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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Selbstbau Armbanduhr: absolut kriminelle LED Ansteuerung


Autor: nachdenklicher (Gast)
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Liebes Forum,

Ein langer Wunsch von mir war es schon immer, mir mal eine spacige 
Armbanduhr mit LED-Anzeige selbst zu bauen.
Mit einer guten Mischung von Technokratie und edlem Design.
Das Gehäuse fräse ich z.B. per CNC-Anlage aus einem Stück schwarzem 
Ebenholz, das danach lackiert und poliert werden wird, mit 
Aufnahmestegen für handelsübliche Armbänger, dazu vielleicht 
Alu-Applikationen, mal sehen.
Soviel zur Einstimmung.

Natürlich soll das ganze möglichst klein und vor allem flach werden.
Versorgung über eine 3V Lithium Zelle, die gleichzeitig den hinteren 
Boden darstellt.

Der Clou soll das Display sein, ich habe hier noch einige dieser 
5-stelligen 7Segment LED-Dinger im 14.pol DIL Gehäuse, diese mit den 
kleinen Linsenknubbeln auf den Digits. (HP-5082)
Ich finde das so wunderbar "Retro".
So wie ich es sehe reicht 1 Taster zur Bedienung und zum Stellen aus, da 
lasse ich mir noch etwas optisch elegantes einfallen.

Es wird dort wohl ein Tiny24 verbaut werden, das Display wird direkt an 
4094 Schieberegister gelegt und zwar alle Pins, Anoden und 
Kathoden(=common).
Das ganze dann natürlich per MPX, ist ja klar.
Die Segmente benötigen kaum mehr als 1-2 mA, das geht dann schon.
Für die Uhrzeit wollte ich eine RTC4543 verwenden, weil ich damit schon 
oft gearbeitet habe und die auch nicht viel grösser als ein externer 
32Khz Quarz für den Tiny ist. Spart Strom, der Tiny muss nur zum 
Anzeigen der Zeit aufgeweckt werden, aber nicht zum Zählen.

Nun das Problem.
Ich habe absolut keinen Platz für 8 LED-Vorwiderstände, und erst recht 
keine Layoutmöglichkeit. (Einseitige Platine, danach auf 0,5mm dünn 
geschliffen)

Kriminelle Idee:
Ohne Vorwiderstände arbeiten, und eben den MPX-PWM auf Nadelimpulse 
setzen und potentielle Abstürze des PWM mit allen möglichen Mitteln 
abzufangen versuchen.

Es ist völlig klar, dass dies komplett durchgeknallt und kriminell ist,
aber es handelt sich eben auch nur um ein Spass-Projekt, und ich will 
einfach mal Meinungen hören...

Joe

Autor: Floh (Gast)
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nachdenklicher schrieb:
> Ich habe absolut keinen Platz für 8 LED-Vorwiderstände

0402 passen sicher irgendwo hin. Ansonsten gehste halt noch ne Nummer 
kleiner mit 0201.
:-)

Autor: David ... (volatile)
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Machs halt klein. Widerstaende in 0402 oder SMD-Array, Tiny in kleinstem 
verfuegbaren SMD-Gehaeuse usw.

Autor: philipp (Gast)
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0202 ist aber kriminell zu löten

Autor: Simon (Gast)
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Wie klein machst du die Platine den, bzw. was für Widerstände willst du 
einsetzten? 0805 kann man locker nach paar Kaffee löten, 0604er 
Widerstände gehen auch noch ohne Lupe. Darunter wird es "lustig", aber 
immernoch machbar (da ist mehr die Frage woher man das als normal 
Sterblicher kriegt interessant). Schon gegen 0604er Widerstände wird der 
Tiny wie ein Klotz erscheinen ^_^.

Wäre halt meine Vorgehensweise, bevor ich ohne Vorwiderstände arbeite. 
Oder aber halt einen LED Treiber verwenden, der ne Konstantstromquelle 
integriert hat ;).

greetz
Simon

Autor: MaWin (Gast)
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> Kriminelle Idee: Ohne Vorwiderstände arbeiten

Klar, dafür halt einen Drehstromstecker als Stromversorgung dran.

Mann Mann, die LEDs sind auf diese Art im Kurzschlussbetrieb,
ziehen so viel Strom aus dem uC wie er nur liefern kann.

> Ich habe absolut keinen Platz für 8 LED-Vorwiderstände

Falsche Ausrede.

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Nimm einen 74HC4094 für die Digits und nen CD4094 für die Segmente, der 
hat die Vorwiderstände schon eingebaut.


Peter

Autor: Uwe ... (uwegw)
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nachdenklicher schrieb:
> (Einseitige Platine, danach auf 0,5mm dünn geschliffen)
0,5er Basismaterial gibt es schon fertig zu kaufen, auch doppelseitig. 
Zum Beispiel bei www.octamex.de . Damit könnte man dann auch 
doppelseitig bauen.

Und da die Anzeigen ja sicher nicht so flach gebaut sind wie die ICs, 
könnte man vielleicht auch in die Höhe bauen, und z.B. die 
Widerstandsnetzwerke oben auf die Schieberegister kleben, die 
Ausgangspins hochbiegen und anlöten und die Verbindung zur LED fädeln.

Widerstandsnetzwerke gibt es bei Reichelt, BCN..., die verbaue ich sehr 
gerne für solche Anwendungen.

Autor: Mathias A. (mrdelphi)
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MaWin schrieb:
> Mann Mann, die LEDs sind auf diese Art im Kurzschlussbetrieb,
> ziehen so viel Strom aus dem uC wie er nur liefern kann.

...was je nach Batterie aber möglicherweise gar nicht so viel ist, 
speziell bei einer Knopfzelle ;-)

siehe z.b. auch hier: http://www.instructables.com/id/LED-Throwies/

--> wenn die Batt. einen genügend großen Innenwiderstand hat, könnte das 
durchaus gehen

Autor: MicroSD (Gast)
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Mathias A. schrieb:
> --> wenn die Batt. einen genügend großen Innenwiderstand hat, könnte das
> durchaus gehen

Ja. Aber beachten dass keine dicken Kondensatoren vorhanden sind, die 
dann die LEDs brutzeln.
Und: Die klemmenspannung der Knopfzelle fällt beim Leuchten auf die Vf 
der LEDs, die Schaltung muss das abkönnen. (=> niedrig getakteter 
Low-Voltage AVR)

Autor: nachdenklicher (Gast)
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Yes, danke für die Infos...

@uwe
Also nach 0,5 Basismat. hatte ich schonmal gesucht, danke für den Link! 
Das macht einiges sehr viel einfacher.

@MaWin
Klar sind die Segmente im Kurzschlussbetrieb, aber eben bei 
(3V)-(Flussspannung)-(Schaltverluste im 4094) und das ganze dann noch 
mit Nadelimpulsen gesteuert. Ich dachte eben, dass es dann auch ohne 
Drehstromstecker geht...

@Peter
>>Nimm einen 74HC4094 für die Digits und nen CD4094 für die Segmente, der
>>hat die Vorwiderstände schon eingebaut.
Na, ich will ja einen 4094 für die Seg.nehmen, aber Vorwiderstände 
eingebaut??

Mir ist aber nun noch folgende Idee gekommen, wg. der SMD-Widerstände 
und der Platzprobleme: Das Display ist ja im DIL-Gehäuse, da könnte ich 
Pins knapp am Gehäuse abknipsen und stattdessen die SMD-Rs als 
"Beinersatz" anlöten.

Freue mich aber auch über jede weitere Anregung, auch zu allen anderen 
Aspekten dieses Projektes.


Joe

Autor: Leo-andres H. (leoloewe)
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1. Vorschlag: Schau dich mal bei TI, Maxim etc. nach LED-Treibern um.

Mit etwas Glück findest du dort einen fertigen Treiber, der PWM, 
Vorwiderstände, Multiplex etc. schon mitbringt.

Für "normale" LED-Matrizen gibt es soetwas, ich weiß leider nicht ob 
deine Anforderungen auch erfüllt werden.

2. Vorschlag: Hast du prinzipiell Platz für die Widerstände, aber die 
Gehäuse sind zu hoch?

Dann kannst du die Widerstände doch in die Leiterplatte einlassen. Das 
wird zwar nicht sehr schön, aber es sollte funktionieren.

Beinchen abkneifen würde ich nicht, die angelöteten Widerstände hätten 
dann ständig eine Belastung auf den Lötstellen. Mit etwas Pech wird das 
schnell brechen.

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

nachdenklicher schrieb:
> @Peter
>>>Nimm einen 74HC4094 für die Digits und nen CD4094 für die Segmente, der
>>>hat die Vorwiderstände schon eingebaut.
> Na, ich will ja einen 4094 für die Seg.nehmen, aber Vorwiderstände
> eingebaut??

Naja, Peter meint sicher, daß die CD4094 speziell bei 3V so hohe Rdson 
haben, daß es höchstens noch zu dunkel sein kann.

Ich würde das auch austesten, natürlich nicht gerade mit einer Anzeige, 
eine entsprechende LED, ein CD4094, ein HC4094, eine 3V Batterie und das 
Messen des Stroms über dem CD4094 Port sollten das ja beantworten 
können.
Ich rechne mal damit, daß selbst statisch der zulässige LED-Strom nicht 
überschritten wird.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Ulrich (Gast)
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Bei 3 V, oder auch etwas weniger liefern die CMOS ICs wie cd4093 oder 
74HC4093 nur begrenzt viel Strom, vielleicht 1-5 mA, vor allem wenn da 
noch 1,8 V  an der LED abfallen. Das könnte also hinkommen. Wenn platz 
knapp ist, dann lieber keine Schieberegister und dafür einen Mega48 im 
SMD Gehäuse. Da ist dann auch noch platz für Vorwiderstände als Größe 
0402 oder so.  Die extra Echtzeituhr braucht man auch nicht - es sollte 
reichen den µC mit 32 kHz laufen zu lassen oder notfalls den 32 kHz 
Quarz als 2. Zeitbasis für Timer 2.

Autor: MaWin (Gast)
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> Bei 3 V, oder auch etwas weniger liefern die CMOS ICs wie cd4093
> oder 74HC4093 nur begrenzt viel Strom,

Dummerweise halt keinen definierten Strom.

Sondern je nach dem, ob es 3.1V oder 2.9V sind,
ob gerade 20 GradC oder 37 GradC,
ob es Gatter A oder Gatter B ist,
kommen 5mA oder 1mA raus,
und es entsteht ein viel zu helles oder viel
zu dunkles Display,
bei dem auch noch die verschiedenen Segmente
unterschiedlich hell sind.

Also genau der richtige Ansatz wenn man was Edles bauen will.

Kauft blosst keinen Edelschrott, die Konstrukteure kennt ihr ja
jetzt, und das alles bloss weil sie zu faul sind widerstände
einzulöten.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  MaWin (Gast)

>Kauft blosst keinen Edelschrott,

Das ist doch DAS Geschäftsmodell im Kapitalismus.

>die Konstrukteure kennt ihr ja
>jetzt,

Naja, das ist nur das 1.000.000 Script-Kiddy mit LED-Manie. Nix neues, 
wenn gleich immer noch so nervig wie eh und je.

> und das alles bloss weil sie zu faul sind widerstände einzulöten.

Zu dämlich, mal klar zu denken. Allein das Abschleifen der Platine auf 
0,5mm, und das im zeitalter der flexiblen Leiterplatten und wo jeder 
Depp mit nen Ipad rummrennt, wo auch sowas drinsteckt.

Früher war alles besser ;-)

MFG
Falk

Autor: Eddy Current (chrisi)
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MaWin schrieb:
> Sondern je nach dem, ob es 3.1V oder 2.9V sind,
> ob gerade 20 GradC oder 37 GradC,
> ob es Gatter A oder Gatter B ist,

Najo, wenn sein Controller einen Temperatursensor und eine Referenzdiode 
beinhaltet kann er doch eine prima Spannungs- bzw. 
Temperaturkompensation programmieren. Zur Not baut er sich noch extern 
einen diskreten Dual-Slope-Wandler dran und die Sache mit den gesparten 
7 Widerständen ist gegessen.

Apropos sparen: Warum nicht in die gemeinsame Anode oder Kathode einen 
gemeinsamen Vorwiderstand und wir kommen einem definierten Verhalten 
schon näher. Dieses mal aber mit einer Leuchtdauerkompensation, je 
nachdem, wieviele Segmente gerade leuchten.

Autor: Sven (Gast)
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0,5mm Leiterplatten ein- und doppelseitig gibts auch bei Conrad.

Autor: hp-freund (Gast)
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Autor: Klaus R. (klaus2)
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Hallo zusammen,

sowas schwebt mir auch seit langem vor, zumal ich schon viele "geile" 
Anzeigen gesammelt habe. Ist jmls was draus geworden oder kennt ihr 
ähnliche Projekte? Der TO "joe" war ja leider nicht angemeldet...

Klaus.

Autor: Electronics'nStuff (Gast)
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Wonach ist dir denn?
Wo kommst du nicht weiter?

Autor: Janvi (Gast)
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die Idee mit den Nadelimpulsen zur Strombegrenzung hatte ich als 
Lehrling auch mal. Allderings nicht mit LED sondern mit 
Leuchtstoffröhren. Damals waren die Vorschaltdrosseln noch normal, groß 
und schwer. Nadelimpluse, PWM und Thyristor ging schon alles aber das 
Teil ist mir jedesmal um die Ohren geflogen.

Bei LED ist es genauso. Die Kennlinie ist nicht linear, sondern 
abgeknickt. Ähnlich wie bei einer Zenderidiode. D.h. wenn man die 
Spannung vorsichtig erhöht, fliesst erst mal gar kein Strom und dann 
gleich soviel dass alles kaputtgeht wenn es nicht durch einen 
Vorwiderstand begrenzt wird. Die exakte Lage des Kennlinienknicks ist 
dann dummerweise auch noch stark Temperaturabhängig. Du könntest in 
deine Armbanduhr also über die LED Vorwärtsspannung ein gar nicht so 
übles Thermometer bauen, ohne dafür noch Platz für einen seperaten 
Sensor zu reservierene.

Sodann habe ich ein damals (noch sündhaft teueres) EVG von Osram zerlegt 
- heute würde sich das Reverse Engineering nennen. Dabei festgestellt 
dass auch bei PWM eine Induktivität nötig ist. Bei hoher PWM Frequenz 
halt eben mit kleinem Kern. Bei so kleinen Leistungen wie einer LED 
dürfte sich der Aufwand gegenüber einem Widerstand aber nicht 
rechnen....

Autor: Klaus R. (klaus2)
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Also, mit einer CR2032 und HC4094 benötigt man höchstwahrscheinlich 
keinen VorW. "Weiter kommen" ist nicht das Problem, ich wollte mir mal 
Lsgen anschauen, besonders was das Gehäuse angeht steh ich noch auf dem 
Schlauch. Gefrästes Hartholz wäre ganz "nett", dachte ich mit. Ähnlich 
"Bulova Driver", nur aus Eiche zB  (Esche klang aber auch gut), sauber 
poliert & versigelt. Geht auch mehr um den mech. Aufbau, Elektronik wäre 
nicht sooo das Thema.

Klaus.

Autor: Sebastian (Gast)
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Wenn man 0402 Widerstände verwenden würde, die sich mit einer Pinzette 
noch handhaben lassen, sind die Widerstände bei vielen Layouts schon so 
breit (oder schmal) wie die Leiterbahnen. Wenn die Dicke nicht reicht, 
kann man die in passende Bohrungen versenken.

Autor: Jonas W. (mf-fahrer)
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Wer es noch kleiner braucht muss mal bei CSD schauen.
Dort gibt es Widerstände im 01005er Gehäuse.

Autor: Stefan (Gast)
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Klaus R. schrieb:
> Gefrästes Hartholz wäre ganz "nett", dachte ich mit. ... Geht auch mehr um den 
mech. Aufbau

Vielleicht das Gehäuse aus Metall mit Applikationen aus Edel- / 
Hartholz? Würde das Ganze an den fragilen Stellen wie dem Übergang zum 
Armband etwas einfacher oder zumindest graziler machen. Sollte auf einer 
kleinen CNC Fräse doch machbar sein, oder?

Elektrisch sollte es wirklich kein Problem sein - zumindest wenn ich das 
Gehäuse der Bulova sehe. Da bekommst du heute schon Smartphones die 
kleiner sind ;)

Autor: Electronics'nStuff (Gast)
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Wäre doch mal ein "spezielles" Projekt. Ohne Vorwiderstand dafür mit 
Temperatursensor und Impulse, die so kurz sind, dass sie genau den 
erwähnten Knick in der Kennlinie erreichen ;)

Autor: Oliver Stellebaum (phetty)
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Autor: Electronics'nStuff (Gast)
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Autor: Klaus R. (klaus2)
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Krass. Echt eine tolle Idee, aber irgendwo ist immer ein Haken - die 
Musik im Video geht GAR NICHT.

Klaus.

Autor: MaWin (Gast)
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Ich habe gerade ein Gerät repariert, RESOL EL1,
an dem 4 TDSC1150 7-Segmentanzeigen (rot)
direkt ohne Vorwiderstände an 4 CD4094 hängen.
Und es ist schon von aussen erkennbar, daß bei
dem Gerät gemurkst wurde: Die einzelnen Segmente
sind MASSIV UNTERSCHIEDLICH HELL.
Soviel zum Thema "Also, mit einer CR2032 und HC4094
benötigt man höchstwahrscheinlich keinen VorW. "

Nein, man benötigt nicht, wenn's Scheisse aussehen
darf...

Man ist sich manchmal schon unsicher, welche Zahl
dargestellt wird, da manche Segmente genau halbhell
zwischen hellen und dunklen Segmenten sind.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Bei 3-V-Betrieb ist das Anklemmen von LEDs direkt an die FET-Treiber
überhaupt kein Problem.  Zusammen mit der Flussspannung der LEDs
fließt da sowieso kaum Strom.  Dafür wirst du mächtig zu tun haben,
die Dinger überhaupt hell zu bekommen, und noch mehr zu tun haben,
sie im Multiplexbetrieb auch gleichmäßig hell zu bekommen.

Deine Lithium-Knopfzelle kannst du getrost knicken.  Die Dinger sind
für den Betrieb mehrerer LEDs völlig ungeeignet.  Das Ding musst du
schon so klobig bauen, dass da wenigstens 2 x LR44 reinpassen, und
selbst die wirst du alle nasenlang wechseln dürfen.

Es hat schon seinen Grund, dass die LED-Armbanduhren, die's mal gab,
völlig von der Bildfläche verschwunden sind.

Autor: Erich (Gast)
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@Electronics'nStuff (Gast)
Ja, das Thema LED, Vorwiderstand nötig oder nicht, was ist Strom oder 
Konstantstrom, usw. usf., das ist in diesem Forum das Haupt- und 
Lieblingsthema.
Jeden Tag 2-5x neu angefragt und diskutiert.

>Ohne Vorwiderstand dafür mit
>Temperatursensor und Impulse,
>die so kurz sind, dass sie genau den
>erwähnten Knick in der
>Kennlinie erreichen ;

Der erwähnte KNICK ist vielseits bereits vorhanden,
allerdings nicht in der Kennlinie sondern
im KOPF.

Gruss

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Erich schrieb:
> Der erwähnte KNICK ist vielseits bereits vorhanden,
> allerdings nicht in der Kennlinie sondern
> im KOPF.

Nur, wenn man sich mit Halbleitern und ihren Kennlinien nicht
auskennt.

Allerdings spielt er keine Geige.

Autor: Dummer-Kunde (Gast)
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Eine CR2031 Batterie liefert nicht genug Strom für eine 7-Segment 
Anzeige. Es reicht gerade mal für eine einzelne LED.

Erheblich mehr Strom bekommst Du aus einer Reihe AG13 Zellen, wie diese 
ätzend lauten Spielzeuge von McDonalds leidvoll vorführen.

Autor: M. N. (Gast)
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MaWin schrieb:
> Und es ist schon von aussen erkennbar, daß bei
> dem Gerät gemurkst wurde: Die einzelnen Segmente
> sind MASSIV UNTERSCHIEDLICH HELL.
> Soviel zum Thema "Also, mit einer CR2032 und HC4094
> benötigt man höchstwahrscheinlich keinen VorW. "
>
> Nein, man benötigt nicht, wenn's Scheisse aussehen
> darf...

Das kommt dabei heraus, wenn man den Ursachen der Beobachtungen nicht 
auf den Grund geht und nur seine Vorurteile bestätigt haben möchte.

Ich habe schon tausende von Digits mit CD4094 direkt angesteuert - nie 
gab es eine Helligkeitsschwankung zwischen Digits bzw. Segmenten.
Deshalb werde ich es auch weiterhin tun :-)

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