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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Anfänger: Led Matrix Widerstand, Buchfrage


Autor: Sebastian K. (basti86)
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Hallo,
ich möchte vorneweg schreiben, dass ich weiss dass ihr mich für dieses 
Thema mit Steinen bewerfen werdet. Aber ich habe versucht mich vorher zu 
belesen ;)

Ich versuche gerade den Einstieg in die Mikrocontroller Welt zu machen - 
als Informatikstudent ist Programmieren nicht so das Problem, der 
Elektro- und Hardwarebereich schon eher.
Ich stelle mir gerade meine Einkaufsliste bei Reichelt zusammen und 
möchte als 1. Projekt eine kleine 5x5 LED Matrix aufbauen.
Den Artikel darüber habe ich gelesen, das AVR Tutorial auch.

Allerdings verstehe ich noch nicht ganz, wie man die Schaltungen 
entwirft - wann brauche ich Widerstände, Kondensatoren und Transistoren? 
Die tauchen ständig in den Schaltungen auf, ohne dass ich weiss warum. 
Mir fehlen also mehr oder weniger die Elektronikgrundlagen vermute ich.
Gibt es da eventuell ein passendes Buch, das speziell an Einsteiger der 
Mikrocontroller Elektronik gerichtet ist?

Nun zu meinem eigentlichen Problem. Als Anhang mein Entwurf der LED 
Matrix.
Die Schaltung habe ich größtenteils aus dem Artikel übernommen. Nur 
dachte ich mir reicht ein Schieberegister. Dort schiebe ich eine 
einzelne 1 durch um die aktuelle Spalte auszuwählen (Port A02) und Port 
A 03-07 nutze ich um die LED's der Spalte zu schalten.
Von der Überlegung müsste das funktionieren, oder?
Nun das Problem: Wie gesagt ist mir nicht ganz klar warum ich so viele 
Transistoren verwenden muss und warum nicht nur jede Spalte sondern auch 
jede Zeile Vorwiderstände braucht.
Muss ich da spezielle Transistoren nehmen oder irgendwelche?
Wie berechne ich die Vorwiderstände?
Die LED's sind die hier:
http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=5;GROUP=A5331...
Das Datenblatt ist hier:
http://www.reichelt.de/?;ACTION=7;LA=6;OPEN=1;INDE...

Wenn ich das richtig lese braucht die 2V bei 20mA und der Peak ist 
150mA.
Da ich 1:5 Multiplexe habe ich also max. 5x20mA = 100mA also kein 
Problem.
Ich werde ein geregeltes Netzteil verwenden mit 5V (brauche ich dann 
trotzdem diese 7805 Schaltung?), also 5V-2V=3V die der Widerstand zu 
vernichten hat. Nun ist die Frage: Rechne ich 3V / 20mA für eine LED
oder 3V / 100mA für 5 LED's? Demnach bräucht ich entweder alle 
Widerstände mit 150 Ohm oder 30 Ohm. Sind alle Widerstände gleich (da 
quadratische matrix)?

So, das sind erstmal massig Fragen, ich fürchte es werden noch mehr 
kommen wenn ich meine Bauteile hier habe ;-)
Ich danke euch schonmal ganz herzlich.

Autor: ich (Gast)
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Wie wäre es den erstmal eine LED zum leuchten zu bringen ohne das sie in 
1 min abbrennt?
Dann vielleicht mal eine Transistorschaltung aufbauen, um zu verstehen 
wozu die Teile eigentlich da sind. Evtl mal den Unterschied zwischen pnp 
und npn Transistoren erkunden.
Ohne das geringste Wissen über die Bauteile wird es äußerst schwierig 
eine Schaltung zum laufen zu bekommen, die auch noch machen soll, wozu 
sie gedacht ist. Alles andere ist raten und hoffen.

Autor: Sebastian K. (basti86)
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Hätte ich evtl. noch dazuschreiben sollen, dass das mein Plan war - 
dachte nur ich hätte eh schon so viel geschrieben ;-)
Aus dem Grund auch die Frage nach dem Buch, um erstmal die Basics zu 
lernen.
Learning-by-Doing ist aber mit auf der Liste.
Nur dazu muss ich erstmal wissen, was ich so alles bestellen soll - kann 
ja nicht ständig Centartikel einzeln bestellen. Habe jetzt schon 100uF, 
10uF Kondensatoren, 1, 10, 100, 1k Ohm Widerstände und paar Transistoren 
auf der Liste sowie haufenweise der genannten LED's. Dachte nur ich 
rechne gleich aus was ich für die Matrix noch brauche und bestelle das 
mit. Aber vielleicht ist eine 2. Bestellung doch besser :)

Autor: Sebastian K. (basti86)
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Ohne jetzt einen neuen Thread wegen dieser Anfängerfrage eröffnen zu 
wollen:
Ich habe mich jetzt ein wenig mit der Theorie beschäftigt und probiere 
mit Target und der Simulation diverse Sachen aus (bevor ich dann 
wirklich was kaputt mache ;-) ).
Es geht mir um die Kollektorschaltung eines Transistors.
Wie hier gelesen gelesen kann ich diese als Stromverstärker nutzen.
Beispiel: Ich will 5 LED's mit je 2100mV und 20mA an den Pin eines 
ATMega hängen. Die 100mA gehen über das hinaus was der Pin verträgt, 
also muss ich einen Transistor dazwischenschalten.
Die Schaltung habe ich mal im Anhang angehängt.
Was mir nicht klar ist, ist wie ich die ganzen Werte berechne.

1.)
Die LED's sind parallel und brauchen einen Vorwiderstand:
R2 = U / I = ( 5V - 0,7V (Transistor) - 2,1V) / 100mA = 22 Ohm
Funktioniert aber nicht - im Target Simulator bin ich bei 40 Ohm bei 
2,1V an den LED's. Es fehlen anscheinend 0,2V die am R1 wegfallen.

2.)
R1 ist der Widerstand am PIN des ATMega, den habe ich mal mit 1k 
gewählt, wie ich es hier oft im Forum gelesen habe.

3.)
Das ist meine eigentliche Frage - mit Target messe ich 10mA an den 
LED's.
Im Internet habe ich jetzt mehrmals gelesen, dass ein Transistor zwar 
die Spannung verstärkt, aber wie berechnet man das? Oder muss ich 
schlicht andere Transistoren nehmen?

Autor: Stefan B. (stefan) Benutzerseite
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Transistor als Schalter - Wohin mit der Last?
http://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor

Wie gross soll der Basiswiderstand sein?
http://www.mikrocontroller.net/articles/Basiswiderstand

Die "kollektorschaltung.png" ist übel. Bei Parallelschaltung von LEDs 
solltest du jeder einzelnen LED einen Vorwiderstand spendieren und 
keinen gemeinsam für alle. Grund: Es gibt Bauteilschwankungen bei den 
LEDs und in deiner Anordnung verliert die schwächeste LEDs. Wichtiger 
Anwendungsfall: 7-Segmentanzeige ()

Autor: Stefan B. (stefan) Benutzerseite
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