Schaut jemand mal über meinen Schaltplan?

[Max T. (charmquark)]

Hi zusammen,

ich will einen 8³ LED-Würfel bauen und bräuchte mal eine Meinung zu 
meinem Schaltplan.

Ich nutze den ATMega32U2, der per 8x 74HC595er Register die Säulen 
speisen und die Ebenen durch 8x IRLML 2402 MOSFETs auf Ground zieht.

Die Register halten maximal 8,75mA pro Pin aus. An die 64 Ausgänge 
kommen noch Widerstände, die den Stromfluss eben auf diese 8,75mA 
begrenzen. Ich muss abwarten, bis die weißen LEDs kommen, und dann 
testen, wie groß der Widerstand sein muss. Ich hoffe der Strom reicht um 
die (3mm diffused China-) LEDs vernünftig beim Multiplexen zu betreiben.

Bei den MOSFETs bin ich mir nicht sicher, ob die Pull-Downs nötig sind, 
bzw. welchen Widerstand sie haben sollten. Ebenso bin ich mir bei den 
Vorwiderständen nicht sicher. Die IRLML2420 (max. 1.2A für 64 LEDs 
reicht hoffentlich) brauchen nur ~4nC, so dass ich mich frage, ob es 
auch ohne Vorwiderstände geht.

An jeden IC kommen selbstverständlich noch 100nF Kondensatoren.


Freue mich auf konstruktive Kritik!
LG Max

[Max T. (charmquark)]

Achso, gibt es vielleicht einen uC, den man bei Reichelt bestellen kann 
und der besser geeignet, oder ggf. sogar in DIP erhältlich ist?

LG Max

[Route_66 (Gast)]

Hallo!
bei Reichelt: MAX 7219 CNG
Kann ganz alleine eine komplette Ebene mit 64 LEDs und braucht keine 
Vorwiderstände.

[Frank M. (ukw) (Moderator)]

Max TBA schrieb:
> Achso, gibt es vielleicht einen uC, den man bei Reichelt bestellen kann
> und der besser geeignet, oder ggf. sogar in DIP erhältlich ist?

Haufenweise. Gib bei Reichelt in der Artikelsuche einfach "ATMEGA" ein.

[Max T. (charmquark)]

Danke schonmal für die Antworten!

Frank M. schrieb:
> Max TBA schrieb:
>> Achso, gibt es vielleicht einen uC, den man bei Reichelt bestellen kann
>> und der besser geeignet, oder ggf. sogar in DIP erhältlich ist?
>
> Haufenweise. Gib bei Reichelt in der Artikelsuche einfach "ATMEGA" ein.

Ja, mir ist schon klar, dass es bei Reichelt viele ATMegas gibt. Nur ich 
brauche einen mit USB-Controller, und der 32U2 scheint schon etwas 
überholt zu sein. Den 32U4 gibts leider bei Reichelt noch nicht, 
deswegen frage ich, ob eine andere Sorte wie z.B. die AT91er vielleicht 
eine bessere Alternative sind.


Route_66 schrieb:
> Hallo!
> bei Reichelt: MAX 7219 CNG
> Kann ganz alleine eine komplette Ebene mit 64 LEDs und braucht keine
> Vorwiderstände.

Ich glaube, das funktioniert nicht ohne weiteres. Dann müsste ich zwei 
mal multiplexen.

[asyxdcvgh (Gast)]

1µF am Quarz ist "etwas" zuviel...

[Max T. (charmquark)]

asyxdcvgh schrieb:
> 1µF am Quarz ist "etwas" zuviel...

Sorry, das ist 0.1uF, also 100nF. Da steht nur ".1uF", und den Punkt 
erkennt man auf dem Bild schlecht ;-)

[asyxdcvgh (Gast)]

100nF sind immer noch zu viel, da gehören ein paar pF hin.

[asyxdcvgh (Gast)]

s. auch http://www.mikrocontroller.net/articles/Quarze_und_AVR#Anschluss

[spess53 (Gast)]

Hi

>Sorry, das ist 0.1uF, also 100nF.

Auch nicht besser. Lt.Datenblatt 12...22pF.

MfG Spess

[Max T. (charmquark)]

asyxdcvgh schrieb:
> 100nF sind immer noch zu viel, da gehören ein paar pF hin.

Okay, stimmt, habe sie durch 22pF-Kerkos getauscht. Danke für den 
Hinweis!

[Route_66 (Gast)]

Hallo!
> Ich glaube, das funktioniert nicht ohne weiteres. Dann müsste ich zwei
> mal multiplexen.
Nein, die 8 MAX in Serie schalten. Der einzige Nachteil ist, die LEDs 
sind nicht getrennt dimmbar, nur ebenenweise.
Ob das bei einem Qube wohl notwendig ist?

[Max T. (charmquark)]

Route_66 schrieb:
> Hallo!
>> Ich glaube, das funktioniert nicht ohne weiteres. Dann müsste ich zwei
>> mal multiplexen.
> Nein, die 8 MAX in Serie schalten. Der einzige Nachteil ist, die LEDs
> sind nicht getrennt dimmbar, nur ebenenweise.
> Ob das bei einem Qube wohl notwendig ist?

Ach so meinst du das. Das ist mir definitiv zu teuer. Das wären ja ~50€ 
nur für die ICs.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Wozu die vielen Punkte zwischen den Bauteilen?
Stell dir selber die Frage: sehen andere Schaltpläne auch so aus?

Die am Oszillator gesparten 100nF-Kondensatoren kannst du in rauhen 
Mengen als Blockkondensatoren/Entkoppelkondensatoren in deiner Schaltung 
verteilen: jedes IC hat so einen (mindestens einen!) an seinen 
Versorgungspins verdient.

[Max T. (charmquark)]

Lothar Miller schrieb:
> Wozu die vielen Punkte zwischen den Bauteilen?
> Stell dir selber die Frage: sehen andere Schaltpläne auch so aus?

Naja, das hatte ich einfach der Übersicht halber gemacht. Werde ich 
nächstes mal weglassen.

[Martin (Gast)]

Fehlt da nicht noch UVCC und ein C an UCAP nach Datenblatt?
Außerdem fehlen an einigen Widerständen die genaue größe selbiger.

[Max T. (charmquark)]

Martin schrieb:
> Fehlt da nicht noch UVCC und ein C an UCAP nach Datenblatt?
> Außerdem fehlen an einigen Widerständen die genaue größe selbiger.

Jap, hast recht. Habe ich nur vergessen in den schaltplan einzuzeichnen.

Bei den Widerständen an den MOSFETs, die du wahrscheinlich meinst, bin 
ich mir nicht sicher, welche Werte ich dort brauche. Wenn mir da jemand 
helfen könnte wäre ich sehr dankbar. Die LEDs bekommen 500 Ohm 
Widerstände.

[Hannes L. (hannes)]

Max TBA schrieb:
> der 32U2 scheint schon etwas
> überholt zu sein. Den 32U4 gibts leider bei Reichelt noch nicht,

Man muss ja nicht unbedingt alles bei Reichelt kaufen.
Den U4 gibt es hier z.B. sogar in (Pseudo-)DIL:
https://guloshop.de/shop/Mikrocontroller:::3.html
ganz unten auf der Seite.

...

[Max T. (charmquark)]

Möglichst wollte ich schon alles bei Reichelt bestellen um weitere 
Portokosten etc. zu vermeiden. Wenn die Vorteile des U4er aber so groß 
sein sollten, dass sich das lohnt, werde ich das natürlich machen. 
Jedenfalls muss der uC nicht viel machen, ausser Daten, die er vom PC 
empfängt auf die Pins zu mappen. Daher hatte ich gedacht der U2er würde 
fürs erste reichen.

[Markus W. (Firma: guloshop.de) (m-w)]

Max TBA schrieb:
> Möglichst wollte ich schon alles bei Reichelt bestellen um weitere
> Portokosten etc. zu vermeiden. Wenn die Vorteile des U4er aber so groß
> sein sollten, dass sich das lohnt, werde ich das natürlich machen.
> Jedenfalls muss der uC nicht viel machen, ausser Daten, die er vom PC
> empfängt auf die Pins zu mappen. Daher hatte ich gedacht der U2er würde
> fürs erste reichen.

Musst halt abwägen:

Der U4 hat ein paar Pins mehr. Wenn du die brauchen kannst, dann ist der 
U4 im Vorteil. Wenn du die Leitungen nicht brauchst, dann ist der U2 im 
Vorteil, weil kleiner und handlicher.

Der U4 beherrscht USB auch ohne Quarz. Das ist dann zwar nur 
Low-Speed-USB, aber meistens reicht die Geschwindigkeit voll aus. Wenn 
du also das Quarz nicht aus anderen Gründen brauchst, dann wär der U4 
hier wieder praktischer.

Ansonsten stimmt es schon, dass der U4 moderner ist als der U2. Ob dir 
die Verbesserungen wirklich etwas bringen (ein Timer mehr, 10 
zusätzliche Assemblerbefehle, wie z.B. Multiplikation), musst du eben 
überlegen...

[Hannes L. (hannes)]

Max TBA schrieb:
> Wenn die Vorteile des U4er aber so groß
> sein sollten, dass sich das lohnt, werde ich das natürlich machen.

Ich gab Dir den Tipp nicht, weil der U4 sooo viel besser sein soll (ich 
kenne mich mit beiden nicht aus, da ich keine PC-USB-Peripherie bastele, 
sondern selbstständig arbeitende Geräte, die nicht über Nabelschnur am 
PC hängen), sondern deswegen:

Max TBA schrieb:
> oder ggf. sogar in DIP erhältlich ist?

Bei Gulo ist der U2 und der U4 in SMD und auch (Pseudo-)DIP erhältlich. 
Wenn Dir der U2 reicht, dann nimm ihn doch. Durch den DIP-Adapter kannst 
Du ihn sorgloser einsetzen und bist betreffs Platine flexibler.

Wenn Du allerdings bereits so kompetent bist, dass Du Fehler bei der 
Entwicklung ausschließen kannst und auf Anhieb auch komplexe Platinen 
fehlerfrei anfertigen kannst, dann bist Du mit der SMD-Version natürlich 
besser bedient. Aber das kann und will ich nicht beurteilen.

...

[Max T. (charmquark)]

Könnte mir noch jemand helfen bei den Widerständen an den MOSFETs? Ich 
kann nicht einschätzen welche der Widerstände bei diesem MOSFET nötig 
sind und wie groß ihr Wert sein sollte.

LG Max

[NurGast (Gast)]

Vorwiderstand (wenn nötig) 47 Ohm (Datenblatt lesen), Pull-Down 10k.

[Hannes L. (hannes)]

Max TBA schrieb:
> Könnte mir noch jemand helfen bei den Widerständen an den MOSFETs? Ich
> kann nicht einschätzen welche der Widerstände bei diesem MOSFET nötig
> sind und wie groß ihr Wert sein sollte.

Die 47 Ohm und 10 k sind schon ok.

Aber Du wolltest sicher nicht nur Werte genannt bekommen, sondern sicher 
auch Begründungen. - Oder?

Die 10 k sollen das Gate auf Sourcepotential halten und damit den FET 
gesperrt halten, wenn die Pins vom Controller hochohmig sind, was bei 
(normalen) AVRs (betreffs U2/U4 habe ich mich nicht informiert) während 
des Resets und damit auch während des ISP-Zugriffs der Fall ist.

Die 47 Ohm sollen den Umladestrom der Gate-Kapazität begrenzen um den 
Controllerpin vor Überlastung zu schützen. Der Umladestrom ist dabei von 
der Gatekapazität angängig, die bei "dicken FETs" und höheren 
PWM-Frequenzen den "Treiber" schon ganz schön belasten kann. Macht man 
diesen Gate-Widerstand zu klein, belastet man die Controllerpins unnötig 
und produziert aufgrund der steilen Flanken eine Menge Störungen. Macht 
man ihn zu groß, dann schaltet der FET zu langsam durch, verweilt 
dadurch bei jedem Schalten zu lange im halboffenen Bereich und bekommt 
eine Menge Verlustleistung ab, wird also warm und stirbt u.U. den 
Hitzetod.

...

[Max T. (charmquark)]

Vielen Dank für die schöne Erklärung Hannes =)

[MaWin (Gast)]

> Freue mich auf konstruktive Kritik!

Ein 74HC595 liefert bis 35mA an einem Ausgang, erlaubt aber nur 70mA 
über VCC, also nicht mal 10mA pro Ausgang.

Womit sollen deine LEDs leuchten, sie leuchten eh nur 1/8 der Zeit, also 
so wie mit durchschnittlich 1.09mA ?

Ersetze die 74HC595 durch Konstantstromtreiber wie CAT4016 (darisus) 
oder PCA9626B (Reichelt), dann kommen als MOSFETs eben P-Kanal MOSFETs 
wie IRF7410 hin oder welche 6.4A LogicLevel P-Kanal MOSFETs Reichelt 
auch immer hat, dann reicht es wenigstens für 12.5mA durchschnittlich, 
also immer noch nicht die spezifizierte Helligkeit der LEDs, aber 
wenigstens kein Schummerlicht mehr.

Dann leuchtet wenigstens was. Verringern kann man die Helligkeit durch 
kürzere Pulsdauer ja immer noch. Ausserdem sparts du 64 
LED-Vorwiderstände und bracuhst die 4k7 PullUps nicht mehr.

[Max T. (charmquark)]

Hi MaWin, du hast schon recht, aber bei vielen Anleitungen wird das so 
gemacht. Siehe z.B. hier:
http://www.instructables.com/id/Led-Cube-8x8x8/
Und die LEDs scheinen hell genug. Bzw. bei höherer Helligkeit wären sie 
glaube ich zu hell und man würde nicht mehr richtig erkennen können was 
dargestellt ist.

[MaWin (Gast)]

> Und die LEDs scheinen hell genug.

Nachts im dunklen Zimmer. Tagesüber siehst du NICHTS.

[Florian L. (sirtwist)]

Mir stellt sich die Frage: Wie soll der Flash des ATMEGA Programmiert 
werden? Wenn du einen Fabrikfrischen Mega bei Reichelt kaufst wird da 
auch kein Boot Loader drauf sein damit du über den USB Anschluss Flashen 
kannst.

Also brauchst du noch eine ISP oder JTAG Schnittstelle und den Passenden 
Programmer über die du den Flash beschreiben kannst.

Gruß

[Max T. (charmquark)]

Ich werde wahrscheinlich einfach 64x 2N3904 (NPN 0.2A 4Cent) 
Transistoren zwischen die 595er und die Widerstände der LEDs hängen. 
Dann müssten die 8 mosfets größer dimensioniert sein, was wahrscheinlich 
nicht weiter problematisch ist.


Florian L. schrieb:
> Mir stellt sich die Frage: Wie soll der Flash des ATMEGA Programmiert
> werden? Wenn du einen Fabrikfrischen Mega bei Reichelt kaufst wird da
> auch kein Boot Loader drauf sein damit du über den USB Anschluss Flashen
> kannst.

Ich glaube (hoffe) der Bootloader ist immer drauf.

[Bootloader (Gast)]

Max TBA schrieb:
> Ich glaube (hoffe) der Bootloader ist immer drauf.
>
zwischen hoffen und sein gibt es einen Unterschied (nicht nur 
pyilosophisch betrachtet ;-))! Auf einem frischen Mega32 ist kein 
Bootloader drauf. Den wirst du erstmal mit einem Programmer flashen 
müssen...

[Bootloader (Gast)]

Bootloader schrieb:
> pyilosophisch
>
...ähm, keine neue Glaubensrichtung :-), ich meine natürlich 
philosophisch...

[Max T. (charmquark)]

Bootloader schrieb:
> Max TBA schrieb:
>> Ich glaube (hoffe) der Bootloader ist immer drauf.
>>
> zwischen hoffen und sein gibt es einen Unterschied (nicht nur
> pyilosophisch betrachtet ;-))! Auf einem frischen Mega32 ist kein
> Bootloader drauf. Den wirst du erstmal mit einem Programmer flashen
> müssen...
Sicher, dass das auch bei diesem Modell so ist? Ich hatte nämlich immer 
stark den Eindruck, dass er standartmäßig drauf ist. Naja dann bleibt 
mir wohl nichts anderes übrig ;-)

Max TBA schrieb:
> Ich werde wahrscheinlich einfach 64x 2N3904 (NPN 0.2A 4Cent)

Hab mich vertan, muss natürlich ein PNP sein.


Macht es Sinn einen stärkeren mosfet (zum auf Masse legen) mit einem 
davor geschalteten Transistor zu betreiben?

[MaWin (Gast)]

> Macht es Sinn einen stärkeren mosfet (zum auf Masse legen) mit einem
> davor geschalteten Transistor zu betreiben?

Nein.

[Markus W. (Firma: guloshop.de) (m-w)]

Max TBA schrieb:
> Bootloader schrieb:
>> Auf einem frischen Mega32 ist kein
>> Bootloader drauf. Den wirst du erstmal mit einem Programmer flashen
>> müssen...
> Sicher, dass das auch bei diesem Modell so ist? Ich hatte nämlich immer
> stark den Eindruck, dass er standartmäßig drauf ist. Naja dann bleibt
> mir wohl nichts anderes übrig ;-)

Ich meine mich zu erinnern, dass ATmega32U2 und ATmega32U4 da eine 
Ausnahme bilden, der Bootloader müsste drauf sein. Bei den beiden Typen 
mit "-RC" hinten ist - glaube ich - kein Bootloader drauf, diese beiden 
sind auf internen Oszillator gefused (deswegen "RC"). Aber dazu müsste 
ich auch erst noch einmal das Datenblatt durchsehen.

Egal wie, Bootloader kann man löschen und draufspielen - wie man es halt 
braucht. :-)

[Max T. (charmquark)]

So, ich glaube der Plan ist jetzt fertig (hoffe ich). Wenn nochmal 
jemand drüberschauen könnte, ob ich grobe Fehler gemacht habe, würde ich 
mich sehr freuen =)

Schöne Grüße
Max

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Wofür die Pulldownwiderstände R20-28? Lass die weg.

Und: zeig deine Platine, vor du sie fertigst oder fertigen lässt...

[spontan (Gast)]

Hab jetzt nicht alles gelesen, aber so eine Idee:

Die Treiber und die Schieberegister könntest Du alle auf die andere 
Seite der Stecker zu den Leds hin verlegen.

Das hätte Vorteile bei der Stromversorgung der Leds, alle dickeren 
Ströme sind weg von der Prozessorplatine. Die Prozessorplatine ist auch 
viel universeller brauchbar.

[M. K. (sylaina)]

Tipp von mir:

Ich würde dem Atmega zur Spannungsversorgung einen 
Linearregler/Schaltregler spendieren. So musst du ja hoffen, dass kein 
Honk auf die Idee kommt da mal 10 V anzulegen und darüber würde sich der 
Atmega sicher nicht freuen. Ein Verpolungsschutz mittels simpelster 
Diode kann auch nicht schaden. Ich sehe sowas immer vor denn Fehler 
macht man immer mal.

[Max T. (charmquark)]

Hey zusammen,

ich habe es nach langer Zeit endlich geschafft alles aufzubauen. Nur 
leider habe ich ein Problem.

Ich habe inzwischen einen neuen uC, der statt 5V nur 3.3V an den Pins 
schaltet. Damit sperren die IRLML6402 nicht mehr richtig. Hat jemand 
eine Idee, wie man dieses Problem am einfachsten lösen könnte? 
Vielleicht einen NPN Transistor der die N-Chanel MOSFETs auf 0V - 5V 
schaltet?

Schöne Grüße,
Max

[Max T. (charmquark)]

Würde das so wie bei dem obersten Transistor klappen? Nachdem ich jetzt 
so viel Stress mit den Transistoren hatte frage ich lieber nochmal 
nach...