Die LED-Schaltung entlädt AA-Batterien WIRKLICH schnell

Meine Frage ist lang, weitschweifig und seltsam spezifisch. Ich hoffe, ich verstoße nicht gegen 50 Stackexchange-Regeln, aber ich bin völlig verloren. Langjähriger Lurker, erstmaliger Fragesteller und ziemlich neu in Circuits im Allgemeinen.

Hier ist die Kurzversion: Wie pumpen zwei Batterien, die 3 V ausgeben sollten, mehr als 15 V aus, und warum verbrauchen nur wenige LEDs 3 mA, die eine Batterie im Wert von 5.000 mAh in nur wenigen Minuten zeitweiliger Verwendung vollständig entleeren?

Lange Version: Ich habe an einem Projekt gearbeitet, um den toten Mikrocontroller auf meiner Razer Blackwidow Chroma TE durch den Mikrocontroller einer kabellosen Logitech K800-Tastatur mit Hintergrundbeleuchtung zu ersetzen und so meine mechanische Tastatur von den Toten zurückzubringen UND sie drahtlos zu machen. Der Mod basiert auf dieser Anleitung: http://probably.ninja/keyboard/

Alles lief gut, bis ich anfing, die LEDs zu verdrahten. Die K800-Platine hat zwei Pins für + und - der Feststelltaste-LED sowie ein Paar Drähte, die ursprünglich eine Reihe kleiner weißer LEDs mit Strom versorgten, die als Hintergrundbeleuchtung dienten. Meine mechanische Tastatur hat für fast jede Taste eine separate RGB-LED (insgesamt 85 LEDs). Nachdem ich erforscht hatte, wie LEDs wie verrückt funktionieren, war mein Plan, sie alle parallel zu verdrahten, mit einem Widerstand für jede LED. Ich habe meine Idee auf einem Steckbrett getestet und gelernt, wie man mit verschiedenen Widerständen an den verschiedenen LED-Anoden verschiedene Farben und Helligkeitsstufen erhält. Ich könnte verschiedene Tasten rot, grün, blau, lila, blaugrün, orange und gelb machen. Das würde großartig werden.

(Ich kann die LED-Stifte der Feststelltaste nicht dazu bringen, etwas aufzuleuchten, egal was ich tue, aber das ist ein anderes Problem).

Ich ging weiter, um die Drähte und Widerstände an die LEDs zu löten. Ich hielt es einfach, indem ich mit nur einer LED begann, die rot leuchtete, wobei die Kathode mit der LED + -Leitung der Tastatur und die rote Anode über einen 100-Ohm-Widerstand mit der LED - Leitung der Tastatur verbunden war. Es leuchtete, alles schien perfekt. Ich habe parallel noch ein paar LEDs hinzugefügt. Dann ist alles gestorben.

Die Batterien waren tot. Seltsamer Zufall, da ich zwei Wochen lang mit demselben Paar Eneloops gelaufen bin. Die Akkus habe ich durch ein frisch aufgeladenes Paar Eneloop Blacks (2.400 mAh) ersetzt. Ein paar Minuten des Verdrahtens und Testens später starb die Tastatur erneut. Auch dieses Paar war tot.

Diese Batterien sind relativ neu. Ich lade sie mit einem intelligenten Lacrosse-Ladegerät auf und ich glaube, dass die Batterien in gutem Zustand und voll sind. Dieselben Batterien wurden aufgeladen und in andere Geräte eingesetzt, wo sie einwandfrei liefen. Irgendwas stimmte nicht mit der Tastatur. Ich hatte keine Ahnung wie, aber die Tastatur muss meine Batterien sehr schnell entladen.

Ich habe einige volle Eneloops direkt vom Ladegerät eingesteckt. Ich steckte die LED-Drähte in die Stromschiene eines Steckbretts und fing an, alles zu testen, was ich mit einem Multimeter konnte. Hier ist, was ich gefunden habe.

Die Gesamtspannung änderte sich, als ich der Schaltung mehr hinzufügte. Mit einer einfachen 100-Ohm-Widerstandsschaltung erhielt ich einen Strom von 9 mA und eine Spannung von 0,3 V über dem Widerstand. Als nächstes fügte ich eine rote LED hinzu. Über die LED habe ich 1 V und 3 mA. Über den Widerstand habe ich das gleiche wie zuvor - 3 mA und 0,3 V. Die Spannung zwischen den beiden LED-Drähten betrug 1,3 V. Ich fügte eine blaue LED anstelle der roten hinzu und erhielt 1,9 V über die LED, 0,3 V über den Widerstand und 2,2 V insgesamt.

(Ich brauchte eine Sekunde, um zu erkennen, dass ich die Stromleitungen tatsächlich kurzgeschlossen hatte, indem ich den Strom über den Widerstand ohne LEDs gemessen hatte, weshalb sich diese Messung von allen anderen unterscheiden musste.)

Ich habe versucht, mehr LEDs in Reihe zu schalten. Ein Rot und ein Grün waren insgesamt 2,4 V, 3 mA. Das Hinzufügen eines Gelbs erhöhte ihn um weitere 1,1 auf 3,5, immer noch nahe 3 mA. Ich stieg auf etwa 15 V auf, bevor die LEDs vollständig gedimmt wurden, und der Strom blieb die ganze Zeit bei etwa 2,6 bis 2,9 mA.

Ist es auch sinnvoll, jede LED parallel zu verdrahten, oder sollte ich so viele LEDs in Reihe schalten, wie es die Stromversorgung zulässt, und dann jede dieser Reihen parallel mit einem Widerstand pro Reihe verdrahten?

Nicht wiederaufladbare Batterien habe ich noch nicht ausprobiert. Ich will nicht riskieren, jede Doppel-A im Haus zu töten.

Eine andere Sache, die ich nicht erwähnt habe – die LED-Helligkeit wird mit Fn+F5 und Fn+F6 gesteuert. Ich habe die LEDs auf maximale Helligkeit eingestellt. Ich habe es nicht ausprobiert, aber eine Verringerung der Helligkeit würde den Strom wahrscheinlich auf etwas unter 3 mA reduzieren.

Bearbeiten: Ich habe mit einem normalen, nicht wiederaufladbaren, frischen Paar AA-Batterien getestet. Die Betriebsanzeige wurde nach weniger als 5 Minuten Einschaltzeit und weniger als 30 Sekunden Gesamtleuchtdauer der LED rot. Alles, was ich finden kann, wenn ich nach diesem Thema suche, sind Leute, die VERSUCHEN, ihre Batterien schnell zu entleeren. Ich denke, sie müssen nur kommen, um sich meine Tastatur zu leihen.

Hier ist ein Bild des gesamten Aufbaus auf dem Steckbrett, das die Batterie in wenigen Minuten entlädt:Hier ist ein Bild des gesamten Aufbaus auf dem Steckbrett, das die Batterie in Minuten entlädt

Sind Sie sicher, dass Sie direkt auf die Batterien einwirken, nicht auf einen Aufwärtswandler, der früher die LEDs mit Strom versorgt hat?
Poste mal einen Schaltplan was du verkabelt hast. a) Wir können ohne sie nicht sehen, was Sie falsch gemacht haben, und b) Allein der Prozess, das Diagramm zusammenzustellen und zu zeichnen, wird Sie wahrscheinlich dazu bringen, 'doh! Gesichtspalme!' und lösen Sie Ihr eigenes Problem - siehe dies
Wenn Ihr Projekt so chaotisch aussieht wie die von Ihnen verwendete Anleitung, ist es höchstwahrscheinlich, dass Sie irgendwo einen intermittierenden Kurzschluss haben, der Ihre Batterien tötet.
Ich habe in der Frage erwähnt, dass ich von den LED-Pins des Mikrocontrollers messe. Ich bin mir ziemlich sicher, dass ich nicht direkt an der Batterie messe, und das ist Teil meiner Frage. Ich vermute, dass die Tastatur eine Schaltung hat, um die Spannung zu erhöhen, aber als Noob habe ich noch nie von so etwas gehört.
Ich könnte ein Diagramm posten, aber ich bin mir nicht sicher, ob es hilfreich wäre. Ich habe alles von der Tastatur getrennt und nur das Steckbrett verwendet, und die Schaltung, die ich gemacht habe, war DUMMI einfach. + -> LED -> 100 Ohm Widerstand -> -. Ich habe auch einige weitere LEDs in Reihe mit den anderen hinzugefügt, aber die Schaltung bleibt genauso einfach. Die Masse der Kabel, die die Tasten verbinden, funktioniert einwandfrei, ohne seltsames Verhalten oder Batterieentladung. Ich hatte keine Probleme, bis ich anfing, die LEDs anzuschließen, und ich hatte weiterhin das gleiche Problem, selbst als ich alles auf eine viel einfachere Schaltung auf dem Steckbrett verlegte.

Antworten (2)

Aktualisieren:

Op verwendet einen Tastaturcontroller, der anscheinend über einen integrierten Aufwärtsschaltregler-IC oder eine Schaltung für ein Konstantstrom-LED-Setup verfügt, ohne Kenntnis der Spezifikationen, des Zielstroms, der Spannung oder der Verkabelung für die LEDs. In Anbetracht der Tatsache, dass das Logitech K800 bei voll aufgeladenem NiMH mit eingeschalteter Hintergrundbeleuchtung eine Lebensdauer von 10 Tagen haben soll, gibt es EINDEUTIG einen Kurzschluss oder so etwas auf der Platine oder Verkabelung. Überprüfen Sie die Originalplatine auf Verdrahtungsdetails und überprüfen Sie Ihre Änderungen.

Alte Antwort: Es gibt keine Möglichkeit für 2x AA NiMH-Akkus, 15 V zu sein. Die Nennspannung beträgt 2,4 V. Aus Ihrer Beschreibung erraten Sie offensichtlich die LED-Spannung basierend auf ihrem typischen empfohlenen Maximum, was bei einer niedrigeren Spannung nicht funktioniert. Beispielsweise hat eine typische blaue LED nur 3,3 V Durchlassspannung bei 20 mA. Bei 1 mA können es bis zu 2 V sein.

Was die Messung betrifft, so ist die Spannung an einem Stromkreis immer die Spannung an seiner Spannungsquelle. Und der Strom durch einen Stromkreis ist im gesamten Stromkreis gleich.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Beachten Sie, dass diese 3 LEDs mit einer Gesamtdurchlassspannung von 6,3 V bei 20 mA nur 0,85 V oder weniger und 9 Mikroampere haben. Das sind 0,000009 Ampere oder 0,009 Milliampere. Die Gesamtspannungen summieren sich zu den 2,4 V an den Batterien.

Toll, es gibt keine Möglichkeit. Warum messe ich also 15 V? Wie ich in der Frage sagte, wird die Schaltung von 2 LED-Stromanschlüssen auf der Tastatur mit Strom versorgt, aber es gibt keinen Grund zu der Annahme, dass diese direkt an die Stromversorgung angeschlossen sind. Wahrscheinlich gibt es dort eine Schaltung, die die Leistung manipuliert, bevor sie die LEDs erreicht. Gibt es eine Art Schaltung, die 15 V erzeugen könnte, wenn sie nur mit 2 AA-NIMH-Batterien betrieben wird? Denn das ist zu 100% das, was hier passiert. Anstatt die Quellenspannung auf die LEDs aufzuteilen, was sogar ich weiß, scheint die Quellenspannung zu steigen, um der Last zu entsprechen.
Ich vermute nichts - jede Zahl wurde direkt von vielen, vielen Multimeterablesungen genommen. Die rote LED hatte einen FV von 1, die gelbe und grüne waren 1,1 und die blaue war etwa 1,6. Das Problem war, dass die Gesamtspannung zwischen den Power-Pins jedes Mal um die LED-Durchlassspannung anstieg, wenn ich eine in Reihe hinzufügte. Ich habe die gleiche Schaltung mit einem Standard-5-V-Netzteil getestet und es funktionierte wie erwartet und konnte nur ein paar LEDs in Reihe schalten, bevor sie wirklich dunkel wurden. Die Tastatur konnte mehr als 7 LEDs in Reihe auf 2,4 V leuchten, was mir ein Rätsel ist.
@JupiterJesus Sie sagten, Sie hätten die Batterien an ein Steckbrett und dann an einen Widerstand angeschlossen. Das fügte eine LED hinzu. dann ein anderer. und ein anderer.
Zitiert, - I plugged the LED wires into the power rail of a breadboard- bezieht sich auf die LED-Stromkabel, die aus den LED-Stromanschlüssen der Tastatur kommen. Es tut mir leid, wenn ich mich nicht klar ausgedrückt habe.
@JupiterJesus In diesem Fall haben Sie einen undokumentierten Konstantstrom-LED-Treiber zum Anheben / Schalten, und das von Ihnen kopierte Projekt enthält auch keine Details zur LED-Verkabelung. Sehen Sie sich die ursprüngliche Platinenverkabelung an, um einen Hinweis zu erhalten.
Ich dachte, Sie müssten USB für Tastaturen mit Hintergrundbeleuchtung verwenden, da ich neulich nach ihnen gesucht habe. LEDs verbrauchen im Vergleich zu LCDs viel Strom, und so viele, ich denke, sie werden über USB mit Strom versorgt.
@TimSpriggs Der Logitech k800 hat angeblich eine Lebensdauer von 10 Tagen bei eingeschalteter Hintergrundbeleuchtung. Aber es hat auch eine eingebaute NiMH-Ladeschaltung, wenn es an USB angeschlossen ist, und es hat einen Näherungssensor (große kapazitive Sensorplatine), um die Lichter automatisch ein- und auszuschalten, was diese Zeit verlängert.
@Passerby Ich habe ein Bild des Steckbrett-Setups hinzugefügt. An der Steuerung selbst habe ich keine Änderungen vorgenommen. Ich habe dieses Problem nie gesehen, bevor ich die LED-Drähte angeschlossen habe. Alles an der Tastatur funktionierte perfekt, als ich nur die Schalter verkabelt hatte - es dauerte zwei Wochen mit denselben Batterien. Wenn es einen Kurzschluss auf der Platine selbst gibt, weiß ich nicht wirklich, wie es passiert wäre oder wie ich ihn finden könnte. Ich mache einige Tests, um zu sehen, ob die Batterie leer ist, wenn die LED-Kabel angeschlossen sind, aber keine Last haben, oder ob die Entladung nur auftritt, wenn ich eine Last hinzufüge. Testen Sie auch ohne angeschlossenes LED-Kabel, um sicherzugehen.
Zwei Details, die ich vergessen habe zu erwähnen. Ich habe die Steuerplatine in Abdeck-/Papierklebeband gewickelt, um sie vor anderen elektrischen Quellen (insbesondere den Kondensatoren) zu schützen. Ich glaube nicht, dass Klebeband leitfähig ist, aber Ei auf meinem Gesicht, wenn es so ist. Der ursprüngliche Modder empfahl, das Board in Papier einzuwickeln, um es zu schützen, ich habe stattdessen einfach einen Klebstoff auf Papierbasis verwendet. Außerdem ist mir aufgefallen, dass der 101K-Induktor auf der rechten Seite sehr heiß wird - ich weiß nicht, ob das normal ist, scheint heißer zu sein, wenn ich die LEDs verwende, bin mir aber nicht sicher.

Ich kann nur vermuten, dass mein Board defekt ist. Ich weiß nicht, wie oder warum oder wann es passiert ist, aber ich habe eine andere Tastatur aufgebrochen (ich hatte zwei tote K800 in meiner Kramkiste) und die Drähte wieder an die neue Platine gelötet, und es scheint in Ordnung zu sein. LEDs habe ich noch nicht ausprobiert.

Ich würde es vorziehen, die LEDs mit den Caps-Lock-Pins zu verdrahten, da sie eine konstante, vorhersehbare Spannung von 3 V liefern, aber dann würden meine Lichter nur MIT CAPS ON funktionieren. Wenn ich dafür keine Problemumgehung finde (der Modder erwähnt die Verwendung der Caps-Lock-LED-Stromversorgung, gibt aber keine Problemumgehung), muss ich hoffen, dass die LED-Hintergrundbeleuchtung funktioniert und das Board nicht erneut brät.

Notiz an mich selbst: Die ursprüngliche Hintergrundbeleuchtung ist ein einfacher LED-Streifen mit 8 kleinen weißen LEDs und einem Widerstand, der in eine Art Streuscheibe eingebettet ist. Ich frage mich, wie nützlich es wäre, das Ding einfach so zu blockieren, wie es ist, und meine Per-Switch-LEDs zu ignorieren. Das würde aber keinen Spaß machen.

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