Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 36 Sieben-Segment-Anzeigen Multiplexen


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von Abud D. (kalko)


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Hallo zusammen,

ich möchte gerne eine Anzeige mit 36 7-Segment-Anzeigen (4x9) aufbauen. 
Folgendes habe ich verwendet:

- ATMega8535 (weil ich den noch rumliegen hatte)
- 10x 74HC595D Schieberegister (auch vorhanden)
- 1x UDN2981AN Treiber für die Displays
- RTC,LM75 ist aber nicht wichtig!!!

Meine Frage ist: Kann ich es im Multiplexbetrieb so realisieren 
(Ströme!!!)?

Ich muss ein Multiplexverhältniss von 36:1 realisieren. Ob das mit den 
Strömen gut geht?????

Kann ich vielleicht anstatt 1 Anzeige 2 bzw. 3 Anzeigen Einschalten? 
Bringt das überhaupt was?

Noch ein paar Daten zu der 7-Segment-Anzeige:
- Peak Forward Current Per Segment (1/10 Duty Cycle bei 0.1ms) => 80mA
- Vf => 2.2V
- If => 20mA

Hat vielleicht jemand eine IDEE wie ich die Anzeigen am Besten und am 
Stromsparendsten Multiplexen kann????

von Martin (Gast)


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Abud D. schrieb:
> Ich muss ein Multiplexverhältniss von 36:1 realisieren.

Abud D. schrieb:
> - Peak Forward Current Per Segment (1/10 Duty Cycle bei 0.1ms) => 80mA

Höher als die 80mA würde ich auch bei noch geringerem Tastverhältnis 
nicht gehen, d.h. du würdest bei einer Helligkeit entsprechend 2,2 mADC 
liegen. Reicht das für deinen Einsatzzweck?

von Einer (Gast)


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Abud D. schrieb:
> Ich muss ein Multiplexverhältniss von 36:1 realisieren.

Wieso?

Anstatt 36:1 mit 8 Bit nimm 9:1 mit 32 Bit.

von Thorsten S. (whitejack)


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...wir können dir sicher Details verraten zu deinen Anzeigen.

Da du ja den Typ X verwendest, würde ich den Strom Y mal preisgeben und
die Spannung V nicht zu vergessen. Vielleicht hilft auch eine
Typenbezeichnung.

Nur so zur Info, die Idee mit dem Multiplexen ist gerade erst einen Tag
alt und es gibt nicht viele Anfragen dazu hier, nur so ca. 3 Stück am
Tag seit 10 Jahren, aber das kannst du dir dann ja auch mal ausrechnen.

Ein Multiplexbetrieb von 1/36 ist eine tolle Sache, dann fließen bei
einer standard LED ca 20mA x 36Anzeigen 720mA durch eine LED, mal 8
Segmente dann 5,7Ampere pro Dispaly.

In dem Fall könnte man sich schon mal fragen ob man mal ins Datenblatt
guckt.

Zudem, klasse das du 10 Register verbaut hast, aber nur 2 im Schaltplan,
das versteht sicher jeder!

T.

von Ulrich (Gast)


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So unmöglich ist der Vorschlag nicht, es ist nur die Frage, ob die LEDs 
mit dem geringen Strom und 1:4 Multiplexing noch hell genug sind.

Der Strom ist 2 Fach begrenzt:
Die HC595 vertragen maximal ca. 8 mA
Der  UDN2981 kann auch maximal etwa 400 mA liefern. Selbst wenn man da 
Kanäle parallel schaltet wird es nicht viel mehr. Aufgeteilt auf 9 
Displays sind das ca. 40 mA je Stelle oder 5 mA je Segment.

Die einzelnen LEDs wäre also etwa so hell wie mit 1,25 mA im Mittel- 
maximal, wenn man in den Specs. des IC bleiben will.

Bei einem effizienten nicht zu großen Display und nicht zu viel 
Umgebungslicht reicht das.

Am Stromverbrauch kann man nicht viel ändern , den LEDs ist es relativ 
egal wie der Strom zeitlich verteilt ist, so lange man in den übliche 
Grenzen bleibt. Man könnte nur noch bei der Spannung (z.B. 3,5-4 V ?) 
etwas sparen, wenn man statt dem UDN2981 Treiber mit weniger 
Spannungsverlust wählt - z.B. 4 P Kanal MOSFETs. Damit könnt man dann 
auch bis auf 8 mA je Segment gehen.

von Abud D. (kalko)


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Danke für die schnellen Antworten!!!

zu den 32 Bit habe ich mir schon gedacht. Danke!

@Ulrich
Da ich die Anzeige ausschließlich im Normalbelichteten Raum Verwende, 
muss es nicht umbedingt sehr hell sein aber 1,25mA sind glaube ich etwas 
wenig. Besser finde ich es mit der MOSFET variante. Das ist glaube ich 
am einfachsten im Schaltplan geändert. Die 8mA muss ich dann hinnehmen, 
da ich die Schieberegister schon gekauft habe. Aber ich glaub, dass die 
8mA reichen werden.

Mit der Spannung habe ich es nicht kannst verstanden was du meinst. 
Danke!!

von Falk B. (falk)


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LED-Matrix die 10875te.

von ich (Gast)


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nimm 9 Stück SAA1064

von Peter D. (peda)


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Ulrich schrieb:
> Der Strom ist 2 Fach begrenzt:
> Die HC595 vertragen maximal ca. 8 mA

Maximal heißt, daß Du für die Begrenzung verantwortlich bist.
Der IC begrenzt nicht, der macht nur puff bei Überlastung.

Es gibt zwar ICs mit Stromausgang (z.B. MAX7219), aber dann steht das 
auch im Datenblatt.


Peter

von Abud D. (kalko)


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Ich werde es wie bei led-matrix realiesieren. Ich nehme 4 PMOSFETs und 
für jedes segment nach dem Schieberigister ein Transistor in 
Emitterschaltung verwenden. Am Besten ein 8er Transistornetzwerk wenn 
ich so etwas finde. Müsste Theoretisch so klappen oder?

von iaoffline (Gast)


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Abud D. schrieb:
> ich möchte gerne eine Anzeige mit 36 7-Segment-Anzeigen (4x9) aufbauen.

Mal abseits von der Suchfunktion (sehr zu empfehlen). Das wird nicht 
funktionieren weil du die Anzeigen nicht beliebig kurz aufblitzen lassen 
kannst. Um flackerfrei zu werden sind mindestens 25Hz Wiederholrate 
nötig.

36 Anzeigen nacheinander 25 x in der Sekunde so aufblitzen zu lassen das 
dein Auge noch was sieht erfordert sehr helle Lichtblitze (falls das 
überhaupt möglich ist). Wenn da was schief geht ballerst du dem arglosen 
Zuschauer einen Blitz ins Auge den er sehr wahrscheinlich nie vergessen 
wird.

von Dietrich L. (dietrichl)


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iaoffline schrieb:
> 36 Anzeigen nacheinander 25 x in der Sekunde so aufblitzen zu lassen ...

Leute, lest Euch doch durch, was Abdul D. schrieb! Er hatte nie vor, 
das Multiplexen über alle 36 Anzeigen laufen zu lassen! Es sollten nur 4 
Gruppen sein.

Abud D. schrieb:
> Ich nehme 4 PMOSFETs und
> für jedes segment nach dem Schieberigister ein Transistor in
> Emitterschaltung verwenden. Am Besten ein 8er Transistornetzwerk wenn
> ich so etwas finde. Müsste Theoretisch so klappen oder?

Du kannst ja mal durchrechnen, ob es z.B. mit ULN2803 geht, d.h. die 
Sättigungsspannung der Darlingtons für Deine Anwendung klein genug ist. 
Wenn Deine LEDs keine besonders hohe Spannungen haben, müsste das gehen.

Gruß Dietrich

von MaWin (Gast)


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> Ich muss ein Multiplexverhältniss von 36:1 realisieren.

Nein, du musst nicht, es gibt auch andere Lösungen,
die dann sogar vernünftig funktionieren.

Um es richtig zu machen, guckt man ins Datenblatt der
7-Segment Anzeige: Wie hoch ist der Pullstrom im Vergleich
zum Nennstrom. Oft 50mA zu 10mA, und damit ist beim
Multiplex bei 1:5 Schluss.

Auch ein 74HC595 liefert maximal 20mA (eigentlich nicht
mal das pro Pin, denn der Gesamtstrom ist oft auf 80mA
limitiert)

Deine Bauteile klingen nach
1 UDN2981 von dem je nur 1 Ausgang an ist macht den 350mA
Spaltentreiber.
9 74HC595 machen die Zeilentreiber und müssten 40mA nach
Masse ableiten. Da sie nur 20mA dürfen (eigentlich nur 10)
sind die Displays aber nicht einem mittleren Strom von
10mA ausgesetzt, sondern nur 5mA oder gar 2.5mA. Ob sie
da schon hell genug sind ? 9 TPIC6B595 wären besser als
Segmenttreiber geeignet, oder wenigstens 74AC595.

von Dietrich L. (dietrichl)


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Dietrich L. schrieb:
> Er hatte nie vor, das Multiplexen über alle 36 Anzeigen laufen zu lassen!

Ich widerrufe: er hatte es - wie MaWin soeben zitierte - im ersten Post 
doch angedeutet.

Gruß Dietrich

von Peter D. (peda)


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Man kann auch einen 74HC595 pro Anzeige nehmen.
Der Vorteil ist, das Layout wird sehr einfach:

Beitrag "Re: Programmer mkII gibt auf"


Peter

von Abud D. (kalko)


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Ne ich mache es jetzt anders!

Für den Spaltentreiber nehme ich 4 PMOSFETS (Z.B. SI4435BDY) und als 
Zeilentreiber nehme ich für je eine Anzeige 1x ULN2803A (der kann max. 
500mA) also insgesamt 9x74HC595, 9xULN2803A und 4xPMOSFETs.

Gemultiplext wird immer 4 Anzeigen zusammen. Das heißt beim worst case 
(alle segmente an) 8 x 20mA x 4 = 640mA das schaffen die MOSFETS und pro 
Anzeige 160mA das schaft auch der ULN2803A. Oder habe ich da was 
übersehen???

Danke für die Antworten!!!

von Abud D. (kalko)


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ich habe doch pro Anzeige einen 74HC595.

von MaWin (Gast)


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> (alle segmente an) 8 x 20mA x 4 = 640mA das schaffen die MOSFETS
> und pro Anzeige 160mA das schaft auch der ULN2803A.

> Oder habe ich da was übersehen???

Vielleicht.

20mA ? Viele 7-Segment-Anzeigen sind für 10mA gebaut.

Schau doch mal ins Datenblatt, auch nach dem Pulsstrom.

von MaWin (Gast)


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> Noch ein paar Daten zu der 7-Segment-Anzeige:

Tschuldigung, hattest du.

von TestX .. (xaos)


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Abud D. schrieb:
> Gemultiplext wird immer 4 Anzeigen zusammen. Das heißt beim worst case
> (alle segmente an) 8 x 20mA x 4 = 640mA das schaffen die MOSFETS und pro
> Anzeige 160mA das schaft auch der ULN2803A. Oder habe ich da was
> übersehen???

ja, denn für den kurzen moment gibst du den LEDs ja keine 20mA sondern 
80mA, damit die Hellogkeit ausreichend ist..
=> 8*80mA*4 = 2.5A - der ULN schafft auch nicht unbedingt 500mA, schau 
dir das Datenbaltt an, die max TDP ist meistens früher überschritten

von m.n. (Gast)


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Abud D. schrieb:
> ich habe doch pro Anzeige einen 74HC595.

Vielleicht einen CD4094/Ziffer. Als SMD passen sie schön unter die 
Anzeigen. Ohne Widerstand fließen ca. 5mA/Segment und es gibt keine 
Probleme mit dem Timing, Flimmern oder Stromspitzen.

Anbei ein Beispiel für sechs Stellen, das man problemlos auf 36 Stellen 
kaskadieren kann.

von Abud D. (kalko)


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Ich weiß man kann es auch mit 10mA betreiben aber die frage ist, ob es 
beim multiplexen noch hell genug ist. Ich überleg noch auf den max. 
continous current von 25 mA zu gehen. Habe aber Angst von den Spitzen 
Strömen beim multiplexen. Wie kann man die denn berechnen?

von m.n. (Gast)


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Abud D. schrieb:
> Ich überleg noch auf den max. continous current von 25 mA zu gehen.

Dazu noch etwas: 'high brightness' Typen sind mit 5mA schon so hell, 
dass man sie bei Raumlicht dimmen muß, damit sie nicht blenden.
Stromsparen ist angesagt!

von Abud D. (kalko)


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Der CD4094 ist auch nur ein Schieberegister wie der 74HC595. Der 74HC595 
kann sogar mehr als 5mA pro Pin.

von Abud D. (kalko)


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ok dann kann ich ja erst auf 5mA begrenzen und schauen wie hell die 
Anzeige, notfalls kann man den strom noch etwas erhöhen.

von m.n. (Gast)


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Abud D. schrieb:
> Der 74HC595 kann sogar mehr als 5mA pro Pin.

Es gäbe auch den 74HC4094, der mehr Strom liefern kann.
Beim CD4094 braucht man aber keine Widerstände zur Strombegrenzung; das 
ist der Vorteil.

von MaWin (Gast)


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> das ist der Vorteil.

Und der Nachteil ist dann,
daß die Segmente stark unterschiedlich hell sind.

von Uwe S. (de0508)


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Hallo Abdu,

ich habe für mich eine andere Lösung gewählt.

Für je ein Modul mit 4x 7-Segment LED-Anzeige (gem. Anode) verwende ich 
einen atTiny2313 und wenig Aussenbeschaltung.

Die atTiyn2313 werden über die RS232-Schnittstelle (TTL-Pegel) und (ein) 
zwei weiteren Bits kaskadiert (aneinander gereiht).

"AVR LED-Anzeige mit atTiny2313"

Hier der Schaltplan:

- http://www.qrpforum.de/index.php?page=Attachment&attachmentID=9727

und eine der ersten Firmware, noch ohne Kaskadierung.

- http://www.qrpforum.de/index.php?page=Attachment&attachmentID=9692

Die LED-Anzeige wird mit 1000Hz gemultiplext, so dass jede der 4-Stellen 
mit 250Hz ein 'update' erhält.

Über den seriellen Eingang (TTL-Pegel( lassen sich mit 9.600 Baud,8,N,1 
einfach Zeichenketten in die Anzeige schreiben.

Beispiel:
"Hallo Welt heute ist der 27.09.2011\r"

Ist der Text länger als 4 Zeichen, so wird die Text der Anzeige 
automatisch nach links gescrollt, also das Sichtfenster nach Rechts.

von Abud D. (kalko)


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Das Problem ist, dass ich die 74hc595 schon gekauft habe. Werde es jetzt 
erstmal damit probieren. Werde dann den neuen Schaltplan sobald er 
fertig ist Posten.

Danke an alle!!!

von Peter D. (peda)


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Uwe S. schrieb:
> Hier der Schaltplan:
>
> - http://www.qrpforum.de/index.php?page=Attachment&a...

Du magst also unterschiedlich helle Digits.
Oder sind die 16Cent für die 4 Digittreibertransistoren zu teuer?


Peter

von Abud D. (kalko)


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Da bräuchte ich ja 9 atTiny2313 controller! Finde ich nicht so gut.

von Uwe S. (de0508)


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Hallo Peter,

im angehängten Schaltplan sind die für das Auge gleich hell.

Das machen die Widerstände in den Kathoden des LED-Moduls.

Im begleitenden Text schreibe ich noch, dass 68Ohm die untere Grenze 
ist, mit 330Ohm leuchtet die Anzeige auch noch hell genug.

von m.n. (Gast)


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MaWin schrieb:
> Und der Nachteil ist dann,
> daß die Segmente stark unterschiedlich hell sind.

So so, das würde ich gerne einmal sehen.
Man nimmt nur einen Ausgang/Segment :-)

von MaWin (Gast)


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Hier sieht man brutal unterschiedlich helle 7-Segment Stellen
http://www.grautier.com/grautier/index.php?/categories/1-Elektronik/P3.html
allerdings verwendet der sogar ausgleichende Widerstände. Entweder er 
überlastet den CD4094 (Widerstände zu niederohmig) und man sieht dessen 
unterschiedliche Strombegrenzung, oder die Displays selbst sind als 
Restposten von Pollin so schlecht.


Hier ohne Vorwiderstände ist es recht gleichmässig hell
(wenn auch ziemlich dunkel)
http://www.kmitl.ac.th/~kswichit/xtimer14094/xtimer1.html
aber das garantiert dir der IC Hersteller nicht.

von Reinhard Kern (Gast)


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Hallo,

ich habe schon vor 20 Jahren Medizingeräte verkauft mit 32 Stellen, 
organisiert als 4 x 8 - also 8 Digittreiber und 4 x 7/8 Segmenttreiber, 
das ist halt jeweils ein IC und ein Widerstandsnetzwerk. Dabei gibt es 
keinerlei Probleme, davon noch zwanghaft Treiber und Widerstände 
einsparen zu wollen, ist meiner Meinung nach unprofessionell, 
insbesondere auch Multiplexraten > 16.

Dabei müssen die Segmenttreiber ca 50 mA können und die Digittreiber 
1..2 A, kein Problem für einen PNP-Transistor oder MOSFET. Bei sparsamen 
Displays natürlich weniger.

Gruss Reinhard

von Peter D. (peda)


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MaWin schrieb:
> Hier sieht man brutal unterschiedlich helle 7-Segment Stellen
> http://www.grautier.com/grautier/index.php?/catego...

Das ist nur der Betrachtungswinkel und Überbelichtung.
Die '0' leuchtet nicht dunkler, als die '4'.

Wo man aber die Überlastung des Ansteuer-ICs sehr deutlich sieht, ist 
hier:
Beitrag "Re: Charlieplexing Infos"
Der '-' ist hellgelb und die '8' dunkelrot.


Peter

von Abud D. (kalko)


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Danke Reinhard müsste dann so klappen.

von m.n. (Gast)


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So sieht das bei mir aus; wo ist sind die stark unterschiedlichen 
Segmente? Die anderen hunderte Anzeigen waren auch nicht 
ungleichmäßiger.

Na gut, ich hätte die Staubteilchen vorher wegwischen sollen.
Ich kaufe nicht auf dem Schrottplatz ein!

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