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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schieberegister mit LEDs


Autor: Alex (Gast)
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Hallo zusammmen,

folgende Lage:
Ich habe 3 Schieberegister (74HC595) kaskadiert.
An dem "ersten" Register hängen 6 LEDs mit jeweils 25mA.
Diese LEDs haben immer ihre volle Helligkeit.
An dem zweiten und dritten Register hängen 7 LEDs ebenfalls mit 25mA.

Wenn nun LEDs des ersten Registers leuchten (egal wieviele), verringert 
sich die Helligkeit der LEDs an den anderen beiden Registern.
Sind alle LEDs des ersten Registers aus, leuchten alle anderen mit 
voller Helligkeit.

Ich habe bereits versucht die Spannungsversorgung an den VCC und GND 
Pins mit 100nF kerkos zu stabilisieren, leider ohne Erfolg.

An was könnte das liegen?
Lt. Datenblatt des 74HC595 treiben die Ausgänge bis zu 35mA pro Port.
Gibt es dort eine Einschränkung die ich übersehen habe?

Ich habe ebenfalls auch ein LCD mit Hintergrundbeleuchtung an der selben 
5V Quelle hängen. Wenn ich die Hintergrundbeleuchtung ausschalte tritt 
das oben beschriebene Phänomen seltener auf.

Danke schon mal im Voraus,

Alex

P.S. Schaltplan kann ich leider (noch) nicht anbieten

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Gibt es dort eine Einschränkung die ich übersehen habe?

Ja. Es gibt eine Einschränkung für den Summenstrom. Du kannst also nicht 
alle Ausgänge zugleich voll belasten.


>VCC und GND Pins mit 100nF kerkos

Das hilft nur bei Schaltflanken.


Ich vermute, dein beschriebenes Problem hat möglicherweise folgende 
Ursache(n):

- Die Schaltung zur Spannungsversorgung bricht unter der "großen" Last 
ein.

oder

- Die Leiterbahnen zu den Registern zu knapp und die Spannung geht auf 
dem Weg verloren.

Am Besten du misst mal die Spannung mit nem DMM direkt an Pin16/8 von 
den Registern und vom der Quelle.
Da siehst du ja, wo die Spannung plötzlich deutlich zusammenbricht...

Autor: Alex (Gast)
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Spannungsversorgung ist im Moment ein 7805.. kann ja 1A und der hängt an 
nem Labornetzteil mit bis zu 2A. (Strombegrenzer ist aus)
Die komplette Schaltung braucht zwischen 180 und 240 mA, je nachdem 
wieviele LEDs aktiv sind.
Die Spannungen an den Versorgungspins der Register sind bei allen 4.7V
Die 0.3V weniger sollten ja kein Problem darstellen.

Außerdem ist die Schaltung noch auf einem Steckbrett zusammengebastelt.

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Alex wrote:
> Spannungsversorgung ist im Moment ein 7805.. kann ja 1A

Das ist eine der Begrenzungen.
Die wichtigere ist aber oft, mit welcher Eingangsspannung du in den 7805 
reinfährst. Je nachdem berechnet sich dann die Verlustleistung und von 
deren Höhe hängt dann wiedrrum ab, ob der 7805 vorzeitig in die Knie 
geht.

> Die Spannungen an den Versorgungspins der Register sind bei allen 4.7V

Auch dann, wenn deine Problemleds dunkler werden?

Autor: Alex (Gast)
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Ich gehe mit 12V in den 7805, da ich später ein altes Steckernetzteil 
als Quelle benutzen will.
Ist es sinnvoller mit der Spannung zu Testzwecken runterzugehn?

Ja Spannung ist 4.7V auch wenn die LEDs dunkler werden.

Leider bin ich jetzt 2 Stunden unterwegs, ich melde mich wieder wenn ich 
da bin.

mfg

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Alex wrote:
> An dem "ersten" Register hängen 6 LEDs mit jeweils 25mA.
> Diese LEDs haben immer ihre volle Helligkeit.
> An dem zweiten und dritten Register hängen 7 LEDs ebenfalls mit 25mA.
Je 7 oder insgesamt 7? Wenn ersteres zutrifft, dann hast Du am Regler
Verlustleistung. Das wird schon gut warm ohne Kühlkörper... (TO220 
R_thJA ca. 60 K/W, macht bei 3,5 W ungefähr 210 K Temperaturerhöhung am 
Chip, das ist schon fast ne gute Löttemperatur)

Dass die HC595 auch keine so großen Ströme mögen, ist oben ja schon mal 
erwähnt worden... Blick ins Datenblatt ist auch hier angebracht.

Autor: Falk Brunner (falk)
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Autor: Alex (Gast)
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@Karl Heinz: auch wenn ich mit 7V in den 7805 reingehe, zeigt sich 
dasselbe Verhalten.

@Johnny: 7 je Register, aber es leuchten max 5 gleichzeitig. Aber du 
hast Recht der Regler wird schon verdammt heiß...
Habe jetzt das Netzteil direkt auf 5V gestellt, also ohne 7805 
dazwischen, aber es zeigt sich dasselbe Verhalten.

@Falk: Danke für den Vorschlag, wenn ich es sonst nicht zu laufen 
bekomme, werde ich das mal versuchen.

Autor: Alex (Gast)
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Also am 7805 liegt es offensichtlihc nicht, da ohne ihn dasselbe 
passiert.

Habe im Datenblatt nun gelesen dass max 70mA pro Register möglich sind.
Maximal leuchten in meiner Anwendung 5 LEDs gleichzeitig.

Wenn ihc nun den Strom pro LED auf sagen wir mal 10mA begrenze, sollte 
die Sache laufen, oder irre ich mich?
(ich kann es leider nicht sofort testen, da entsprechende Widerstände 
fehlen)

Also bin ich auch nicht auf die Schaltungsänderung wie Falk gemeint hat 
angewiesen?

mfg

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

>Habe im Datenblatt nun gelesen dass max 70mA pro Register möglich sind.

Es ist noch mehr möglich, aber nicht empfehlenswert, der IC altert 
dadurch schneller.

>Wenn ihc nun den Strom pro LED auf sagen wir mal 10mA begrenze, sollte
>die Sache laufen,

Ja.

> oder irre ich mich?

Nein.

>(ich kann es leider nicht sofort testen, da entsprechende Widerstände
>fehlen)

Einfach die bestehenden doppelt in Reihe schalten?

>Also bin ich auch nicht auf die Schaltungsänderung wie Falk gemeint hat
>angewiesen?

Nein.

MFG
Falk

Autor: Alex (Gast)
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das in Reihe schalten kommt nicht in Frage da das Steckbrett schon so 
mehr als überfüllt ist :)

Werde mir entsprechende Rs besorgen, dann wirds schon klappen..

schönen Abend noch
und danke für eure Hilfe

Autor: Marius (Gast)
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Ich habe ein ganz ähnliches Problem:

Mein Schieberegister wird auch heiß, laut Termometer über 42 Grad (mehr 
kann das Termometer nicht).
Nur ich messe am Ausgang der Pins des 595s nur 0,9V und wenn ich mehr 
als zwei LED's damit ansteuere kann ich meinen ATMEGA8 via ISP nicht 
mehr programmieren. Dann muss ich mit der Programmierfrequenz runter auf 
57kHz gehen um zumindest die Seriennummer des mC's auslesen zu können, 
um eine Hex-Datei zu flashen muss ich zunächst den 595 der Schaltung 
entnehmen (obwohl er mittels Schalter von der Stromzufuhr getrennt ist 
und auch nicht angesteuert wird!).

Mein erster Verdacht ging in Richtung Kurzschluss, doch das kann ich 
inzwischen ausschließen.

Wenn ein Programm, dass nicht das Schieberegister ansteuert, geflasht 
ist, so tritt kein Progblem auch, auch wenn der 595 mit Strom versorgt 
wird kann ich dann bei 460kHz flashen.

Meine Schaltung wird über den ISP, also über USB mit Strom versorgt.

Und je mehr LED's ich ansteuere, umso weniger kommt aus jedem einzelnen 
Pin des 595 raus (gut an den zwischengeschalteten Transistoren messbar).

Könnte das ganze Problem am Kabel für die Stromversorgung liegen, das 
ist wirklich sehr dünn und den 5V der Schaltung eventuell nicht 
gewachsen?

Marius

Autor: Michael (Gast)
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>Ja Spannung ist 4.7V auch wenn die LEDs dunkler werden.

Nur mal so am Rande noch erwähnt: Das läge außerhalb der Spezifikation 
eines 7805, der macht am Ausgang nämlich (5.00±0.25)V. Wie genau sind 
die 4.7V denn gemessen? Ein Elko am Eingang des 7805 hilft vielleicht, 
je nachdem wie gut/schlecht das Netzteil ist.

Autor: Michael (Gast)
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@Marius:

Hast du sicher 5V auf deinem USB? Ich hab schon USB erlebt, die nur 4.8V 
und noch weniger hatten. Schon mal den 595 durch einen anderen ersetzt? 
Vielleicht ist auch nur der Baustein kaputt.

Autor: Marius (Gast)
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Eigentlich habe ich vier Schieberegister kaskadiert und eins als 
Reserve. Bei den Tests habe ich nur das erste Schieberegister in seinem 
Sockel und die 595s mal durchgewechselt um zu gucken ob eventuell ein 
Defekt bei den Schieberegistern vorliegt - Fehlanzeige

Aber mit der Stromversorgung könntest du Recht haben.
Folgendes habe ich gemessen:
1. Stromoutput des ISP-Adapters: 4,99V
2. Strom in der Schaltung wenn die Status-LED aus ist: 4,8V
3. Strom in der Schaltung mit Staus-LED an: 4,71V
4. Strom in der Schaltung wenn noch zwei zusätzliche LEDs an sind: 4,6V

Also ist vermutlich der USB-Anschluss zu schwach für die Schaltung.
Ich versuche nachher noch mal mit externer Stromversorgung zu 
programmieren und die 595 anzusteuern.

Danke erstmal für den Tipp!

Autor: Michael (Gast)
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Das könnte auch sein, dass der USB-Bus überlastet ist. Da gibt es ja die 
Variante mit 100mA und mit 500mA. Wenn du eine 100mA Variante hast 
könnte das schon knapp werden.

Autor: Marius (Gast)
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Das mit der Überlastung kann tatsächlich so sein, denn es kam gestern 
Abend vor, dass wenn ich die Platine an den ISP-Adapter angeschlossen 
habe, dass dann die POWER-LED am Adapter ausging und erst nachdem ich 
die Platine abgezogen hatte ging sie wieder an.

Ich probiere nachher zu Hause mal mit externer Stromzufuhr zu 
programmieren, als ich vorhin vor der Schule nen Test mit externer 
Stromversorgung gemacht habe gab es keinen Stromabfall innerhalb der 
Schaltung, ich habe immer konstant 5,02V gemessen.

Autor: Marius (Gast)
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mit externer Stromversorgung liegt der Strom bei nur noch 4,2V wenn an 
meinem Schieberegister (nur eins von vieren steckt und wird angesteuert 
) alle LEDs leuchten.
Mein Spannungsteiler wird dabei ziemlich warm und das Schieberegister 
wird richtig heiß.

Aber das programmieren geht jetzt wenn das Schieberegsiter steckt.

Oder liegt das ganze Problem an den nachgeschalteten Transitoren?
Es handelt sich dabei um folgende:
http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=4;GROUP=A11;G...
das Datenblatt dazu gibt es hier:
http://www.reichelt.de/?;ACTION=7;LA=6;OPEN=0;INDE...

Autor: Michael (Gast)
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Das klingt sehr danach, dass entweder das Register überlastet ist/wird 
oder aber dass das Register kaputt/falsch beschaltet ist. Prüfe nochmal 
deinen Aufbau ob du damit auch alle Spezifikationen des Registers 
einhälst.

Autor: was-willst-du (Gast)
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>mit externer Stromversorgung liegt der Strom bei nur noch 4,2V

es schmerzt

Autor: Marius (Gast)
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Die Register sind richtig beschaltet, das habe ich vor dem ersten Test 
geprüft um keinen Kurzschluss zu bekommen.

Wenn ich alle vier Schieberegister in die Sockel setze werden die 
Register nicht mehr so warm, der Spannungsteiler dafür umso mehr.

Soweit ich das sehe halte ich alle Spezifikationen ein.
Ich habe eben aber im Kleingedruckten folgende Zeile gefunden:
PD             Power Dissipation                               500 (*) 
mW
(*) 500 mW: @ 65 oC derate to 300mW by 10mW/oC: 65 oC to 85 oC

Das könnte die Temperatur erklären.

Autor: Marius (Gast)
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>es schmerzt

das ist nur wenn alle Schieberegister angesteuert werden und auch nur 
wenn alle LED's dann an sind

Autor: Marius (Gast)
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ich habe eben mal die Stromversorgung für die Transistoren von der des 
restlichen Stromkreises isoliert und voila, trotz aktiver 
Schieberegister habe ich nach wie vor überall in meiner Schaltung 5,02 
V.

Ich muss also scheinbar die Transistoren separat versorgen, was 
allerdings kein Problem darstellen sollte.

Danke für eure Hilfe!

Marius

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

>Ich muss also scheinbar die Transistoren separat versorgen, was
>allerdings kein Problem darstellen sollte.

Nöö, du musst mal aufhören rumzumurksen, einen Schaltplan zu zeichnen 
und die Schaltung gescheit aufbauen. Basiswiderstand vergessen?

MFG
Falk

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

>mit externer Stromversorgung liegt der Strom bei nur noch 4,2V wenn an

AUA! Das ist eine SPANNUNG!

>Mein Spannungsteiler wird dabei ziemlich warm

Was für ein Spannungsteiler? Oder meinst du ein Netzteil?

> und das Schieberegister wird richtig heiß.

Darf nicht sein.

Autor: Marius (Gast)
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Basiswiderstand brauch ich für meine Transistoren nicht, die sind so 
ausgelegt, dass sie die 5V eigentlich locker wegstecken können.

@Falk: bei Strom und Spannung hab ich im Eifer des Gefechtes vergessen, 
obwohl das eigentlich nicht vorkommen darf.

Ich meine wirklich den Spannungsteiler.
Der ist für 5V bei 1A ausgelegt, und 1A bekomme ich in der ganzen 
Schaltung nicht zusammen.

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

>Basiswiderstand brauch ich für meine Transistoren nicht, die sind so
>ausgelegt, dass sie die 5V eigentlich locker wegstecken können.

Woher hast du diese "Weisheit"? Der Link von dir zeigt auf einen 
stinknormalen NPN-Transistor, der BRAUCHT einen Basisvorwiderstand!

>@Falk: bei Strom und Spannung hab ich im Eifer des Gefechtes vergessen,
>obwohl das eigentlich nicht vorkommen darf.

In der Tat.

>Ich meine wirklich den Spannungsteiler.
>Der ist für 5V bei 1A ausgelegt, und 1A bekomme ich in der ganzen
>Schaltung nicht zusammen.

AUA! Du weisst nicht mal ansatzweise wovon du redest. Oder du bist ein 
Troll.

Gute Nacht

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