LED

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                                                                                             Wels, am 2015-05-10

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Bei Standard-LEDs fließt ein Strom von If=20mA
Es gibt auch Low-Current-LEDs für 2 mA.
Je nach Farbe der LED fällt an der LED eine Spannung Uf ab, die man aus dem Datenblatt der LED entnehmen muss oder als groben Wert den Wert aus der folgenden Tabelle benutzt.
Der Vorwiderstand muss bei der durch die Leuchtdiode gegebenen Stromstärke die Differenz zwischen der Betriebsspannung und der Leuchtdiodenspannung in Wärme umwandeln und berechnet sich wie folgt:

Rv = (Ubatt -Uled) / Iled    (siehe Datenblatt: Uf und If)

Die Tabelle zeigt Anhaltsswerte für 5 Volt:
Durchlass-Spannung    Vorwiderstand bei 5V/20mA    Vorwiderstand bei 5V/2mA
                      Uf       für normale LEDs    Uf  für Low Current LEDs
Infrarot              1,5V     220R                2,2k
rot                   1,6V     220R                2,2k
gelb                  2,1V     150R                1,5k
grün                  2,2V     150R                1,5k
blau                  2,9V     120R                1,2k
weiß            3,5V..4,0V      56R                560R


Werden mehrere Verbraucher (ggf. mit Vorwiderständen) parallel betrieben dann addieren sich die  Ströme oder andersherum betrachtet: Der Gesamtstrom teilt sich auf die Zweige auf.

Igesamt = I1 + I2


Beim Betrieb von 2 Standard-Leuchtdioden würden also 20mA + 20mA = 40mA Strom fließen.
Damit wäre die Belastbarkeit eines Mikrocontroller-Ausganges voll ausgeschöpft.
An dieser Stelle sei auch auf das bereits zur Berechnung des Vorwiderstandes benutzte Ohmsche  Gesetz hingewiesen, welches sich immer wieder als nützlich erweist.:

U = R * I    R = U/I    I = U/R       (Ohmsches Gesetz)

Als Hilfsmittel eignet sich gut das folgende Dreieck, bei dem die jeweils gesuchte Größe abgedeckt wird und man dann die rechte Seite der Gleichung erhält.

                        U
                      ------
                      R * I


Beim Kauf von Bauteilen z.B. Widerständen ist die maximale Belastbarkeit der Bauteile zu berücksichtigen.
Die Formel für die elektrische Leistung ist

P = U*I     U = P/I      I = P/U          (P: Leistung in Watt)


                       P
                    ------
                    U * I


Beispiel: Am Vorwiderstand einer 20mA LED fallen 5V —2,2V = 2,8V ab. P=U*I = 2,8V * 20mA = 56mW.
Man kann daher einen 1/8 Watt Widerstand verwenden.

Normalerweise werden die Taster bzw. Schalter gegen Masse geschaltet — ebenso wie auch die LEDs mit ihren Vorwiderständen grundsätzlich gegen Masse geschaltet werden.
Beides ließe sich auch gegen Plus schalten (die LED entsprechend andersherum angeschlossen) aber es ist günstig, sich einen Standard anzugewöhnen weil dann später verschiedene Programme besser kombiniert werden können.
Bei Beschaltung von Tastern/Schaltern gegen Masse spart man außerdem einen extern beschalteten Pullup-Widerstand ein weil man einen internen Pullup-Widerstand im Mikrocontroller per Software schalten kann.
Wichtig ist, dass immer beachtet wird, dass ein Pin eines AVR-Mikrocontrollers nicht mit mehr als 40mA belastet wird.
200mA ist die maximale Gesamtbelastbarkeit eines AVR-Mikrocontrollers.

Je Pin:                      max.   40 mA
Je Mikrocontroller:    max. 200 mA








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