Moin, ich habe als Experiment mir eine 4x4 LED-Matrix gebastelt. Getrieben wird die Matrix über einen msp430f2013, welcher seine Versorgungsspannung (VCC1) über den Programmieradapter bekommt. Die LED's bekommen ihren Strom von eimem externen Netzteil (VCC2). Die Masse ist von beiden verbunden. Die Matrix läuft auch, kann alle Muster darstellen, die ich möchte. Nun zu meinem Problem: Durch Zufall viel mir auf, dass die Matrix auch funktioniert, wenn das externe Netzteil ausgeschaltet ist, also VCC2=0V. Nun zu meiner Frage: Habe ich bei meinem Aufbau (siehe Schaltplan) einen Denkfehler, oder habe ich irgendwo einen Kurzschluss? Hoffe der Schaltplan ist verständlich, ich musste etwas improvisieren, da ich den msp430f2013 nicht in der Bibliothek und auch im Netz nicht gefunden habe. Hoffe ihr könnt mir weiter helfen. Mit freundlichen Grüßen Mirko
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Hallo Mirko, du hast eher einen Denkfehler. Schau dir mal das Symbol der oberen Transistoren genau an: Der Pfeil in der B-E-Strecke stellt eine Diode dar. Dort ist auch wirklich eine vorhanden. Das heisst, dass deine Matrix bei fehlender VCC2 direkt aus dem Controller versorgt wird. Ist aber nicht besonders nett. btw: Ein Bauteil in EAGLE zu erfassen ist weder kompliziert noch aufwändig und garantiert weniger fehleranfällig als deine Bastelei.
Mirko S. schrieb: > Nun zu meinem Problem: Durch Zufall viel mir auf, dass die Matrix auch > funktioniert, wenn das externe Netzteil ausgeschaltet ist, also VCC2=0V. Dann fließt Strom über die BE-Diode des folgenden Transistors aus dem Port. Brauchen Deine LEDs keine Vorwiderstände? Wenn doch - aua.
Mirko S. schrieb: > funktioniert auch > wenn das externe Netzteil ausgeschaltet ist, also VCC2=0V. -Wie lange? Elko-Restladung vom Netzteil ? -Spannung VCC2 wirklich gemessen oder nur geglaubt?
> Die Matrix läuft auch, Du solltest mal über strombegrenzende Widerstände nachdenken. Und du weisst hoffentlich, daß in dieser Schaltung VCC2 nicht höher als VCC1 sein darf. Aber VCC(beide) höher sein muß als: 0.4V (Spannungsabfall untere Transistoren) + 2.1...3.6V (Spannungsabfall LEDs) + 0.7V (Spannungsabfall obere Transistoren) + 0.4V (Spannungsabfall uC Ausgang) und + Spannungsabfall Widerstand der bei dir fehlt. Siehe http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.8.1
Die fehlenden Vorwiderstände der LEDs werden durch die fehlenden Basis-Widerstände der Transistoren (alle npn??) kompensiert ;-)
Bernd Rüter schrieb: > Die fehlenden Vorwiderstände der LEDs werden durch die fehlenden > Basis-Widerstände der Transistoren (alle npn??) kompensiert ;-) Daher der Begriff "Nullkompensation". Man lernt nie aus. :)
So, erstmal danke für die vielen Antworten. Philipp Burch schrieb: > Der Pfeil in der B-E-Strecke stellt eine Diode > dar. Dort ist auch wirklich eine vorhanden. Das heisst, dass deine > Matrix bei fehlender VCC2 direkt aus dem Controller versorgt wird. Ist > aber nicht besonders nett. Das heißt also dass auf jeden Fall an VCC2 Spannung anliegen muss, richtig? Oder habe ich eine falsche Verdrahtung mhh schrieb: > Brauchen Deine LEDs keine Vorwiderstände? Wenn doch - aua. Begrenze den Strom + Spannung über Labornetzteil. Ich gebe zu, dass es keine gute Lösung ist... Soll auch geändert werden. oszi40 schrieb: > -Wie lange? Elko-Restladung vom Netzteil ? > -Spannung VCC2 wirklich gemessen oder nur geglaubt? Wirklich gemessen, sogar nachdem das Netzteil nicht mehr mit der Matrix verbunden war. Bernd Rüter schrieb: > Die fehlenden Vorwiderstände der LEDs werden durch die fehlenden > Basis-Widerstände der Transistoren (alle npn??) kompensiert ;-) Sind alle npn. Was meinst du genau mit den Basiswiderständen?
Mirko S. schrieb: > Was meinst du genau mit den Basiswiderständen? Der Transistor spielt Kurzschluss für den Port auf ein 0,7V Niveau. Deshalb muss ein Widerstand vor die Basis zur Strombegrenzung.
mhh schrieb: > Der Transistor spielt Kurzschluss für den Port auf ein 0,7V Niveau. > Deshalb muss ein Widerstand vor die Basis zur Strombegrenzung. Und was für Werte sind da angebracht?
> so kann man es auch machen ... die ULM heissen allerdings ULN und wenn man TPIC6B595 stattdessen nehmen würde, könnte man sich die 595 sparen. Bei einem Darlington dessen Bezeichnung ich nicht lesen kann könnte man aber auch direkt aus dem 75HC595 versorgen. > 10 kOhm werden gern genommen. Viel zu viel, rechne mal nach. Es müssen (bei 20mA LEDs) 320mA geschaltet werden, bei Sättigung der Transistoren sollte 1/10 bis 1/20 des Strom in die Basis fliessen, also 16 bis 32mA, die meisten Ports schaffen eh nur 20mA, mach 220 Ohm.
Super :) werde das hier gleich mal umlöten, und mir noch einmal ein paar Gedanken richtung Strom, Verlust und Co. machen. Eine Frage hab ich aber leider noch: MaWin schrieb: > Und du weisst hoffentlich, daß in dieser Schaltung VCC2 nicht höher als > VCC1 sein darf. Ehrlich gesagt war mir das nicht bewusst. Mag mir das einer erläutern?
> Mag mir das einer erläutern? Du verwendst in deiner Schaltung Emitterfolger VCC2 | Port ---|< NPN |E LEDs Das Port kann eine Spannung von 0 Volt und von VCC1 Volt liefern. Am Emitter, den LEDs, kommt immer diese Spannung -0.7V an, weil der Transistor ab 0.7V Spannung zwischen Basis und Emitter leitend ist. Egal ob die Spannung VCC2 = VCC1 ist oder (beispielsweise) 3 Volt höher, es kommen nicht mehr als VCC1-0.7V an die LEDs. Kaputt gehen die Transistoren nicht gleich (erst bei Überschreitung der 80V des BC546) aber die LEDs sehen nicht mehr Spannung. Ist VCC2 kleiner als VCC1 (oder offen) fliesst der Strom direkt aus den Ausgängen des ICs, die Transistoren haben keine verstärkende Wirkung, bei 20mA pro port ist ungefähr Shcluss, die LEDs sind nicht mehr ausreichnd hell (deine LED wurde dadurch vermutlich vor dem Ableben gerettet, mit angeschlossenen VCC2 und wirksamen Transistoren hätte es die LEDs wohl mangels Strombegrenzung durch Vorwiderstände zerfetzt). Siehe den gegebenen Link für verschiedene Arten von Mutiplexanzeigen und deren Rahmenbedingungen.
@MaWin: Vielen Dank für diese Ausführung, da wird mir einiges klar. Einmal noch Nachgefragt: Also dient ein Transistor nicht dazu eine Spannung zu verstärken, sondern einen Strom?
> Also dient ein Transistor nicht dazu eine > Spannung zu verstärken, sondern einen Strom? Ganz klares JA bei bipolaren Transistoren. Sie verstärken den Strom. Will man mit ihnen was mit Spannungen machen, muss man Spannung in Strom bzw. Strom in Spannung per geschickt gewählten Widerständen umsetzen. Daraus ergeben sich die diversen Transistorgrundschaltungen. Bei MOSFETs ist die Sache ein bischen anders, da steuert eine Spannung einen Widerstand (na ja, so ungefähr).
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Gut das dieser Irrtum bei mir beseitigt wurde :) Habe jetzt den Schaltplan ein bisschen geändert. Müsste jetzt meiner Meinung nach Stimmen. Bei der Stromberechnung ging ich von 20mA pro LED aus, und da ich eine 4x4 Matrix hab vom vierfachen Strom, also 80mA
Passt, bis auf: > von 20mA pro LED aus, > und da ich eine 4x4 Matrix hab vom vierfachen Strom, also 80mA 4 x 4 sind immer noch 16, und 16 mal 20 sind immer noch 320mA, die deine Spaltentransistoren schalten können müssen, was über dem zulässigen Peak-Strom des BC546 liegt. Nimm BC338 oder BC368. Denn die 20mA pro LED müssen IM MITTEL fliessen, da jede aber nur 1/4 der Zeit an ist, ist der Strom im AN-Moment 4 mal so hoch, also 80mA und davon gehen 4 auf denselben Transistor, also 320mA.
Du betreibst jetzt mehrere LEDs parallel an einen Vorwiderstand, was grundsätzlich problematisch ist, weil auch LEDs sich erwärmen und einen negativen Temperaturkoeffizienten haben, was dazu führt, dass die LED, die zufällig ein bisschen besser leitet, weil sie einen Bruchteil wärmer ist, sich anteilig mehr Strom zieht als die andere, was wiederum dazu führt, dass sie sich mehr erwärmt usw.. Das ganze verstärkt sich selbst, bis eine der LEDs ganz kaputt geht, und die nächste dran ist. Ich würde in den Spalten, also an den Kollectoren von Q5 bis Q8 zusätzliche Widerstände einbauen, um die LEDs, die gleichzeitig an sind, voneinander zu entkoppeln. So wie es jetzt aussieht, dürfte immer nur eine LED gleichzeitig leuchten.
Nachtrag: Ist natürlich quatsch, was ich geschrieben habe, wenn Du die Matrix spaltenweise und nicht zeilenweise betreibst, also in jeder Zeile nur eine LED gleichzeitig angesteuert wird.
>> die ULM heissen allerdings ULN und wenn man TPIC6B595 stattdessen nehmen >> würde, könnte man sich die 595 sparen. Bei einem Darlington dessen >> Bezeichnung ich nicht lesen kann könnte man aber auch direkt aus dem >> 75HC595 versorgen. wird der 75HC595 ohne einen Treiber nicht schaffen ! der erste 75HC595 muss die Zeilen treiben und damit alle LEDs der aktiven Spalten, d.H. ( x mal ) Spalten Strom
> wird der 75HC595 ohne einen Treiber nicht schaffen ! Hä? 15 x 8 Multiplex von 20mA nominal LEDs. Macht 160mA peak pro LED, und 2.4A pro Zeilentransistor, der ein Darlington ist. Keine Ahnung, welches Modell er da genommen hat, das Bild ist zu klein um die Schrift zu erkennen, aber ein BD676 "verbleiter Energie Darlington" wäre angemessen. Der schaltet 2.4A. Zu Sättigung braucht der erste Transi 1/10 Basisstrom und der zweite 1/10 davon, also 24mA. Das schafft ein 74HC595. Es ist zu einer Zeit sowieso nur ein Ausgang belastet, also auch kein Problem mit Überschreitung von Ivss. Man braucht einen Basisvorwiderstand von 220 Ohm. Da der 74HC595 mit 5V versorgt wird, der Darlington an 7.2V hängt, ergibt sich die Besonderheit, daß auch im ausgeschalteten (595 liefert HI) Zustand 7.2 - 0.7 -0.7 -0.7 - 5v = 0.1V verbleiben die durch den Spannungsteiler aus 220 Ohm und dem PullUp auf unter 1.2V Ube gedrückt werden müssten. Dazu reicht ein PullUp von 1k Ohm, dann schaltet des Darlington sicher aus. Ich sehe da nicht das Problem, warum man den ULN2803 nach dem Zeilentreiber 75HC595 nicht weglassen könnte.
MaWin schrieb: > 4 x 4 sind immer noch 16, und 16 mal 20 sind immer noch 320mA Es leuchten ja aber nicht alle 16 LED's gleichzeitig, sondern maximal 4 Gleichzeitig. An Q1-Q4 Lege ich das Muster an, und schalte mit Q5-Q8 jeweils die Spalte ein. Also müsste durch die Transistoren Q1 bis Q4 maximal 20mA x 4(wegen nur ein viertel der Zeit an) = 80mA fließen und lediglich durch die Transistoren Q5-Q8 320mA oder?
Natürlich geht's um Q5 bis Q8, bei Q1 bis Q4 mit ihren 80mA wäre es schlimm, wenn die 320mA schalten müssten, denn sie haben den (hier unnötigen) 220 Ohm Basiswiderstand. Selbst bei einer Emitterfolger-Stromverstärkung von 100 würde das 3.2mA über 220 Ohm ziehen, also 0.7V Spannungsabfall bewirken, also nur 3.4V statt 4.1V für LED, 5 Ohm und Q5-Q8 Schalttransis, was schon zu deutlichen Helligkeitseinbussen führen würde. Ich hab bei den Basiswiderständen vor Q1-Q4 nur deswegen nicht gemeckert, weil sie bei 80mA noch nicht störend auffallen.
@ MaWin hatte Dich falsch verstanden ... ich dachte der 75HC595 sollte direkt die Zeile mit x Spalten treiben ... die TPIC6B595 sind auf jeden Fall schwerer zu bekommen und 75HC595 + ULN2803 hatte ich nun mal liegen ... Die Zeichnung(Schaltung) ist nur ein Auszug und hat eigentlich 64 (8x8) Spalten, deswegen auch der Leistungstransistor für die Zeilen ... Bei dem Transistor handelt es sich um einen D45H8 (60V 8A) das ganze wird von einem IOW56 angesteuert und funktioniert so wie es ist gut ... http://greinert.dyndns.org/main/index.php?id=20091109hggw53kf775ms528gd5a5h27 Gruss Ralf
Ralf G. schrieb: > die TPIC6B595 sind auf jeden Fall schwerer zu bekommen und 75HC595 + > ULN2803 hatte ich nun mal liegen ... was ist da schwer zu bekommen? RS hat die Dinger im SOIC und PDIP Format... http://at.rs-online.com/web/search/searchBrowseAction.html?method=searchProducts&searchTerm=tpic6b595&x=0&y=0
wie gesagt ... ich hatte die 74HC595 und die ULN2803 liegen ... zum Zeitpunkt als die Schaltung entstanden ist, wusste ich gar nicht das es die TPIC6B595 gibt ... geschweige wo man die her bekommt ... und wenn man nach den TPIC6B595 googelt bekommt man hauptsächlich Datenblätter ... aber keine Bezugsquellen ... bei RS hatte ich nicht nach gesehen ... Gruss Ralf
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