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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LED Cube Reverse Voltage


Autor: Markus (Gast)
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Hallo zusammen,

ich bin gerade dabei mir einen 3x3x3 LED Cube zusammenzubasteln, und bin 
nun auf ein Problem gestoßen:
In meiner Schaltung benutze ich keine Transistoren da ich mit 
low-current LEDs arbeite. Ich komme also auf einen max. Strom von ca. 
25mA pro Ebene (Pin), was der µC ja ohne Probleme aushalten sollte 
(ATMega16).
Mein Problem ist nun, wenn ich nun eine Ebene zum Leuchten bringen 
möchte, dann muss ich den Pin zur Ebene ja auf 0 setzen, damit ein Strom 
fließen kann, die anderen Pins der Ebenen muss dann auf 0xff setzen, 
damit dort 5V anliegen und kein Strom fließen kann.
Wenn jetzt dort allerdings 5V anliegen und eine der LEDs in der Ebene 
aus sein sollen dann liegt ja an der zugehörigen Anode auch keien 
Spannung an, also 0V. Jetzt hab ich an der Ebene(Kathode) 5V und an der 
Anode 0V.
Die Rückwärtsspannung der LED ist auf maximal 5V im Datenblatt 
angegeben.
Jetzt meine Frage: Nimmt die LED Schaden, oder nicht? Wenn die 5V 
Rückwärtsspannung erreicht sind wird sie ja leitend, aber ich habe ja 
Vorwiderstände vor den LEDs die den Strom regeln. Oder hat die LED dann 
sofort Schaden genommen wenn die 5V überschritten sind?

Grüße
Felsi

Autor: Markus (Gast)
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Um mein Problem vllt verständlicher zu machen, hier einmal einfacher 
formuliert:
Rv = Vorwiderstand, LED ist klar, (A)=Anode, (K)=Kathode

1. Fall

+5V o-----|Rv|-----|(A)LED(K)|------o 0V


2. Fall

0V o------|Rv|-----|(A)LED(K)|------o +5V

Im ersten Fall ist alles wie üblich, hier gibt es keine Probleme.
Doch was ist im 2.Fall? Nimmt die LED hier einen Schaden? Denn hier 
werden ja die 5V Rückwärtsspannung überschritten. Oder wirkt auch hier 
der Vorwiderstand als Schutz?

Gruß

Autor: JVogel (Gast)
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Soweit ich weiss ist es egal ob du den widerstand vorne oder hinten dran 
hast. Aber die polung nicht aber ich sag nix hab eh keine ahnung :)

Autor: JVogel (Gast)
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LEDs können Verpolungen bis zum Wert ihrer Sperrspannung (einige Volt) 
aushalten, bleiben aber dunkel. Höhere Verpolungsspannung führt zur 
Zerstörung.

Autor: Vlad Tepesch (vlad_tepesch)
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dann stell den Pin der Ebene doch einfach auf Eingang, anstatt auf 5V

Autor: Tobi D. (fanti)
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ach was, wenn im Datenblatt steht "Sperrspannung 5V" dann kann die LED 
das auch ab, da musst du dir keine Sorgen machen, in dem Fall ist es 
auch egal ob da noch ein Widerstand drin ist oder nicht

Die Spannung Kathode zu Anode darf maximal 5V betragen, die LED verhält 
sich so wie eine Diode in Sperrrichtung.
Wird diese Spannung überschritten wird die LED zerstört und dann 
möglicherweise leitent^^

edit
da du, wenn ich dir richtig verstanden habe, die LEDs komplett am µC 
versorgst gibt es da keine Probleme. Der High-Pegel beträgt bei 5V 
Versorung ca. 4,5V (siehe Datenblatt des AVR) und der LOW-Pegel 
irgendwas um die 0,7V, somit hast du an den LEDs maximal 3,8V Fluss- und 
Sperrspannung

Autor: Markus (Gast)
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Ok, erstmal Danke für die Antworten.

Vlad Tepesch schrieb:
> dann stell den Pin der Ebene doch einfach auf Eingang, anstatt auf 5V

das versteh ich jetzt nicht ganz. Wenn ich den Pin auf Eingang stelle 
sind da doch 0V und somit könnte durch die Ebene Strom fliessen. Oder 
lieg ich da komplett falsch? Kenn mich da nich so gut aus.


Tobi D. schrieb:
> *edit*
> da du, wenn ich dir richtig verstanden habe, die LEDs komplett am µC
> versorgst gibt es da keine Probleme. Der High-Pegel beträgt bei 5V
> Versorung ca. 4,5V (siehe Datenblatt des AVR) und der LOW-Pegel
> irgendwas um die 0,7V, somit hast du an den LEDs maximal 3,8V Fluss- und
> Sperrspannung

genau ich hab das direkt an den PINs hängen. Aber im Datenblatt steht 
"Voltage on any Pin except RESET with respect to Ground -0.5V to 
VCC+0.5V". Also sind da doch maximal 5.5V ?

Gruß

Autor: Hannes (Gast)
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Markus schrieb:
> Tobi D. schrieb:
>> *edit*
>> da du, wenn ich dir richtig verstanden habe, die LEDs komplett am µC
>> versorgst gibt es da keine Probleme. Der High-Pegel beträgt bei 5V
>> Versorung ca. 4,5V (siehe Datenblatt des AVR) und der LOW-Pegel
>> irgendwas um die 0,7V, somit hast du an den LEDs maximal 3,8V Fluss- und
>> Sperrspannung
>
> genau ich hab das direkt an den PINs hängen. Aber im Datenblatt steht
> "Voltage on any Pin except RESET with respect to Ground -0.5V to
> VCC+0.5V". Also sind da doch maximal 5.5V ?
>
> Gruß

beides Falsch, ihr dürft nicht rauslesen, was man den pins an Spannungen 
anliegen darf, sondern was sie für output-characteristiken haben. Ich 
hab das Datenblatt nicht offen, aber das dürften irgendwas um die 0,1V 
low-pegel und VCC-0,1V high-pegel sein... wie gesagt steht drin hir 
müsst nur das richtige lesen!

Autor: Kai S. (zigzeg)
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Markus schrieb:
> werden ja die 5V Rückwärtsspannung überschritten. Oder wirkt auch hier
> der Vorwiderstand als Schutz?

Der Vorwiderstand kann leider nicht zum Schutz betragen, denn die 
Spannung die ueber den Widerstand abfällt hängt vom Strom ab, der durch 
den Widerstand fliesst. Fliest kein Strom (weil die Diode sperrt) fällt 
auch keine Spannung ab. Also liegt die volle Spannung an der Diode an. 
In dem Moment wo ein Strom beginnt zu fliessen fällt dann natürlich 
sofort Spannung über dem Widerstand ab. Keine Ahnung, ob die Diode 
trotzdem kaputt gehen könnte.

@Hannes
Im Datenblatt, (zwar vom ATmega644, sollte aber ähnlich sein) steht 
leider nur drin, dass die Spannung am Ausgang mindestens 4.2V beträgt 
(bei 20mA). Eine maximale Spannung habe ich nicht gefunden.

Wer weiss es genauer ?

ZigZeg

Autor: Tobi D. (fanti)
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Hannes schrieb:
> beides Falsch, ihr dürft nicht rauslesen, was man den pins an Spannungen
> anliegen darf, sondern was sie für output-characteristiken haben. Ich
> hab das Datenblatt nicht offen, aber das dürften irgendwas um die 0,1V
> low-pegel und VCC-0,1V high-pegel sein... wie gesagt steht drin hir
> müsst nur das richtige lesen!


leider auch falsch,
immer diese Behauptungen ohne sich damit zu beschäftigen^^

im Datenblatt des ATMega16 steht:
Output Low Voltage 0.7 max
Output High Voltage4.2 min

hilft zwar auch nicht weiter, da der typische Wert nicht angegeben ist,
aber wir sind uns doch alle einig, dass wenn als Versorgung 5V benutzt 
werden, die LEDS keine Spannung größer 5V abbekommen können-> somit 
Problem gelöst

Autor: MagIO (Gast)
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Also ich würde dem Tipp mit dem Umschalten auf Eingang nachgehen. Die 
Eingansstufe ist ja hochohmig und da fließt nicht viel Strom. Allerdings 
neigen die Low-Power-LEDs dazu auch bei geringem Strom schon zu 
flackern. Wenn dem so ist einfach die Anode der LED noch über z.B. 10k 
auf GND legen, dann flackert nix mehr.

Also:
Ouput-Register für alle Anoden-PINs auf 1
Einschalten geht dann mit entsprechendem Port auf Ausgang
Ausschalten mit Port auf Eingang umschalten

Autor: Markus (Gast)
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Vielen Dank für die ganzen Antworten. Das mit dem Eingang hab ich jetzt 
verstanden. So werd ich das wohl machen.

Grüße

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