus, aber auf Dauer könnte sich der Port "verabschieden".

Gruß
Oliver

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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von guido » Do 04 Sep, 2014 3:37 pm

Es werden die Briefmarken...ein Portpin sollte nicht mit mehr als 10/20mA belastet werden.
Je nach Controllertyp.

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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von Shader » Do 04 Sep, 2014 8:08 pm

Ich habe heute mal mit den vorhandenen Transistoren versucht eine externe Stromversorgung zu integrieren.

Ich habe ein Netzteil (12V/ 9V - 2A) für das betreiben des Arduino bzw. des ganzen Systems wenn es dann Autark läuft, davon habe ich mit einem Step-Down LM2596 Power Converter, der auf 5,5 V regelt, den Strom für die Dioden abgezweigt.
Mit einem Analogpin (dimmbar) steuere ich einen vorhandenen Transistor (548) (natürlich mit Zwischenwiederstand) , so schalte ich die 5,5V des Converters auf die Diode und kann sie auch mit dem Steuersignal des Analogpins dimmen :) , jedoch bekomme ich nicht mehr als 3,7V auf die Diode :? . Auch wenn ich die Converterspannung auf den Transistor erhöhe ist bei 3,7V Schluß. Welchen Transistor kann ich nun nehmen das da auch 5V rauskommen ?
Dank des Coverters kann ich ja die Eingangsspannung auf den Transistor bis 9V erhöhen.

Und nochmal eine Frage, vielleicht doof aber trotzdem: ist es egal ob ich den GND oder den 5V Pol mit dem Transistor schalte. Jetzt schalte ich den GND per Transistor.

Da frage ich Euch echt viele Löcher in den Bauch - Danke - zwischendurch mal für die Geduld und die Mühe die Ihr Euch alle gebt mir zu helfen !!!

gruß
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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von stoppi » Do 04 Sep, 2014 8:23 pm

Mit so vielen LD übersteigst du natürlich auch die deutlich Belastbarkeit der Arduino-Ausgänge, da hilft es auch nix wenn du wie von mir gezeichnet teilweise mit Transistoren arbeitest. Wenn dein Lasermodul 5V verlangt, kannst du das Ganze so wie dargestellt ohnedies nicht umsetzen da dir wie schon beschrieben schlichtweg die Spannung fehlt. Da wirst du um eine externe Spannungsversorgung eben aus zweierlei Gründen (Spannung, Belastbarkeit) nicht herumkommen.
Für "oben" (wo jetzt eben die 5V der Arduino-Ausgänge sind) bräuchtest du z.B. einen sog. high-side-Schalter bestehend aus einem npn- und pnp-Transistor (z.B. den BC327). So kannst du alle 5V-Ausgänge des Arduinos benutzen ohne diese zu belasten. :wink:

P.S.: Die 100-Ohm Widerstände sind in meiner Zeichnung falsch eingetragen. Sie müssten jeweils "nach" der Kreuzung unmittelbar vor der LD angebracht sein und nicht gleich nach dem digitalen Ausgang. Denn so müssten sich mehrere eingeschaltete LD sich den Strom für eine teilen...
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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von Shader » Do 04 Sep, 2014 8:44 pm

Also so wie ich das verstehe, sollte ich schweren Herzens von meiner Überlegung mit den PWM Pin Ausgängen und der beschreibenen Schaltung Abschied nehmen, so wird die programmierung leider nochmal komplizierter, aber dann ist das wohl so :-(
Man wächst mit seinen Aufgaben...
ps.: Briefmarken isnd doch keine Alternative

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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von stoppi » Do 04 Sep, 2014 11:08 pm

Wenn du Ausgänge sparen möchtest wirst du um eine matrixanstererung wie dargestellt (gibt aber sicher ic's o.ä. Welche bereits mehrere dieser high-level-schalter beinhalten) nicht herumkommen. Du kannst aber natürlich auch den arduino mega nehmen, der hat dann eben mehr Ausgänge und du ersparst dir bei einzelner ansteuerung den matrixaufbau mit transistoren etc.
Dies hat aber keinerlei Auswirkungen auf die Schwierigkeit der Programmierung, denn welche Ausgänge ich dann letztendlich high/low setzen muß ist ja sekundär ;-)
Aber sehe es positiv, so lernst du wenigstens einiges...
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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von Shader » Fr 05 Sep, 2014 3:41 am

Nun habe ich etwas rumgewerkelt und mich mit weiterem Halbwissen auseinadergesetzt. :?
Lösung wäre nach meinem jetzigen Stand des (halb)wissens ein UDN 2981 für die 5V Leitung an den Dioden ( + Transistorabfall dann 7V) und ein ULN 2803 für die GND Schaltung der Matrix. Ist das nachvollziebar was ich denke...?
Ich werde da mal einen Schaltplan aufstellen um es deutlicher zu machen...

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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von Shader » So 07 Sep, 2014 11:56 am

Ich sitze gerade an der neuen Verschaltungslogik :x und frage mich ob ich von der zweiten Stromquelle für die Dioden (DC/DC Converter von Hauptnetzteil) eine galvanische Trennung machen muss oder belastet der GND das Arduino Board nicht, so das alle GNDs zusammengeführt werden können ? (Zweite Überlegung: der Widerstand am Steuerpol des Transistors reicht doch um keine "Rückfluss" auf die Digitalpins zu haben oder ?!
Ich nutze ja ein Netzteil für Dioden und Arduino...
PS.: Es muss sehr nervend sein meine Fragen zu beantworten, schande über mein Unwissen... :oops:

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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von stoppi » So 07 Sep, 2014 6:55 pm

Also wenn ich das richtig verstehe betreibst du den Arduino mit deinem "Hauptnetzteil" (welche Spannung liefert dies? Weniger als 12V? Falls nein würdest du ja den DC/DC-Converter [in deinem Fall wohl ein step-up-wandler nicht benötigen) und für die Versorgung der LD eben daran "hängend" den DC/DC-Converter.

Spannung ist ja physikalisch gesehen ein Potential-UNTERSCHIED und im Grunde nicht zu einer punktuellen Beschreibung gedacht AUSSER man kennt den 2-ten Bezugspunkt (GND) wie's ja eigentlich der Fall ist. Jetzt weißt du zwar, dass gegenüber dem GND deines Converter-outputs der Pluspol eine Spannung von z.B. +12V aufweist. Wo sich diese beiden Potentiale aber relativ zum Ausgang deines Hauptnetzteils befinden (ich gehe einmal von der galvanischen Trennung deines Converter-Outputs aus) kann du nicht sagen. Deshalb würde es auch keinen Sinn machen, wenn du jetzt nur die +12V des Converter-Outputs mit der vom Hauptnetzteil gespeisten Schaltung "hineingehst". Erst durch die Verbindung beider GND's entsprechen die +12V des Converter-Outputs auch +12V in der "Hauptnetzteil-Schaltung" (ich hoffe du verstehst :wink: ).

Auf diese Weise lassen sich ja auch galvanisch getrennte Spannungsquellen z.B. in Serie verschalten und so die Spannungen erhöhen...

Ich vergleiche Spannung immer mit dem Höhenunterschied im Erdschwerefeld. Wenn du weißt, der Höhenunterschied (= Spannung) beträgt 100 m sagt dies noch absolut nix über die absoluten Höhen aus. Diese könnten 600/700, 1000/1100 m etc. sein. Erst durch Schaffung eines gemeinsamen Meeresniveaus (durch Verbindung der beiden GND's) macht die Höhenangabe (sprich die Spannung) wieder Sinn! Also musst du die GND unbedingt miteinander verbinden!

Zu deiner 2-ten Frage: Du brauchst dir über einen "Rückfluss" zu den Arduino-pins keine Sorgen machen, den gibt's hier nicht. Aber nicht wegen dem Basiswiderstand, sondern weil bei Transistoren generell kein Stromfluss vom Kollektor über die Basis erfolgt.
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Re: Laser Array - 20 Dioden 1 Treiber möglich ?

Beitrag von Shader » Sa 20 Sep, 2014 12:31 am

Eine kurze Logiklösung brauche ich nochmal:

Wenn ich das Array wie oben (Bild 3x3 Array) abgebidet aufbaue, verstehe ich was nicht, oder stehe auf dem Schlauch...
:?
Beispiel:
Ziel --> das Leuchten der letzten Diode von der ersten Arrayline sowie von der zweiten Line die erste Diode.
Auf HIGH wäre dann D1 und D6 sowie D2 und D4.
Frage: Leuchtet dann nicht auch die erste Diode des ersten Array ? wenn ja, wie kann ich dies verhindern ?

? O X
X O O
O O O

So wie ich das verstehe ist es bei dem Array nur Möglich eine Diode gezielt anzusprechen...

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