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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schaltung richtig berechnen


Autor: Johann (Gast)
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Hallo zusammen,

ich habe mal eine Schwierige Frage.
ich habe eine Schaltung zusammengestellt die man in Anhang sieht.

Mein Problem ist folgendes:

Ich benutzen den 7-SEG SC25-11EWA und will ihn mit einem ATMEGA32 
ansteuern.
Wie kann ich jetzt berechnen welchen widerstand ich zwischen AVR und 
7-Segment
Anzeige benutzen muss/soll?

Das Problem fängt beim Datenblatt:
http://www.reichelt.de/?SID=27yk0AbawQARsAAGpgFVc4...

Wie kann ich von dem Datenblatt erfahren wie viel Strom und Spannung er 
braucht?
Und wie berechne ich dann wie hoch der widerstand sein muss damit mein 
AVR und
die 7-Segment Anzeige nicht durchbrennen.

Können wir mal hier zusammen er an dem Beispiel durchrechnen?

Ich wäre für jede hilfe dankbar.


Gruß
Richard

Autor: Frank (Gast)
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was ist an 20mA so schwer zu verstehen? Da gabs mal den alten Ohm, der 
hat ein passendes Gesetz zu dem Thema verfasst.

bye

Frank

Autor: Dennis (Gast)
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Also, wenn ich das Datenblatt richtig versteh, sind da nur Dioden drin.
Auf Seite 2 stehen alle wichtigen Daten bei Vf (und If). Die Spannung 
die über den Dioden abfällt, hängt von der Farbe der 7-Segment-Anzeige 
ab.

Beispiel rot Vf: 1.7 - 2.1 / If: 20mA

Die Spannung an den Controller-Ausgängen beträgt 5V. Die Dioden und die 
Vorwiderstände sind in Reihe geschaltet, wenn also 1.7 - 2.1 V über der 
Diode abfallen, bleiben 3.3 - 2.9 V Spannungsabfall für den Widerstand 
übrig.
Ohm: R = U/I = 3.3 V / 20 mA = 165 Ohm
               2.9 V / 20 mA = 145 Ohm

Vorsichtshalber kannste ja mal mit dem/einem größeren anfangen, wenn's 
nicht hell genug ist, Widerstand verkleinern.

Autor: Dennis (Gast)
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Ach ja, die maximal zulässigen Ströme stehen übrigens auf S.3 oben.

Autor: Hannes Lux (hannes)
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Dennis wrote:
> Ach ja, die maximal zulässigen Ströme stehen übrigens auf S.3 oben.

Man sollte aber nicht immer am Limit arbeiten.

@Johann:

10..15 mA sollten durchaus reichen.

Der Spannungsabfall bei "high efficient red" beträgt laut Datenblatt 2 
V. Bei 5 V Versorgungsspannung bleiben also 3 V für den Widerstand. Bei 
3 V und 10 mA meint der alte Mister Ohm, dass der Widerstand 300 Ohm 
betragen sollte.

Warum sind eigentlich in Deiner Schaltung die Taster gegen Vcc? Gegen 
GND wäre günstiger, da kannst Du die internen PullUp-Widerstände des 
AVRs benutzen.

Welche Aufgabe hat der Transistor unter dem Display? Willst Du mehrere 
Ziffernanzeigen multiplex betreiben?

Fragen über Fragen...

...

Autor: Thorsten (Gast)
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Auch wenn der Sinn des Transistors nicht ganz einleuchtet... Ein 
Basisvorwiderstand könnte nicht schaden!

Autor: Johann (Gast)
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Danke erstmal für die hilfe.

Forward Voltage heißt also die Spannung die durch das 7-Segment verloren 
geht.
Auf Seite 3 steht "Reverse Voltage" 5V. Heißt das er kann 5V ab?

Der Transistor hat die Aufgabe zwischen 2 7-Segmente schnell zu 
schalten. Ich habe das extra Ausgebaut damit es Übersichtlicher ist.

Anbei habe ich mal die Schaltung mit 2 7-Segmente angefügt.


@Thorsten: Sind die Basisvorwiderstände so in Ordnung ... oder zu groß?

@ Hannes Lux:
Habe gemacht wie hier beschrieben:
http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-GCC-Tu...

Damit bei offener Schalterstellung kein undefiniertes Signal am 
Controller ansteht.


So jetzt noch ein kleines Problem zu der Programmierung.
Programmiere ich das Multiplexing in einem Timer oder einfach in der 
while Schleife?

Autor: johnny.m (Gast)
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> Auf Seite 3 steht "Reverse Voltage" 5V. Heißt das er kann 5V ab?
Maximum Reverse Voltage ist die Spannung, die die LED in Sperrichtung 
maximal kann.

Für das Multiplexing sollte man schon einen Timer mit dazugehörigem 
Interrupt nehmen. Der µC soll ja auch noch andere Sachen machen, oder 
nicht?

Autor: Thorsten (Gast)
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Bei 5V Vcc ergeben sich somit etwa 1mA Basisstrom. Sollte für den 
geforderten Kollektorstrom (10mA-20mA) ok sein.

Autor: Hannes Lux (hannes)
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> @ Hannes Lux:
> Habe gemacht wie hier beschrieben:
> http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-GCC-Tu...

> Damit bei offener Schalterstellung kein undefiniertes Signal am
> Controller ansteht.

Naja, dann lies Dir diese Stelle nochmal durch, besonders den letzten 
Satz am linken Beispiel.

Im Übrigen kenne ich dieses Tutorial nicht näher weil ich mich nicht für 
C interessiere.

> Der Transistor hat die Aufgabe zwischen 2 7-Segmente schnell zu
> schalten. Ich habe das extra Ausgebaut damit es Übersichtlicher ist.

Und damit hast Du auch eine wichtige Information unterschlagen, denn bei 
Multiplexbetrieb ist das alles etwas anders. Da sich da beide Digits 
abwechseln, dürfen die Segmente mit einem etwas höheren Strom betrieben 
werden. Das gilt aber erst, wenn man Programmierfehler ausschließen 
kann, die dazu führen könnten, dass ein Digit nicht rechtzeitig 
abgeschaltet wird. Denn dann wird das Display Schaden nehmen. Ein 
Mittelweg wird sein, mit (knapp) 20 mA zu arbeiten, das geht gerade noch 
so für Dauerbetrieb, bringt aber bei zweistelligem Multiplexbetrieb noch 
genügend Helligkeit.

> Auf Seite 3 steht "Reverse Voltage" 5V. Heißt das er kann 5V ab?

Ja, aber "rückwärts" (reverse), also in Sperrichtung. Das ist der für 
LEDs übliche Wert.

Du machst es Dir (beim Verstehen) leichter, wenn Du eine LED nicht wie 
eine Glühlampe (Spannung anlegen, Strom fließt, Wendel glüht und strahlt 
Wärme und Licht ab) betrachtest, sondern wie eine gewöhnliche Diode.

- Die Diode hat eine "Sperrspannung" (rückwärts, reverse). Wird sie 
überschritten, geht sie kaputt.
- Die Diode hat einen Nennstrom (in Durchlassrichtung, "vorwärts", 
forward). Wird dieser Überschritten, geht sie kaputt.
- Beim Stromfluss in Durchlassrichtung entsteht ein Spannungsabfall, 
dessen Höhe vom Halbleitermaterial, der Technologie (Dotierung), der 
Umgebungstemperatur und vom fließenden Strom abhängig ist.
- In Flussrichtung ergibt sich aus Strom mal Spannungsabfall eine 
Verlustleistung, die die Diode erwärmt. Gleichrichterdioden müssen 
deshalb bei hohen Strömenn gekühlt werden, bei LEDs wird ein Teil dieser 
Verlustleistung in Form von Licht abgestrahlt.

...

Autor: FBI (Gast)
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Hi,

ein paar Dinge wurden hier noch vergessen!
Bei 20mA pro Segment wären das bei 7 Segmenten 140mA! Das ist zuviel für 
den Mega32! Der kann zwar im Prinzip pro Pin max. 40mA ab, aber alle 
Pins von Port A zusammen dürfen max. 100mA sein (Datenblatt S.288)!
Von daher sollten R4-R10 eher 330Ohm haben, ergibt knapp 10mA pro 
Segment, also rund 70mA Gesamt.
Desweiteren müssen auch diese kompletten 70mA durch den Transistor (und 
nicht wie Thorsten meinte nur 10-20), dafür sind aber die 
Basiswiderstände zu groß.
Also für R11,R12 auch 330Ohm.

CU Frank

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