IOCard Outputs

[andy85]

Hallo,

ich habe mal eine Frage zu den Outputs der Mastercard.
Zuerst mal:

Ist er korrekt, dass die Spannung an den Outputs 5V beträgt und nicht "led-fertig" sind sondern mit einem Widerstand in der Größenordnung 150 Ohm geschaltet werden müssen? (sind 330 Ohm wie ich immer wieder lese nicht zu viel wenn ich eine LED mit 2,2V und 20mA betreibe reichen doch 130 Ohm)

Des weiteren würde mich interessieren, ob es die Karte aushält, wenn ich an jeden! Output 2 LEDs parallel anschließe um dadurch mehr Licht für meine Anzeigen zu bekommen. Klar, dass ich dann einen geringeren Widerstand brauche da sich ja der Strom verdoppelt, aber hält das die Karte aus?

[mrcadillac]

Hallo,
die Spannung beträgt wirklich 5V an den Outputs. Im opencockpits forum hatte ich mal gelesen, dass es besser sei eine andere LED zu verwenden anstatt zwei hintereinander zu schalten (sinn?)
gruß aus Kiel
Christian

[kefali]

die gestellte Frage läßt sich nur schwer beantworten, wenn man keine Schaltung vorliegen hat, bzw. das elektr. Bauteil nicht kennt, an das die LED angeschlossen werden soll.

Da bei PICs zum Beispiel die Ausgänge als Quelle oder Senke programmiert werden können, wäre also als erstes einmal die Angabe zu machen: QUELLE oder SENKE.

Die Funkktion als Strom-SENKE beinhaltet "zumeist" auch einen größeren zulässigen Strom. (muss aber nicht so sein, ist halt bauteilabhängig!)

Werden die elektr. Bausteine an einer 5-Volt-Schiene betrieben, werden sie in der Regel an den Ausgängen weniger als 5 Volt zur Verfügung stellen.

In diesem Spannungsbereich, also aufgerundet bei 5 Volt, ist das Betreiben von LEDs in Reihenschaltung keine gute Idee.

WARUM: Schalten wir zwei Leds in Reihe, dass sie beide vom selben Strom durchflossen werden, ergibt sich eine kritische Situation wegen => zweimal U-Schwell der Diode also z.B. 2*2,2Volt = 4,4 Volt, bleibt nur noch 5-4,4=0,6 Volt zur Stromeinprägung mittels Widerstand => 0,6 Volt : 20 mA = 30 Ohm.

Das sollte man besser nicht machen!!!!

Schaltung sollte eine Parallel-Schaltung sein, oder helle LEDs auswählen.

Zur Parallelschaltung mehr nach dem Mittagessen in weitem Thread ...

[andy85]

Hi,

danke euch beiden schonmal für eure Antworten. Meine LEDs haben folgende Daten: U(f)=2,25V, I(f)=20mA.
Somit habe ich bei einer Parallelschaltung von zwei LEDs dann einen Gesamtstrom von 40mA bei einer Spannung von 2,25V.

Daraus ergibt sich ja ein Vorwiderstand von 5V-2,25V = 2,75V/0,04A = 70Ohm.
Mein Gedankengang ist doch so richtig, oder?

Nur würd ich gerne wissen, ob das die Mastercard mitmacht, wenn ich jeden Ausgang mit 40mA belaste.

Noch mal zum Betreiben von einer LED: in der Anleitung von Opencockpits wird geschrieben, dass man an eine LED einen Vorwiderstand von 270 - 330 Ohm hängen soll. Ist der Widerstand nich ein bisschen zu hoch. Wenn ich den Widerstand mit den Daten meiner LED berechne komme ich auf 5V-2,25V = 2,75V/0,02A = 138 Ohm? Bei einem zu hohen Widerstand wird doch dann die Leuchtkraft der LED beeinträchtigt, oder?

[kefali]

Hallo Andy,

gehen wir davon aus, dass der Ausgang der Mastercard tatsächlich
als Quelle arbeitet, also ein Strom durch LED und Widerstand nach
GROUND fließt, dann ist deine Überlegung grundsätzlich richtig.

Zur Sicherheit solltest du auch die im Widerstand "verbratenen" WATT
nachrechnen: J*J*R = 0,04 * 0,04 * 70 = 0,112 Watt

Wegen der Exemplar-Streuungen zwischen den LEDs vermeidet man
die von dir angedachte Schaltung (2 LEDs parallel hinter 1 Widerstand).
Man nimmt stattdessen
LED-1 in Reihe mit R-1 und
LED-2 in Reihe mit R-2

und schaltet diese beiden Stränge dann parallel.

|---|____|--- |>| ---|GROUND
|
|---|____|--- |>| ---|GROUND

************************************************** ****

Lasse uns einfach die OPENCOCKPITS - Angaben rückwärts rechnen.

J(f)=20mA gibt für R=270 Ohm den Spannungsabfall von 5,4 Volt
J(f)=20mA gibt für R=330 Ohm den Spannungsabfall von 6,6 Volt

Zu beiden Werten ist dann noch U(f)=2,25Volt zu addieren!

Es steht zu vermuten, dass OPENCOCKPITS von anderen Nenndaten
ausgeht, also sogenannte "helle" LEDs einplant, die bei geringerer
Stromstärke noch eine große Lichtausbeute ergeben.

Viel Erfolg bei der Arbeit

[andy85]

Danke für deine schnelle Antwort.
Vielleicht kannst du mir das mit der "Exemplar-Streuungen zwischen den LEDs" etwas genauer erklären, weil das irgendwie nicht in meinen Kopf will, warum genau ich zwei statt einem Widerstand verwenden soll.

Ich werde mich mal nach anderen LEDs umschauen. Vielleicht probier ich aber auch einfach mal meine Idee an einer Mastercard aus und werd ja dann sehen was passiert.
Aber wie gesagt, vielleicht kannst du mir das noch mal erklären mit dieser Streuung.
Danke!

[kefali]

...weil das irgendwie nicht in meinen Kopf will, warum genau ich zwei statt einem Widerstand verwenden soll.

Ein drastisches Beispiel:
eine der beiden LEDs fällt aus. Die zweite LED übernimmt jetzt zusätzlich den Strom der ersten LED, d.h. im Klartext, dass sie jetzt mit einem doppelt so großen Strom betrieben wird als ursprünglich berechnet war.

Fall a) die LED verkraftet dies auf die Dauer, dann hast du Glück gehabt
Fall b) die LED verdampft, dann wird es eben dunkel
Fall c) die LED wird heiß und umgebendes Material verkokelt, eventuell fängt es Feuer !!!

Bei einer Schaltung mit getrennten Vorwiderständen bleibt der Strom in der nicht ausgefallenen LED auf dem vorbestimmten Wert. Schon allein aufgrund dieser Tatsache macht sich der Aufwand eines zweiten Widerstandes bezahlt.

Man muss immer daran denken, dass die LED anders als andere Bauelemente mit einem eingeprägten Strom betrieben werden muss, was durch ihren physikalischen Aufbau bedingt ist. Die Stromeinprägung erfolgt im einfachsten Fall durch den Vorwiderstand.

"Exemplar-Streuungen zwischen den LEDs"

Exemplar-Streuungen ergeben sich aufgrund von unvermeidbaren Fertigungstoleranzen.
Die LED ist kein ganz so einfaches Bauteil, wie wir für unsere Basteleien immer vereinfachend voraussetzen.
Eine dieser vereinfachenden Annahmen ist zum Beispiel die Angabe eines Wertes
für die Vorwärts-Durchlaß-Spannung -auch Schwellspannung genannt- der LED.
Die Angabe U(f)=2,25Volt ist eine solche Vereinfachung, die für den "Praktiker"
sehr hilfreich ist bei der Berechnung des Vorwiderstandes.
Eine weiterführende Erklärung der Auswirkungen der Exemplar-Streuung für den diskutierten Schaltungsfall "zwei LEDs parallel" ist hier m.E. etwas OFF-TOPIC.
Man müsste nämlich die nichtlinearen Kennlinien der LEDs als Besprechungsgrundlage
einführen.

In einem späteren Posting werde ich eine entsprechende Versuchsschaltung
beschreiben, mit der man sich die Auswirkungen der Exemplar-Streuungen
vergegenwärtigen kann. Vielleicht sollte man auch ergänzend ein Analogon
aus dem Breich des fließenden Wassers heranziehen?

[andy85]

Hi!

Danke für deine ausführliche Erklärung. Klar macht es jetzt für mich Sinn, warum zwei Widerstände verwendet werden sollten, die Antwort liegt doch oft so nahe. Da hab ich aber echt nicht dran gedacht.

Ich habe gestern noch ein bisschen im Forum von Opencockpits gestöbert und dort gab es auch öfters die Frage, wieviel LEDs man maximal an die Mastercard hängen darf. Laut den Antworten sind zwei LEDs pro Output kein Problem. Es wird sogar geschrieben, dass man für eine LED am Output einen 330-Ohm-Widerstand verwenden soll, bei zwei LEDs (Reihe oder parallel) wird kein Widerstand benötigt. Klingt für mich etwas komisch und ich werde auf jeden Fall mal welche verwenden, die sind ja nicht so teuer.

Danke nochmal für deine tolle Erklärung und deine Mühe.

[kefali]

3 Versuche als Analogon zur Exemplar-Streuung

Da die Exemplar-Streuung ein Produkt des Zufalls ist, soll mit einer diesen
Zustand in der Annäherung gezielt darstellenden Schaltung der Versuch
einer Erklärung dieses Phänomens durchgeführt werden, bzw. genauer gesagt
eine Erläuterung seiner Auswirkungen dargelegt werden.

---####--- Darstellung eines Widerstandes

-----+------ Darstellung eines Abzweigungspunktes

----|>|---- Darstellung einer Diode, auch LED

............ Leerstellen ohne Bedeutung (Abstandhalter)

Spannungsteiler:
----####----+----####----
......U1......|......U2.....

Auch ein Spannungsteiler:
----####----+-----|>|-----
......U1......|......U2.....

1. Versuch Parallelschaltung einer roten und einer grünen LED
|
+----####----+-----|>|----- rote LED.......U(f) = 2,2 Volt.....leuchtet diese?
|.......Rv......|
.................+-----|>|----- grüne LED.....U(f) = 3,2 Volt.....leuchtet diese?

2. Versuch Parallelschaltung einer roten LED und einer 1N4007
|
+----####----+-----|>|----- rote LED.......U(f) = 2,2 Volt.....leuchtet diese?
|.......Rv......|
.................+-----|>|----- 1N4007.........U(f) = 0,7 Volt.....was passiert?

3. Versuch Parallelschaltung einer roten LED und 5 Dioden 1N4007
|
+----####----+-----|>|----- rote LED.......U(f) = 2,2 Volt.....leuchtet diese?
|.......Rv......|
.................+-----|>|--|>|--|>|--|>|--|>|---. 5 * U(f) = 0,7 Volt.....was passiert?
..............................5 x 1N4007

Bitte für Rv eine Bauform auswählen, die zumindest 1 Watt, besser 2 Watt, aushält!

Na, alles klar? Spätestens nach Durchführung der Versuche sollte das der Fall sein.

[kefali]

Ich habe gestern noch ein bisschen im Forum von ... gestöbert

Man muss die Aussagen, die in Foren von den Forumsteilnehmern gemacht werden, immer sehr kritisch betrachten.

Das gilt auch für meine Ausführungen!

Was man letzten Endes an die Ausgänge der Mastercard hängen darf, müssten die Entwickler der Karte aber genau spezifizieren!

Man muss zwei Dinge unterscheiden:

1) Maximale Belastung eines einzelnen Ausganges

2) Maximale gleichzeitige Belastung aller Ausgänge

Speziell zum Thema "LEDs ganz ohne Widerstand".
Da müsste der Ausgang der Mastercard die Strombegrenzung übernehmen.
Ob das der Fall ist, kann man nur bei Kenntnis der Daten des die Ausgänge versorgenden Bausteins überprüfen.

Ich persönlich halte derartige Aussagen, -ich nehme mal an die stammt von Forumsteilnehmern-,
für unverantwortlich, wenn sie nicht technisch untermauert sind.

Da wir so langsam weit ins OFF-TOPIC abgleiten, würde ich vorschlagen weitere Fragen über PN abzuwickeln.