Präzisions Konstandstromquelle 0,5 – 50mA für Meßtechnik

Anleitungen für "hausgemachte" LED Projekte

Moderator: T.Hoffmann

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RPH
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Sa, 08.09.07, 07:41

Dieses HowTo richtet sich speziell an diejenigen, welche ganz bestimmte
reproduzierbare Messungen an LEDs durchführen wollen oder müssen.

Diese Konstantstromquelle ist weniger für den normalen Gebrauch und auch nicht für High Power
LEDs gedacht, sondern rein als hochpräzise Stromquelle für sehr genaue messtechnische Anwendungen.

Ich wollte bei einigen gleichen LEDs aus einer Lieferung feststellen, ob hier Abweichungen
in der Helligkeit vorhanden sind, da ich für eine Anwendung in einer LED Anzeige Lichtleiste
möglichst gleiche Helligkeiten (und später bemerkt auch gleiche Farben) haben wollte.

Ein erster Versuch mit einem der üblichen LED Tester und einem Digitalen Lux Messgerät ging
daneben, wenn die LED etwas brennt geht durch das abfallen der Batteriespannung von dem
9V Block Akku auch der Messwert nach unten, eine Batterie währe hier evtl. besser gewesen.

Auch ein Versuchsaufbau mit dem Labornetzgerät, einem Vorwiderstand und einem Poti hat
mich nicht richtig befriedigt, auch hier war die effektive Stromaufnahme jeder LED ein klein
wenig anders, weil die LEDs ja auch in der Durchlass Spannung kleine Differenzen haben.
Diese kleinen Differenzen reichen aus, um eine Messung absolut nicht reproduzierbar zu machen.

Eine mit einem Mikroprozessor aufgebaute PWM gesteuerte Ausführung hat zwar im Prinzip
schon ganz gut funktioniert, allerdings bin ich der Zwischenzeit von dem Lux Messgerät auf einen
speziellen Lichtsensor umgestiegen, welcher ohne Probleme die schnelle PWM Frequenz erkennen
konnte und daher auch keine genauen bzw. springende Messungen geliefert hat.

Aus früheren Recherchen kannte ich diese sehr gute Homepage:
UmnisHP

Da gab es ähnliche Probleme und die nun verwendete Konstantstromquelle war mir sehr sympathisch,
also habe ich hier die Grundschaltung mal verwendet und mit einer präzisen Referenzspannungsquelle
versehen, das ist jetzt das Salz in der Suppe und die Schaltung schaut jetzt so aus:
1845_RPH_PKSQ_01_1.jpg
Der LM 431 erzeugt über die 10kohm Widerstände (0,1% Metall) eine hochgenaue Referenz von 5 Volt,
welche über die Potis und den als Impedanzwandler geschalteten OPV der eigentlichen Regelstufe
zugeführt werden. Zur Erhöhung der Ausgangsleistung ist ein Transistor Nachgeschalten, welcher
in den Regelkreis von dem OPV mit eingebunden ist und für den notwendigen Power sorgt.

Über den 10ohm Widerstand (1% Metall) kann bei Bedarf oder zum Abgleich die Spannung gemessen
werden, 10mV entsprechen hierbei 1 mA Stromaufnahme der LED.

Im laufe der Erprobung wurde noch folgendes geändert bzw. erweitert:
Mit dem zuschaltbaren 16Kohm Widerstand habe ich entweder einen Bereich von 0-20mA oder
0-50mA, den habe ich eingefügt da meistens nur der Bereich bis 20mA benötigt wird.
Auch ein sehr kurzfristiges Betreiben von LEDs mit 50mA schädigt diese Nachweislich!

Es wurde noch ein 470Ohm Poti in Serie dazu geschalten, um den Bereich von 0-1mA sehr
feinfühlig regeln zu können, damit kann sehr genau festgestellt werden wann eine LED mit
dem Leuchten bzw. Glimmen beginnt, die Schaltung geht ab ca. 0,2 – 0,4 mA.

Zur Funktion und zur Stabilität der Schaltung ist zu sagen, der eingestellte Strom bewegt sich
auf Deutsch gesagt keinen Pfurz, selbst beim Anblasen mit einem Heißluftgebläse sind die
gemessenen Änderungen der Stromaufnahme im µA Bereich, der Fehler also im Promille Bereich.


Um diese Schaltung mit ihren guten Eigenschaften richtig einsetzen zu können ist es natürlich Notwendig,
auf der anderen Seite eine vernünftige Vorrichtung zum Messen der Lichtstärke usw. zur Verfügung zu
haben, dem Interessierten Leser möchte ich hiermit die oben genannte Homepage wärmstens
Empfehlen, da ist ein einfacher Messaufbau mit einem TSL 230 angeführt, die Messung erfolgt mit
einem einfachen Multimeter welches für Frequenzmessung geeignet ist.

Der noch nicht ganz fertige Aufbau der Stromquelle sieht im Moment so aus:
1845_RPH_PKSQ_02_1.jpg
1845_RPH_PKSQ_02_1.jpg (26.21 KiB) 6521 mal betrachtet

Und im geplanten Gehäuse:
1845_RPH_PKSQ_03_1.jpg

Hier soll noch eine komplette RGB IR Sensor Auswerteschaltung mit LCD Anzeige reinkommen,
welche gerade im Aufbau und schon in der Erprobung ist, das wird ein geiles Teil !
1845_RPH_PKSQ_04_1.jpg
Die RGB Einheit kommt in einem anderen Beitrag wenn die fertig ist.

MfG RPH


Treads, welche in einem Zusammenhang mit diesem stehen bzw. dazu passende Themen:

Präzisions Konstandstromquelle 0,5 – 50mA für LED - messtechnische Aufgaben
viewtopic.php?t=3832

Aufbau eines RGB Farb Messgerätes mit dem TCS 230
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Farbabweichung bei weißen 5mm LED’s durch falsches Löten ?
viewtopic.php?t=3841

Farbabweichung / Zusammensetzung an weißen 5mm LED’s
Gerade in Arbeit
Zuletzt geändert von RPH am So, 09.09.07, 12:10, insgesamt 1-mal geändert.
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So, 09.09.07, 07:52

Für die ausführliche Beschreibung und den spitzenmäßigen Aufbau: 150 Credits
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