Vraagje; ledstrip schakelen met Arduino en PWM

[meino]

Ik heb een vraagje over iets dat buiten mijn competentie ligt. Momenteel bezig met een lichtkoof voor een ledstrip. Dit heb ik ooit gekocht met voeding en een dimmer. De voeding was te klein (werd erg warm), maar daar gaat het even niet over, maar ook de dimmer die er bij zit is eigenlijk gewoon rotzooi. Hij werkt niet betrouwbaar en verder gebruikt hij grote stappen voor de licht intensiteit. Dus zit ik er aan te denken om die te vervangen.
Mijn idee is om een Arduino op te tuigen, die dan gebruik maakt van een PWM pin om de licht intensiteit te regelen, dan kan ik dat ook mooi vanuit externe bronnen (Koploper) aan sturen.
Maar de Arduino zal nooit de ledstrip direct kunnen aansturen. Die werkt op 12V en trekt 10A. Dus denk ik er aan om met de 5V PWM pin een transitor aan te sturen die dan op het ritme van de PWM de 12V volledig open of dicht zet.
Hier gaat dus mijn vraag over, kan ik dat met 1 transistor regelen of moet er nog meer bij, en welk type transistor kan ik daar voor gebruiken.

Groet Meino

[denobis]

Ik zou er gewoon een motor regeling aan hangen werkt prima.
Dan kun je in je arduino ook een minimum en een maximum lichtsterkte aangeven.
Houd er wel rekening mee dat een ledstrip niet echt heel goed dimbaar is.

[bask185]

Je wilt geen normale transitor maar een mosfet gebruiken. En welke hangt af van hoeveel stroom je gaat trekken.

Een mosfet heeft een interne weerstand tussen de drain en de source (R ds). Hoe kleiner deze waarde is, hoe minder warmte je verstookt bij dezelfde stroom.

De Nf06 heeft een weerstand van 0.016 Ohm, dus hiermee kan je menig ampere schakelen. Helaas is deze vandaag niet leverbaar.

Als alternatief:
De IRF520  op breakout board wordt volgens de site op 5A gespect, deze heeft een Rds van 0.27Ohm dat moet meer dan genoeg zijn lijkt mij. + je hoeft minder of niet te solderen.

Op alie heb je ze ook voor een schijntje maar bij hackerstore heb je hem morgen in huis.

Mvg,

Bas

EDIT:
Ik las je 10 Ampere niet. Je kan ook 2 van die mosfet breakout boards parallel zetten. Ik zou er zelf 3 pakken dan weet je zeker dat ze niet heet worden.

EDIT2:
De IRF520 mosfets hebben ook koeling nodig voor deze vermogens.  Je kan het opgestookte vermogen berekenen met de formule P = I*I * R. Dus met een Rds van 0,016 ohm en 10 Ampere, verstook je 10 * 10 * 0.016 = 1,6W. Met een Rds van 0,27 ohm zit je al op 27W. Dus je kan beter de NF06 gebruiken. Deze moet het redden zonder koellichaam

EDIT3:

Houd er wel rekening mee dat een ledstrip niet echt heel goed dimbaar is.

Het spijt mij diep, maar dit 100% onzin.

EDIT4:
Ik ben lekker bezig vandaag ..  Er is nog een probleem die je misschien niet hebt voorzien. Standaard kan je met analogWrite slecht 256 verschillende dutycycle niveaus instellen. Of je het belangrijk vindt of niet, de tussenstapjes .. die zie je. Je wilt voor een vloeiende overgang minstens een 16 bit resolutie gebruiken en dat kan alleen met de 2 pwm pinnen die op timer 1 zitten.
deze site legt dit uit en komt met voorbeeld code.

Ik denk dat dat het was..deze keer.

[meino]

Bas

bedankt voor je antwoord. Als ik het goed begrijp kan ik dus een mosfet direct aansluiten. Ik moet alleen letten op de minimum en maximum voltage van de gate? Bij de NF06 krijg ik de indruk dat hij bij 1.7V volledig opengaat en maximaal 16V op de gate mag hebben, klopt dat? Verder moet ik ook rekening houden met de weerstand van de gate? is dat het zelfde als  R ds? I.v.m het maximum amperage dat een Arduino pin kan leveren. Of is die weerstand zo hoog dat dat niet relevant is.

Groet Meino

[bask185]

De gate is het aanstuur pinnetje van de mosfet, het is de mosfet equivalent van de basis van een transistor. De gate weerstand is niet bijzonder interessant. Er lekt een echt minimaal stroompje door. De gate kan je direct aan een output van de arduino hangen. Je hebt dus geen extra serie weerstand nodig.

Je kan optioneel een pulldown weerstand aan de gate kunnen hangen om een floatende conditie te voorkomen als de arduino uitstaat maar de ledstrip niet.

Ik heb ff een leuk plaatje voor je gegoogled

Die infrarode ontvanger moet je maar even weg denken.

Om de een of andere duistere reden zijn de er bij een mosfet 2 pinnen omgedraaid tov een transistor. De gate (basis) zit niet in het midden (oranje). Hier is ook een pulldown weerstand gebruikt. De middelste pin is de drain (collector) en de pin die aan gnd hangt, is de source (emitter).

Die NF06 kan volgens de datasheet 60A schakelen.

bol.com verkoopt ook electronica dingetjes 

Mvg,

Bas

[Eric v C]

Je kunt ook overwegen een LED strip te gebruiken met een USB aansluiting. die geven fors licht, zijn in verschillende lengtes te verkrijgen, niet zo duur en kunnen redelijk makkelijk aangestuurd worden, vermoed ik.

[bask185]

Die zijn niet zuiniger of zo, ze zijn alleen korter. Ik denk dat meino hier op ~10m zit? En dan moet hij iets van 6 van die dingen met 6 ledstrips ophangen.

Het nadeel zou zijn dat je veel meer aansluitpunten moet aanleggen

@Meino
Bij lange ledstrips doe je jezelf een plezier door 24V strips te pakken. Ook die zijn meestal niet zuiniger, maar je spanningsval wordt minder.

Als jij 10m aan led strip ophangt en je voedt ze aan 1 kant op 12V dan zal de andere uiteinde minder fel branden door de weerstand van de strip zelf. Dit effect wordt minder op 24V.

De strip vanuit het midden voeden of aan beide uiteinden, is sws raadzaam. En met een beetje mazzel heb je er straks geen helemaal geen last van.

Bas

[Menno]

Houd er wel rekening mee dat een ledstrip niet echt heel goed dimbaar is.

Onzin. PWM is iets wat elke goedkope LED-dimmer doet en dat werkt prima. Het zorgt alleen voor enorm irritant geknipper op camera's.

Je wilt geen normale transitor maar een mosfet gebruiken. En welke hangt af van hoeveel stroom je gaat trekken.

Aanvulling: Je MOET een logic level MOSFET gebruiken. Dit omdat een Arduino-pin niet veel meer dan 3,5 Volt of zo kan uitsturen in de toestand 'hoog'. Een gewone MOSFET doet dan helemaal niets of met extreem slechte specificaties omdat de Gate vaak pas bij 10 Volt lekker opengestuurd wordt.

Ik las je 10 Ampere niet. Je kan ook 2 van die mosfet breakout boards parallel zetten. Ik zou er zelf 3 pakken dan weet je zeker dat ze niet heet worden.

Slecht advies. Bij zulke hoge RDSon-waardes kan 1 iets beter presterende MOSFET het al snel winnen van de andere twee. Dan loop je grote kans dat die het warmer krijgt dan de rest omdat er meer stroom doorheen loopt. Punt twee is dat je Arduino-pin nog meer stroom moet leveren en opslurpen bij het in- en uitschakelen (als dat al kan, ik ken de uitgang van een Atmel niet van binnen)

Dus met een Rds van 0,016 ohm en 10 Ampere, verstook je 10 * 10 * 0.016 = 1,6W. Met een Rds van 0,27 ohm zit je al op 27W. Dus je kan beter de NF06 gebruiken. Deze moet het redden zonder koellichaam

1,6 Watt in een TO-220 behuizing? Arme MOSFET. Hou er rekening mee dat de specificaties vaak sterk achteruit gaan bij stijgende temperatuur.

bedankt voor je antwoord. Als ik het goed begrijp kan ik dus een mosfet direct aansluiten. Ik moet alleen letten op de minimum en maximum voltage van de gate? Bij de NF06 krijg ik de indruk dat hij bij 1.7V volledig opengaat en maximaal 16V op de gate mag hebben, klopt dat? Verder moet ik ook rekening houden met de weerstand van de gate? is dat het zelfde als  R ds? I.v.m het maximum amperage dat een Arduino pin kan leveren. Of is die weerstand zo hoog dat dat niet relevant is.

Als de MOSFET een zogenaamde logic level MOSFET is, kan dat, met een klein serieweerstandje voor de gate, direct aangesloten worden op een Arduino.

De gatespanning is, zolang het logic level MOSFETS betreft niet relevant: elke zal het wel doen op een Arduino. De gewone FETs wil je vermijden, tenzij je er een stuurtrapje voor zet, de gatespanning daarvan moet vaak 10 Volt of meer zijn om de FET echt lekker open te sturen.

De RDSon is de Resistance from Drain to Source in ON-state: de weerstand die de FET vormt in z'n hoofdstroom-kanaal. Bij 10 Ampère gaat dat een rol spelen en wil je die het liefst zo laag mogelijk: er zijn Fets die zo'n extreem lage weerstand hebben dat een printspoor er naar toe al meer weerstand kan opleveren dan de FET zelf vormt.

https://nl.mouser.com/ProductDetail/Infineon-IR/IRLB3034PBF?qs=9%252BKlkBgLFf0jZeWnRhawEQ%3D%3D

Deze bijvoorbeeld heeft een (typische) RDSon van 1,7 milli-Ohm: 0,0017 Ohm dus. Bij 10 Ampère lacht dat ding zich suf om het verstookte vermogen.

De gate weerstand is niet bijzonder interessant. Er lekt een echt minimaal stroompje door. De gate kan je direct aan een output van de arduino hangen. Je hebt dus geen extra serie weerstand nodig.

Je kan optioneel een pulldown weerstand aan de gate kunnen hangen om een floatende conditie te voorkomen als de arduino uitstaat maar de ledstrip niet.

Ik zou zeker een gateweerstand van 10-22 Ohm plaatsen. Het moment dat de gate aangestuurd wordt gedraagt die zich kortstondig als condensator. Dat vind de pin van je Arduino niet leuk en ook de voeding van de Arduino zelf kan daar flink onder lijden. Daarnaast kun je last krijgen van ringing: een uitslingerende golf door inductieve verschijnselen van printsporen/draden.
De pulldown-weerstand zou ik absoluut plaatsen! Een ongedefiniëerde gate gaat zweven en dat is vaak snel einde oefening voor de MOSFET. MOSFETs zijn niet bedoeld om als regelbare weerstand te werken, iets waar transistoren juist heel goed tegen kunnen.

[meino]

Heren bedankt tot nu toe, het begint me duidelijk te worden.
Ik heb nog een vraagje, als ik wat schema's bekijk dan valt het me op dat de min (aarde) pool van de voeding aan de source van de mosfet en de minpool van de ledstrip aan de drain wordt gelegd (de pluspool van de voeding gaat rechtstreeks naar de pluspool van de strip), klopt dat?

Groet Meino

[meino]

De strip vanuit het midden voeden of aan beide uiteinden, is sws raadzaam. En met een beetje mazzel heb je er straks geen helemaal geen last van.

Dat had ik zelf ook al bedacht. Dus ik heb inderdaad naast de ledstrips een buslijn van 2x 0,75 draad gelegd en de strip ongeveer in het midden en aan het einde daarmee verbonden. De strip zelf is 5m, maar dat is iets te kort, aan een kant komt er nog een stuk van 1-1,2m en aan de andere kant ook nog iets van 0,6m. Als het goed is blijft het geheel net onder de 10A, het zijn standaard strips, 60 leds/m.

Groet Meino

[72sonett]

... klopt dat?

Ja, dat klopt. Bij transistoren noem je dat dan een 'open collector' of 'open drain' schakeling.
De transistor doet hetzelfde als een schakelaar; verbindt de - van de ledstrip met de aarde van de voeding en dan gaan de leds aan.
 Het voordeel is dat de voeding van de ledstrip dan apart kan zijn van de rest.