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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Transistoren beim Multiplexing!?


Autor: Jens Holzi (Firma: FH-Köln) (holzi)
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Hi,

und zwar habe ich ein Problem mit meiner Matrix Schaltung. Ich habe vor 
eine 3x3 RGB-Matrix aufzubauen. Habe jetzt vorerst nur die erste 3 
Zeilen und 3 Spalten gezeichnet. Im Anhang seht ihr den Schaltplan. Ich 
habe FET ( BS170 ) gewählt und als Gate Widerstände 100kR geplant. An 
die Source habe ich jeweils für eine Zeile 100R genommen. Habe alles auf 
einem Steckbrett aufgebaut, jedoch vorab mit normalen LEDs, damit ich 
mir die RGBs nicht direkt alle LEDs schmelzen ;-) Zum Aufbau der 
Schaltung: Sie soll ein bestimmtes Muster auf die Zeilen legen über 
einen Atmega16. Hier zb soll PB0 und PB2 auf High geschaltet werden und 
PA0(Spalte), damit ein Kontakt zu Masse entsteht. Somit leuchten die 1. 
und die 3. LED der ersten Spalte. Rein theoretisch habe ich meiner 
Meinung nach keinen Denkfehler gemacht, jedoch schalten die FET immer 
durch nachdem man sie einmal mit ca 5V am Gate beansprucht hat.Dh 
kaputt.. Was mache ich hier falsch? Betriebsspannung habe ich bei 9V. 
Zur Zeichnung müsste man sich noch 6 Zeilen dazudenken. Hatte aber grad 
kein anderes Programm zur Hand, daher nur diese schlechte ASCII 
Darstellung.

Autor: Jens Holzi (Firma: FH-Köln) (holzi)
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-Schaltplan-

Autor: Jens Holzi (Firma: FH-Köln) (holzi)
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-C-File-

Autor: Jens Holzi (Firma: FH-Köln) (holzi)
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-Header-

konnte die Dateien leider nicht alle in einer Antwort hochladen.

Autor: gast (Gast)
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vorerst mal wieso tut man sich das an einen schaltpßlan mit TXT zu 
machen???

Aber ganz ehrlich gesagt würd ich die schaltung anders aufbauen, ich 
glaub der bs180 ist selbstleitend d.h. der leited zuerst .

auch sind permanent undefinierte zustände vorhanden, nicht gut ....

Autor: Jens Holzi (Firma: FH-Köln) (holzi)
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mal abgesehen davon dass ich dass nicht im einem Texteditor erstellt 
habe, sondern mit AACircuit, da ich hier in der FH an meinem Rechner 
keine root Rechte habe und nichts installieren kann, handelt es sich 
beim FET um einen BS170 und nicht wie oben erwähnt.

Autor: Stefan B. (stefan) Benutzerseite
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Sitzen im Schaltplan.txt nicht alle LED verkehrt herum drin?

Autor: Jens Holzi (Firma: FH-Köln) (holzi)
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ja stimmt.. habe es auch soeben bemerkt.. Anode sollte nach oben 
gucken.. bzw nach links zu den Zeilen..

Autor: Stefan B. (stefan) Benutzerseite
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Hast du beobachtet, dass einer oder mehrere FETs heiss werden?

Die Zeilen-FETs (BS170 N-Kanal MOSFET) werden ja mit der Last an Source 
betrieben. Das ist entgegen den allgemeinen Ratschlägen (Datenblatt). 
Hast du mal überlegt für die Zeilen P-Kanal MOSFET zu nehmen und diesen 
dann entsprechend invertiert anzusteuern?

Das Multiplexing wäre mir im derzeitigen Stadium noch zu kompliziert. 
Ich würde zuerst eine Versuchsschaltung inkl. Programm mit einer LED 
zwischen zwei FETs aufbauen.

In dem multiplex.c kommt es mir vor, als ob Zeile/Spalte genau umgekehrt 
wie im Schaltplan benutzt werden. Bei "Zeile ausschalten" wird an PORTA 
gedreht und bei "Spaltenmuster" wird an PORTB gedreht. Im Schaltplan und 
in deiner Erklärung oben hängt die Zeile an PB0 bis PB2 und die Spalte 
an PA0 bis PA2.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Was ist deine Vcc?
Dir ist klar, dass die FETs an PB0 eine Gatespannung von Vcc+Ugs 
brauchen, um richtig durchzuschalten?

EDIT:
habs gerade selbst gesehen: Vcc=9V
D.h. du brauchst am Gate mindestens 12V zum durchschalten.

Autor: Stefan B. (stefan) Benutzerseite
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Hmm.

9V => Zeilen-FET => 100 Ohm => worst-case eine LED => Spalten-FET => 
GND

Es ist für die LED eher besser, wenn die FETs nicht voll 
durchschalten.

> jedoch schalten die FET immer durch nachdem man sie einmal mit
> ca 5V am Gate beansprucht hat. Dh kaputt

Das ist die Vermutung, aber was sind die Symptome? Die LEDs leuchten 
immer oder leuchten nie mehr?

Autor: Jens Holzi (Firma: FH-Köln) (holzi)
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danach leuchten sie immer. Dh. ohne Spannung am Gate

Autor: Holzi (Gast)
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Ist der Aufbau evtl falsch? Ist es besser eine solche Matrix ohne FET 
aufzubauen mit normalen? NPN oder PNP?

Autor: Stefan B. (stefan) Benutzerseite
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Holzi wrote:

> Ist der Aufbau evtl falsch? Ist es besser eine solche Matrix ohne FET
> aufzubauen mit normalen? NPN oder PNP?

PNP kann man für Kontrolle der Spannungszufuhr (Zeilen) nehmen Im 
Prinzip also der Aufbau aus AVR-Tutorial: 7-Segment-Anzeige. Dort 
ist es aber ein Aufbau ohne NPN Transistorschalter zu GND, weil der 
dortige µC anscheinend die Ströme noch schlucken kann bzw. es ein 
kleines Display ist.

Allerdings sieht man auch den NPN/NPN Aufbau z.B. in LED-Matrix oder 
den diversen 3D LED Cubes.

Mit den LEDs richtig rum drin, habe ich eine LED plus zwei BS170 in 
LTSpiceIV ([[Schaltungssimulation#LTspice.2FSwitcherCAD]]) simuliert. 
Das geht grundsätzlich bei 20ms Schalten (Multiplexen) der LED. 
Schneller ist für mehrere LED erforderlich, das habe ich noch nicht 
simuliert. Wie schnell willst du eine LED schalten? Das ist aber nur 
eine Simulation, d.h. man sollte es im Kleinen aufbauen.

Der Einwand von Lothar Miller ist berechtigt: Die FET steuern bei 5V 
an G nicht komplett auf. Das ist aber auch gut so. Voll aufgesteuert 
würde die LED wohl den Stromtod sterben; derzeit sieht sie /in der 
Simulation/ gute 10 mA. Unterhalb ca. 3.5V an G sind die FETs zu.

Prinzipiell geht deine Idee wohl auch mit FETs, wenn ein Feintuning 
stattfindet. Eine ausführliche Diskussion aus 9/2008 zu "LED Matrix 
BS170" z.B. hier: Beitrag "12x12 LED Matrix"

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