Hallo, ich möchte mich mal mit dem Aufbau einer gemultiplexten 7-Segment-LED-Anzeige befassen und habe mir hierzu ULN2803 Darlington-Treiber für die Ansteuerung der Kathoden der Anzeigen und 4514 1 aus 16-Decoder zugelegt. (OK, altmodisch, geht für mich aber) Damit könnte man ein 16-stellige LED-Anzeige aufbauen. Z.B. könnte man so bequem die Ausgaben einer DCF77-Uhr oder eines Frequenzzählers, etc anzeigen. Die Frage: Hat jemand einen Erfahrungswert, wo sich eine sinnvolle Grenze befindet, wieviele Stellen man in so einer Konstellation ansteuern kann? Es geht darum, ob noch genügend Helligkeit erreicht wird, oder ob die Anzeige zu arg flackert. Jedenfalls dem Sonnenlicht braucht sie nicht trotzen. Die Grenzen habe ich nicht durchgerechnet, jedenfalls hat der Decoder eine eher vernachlässigbare Durchlaufzeit (150ns bei 5V), die Darlington-Treiber sind nicht rasend schnell Turn−on delay tON RL = 125 Ω, VOUT = 50 V ― 0.1 ― µs Turn−off delay tOFF RL = 125 Ω, VOUT = 50 V ― 0.2 ― µs keine Angabe zu Anstiegs- oder Abfallzeiten und der steuernde µC müßte jedes Mal die Signale für die Anoden umschalten. Einen extra-µC dafür abzukommandieren, würde mir nichts aus machen. Die LED-Anzeigen haben leider nur die Angabe If = 20 mA, aber keine Angabe zum Spitzenstrom für kurze Zeit. Wenigstens wurde auf das Anschlußschema nicht verzichtet. Es ist also nicht klar, inwieweit die Anzeige überhaupt hell genug sein wird. Z.B. für 8 Stellen beträgt der gemittelte Stron nur 1/8. Nutzt man normalerweise einen Teil des erlaubten Spitzen-Stromes aus, um trotz der kurzen Einschalt-Dauer eine höhere Helligkeit zu erhalten? Wie bekemmat man die Ansteuerung mit überhöhtem Strom in den Griff ohne zerstörende Materialunteruchung?? Ich würde mich über Zuschriften freuen! mit freundlichem Gruß
Christian S. schrieb: > Es geht darum, ob noch genügend Helligkeit erreicht wird, oder ob die > Anzeige zu arg flackert. Das sind verschiedene Dinge, die nichts miteinander zu tun haben. Das Flackern hängt von der Multiplexfrequenz ab, die Helligkeit vom Spitzenstrom und dem Duty-Cycle i.e. Stellenanzahl.
Das Flackern ist eher kein Problem. Ein Problem wird ggf. die Helligkeit, und da hängt es sehr von der Umgebung ab. Auch sind die Anzeigen unterschiedlich hell. In Innenräumen hat man oft nur grob 1/100 der Helligkeit wie in der Sonne. Wie viel Strom man braucht, muss man meist ausprobieren mit den Anzeigen und ggf. der Filterscheibe. Im Innenraum sind ggf. auch 10-15 Stellen möglich, ohne über den Nennstrom zu gehen. Im freien braucht man eher den Nennstrom. Je nach Treiben und Anzeigen kann man gepulst oft bis etwa dem 5 fachen Strom bei 10% Tastverhältnis gehen. Damit hätte man noch fast die Halbe maximale Helligkeit, aber bereits die Gefahr bei einem SW Fehler die Anzeigen zu grillen. Bei mehr Anzeigen kann man dann oft nicht mehr viel höher mit dem Strom - da wird es dann definitiv dunkler.
Der CD4514 bringt bei 5V und high bei 0.4V Verlust gerade mal 0.36mA. Der ist ohne zusätzliche Verstärkung nicht mal für nicht-gemultiplexte Anzeigen zu verwenden. Die Displays selbst halten meist nur den 10-fachen Dauerstrom als Pulsstrom aus.
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Hallo, ja, das mit dem Ausgangsstrom des 4514 ist klar (siehe Bild -->> 1mA bei 5V), deshalb kommen ja die Darlington-Treiber mit dran. Schon mal Danke für die Zuschriften, dann ist ja das Projekt nicht von vorn herein zum Scheitern verurteilt. Die Umgebungs-Helligkeit in einem Innenraum mit weniger als Arbeitsbeleuchtung würde mir ausreichen. Nun, dann stehen die Chancen für eine 16-Stellige Anzeige gar nicht so schlecht. Z.B. könnte man im ersten Versuch die Schaltung auf den vollen Nennstrom auslegen mit der Option, die Vorwiderstände noch etwas zu verkleinern. Unterscheidlich helle Anzeigen wären dann als Schönheitsfehler zu übersehen. Nur den Software-Fehler müßte man abfangen, z.B. mit einem Monoflop, das bei laufender Ansteuerung immer zurück gesetzt wird, bei unterbrochenem Programm z.B. am 4015 die Ausgänge abschaltet. Die LEDs werden ja nicht linear immer heller, wenn man einen größeren Pulsstron verwendet!? Richtig? Auf eine EMV-Untersuchtung verzichte ich großzügig. mit freundlichem Gruß
Am einfachsten geht es mit einem MAX7219 (8 Digits). Für 16 Digits kann man 2 kaskadieren. Multiplexen erzeugt aber auch Störungen. Für DCF77 muß man daher den Empfänger weit weg von der Anzeige plazieren. Bei mir haben 30cm gereicht. Oder zum Empfang die Anzeige abschalten.
Ich muxe nicht mehr als 8-fach und auch nur dann wenn unbedingt nötig - die Ströme (und auch die Frequenzen) werden einfach zu unhandlich. 16-fach ist mMn Murks.
Christian S. schrieb: > ja, das mit dem Ausgangsstrom des 4514 ist klar (siehe Bild -->> 1mA bei > 5V), deshalb kommen ja die Darlington-Treiber mit dran. Du brauchst aber doch für eine gemultiplexte Anzeige 2 Treiber: - den für die Segmente und - den für die Digits und ich dachte, du verwendest den ULN2803 für die Digits (erlaubt Spitzenstrom von 500mA für 7 Segmente a 70mA) Fehlt der Treiber der HIGH an die Segmente mit bis zu 70mA liefert (für eine 8-stellige Anzeige mit 9mA Durchschnittsstrom) Bei Multiplex 1:16 bleiben nur 4,5mA Durchschnittsstrom, man müsste da schon mehr schalten, als ein ULN2803 schafft (der zudem eine ärgerlich hohen Spannungsverlust von 1.5V bewirkt).
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Hallo, bei Reichelt mal geschaut: MAX 7219 CNG :: Display Driver, DIL-24 MIL-300 Artikel-Nr.: MAX 7219 CNG 4,75 € UDN 2981 1,10 € UDN 2981 A Source Driver, DIL-18 UDN 2981 A 3,20 € Tatsächlich alles da! "Fehlt der Treiber der HIGH an die Segmente mit bis zu 70mA liefert (für eine 8-stellige Anzeige mit 9mA Durchschnittsstrom)" Ja, richtig erkannt, diesen high-Treiber wollte ich mir zunächst sparen und die Ausgänge eines µCs dafür zweckentfremden, die ja bis über 20 mA können sollen. Falls das im ersten Experiment nicht reichen sollte, müßte ich mir noch etwas einfallen lassen. Notfalls PNP Transistoren für 800 mA, dadurch sieht so ein Einzelstück verwirrender aus für jeden Betrachter und macht beim Aufbau wesentlich mehr Mühe. Oder mit NPN-Transistoren in Kollektorschaltung ginge es auch. In der Tat war der ULN2803 als Low-Treiber für die gemeinsamen Kathoden der Anzeigen gedacht. Die Konstruktion muß leider noch erweitert werden, da die zunächst favorisierte Betriebspannung von 5 V nicht ausreichen wird, außer ich verwende überall FETs als high- und Low-Treiber. Denn die bereis gekauften gem. Kathode-Anzeigen haben bei 23 mA eine Flußspannung von 4,5 Volt (eben gemessen und stimmt mit dem Daenblatt überein), an den Darlington-Low-Treibern fallen nochmals 1,x Volt ab, an den High-Treibern, naja, nochmal so viel oder direkt an den µC-Pins eben weniger. Die Idee zur Abhilfe war gewesen, einen Step-Up-Wandler mit einstellbarer Spannung zu verwenden, der z.B. auf 5V...8V einstellbar sein könnte, so daß die Helligkeit hierdurch schon veränderbar ist und der steuernde µC zwar weiter mit 5 Volt betriben wird, dessen GND aber hoch gesetzt wird gegenüber dem GND der Low-Treiber. Der 4514 kann ja bis 15 Volt gut vertragen. Der Anschluß an die Darlington-Treiber ist eher unkritisch. So ein dreidimensionales Diagramm, das über Helligkeit, Pulszeit und Pulsstrom Auskunft gibt, hat der Hersteller der Anzeigen leider vergessen, dazu zu liefern. Das könnte nützlich sein. Könnte man schön in einem Würfel wie ein Wasserfalldiagramm aufzeichenen... Nur! (siehe Bild ULN...) Der ULN2803 kann ja gar nicht 8 x 500 mA liefern, wie ich erst dachte, sondern abhängig von Tastverhältnis 268, 347 oder weniger mA. Dürfte trotzdem reichen. Was bedeuten eigentlich APG und AFWG im Bild aus dem ULN2803-Datenblatt? "APO" gehört woanders hin. Danke für den Link zu LED-Matrix. Viele interessante Aspekte... Habe die Abhandlung leider erst jetzt entdeckt. "Für DCF77 muß man daher den Empfänger weit weg von der Anzeige plazieren. Bei mir haben 30cm gereicht" Ja, oder man könnte zum universellen Anzeigemodul mit gemultiplexter Großanzeige die Daten per 868 MHz/ 2,4 GHz-Funkstrecke übertragen... So könnte man Daten von mehren verteilt aufgestellten Meßapparaturen nacheinander anzeigen lassen... Das Grund-Design sollte immer universell ausbaufähig bleiben. - später Flashen per Funk, uiuiui -- Wieder ein neues Projekt ohne erkennbare Grenzen. mit freundlichem Gruß
Evtl. ist es günstiger, wenn du je vierstelliger(?) Siebensegment-Anzeige einen kleinen µC (ATtiny2313) einsetzt und je Digit einen billigen N-MOSFET. Die Segmente kommen dann über Vorwiderstände direkt an die µC-Pins. Je nach Anzeige kannst du mit 20% oder 25% Duty-Cycle arbeiten und die Vorwiderstände für 20mA dimensionieren.
Christian S. schrieb: > Ja, richtig erkannt, diesen high-Treiber wollte ich mir zunächst sparen > und die Ausgänge eines µCs dafür zweckentfremden, die ja bis über 20 mA > können sollen. Du willst ernsthaft eine Anzeige bauen, deren Segmente so dunkel sind, als ob sie mit 1.25mA durchflossen werden? Jedes Mal hat man den Eindruck, als ob die Leute sich für die grössten Erfinder halten, als ob nue jemand zuvor so was schon richtiger gemacht hätte. Übrigens sind nie alle 8 Kanäle des ULN2803 gleichzeitig an, sondern immer nur 1.
OK, ich werde das Konzept überdenken und einige bereits etablierte Methoden als Verbesserungen einfließen lassen. 1.25mA pro Segment sind doch etwas wenig. Ich befinde mich weiterhin im Lernmodus. mit freundlichem Gruß
Hi Nun, meine Rentneruhr hat 12 Stellen und ich multiplexe 2x6 Anzeigen mit einem Atmega16. Aber irgend ein schlauer Kopf gab mir den Tip, nicht die Stellen, sondern die Segmente zu multiplexen. Das sind dann immer 7 (8) Reihen. Sicherlich etwas komplizierter, aber ein Atmega16 schaft so locker 16 bis 20 Stellen. Allerdings sind die Strome der Segmentreihen dann auch schon mal 16 - 20 mal dem Segmentstrom. Das Programm ist ne kleine Herausforderung, klar, aber sowas brauchen wir. gruß oldmax
> Allerdings sind die Strome der Segmentreihen > dann auch schon mal 16 - 20 mal dem Segmentstrom. Man sollte sich dann aber irgendwas an Sicherheitstechnik einfallen lassen fuer den denn Fall das das Programm mal abstuertzt oder man es beim entwickeln mit dem Debugger anhaelt. .-) Olaf
Christian S. schrieb: > Die Konstruktion muß leider noch erweitert werden, da die zunächst > favorisierte Betriebspannung von 5 V nicht ausreichen wird Für Jumbo-LEDs habe ich diese Schaltung verwendet: Beitrag "Jumbo-LED Uhr"
Hi Der Strom durch eine einzelnes Segment ist nicht übermäßig hoch, daber der Linienstrom für alle Segmentreihen. Das müssen dann die Linientreiber halt leisten. Wie bereits gesagt, die Schwierigkeit wird darin bestehen, die Bits für die Segmentreihe der gesamten Anzeige aufzubereiten. 8 stellige Zahl 1 2 3 4 5 6 7 8 Ausgabemuster für ------------------------- Anzeigepuffer Strom Segmente a 0 1 1 0 1 1 1 1 Byte 1 x 6 Segmente b 1 1 1 1 0 0 1 1 Byte 2 x 6 Segmente c 1 0 1 1 1 1 1 1 Byte 3 x 7 Segmente d 0 1 1 0 1 1 0 1 Byte 4 x 5 Segmente e 0 1 0 0 0 1 0 1 Byte 5 x 3 Segmente f 0 0 0 1 1 1 0 1 Byte 6 x 4 Segmente g 0 1 1 1 1 1 0 1 Byte 7 x 6 Hierbei werden nicht die Gemeinsamen der Stellen nacheinander angesteueert, sondern mit dem Bitmuster der entsprechenden Segmente. Die Segmentreihen werden nacheinander selektiert. Ändert sich die Zahl, sollte vor Ausgabe der Segmentreihe a und nach Ausgabe der Segmentreihe g der Puffer neu gesetzt werden. Bei einer 16 stelligen Anzeige wären es dann jeweils 2 Byte für jede Segmentreihe. Der Controller muss dann 23/24 Ausgänge zur Verfügung stellen. Gruß oldmax
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Wenn es einigermaßen hell sein soll, würde ich einen Multiplex von 8 nicht überschreiten. In Ausnahmefällen gehe ich auch schon mal bis 16, dann darf man, von der Helligheit her, aber nicht mehr viel erwarten. Nachträglich dunkler machen kann man immer, per Software, aber heller meistens nicht. Mit freundlichen Grüßen - Martin
Christian S. schrieb: > Ich befinde mich weiterhin im Lernmodus. Dann überlege Dir, was Du eigentlich anzeigen willst. Zum Lernen reichen 4 - 6 Stellen vorzugsweise mit Mehrfach-Anzeigen, die schon für Multiplexbetrieb intern verdrahtet sind. Vielleicht findest Du noch alte LED-Anzeigen von Taschenrechnern, die sich zum Spielen gut eigenen. Sobald größere Anzeigen und/oder mehr Stellen gebraucht werden, ist eine statische Ansteuerung sinnvoller. Dabei treten dann keine periodischen Spitzenströme mehr auf, ein Ausfall des Prozessors führt nicht zum Ausfall der Anzeige und die Anzahl der Stellen ist durch Kaskadierung von Schieberegistern nahezu beliebig.
Man muß auch bedenken, daß das Auge logarithmisch ist. D.h. ob 20mA oder 10mA ist ein kaum sichtbarer Unterschied. Oft ist auch für das Segment-Matching ein Bereich bis 2:1 erlaubt, d.h. ein Segment kann halb so hell sein, wie das daneben.
Mit 8-Fach hatte ich weniger gute Erfahrung gemacht. Es funktionierte, war aber zu dunkel und der Schaltungsaufwand (wegen der Ströme) war unverhältnismäßig hoch. 4-Fach Multiplexen mit 7*5mA ist viel handlicher. Ich stimme m.n zu: Statische Ansteuerung mit Schieberegistern statt Multiplexer ist auch handlich (vor allem bei DCF-77 wegen weniger EMV).
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