Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Vorwiderstand für Sieben-Segment-Anzeige


von Jannis C. (kabelwurm)


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Hallo,
ich habe vor, demnächst mit einer Sieben-Segment-Anzeige zu arbeiten.
Die Anzeige die ich verwenden möchte ist die SA08-21 von Kingbright.
DB: 
http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/232980/KINGBRIGHT/SA08-21EWA.html

Auf Seite 2 stehen die Maximum Ratings. Meine Frage ist, wie errechne 
ich den nötigen Vorwiderstand beim Multiplexing?
Mir ist bekannt, dass ich den Strom ungefähr um den Faktor erhöhen muss, 
wie ich Anzeigen verwenden wil. Da ich 6 Anzeigen brauche, muss ich 
ungefähr den sechsfachen Strom benutzen.
Das würde bedeuten 5V/(30*6)= ~28 Ohm
Da im Datenblatt aber als maximaler Strom 160mA also 5V/160= ~31 Ohm
Darf ich diesen Widerstand jetzt verwenden wenn ich nebenbei noch ein 
Tastverhältnis von 1/10 und eine Pulslänge von 0.1ms im Programm 
vorsehe, wie im Datenblatt beschrieben?
Wenn ja,stimmt mein Gedankengang:
Ich brauche also den Größten Gemeinsamen Teiler von 10 und 1 also 1
-> Timerinterrupt alle 0.01ms also 10000Hz oder 10Khz
Brauche ich diese hohe Frequenz überhaupt oder reicht auch eine 
niedrigere und ein geringerer Strom?
Eine Frage noch Offtopic: Schaltet ein PNP-Transitor schaltet bei 
Low-Pegel an der Basis durch?
Gruß Jannis

von Peter II (Gast)


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Jannis C. schrieb:
> Da ich 6 Anzeigen brauche, muss ich
> ungefähr den sechsfachen Strom benutzen

Das Datenblatt sagt aber dazu:
   Peak Forward Current: 160mA

von Jannis C. (kabelwurm)


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Hallo,
das habe ich doch auch geschrieben:
Jannis C. schrieb:

> Da im Datenblatt aber als maximaler Strom 160mA also 5V/160= ~31 Ohm

Gruß Jannis

von Peter II (Gast)


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sorry übersehen,

du musst die 31Ohm verwenden, im [1] steht ja drin das der Peak-Strom 
für 1/10 gilt.

von Jannis C. (kabelwurm)


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Hallo,
Heißt das, dass ich die Anzeige mit 10KHz Multiplexen muss damit mir die 
LEDs nicht abrauchen?
Wichtig währe für mich noch meine andere Frage mit dem Transistor, da 
ich da je nach dem zwischen zwei ICs unterscheiden. Einmal den 74HC139 
oder dem 74HC237.
Als Low-Side-Driver kann ich doch einfache NPN-Transistoren verwenden, 
da der ULN2803 mit 8*160 schon überlastet ist?
Gruß Jannis

von Chris (Gast)


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Schau im Datenblatt deines uC nach, IO pin source/sink current vs output 
voltage und bring das mit deiner Led überein, dann weisst du wieviel 
Volt und Amper da fliesst ohne einen Vorwiderstand und dann 1/10 Pulsin 
benutzen.

von Peter II (Gast)


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Jannis C. schrieb:
> Heißt das, dass ich die Anzeige mit 10KHz Multiplexen muss damit mir die
> LEDs nicht abrauchen?

jaein, du kannst auch eine höhere Frequenz verwenden.

Aber die 160mA dürfen nur 0.1ms lang fliesen. Damit ist das minimum 
10kHz

von Jonathan S. (joni-st) Benutzerseite


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Jannis C. schrieb:
> Heißt das, dass ich die Anzeige mit 10KHz Multiplexen muss damit mir die
> LEDs nicht abrauchen?

Nein, denn die Frequenz hat damit (fast) nichts zu tun. Nur das 
Tastverhältnis muss stimmen, das heißt, dass der durchschnittliche Strom 
kleiner oder gleich dem maximalen Dauerstrom und der Impulsstrom kleiner 
oder gleich dem maximalen Pulsstrom ist.

Beispiel:

Du willst ein paar LEDs 1:4 multiplexen. Die LEDs halten 20mA Dauerstrom 
und 200mA Impulsstrom aus. Du willst, dass die LEDs so hell leuchten, 
wie mit 20mA Dauerstrom. Also brauchst Du 20mA * 4 = 80mA Pulsstrom. 
Jetzt musst Du schauen, ob das noch unter dem erlaubten Pulsstrom liegt. 
Tut es. Also darfst Du deine LEDs so multiplexen.

Beispiel 2:

Du willst ein paar LEDs 1:20 multiplexen. Die LEDs halten 20mA 
Dauerstrom und 200mA Impulsstrom aus. Du willst, dass die LEDs so hell 
leuchten, wie mit 15mA Dauerstrom. Also brauchst Du 15mA * 20 = 300mA 
Impulsstrom. Das verkraften die LEDs aber nicht mehr. Deshalb musst Du 
200mA Impulsstrom nehmen, was einem Dauerstrom von 200mA : 20 = 10mA 
entspricht. Also kannst Du deine LEDs nicht so hell leuchten lassen, wie 
Du wolltest.


Und für deinen so wie im Beispiel ausgerechneten Impulsstrom musst Du 
die Vorwiderstände / den Vorwiderstand berechnen.


Gruß
Jonathan

von Peter II (Gast)


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Jonathan Strobl schrieb:
> Nein, denn die Frequenz hat damit (fast) nichts zu tun. Nur das
> Tastverhältnis muss stimmen, das heißt, dass der durchschnittliche Strom
> kleiner oder gleich dem maximalen Dauerstrom und der Impulsstrom kleiner
> oder gleich dem maximalen Pulsstrom ist.

nein, sonst könnte man sie ja 5min mit 160mA und dann 1 stunde aus 
lassen, aus dem grund gibt es auch eine Zeit wie lange der Puls sein 
darf. Damit ergibt sich eine minimale Frequenz.

von Jonathan S. (joni-st) Benutzerseite


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Peter II schrieb:
> Aber die 160mA dürfen nur 0.1ms lang fliesen. Damit ist das minimum
> 10kHz

Oh, hatte mir das Datenblatt jetzt gar nicht durchgelesen (Schande über 
mich xD) - dann muss die Frequenz wohl doch so hoch sein, zumindest wenn 
man so große Ströme nehmen will.

von Jonathan S. (joni-st) Benutzerseite


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Peter II schrieb:
> nein, sonst könnte man sie ja 5min mit 160mA und dann 1 stunde aus
> lassen, aus dem grund gibt es auch eine Zeit wie lange der Puls sein
> darf. Damit ergibt sich eine minimale Frequenz.

Ja, OK, aber das sollte wohl jedem, der halbwegs bei Verstand ist, klar 
sein (oder? :P)... Es geht dabei halt darum, dass die LED in der Zeit, 
in der sie an ist, nicht überhitzt und danach genügend Zeit hat um 
abzukühlen.


P.S.: Und schon haben sich unsere Beiträge überschnitten...

von Jannis C. (kabelwurm)


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Hallo,
also ich denke, die hohen Ströme sollten schon sein, man sieht es bei 
Tageslicht ja sonst nicht richtig. Eine gute Lesbarkeit ist mir auf 
jeden Fall wichtig, da das Board für einen Informatikkurs gedacht ist. 
Sonst beschweren die sich später über die Heligkeit. Da ich als 
Controller einen ATMega32 eingeplannt habe, wird die Geschwindigkeit 
kein Problem sein.

Zwei Fragen habe ich noch, dann gebe ich Ruhe :-)
1) Schaltet ein PNP-Transistor bei Low-Pegel an der Basis oder nicht?
2) Wenn ich NPN-Transistoren als Low-Side-Driver einsetzen möchte, muss 
ich denen einen Vorwiderstand an der Basis von ~1K spendieren?
Gruß Jannis

von Jonathan S. (joni-st) Benutzerseite


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Zu 1) Ja, tut er. Dabei muss der Pegel bloß um ca. 0,7V niedriger sein 
als die zu schaltende Spannung.
Zu 2) Bipolartransistoren (eigentlich nur BJTs) brauchen (fast) IMMER 
einen Basisvorwiderstand! Sonst riskierst Du das Leben deines ATMega32, 
da sonst zu hohe Ströme fließen (um genau zu sein: so viel wie dein 
ATMega32 hergibt)... Der Widerstandswert ist dabei ziemlich Wurscht. Die 
Verstärkung deines Transistors muss bloß ausreichen, um die Last mit 
deinem Basisstrom zu schalten.


Gruß
Jonathan

von Jannis C. (kabelwurm)


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Danke,
Gruß Jannis

von MaWin (Gast)


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> Strom 160mA also 5V/160= ~31 Ohm

Toll, deine 7-Segment-Anzeigen brauchen selbst gar keine Spannung von 
den 5V, das ist ja genial.
Keine eigene Spannung, also Spanung = 0, aber Strom, bedeutet auch keine 
Leistung, und sie zaubern doch Licht.

Ist es nicht eher so, daß sie typisch eine Uf Spannung von 2.0V 
brauchen, und daher nur 5V-2V = 3V für den Vorwiderstand übrig bleiben, 
so daß er für theoretisch 160mA, bei 6 Stellen a 20mA eher 120mA, so 25 
Ohm betragen müsste ?

10 Beiträge und keiner der Helden hier hat's gemerkt.


> Schaltet ein PNP-Transitor schaltet bei Low-Pegel an der Basis durch?

Ja, wenn er selbst mit dem Emitter an VCC hängt

           +5V
            |E
uC --100R--|< BC369 (schaltet 7*120mA=0.84A bei möglichst viel 
Basisstrom)
            |
      common anode

von Jannis C. (kabelwurm)


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Hallo,
MaWin hat mir gerade eine Menge Lehrgelg gespart. Danke.
Laut Kennlinie brauchen die Anzeigen bei 20mA genau zwei Volt.
Ich habe mich jetzt bei den Enable-Leitungen für die einzelnen Anzeigen 
doch für NPNs entschieden, in kombination mit dem 74HC237 als 3 zu 8 
Decoder.
Also sieht meine Schaltung so aus:
                  | C +5V
Pin vom Decoder-|<
                 |E
                Anode der Anzeigen
                 | | | | | | | | Kathoden der Anzeige
                 R R R R R R R R R= (5V-2V)/120mA = 25Ohm
                         |C
               µC-Pin-R-|<
                          |E
                           GND
Gruß Jannis

von Jörn P. (jonnyp)


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@MaWin
Danke, hast mir grade eine Menge Tipparbeit erspart mit deiner Erklärung

MaWin schrieb:
> 10 Beiträge und keiner der Helden hier hat's gemerkt.

@Janis
Diese ASCII-Schaltungen machen mir regelmäßig Knoten in die Augen.
Zeichne das doch in eagle und poste es hier als png.
Dann sieht jeder was Sache ist und kann evtl. Vorschläge machen.
Du zeichnest es ja später doch in eagle ;-)

Noch ne Ergänzung zu MaWin: LEDs haben unterschiedliche Spannungen (Vf) 
bei unterschiedlichen Farben (Datenblätter ! ).

von Dietrich L. (dietrichl)


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Jannis C. schrieb:
> Also sieht meine Schaltung so aus:
>                   | C +5V
> Pin vom Decoder-|<
>                   |E
>                 Anode der Anzeigen
>                  | | | | | | | | Kathoden der Anzeige
>                  R R R R R R R R R= (5V-2V)/120mA = 25Ohm
>                          |C
>                µC-Pin-R-|<
>                           |E
>                          GND

Bei Deiner Schaltung fallen am oberen Transistor aber auch noch ca. 0,7V 
ab.
Alternative: PNP + Basiswiderstand

Gruß Dietrich

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