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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Ansteuerung eines VF-Displays über mehrere Shiftregister


Autor: Nils ‫‪ (n-regen)
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Hallo!
Ich möchte ein VFD über mehrere M74HC959-Shiftregister ansteuern, bin 
mir allerdings nicht sicher, ob das mit der angehängten Schaltung 
funktionieren würde.
Eigentlich müsste ja das Segment aktiviert werden, wenn ich den Ausgang 
des Shiftregisters auf LOW schalte, oder?
Aber würde es der Transistor (ich möchte einen BC327 hernehmen) 
vertragen, wenn man ihn ohne Vorwiderstand betreibt (dann würde er 
nämlich dauerhaft seine maximale Basis-Emitter-Spannung von 5V 
abkriegen)? Und wenn nicht: Würde es ausreichen, einen Widerstand (was 
für einen, stünde dann zur Debatte) zwischen GND und den GND-Pin des 
Shiftregisters zu schalten?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Nils S. schrieb:
> mir allerdings nicht sicher, ob das mit der angehängten Schaltung
> funktionieren würde.

Wird sie nicht.

> Eigentlich müsste ja das Segment aktiviert werden, wenn ich den Ausgang
> des Shiftregisters auf LOW schalte, oder?

Ja, allerdings vermisse ich die Gitteranschlüsse, das VFDs üblicherweise 
gemultiplexed werden.

> Aber würde es der Transistor (ich möchte einen BC327 hernehmen)
> vertragen, wenn man ihn ohne Vorwiderstand betreibt (dann würde er
> nämlich dauerhaft seine maximale Basis-Emitter-Spannung von 5V
> abkriegen)?

Nein, denn der HC595 liefert nur 0V oder 5V. In beiden Fällen bekommt 
der Transistor mehr als -0,7V BE Spannung und steuert durch.

> Und wenn nicht: Würde es ausreichen, einen Widerstand (was
> für einen, stünde dann zur Debatte) zwischen GND und den GND-Pin des
> Shiftregisters zu schalten?

Nein.
Du brauchst hinter dem HC595 noch NPN Transistoren als Pegelwandler für 
die PNP. Oder gleich einen UDN2981 der alles notwendige beinhaltet.

Autor: hp-freund (Gast)
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Autor: Peter Dannegger (peda)
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Du kannst CD4094 nehmen und damit das VFD direkt ansteuern, die 
vertragen bis 18V.
Und als Pegelwandler für die 3 Steuerleitungen nimmst Du den CD4504.


Peter

Autor: Nils ‫‪ (n-regen)
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Benedikt K. schrieb:
> Ja, allerdings vermisse ich die Gitteranschlüsse, das VFDs üblicherweise
> gemultiplexed werden.
Ich weiß schon, was man wo an einem VFD anschließen muss (Quelle: 
http://mitglied.lycos.de/bk4/VFDs.htm), wollte das aber nicht alles 
hinzeichnen und -schreiben.

Inzwischen habe ich eine Möglichkeit gefunden, die verschiedenen 
Spannungen galvanisch zu trennen, sodass der angehängte Schaltplan 
(diesmal habe ich mir sämtliche schriftlichen Anmerkungen gespart und 
außerdem zwei Segment- oder Gitteranschlüsse eingezeichnet) ja 
eigentlich funktionieren müsste - oder habe ich wieder irgendwas 
übersehen?

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Nein, funktioniert nicht, Du brauchst noch Basiswiderstände.

Da VFDs nur sehr geringe Ströme benötigen, wirst Du beim Multiplexen 
erhebliche Probleme mit der Miller-Kapazität kriegen (Geisterdigits).

Du müßtest die IC+5V gegenüber den VFD+12V verschieben, damit zum 
Sperren die Ladung abgesaugt wird, also VFD+12V auf IC+2,5V legen.

Was hast Du gegen die einfache Lösung mit Hochvolt-CMOS (CD4504/CD4094)?


Peter

Autor: Nils ‫‪ (n-regen)
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Peter Dannegger schrieb:
> Nein, funktioniert nicht, Du brauchst noch Basiswiderstände.
Reicht der Widerstand zwischen den Emittern und +5V nicht aus? Deswegen 
habe ich den nämlich eingezeichnet.

> Da VFDs nur sehr geringe Ströme benötigen, wirst Du beim Multiplexen
> erhebliche Probleme mit der Miller-Kapazität kriegen (Geisterdigits).
> Du müßtest die IC+5V gegenüber den VFD+12V verschieben, damit zum
> Sperren die Ladung abgesaugt wird, also VFD+12V auf IC+2,5V legen.
Und wie macht man das?

> Was hast Du gegen die einfache Lösung mit Hochvolt-CMOS (CD4504/CD4094)?
Dass die ICs bei IT-WNS und Pollin nicht finde und mir Reichelt zu teuer 
ist.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Nils S. schrieb:
> Peter Dannegger schrieb:
>> Nein, funktioniert nicht, Du brauchst noch Basiswiderstände.
> Reicht der Widerstand zwischen den Emittern und +5V nicht aus? Deswegen
> habe ich den nämlich eingezeichnet.

Nein, jeder Transistor braucht einen eigenen Vorwiderstand.

>> Da VFDs nur sehr geringe Ströme benötigen, wirst Du beim Multiplexen
>> erhebliche Probleme mit der Miller-Kapazität kriegen (Geisterdigits).
>> Du müßtest die IC+5V gegenüber den VFD+12V verschieben, damit zum
>> Sperren die Ladung abgesaugt wird, also VFD+12V auf IC+2,5V legen.
> Und wie macht man das?

Pulldowns an jedem Segment gegen Masse.

Autor: hp-freund (Gast)
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@ Nils S.
> Dass die ICs bei IT-WNS und Pollin nicht finde und mir Reichelt zu teuer ist.

Wie jetzt? 0,24euro zu teuer? Wie viele brauchst Du denn? So viele:

Ebay-Artikel Nr. 320438026434

???

Autor: Nils ‫‪ (n-regen)
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Ich meinte, dass mir die Versandkosten und der Mindermengenzuschlag von 
Reichelt zu teuer sind.
Außerdem haben die den 4504 nicht.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Nils S. schrieb:

> Außerdem haben die den 4504 nicht.

Dann nimm den 40109 so wie auf der von dir verlinkten Seite.

Autor: hp-freund (Gast)
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Dann schau mal bei RS. Bei online Bestellung keine Versandkosten.
Und ja, man kann sich auch als Privatperson anmelden.

Da gibt es beide....

...und mehr ;)

Autor: Nils ‫‪ (n-regen)
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Den 4504 habe ich da auch nicht gefunden und den 40109 haben sie erst ab 
März 2010 wieder.
Aber 4504 und 40109 sind doch Optokoppler, oder? Und davon hätte ich 
noch welche da.

Aber wie kann ich als Privatperson bei RS bestellen? Bei der 
Registrierung fragen die mich nämlich nach dem Namen meiner Firma - was 
soll ich da dann eingeben?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Nils S. schrieb:

> Aber 4504 und 40109 sind doch Optokoppler, oder? Und davon hätte ich
> noch welche da.

Nein, das sind CMOS ICs aus der 4000er Reihe. Diese beiden beinhalten 6 
bzw. 4 Pegelwandler die als 5V -> 12V Wandler arbeiten.

Der 4504 sollte hier zu bekommen sein:
http://www.csd-electronics.de/de/index.htm

Autor: MaWin (Gast)
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> Ich möchte ein VFD über mehrere M74HC959-Shiftregister ansteuern

Weder deine Ursprungsschaltung noch die nachgereichte kann 
funktionieren, weil du die Schutzdioden des HC595 vergessen hast


  +5V         +12V
   |           |
 ----------+   |
   |75HC595|   |E
   +--|<|--|--|< PNP
               |
               +-- VFD

Es fliesst jede Menge Strom von den 12V durch den Transistor durch die 
Diode im 595 nach +5V, denn +5V liegt 7V unter 12V

Ja, es kann Strom von einem Plus zum anderen PLus fliessen.

Daher brauchst du ICs mit Ausgängen die auf 12V gehen können.
Da VFDs jedoch recht wenig Strom brauchen, tun es normale ICs für
den Zweck, z.B. CD4094 mit 12 bis 16V versorgt.

Dummerweise musst du die auch mit 12 bis 16V ansteuern :-)
Also kannst du auch gleich Pegelwandler nehmen, die CD40109 wurden schon 
genannt, oder echte Treiber wie MAX6921.

Das ganze mit Einzeltransistoren aufzubauen ist nicht wirklich spassig, 
die Schaltung sieht ungefähr so aus, PRO ANSCHLUSS:

             +--R---+-- +15V
             |      |E
             +--R--|< PNP
             |      |
74HC595--R--|< NPN  +-- SEGMENT
             |E
            GND

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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MaWin schrieb:
> Weder deine Ursprungsschaltung noch die nachgereichte kann
> funktionieren, weil du die Schutzdioden des HC595 vergessen hast

Bei der 2. Version hat er daher die 5V auf das Potential der 12V gelegt, 
5V und 12V haben getrennte GNDs. Wenn jeweils ein Basiswiderstand drin 
wäre, würde es gehen. Dann würde ein Transistor mit Basisvorwiderstand 
ausreichen.
Ähnlich machen das auch viele µC mit integriertem VFD Treiber: Diese 
besitzen nur einen PNP/PMOS Transistor mit Pulldown. Die Heizung liegt 
auf -30V, weshalb es der µC problemlos mit 5V betrieben werden kann.

> Das ganze mit Einzeltransistoren aufzubauen ist nicht wirklich spassig,
> die Schaltung sieht ungefähr so aus, PRO ANSCHLUSS:
>
>              +--R---+-- +15V
>              |      |E
>              +--R--|< PNP
>              |      |
> 74HC595--R--|< NPN  +-- SEGMENT
>              |E
>             GND

Und dann noch ein Pulldown am Segmentanschluss, damit die parasitären 
Kapazitäten schnell entladen werden. Das ganze läuft also auf 4 
Widerstände und 2 Transistoren pro Segment und Gitter hinaus. Die Lösung 
mit dem 4094 ist also deutlich einfacher.

Autor: Nils ‫‪ (n-regen)
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Benedikt K. schrieb:
> Nils S. schrieb:
>> Aber 4504 und 40109 sind doch Optokoppler, oder? Und davon hätte ich
>> noch welche da.
> Nein, das sind CMOS ICs aus der 4000er Reihe. Diese beiden beinhalten 6
> bzw. 4 Pegelwandler die als 5V -> 12V Wandler arbeiten.

Aber mit Optokopplern und Pull-Up-/Pull-Down-Widerständen an den 
Eingängen der Shiftregister müsste es auch gehen, oder?

Und es stellt sich immer noch die Frage, was ich bei RS für einen 
Firmennamen angeben soll...

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Prinzipiell geht das, praktisch sind normale Optokoppler aber viel zu 
langsam: Zum Abschalten benötigen die oft >10µs was für das Multiplexen 
etwas zu langsam ist.

Autor: Nils ‫‪ (n-regen)
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Und was ist, wenn ich mir diesen Pegelwandler baue? 
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/praxis/b...
Ich habe allerdings hauptsächlich Transistoren mit einem 
Verstäkungsfaktor von rund 260 - kann ich die dafür hernehmen? Was für 
Widerstände brauche ich dann?

Autor: hp-freund (Gast)
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Ich hatte leider übersehen das die IC bei RS zur Zeit nicht lieferbar 
sind :(
Bevor ich mich bei RS angemeldet habe, habe ich mich telefonisch 
erkundigt da sagte mir eine freundliche Dame bei Firma solle ich 
"Privatkunde" eintragen.
Hat auch super funktioniert. Hab schon mehrfach bestellt, bezahlt wird 
auf Rechnung.

********
@ Nils S.
nochmal zum Thema - schau Dir doch mal den PT6311 an:
da ist schon alles drin und noch mehr


-CMOS Technology
-Low Power Consumption
-Key Scanning (12 x 4 matrix)
-Multiple Display Modes: (12 segments, 16 digits to 20 segments, 8 
digits
-8-Step Dimming Circuitry
-LED Ports Provided (5 channels, 20 mA max.)
-4- Bits General Purpose Input Ports Provided
-Serial Interface for Clock, Data Input, Data Output, Strobe Pins
-No External Resistors Needed for Driver Outputs
-Available in 52-pin QFP Package

gibts für etwa 6,50euro inkl. Versand aus Hong Kong in der Bucht.

Der wäre meine erste Wahl.

Autor: hp-freund (Gast)
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hier für alle Fälle gleich noch das ausführliche Datenblatt:

http://www.princeton.com.tw/downloadprocess/downlo...

Autor: Nils ‫‪ (n-regen)
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hp-freund: Die Lösung mit den Shiftregistern ist mir lieber (vor allem, 
weil sie billiger ist).
Aber nochmal meine aktuelle Frage:
Würde dieser Pegelwandler funktionieren (und wäre er schnell genug für 
das Multiplexing)? 
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/praxis/b...
Und was müsste ich verändern, um Transistoren mit einem 
Verstärkungsfaktor zwischen 250 und 260 (BC327-25 und BC337-25) 
hernehmen zu können?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Der Pegelwandler ist nicht wirklich gut geeignet, da er auf der 
Ausgangsseite kaum Strom liefern kann.
Machs doch so wie hier im unteren Schaltplan, mit einem zusätzlichen 
Pulldown mit 10-100k gegen GND am Ausgang des PNP Transistors:
Beitrag "Re: Ansteuerung eines VF-Displays über mehrere Shiftregister"

Autor: Nils ‫‪ (n-regen)
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Der 4094 belastet seine Eingänge doch mit weniger als einem µA - das 
müsste der Transistor-Pegelwandler doch schaffen.
Was mir hauptsächlich Sorgen macht, ist die Geschwindigkeit.

Und zum anderen Pegelwandler:
Meinst du so wie im angehängten Schaltplan?
Was für Werte sollte ich da für die Widerstände hernehmen?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Nils S. schrieb:
> Der 4094 belastet seine Eingänge doch mit weniger als einem µA - das
> müsste der Transistor-Pegelwandler doch schaffen.

Achso, ich dachte jetzt du wolltest die Lösung von ganz oben wieder
aufgreifen mit dem HC595 + 1 Pegelwandler pro Ausgang.

Eine fertige Schaltung wurde hier schon gezeigt:
Beitrag "Re: Ansteuerung eines VF-Displays über mehrere Shiftregister"
Auf den zweiten Transistor kann man verzichten, der ist nur dafür da die 
Daten wieder zu invertieren, aber das kann man genausogut per Software 
machen.

> Was mir hauptsächlich Sorgen macht, ist die Geschwindigkeit.

Ja, das kann bei den Transistoren ein Problem sein, vor allem wenn diese 
in die Sättigung gerieben werden. Dieses Problem hat auch die Schaltung 
von Pollin. Als Abhilfe habe ich daher BS170 als Transistoren verwendet, 
die schalten deutlich schneller.
Eine Lösung für normale Bipolartransistoren ist, die 
Kollektorwiderstände kleiner zu machen und eine Schottkydiode zwischen 
Basis und Kollektor zu schalten um den Transistor daran zu hintern in 
die Sättigung zu gehen.

Autor: Nils ‫‪ (n-regen)
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Bei der Schaltung von Pollin (du meinst doch den Schaltplan auf der 
Seite 4 von FV648G.pdf, oder?) blicke ich nicht ganz durch.
Ist der Teil, den ich angehängt habe, ein Pegelwandler? Würde es also 
ausreichen (und schnell genug sein), den mit einem BS170 und den 
angegebenen Widerstandswerten aufzubauen?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Ja, bei einem BS170 kann man den Basiswiderstand sehr klein machen (100 
Ohm) oder gar ganz weglassen.
Links kommt der µC Pin dran, rechts ist der Ausgang der zum 
Schieberegister führt.

Autor: Nils ‫‪ (n-regen)
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Gut, dann dir und allen anderen erstmal vielen Dank für eure Hilfe.
Ich werde mir bei RS ein paar 4094-Shiftregister und die Transistoren 
und Widerstände für die Pegelwandler kaufen und mich wieder melden, 
sobald ich das ganze aufgebaut habe.

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