UV led exposure box - berekeningen controleren

Hoi,

Ik wil ten eerste aangeven dat ik een absolute beginner ben. Ik heb zelf ervaring met programmeren (hobby) en technisch inzicht maar werken met componenten en maken van eigen PCB's is nieuw voor mij.

Ik ben van plan om een UV Led belichtingsbakkie te maken. Deze bestaat uit een controller en een led matrix.
De controller ga ik besturen met een Atmel328P met arduino bootloader. Deze zal een LCD display en een aantal inputs krijgen zoals potmeter en paar knopjes.

De led matrix heb ik 100 UV LED's besteld met een voltage van 3.3V en 0.02A.

Als voeding had ik 2 keuzes uit de rommel doos:
1. 4 polige voeding met 5V / 2A + 12V / 1.2A van een oude externe schijf
2. 19V / 2,95A voeding van oude laptop

De bedoeling is dat beide controller en led matrix vanuit dezelfde voeding gevoed worden.

Nu heb ik een aantal step DC/DC converters besteld om mijn opties open te houden.

Optie 1 - 4 polige voeding met 5V / 2A + 12V / 1.2A van een oude externe schijf
Goed, voor optie 1 kan ik de controller makkelijk vanuit de 5V / 2A stekker voeden. De matrix kan ik met de 12V voeden. Fijne is dat ik geen stepdown hoeft te doen. Echter nadat ik research gedaan had hoe ik de LED's moet gaan monteren kwam ik erachter dat dit misschien toch niet de beste voeding is. Met 12V kan ik maximaal 3 LED's in serie zetten (3*3,3 = 9,9V). Als ik er in dit geval vanuit ga dat ik 90 LED's plaats dan kom ik op de volgende berekening uit:

Enkele serie benodigde weerstand berekening
R = (U+ - (Number of leds * Uled)) / I
R = (12-(3*3,3)/0.02
R = (12-9.9) /0.02
R = 2.1 / 0.02
R = 105 OHM

Ik heb vervolgens aangenomen dat ik een 100 + 10 OHM weerstand gebruik. Als ik dan het verbruik weer bereken (I) met de aangepaste weerstand:

I = (12-(3*3,3)/110
I = 2.1 / 110
I = 0.019 = 19 mA

De serie verbruikt dus 19 mA.
Gezien ik in deze opstelling van 90 LED's uitga, heb ik 30 series nodig.
Ik kom dan uit op 30 * 19 mA = 570 mA verbruik voor de LED matrix

Optie 2 19V / 2,95A voeding van oude laptop

De controller werkt op een atmel328P, (alleen de chip niet de arduino board!) Als ik mij niet vergis, draait deze op 5V. Ik kan de DC/DC stepdown converter gebruiken om de 19V te splitsen waarbij 1 lijn naar de DC/DC gaat en 5V creert en de andere lijn op 19V laten staan. Enige waar ik hier bang voor ben is dat de stepdown behoorlijk groot is. Nu zal het apparaat geen uren aanstaan maar toch... Als alternatief heb ik ook nog een arduino micro knock-off liggen die 12V aankan, echter ik heb nog niet onderzocht of deze geschikt is voor de job.

Enfin, wat betreft de LED matrix hebben we nu andere opties.

Op 19V kan ik 5 * 3.3V LED's in serie plaatsen.

Enkele serie benodigde weerstand berekening
R = (U+ - (Number of leds * Uled)) / I
R = (19-(5*3,3)/0.02
R = (19-16,5) /0.02
R = 2,5 / 0.02
R = 125 OHM

Helaas nog steeds niet in range om een enkele weerstand te gebruiken voor deze serie. Ik ga ervanuit dat ik 100 + 47 Ohm weerstand gebruik

Als ik dan het verbruik weer bereken (I) met de aangepaste weerstand:

I = (19-(5*3,3)/147
I = 2,5 / 147
I = 0.017 = 17 mA

Gezien ik 5 leds in serie kan zetten, zijn het aantal series ook minder.
Met 20 series kan ik 100 LED's aansturen.

20 * 17mA = 340 mA

In dit geval kan ik dus meer LED's voeden met minder stroom!


Vragen zijn:

zijn mijn berekeningen correct ?
Moet ik nog ergens anders rekening mee houden? Tips?

Ik ben verder nog aan het onderzoeken hoe de controller de LED matrix moet schakelen. Ik heb een voorbeeld gezien waarbij er gebruik wordt gemaakt van een MOSFET. Heb al het een en ander ingelezen en begin wel een idee te vormen, echter kiezen van de juiste MOSFER voor de verschillende opstellingen heb ik misschien in een later stadium hulp en/of bevestinging bij nodig.
Ben inmiddels verder gekomen, uiteindelijk heb ik 4 LED's van 3.3V in serie gezet op 19V met 330 Ohm weerstand ervoor. In totaal heb ik 12 series paralel geschakeld.

Nu heb ik een arduino geprogrammeerd zodat ik een timer kan instellen en de LED matrix kan schakelen via een NPN transistor.

Echter ik weet niet zeker of alles wel correct is aangesloten. Ik heb volgens mij per ongeluk al 2 pinouts opgeblazen doordat er een kabeltje losschoot (19v GROUND naar de DC to DC convertor). Vreemd genoeg bleef de arduino aan terwijl er de DC to DC converter niet meer volledig aangesloten was.

Volgens mij liep er dus 19 volt via de transistor op mijn arduino pinouts. Ik heb er vervolgens een diode tussen gezet, echter ben mij er niet zeker van of dit wel de juiste oplossing is. De chip lijkt ook warm te worden. Vooralsnog niet heet maar ik weet eerlijk gezegd niet of die eerder ook al warm werd of dat ik nu ergens kortsluiting heb.

Ik heb het schema toegevoegd, is het eerste schema dat ik ooit gemaakt heb dus kan zijn dat ik een en ander omgedraaid heb. btw, schema laat maar 1 serie ledjes zien. Daarnaast heb ik nog een 16*2 scherm aangesloten, zal er in toekomstige schema's bijgezet worden.

Zou iemand mee kunnen kijken en adviseren of ik zaken kan verbeteren?

Stynus heeft al eens een project voor een belichtingsbak ontwikkeld en verkocht: https://www.elektronicastynus.be/category/projecten/pcb-tool...ngsbak-v3/.
Goed om idee te vormen. Voor een hele bak worden het veel LED's. Hij koos voor relais om te schakelen. Dat houdt de belichtings PCB's ook simpel, enkel LED's en weerstanden.
Als controller gebruikt hij een PIC als timer.
Thevel

Golden Member

De emitter van de transistor zit verkeerd, deze moet aan ground liggen, de led's komen dan aan de collector.
Verder moet je nog een weerstandje in serie met de basis zetten anders word de stroom van de uitgang van de Atmega te groot.
Een 2,2kΩ weerstand is prima.
Op 14 januari 2018 00:29:16 schreef Thevel:
De emitter van de transistor zit verkeerd, deze moet aan ground liggen, de led's komen dan aan de collector.
Verder moet je nog een weerstandje in serie met de basis zetten anders word de stroom van de uitgang van de Atmega te groot.
Een 2,2kΩ weerstand is prima.


Thanks, volgens mij heb ik het op mijn breadboard wel goed, maar niet goed in de tekening weergegeven. Collector zit links als je op de platte kant kijkt en die zit ook aan de LED serie schakeling.

Ik was zojuist nog verder aan het lezen over transistors en kwam een andere instructie tegen waarbij ze dezelfde transistor als de mijne gebruikt word. Ze hebben het erover dat je inderdaad er een weerstand tussen moet zetten, echter ik begrijp de berekening niet helemaal. Probeer ook even te begrijpen hoe jij op de 2.2 komt.

ik heb in totaal 1 matrix van 12 series die +/- 175 mA verbruikt. In de toekomst wil ik dit uitbreiden naar 2 matrix, voor nu ga ik even van ene uit.

nu hebben ze het over Ib = Ic/Hfe. 175 / 100 = 1.75. Als ik het dus goed begrijp, heb ik dus maar 1.75 mA nodig om de transistor te schakelen.

r = u / i
r = (5-0.7) / 1.75 = 2.45 Ohm

0.7 = spanningsval

Even voor gemak uitgaan dat je rond de 200 mA trekt dan komt je met een 2.2 weerstand idd weg.

Waarschijnlijk door de missende transistor werd de atmega ook zo warm of niet?

geupdate schema
Sine

Moderator

r = (5-0.7) / 1.75 = 2.45 Ohm


mA, dat is een factor 1000 minder.

r = (5-0.7) / 0,00175 = 2450 Ohm

Zonder weerstand is inderdaad niet zo netjes voor de controller.
Angaben sind wie immer ohne Gewähr.
Op 14 januari 2018 01:24:43 schreef Sine:
[...]

mA, dat is een factor 1000 minder.

r = (5-0.7) / 0,00175 = 2450 Ohm

Zonder weerstand is inderdaad niet zo netjes voor de controller.


oops, bedankt voor de correctie.

Nou, ik ben in ieder geval blij dat ik redelijk op weg ben. Ik ga nu proberen om een PCB ontwerp te maken zodat ik me eerste pcb'tje kan etsen. Daarnaast moet ik nog een beslissing maken mbt het omhulsel van dit alles. Ik ben ook aan het klooien met een 3d printer, dus waarschijnlijk maak ik hem daarvan.
Op 14 januari 2018 00:18:04 schreef markce:
Stynus heeft al eens een project voor een belichtingsbak ontwikkeld en verkocht: https://www.elektronicastynus.be/category/projecten/pcb-tool...ngsbak-v3/.
Goed om idee te vormen. Voor een hele bak worden het veel LED's. Hij koos voor relais om te schakelen. Dat houdt de belichtings PCB's ook simpel, enkel LED's en weerstanden.
Als controller gebruikt hij een PIC als timer.


Ik zal hier zeker ook naar kijken. Ik wilde per se met transistors schakelen gezien ik hier nog geen kaas van heb gegeten.