nabend, ich möchte eine Multiplexermatrix für LEDs bauen. Da die Zyklenzahl 4 beträgt (8x4 = 32 LEDs) gehe ich von einem Tastverhältnis von 25% auf jeder LED aus. Ich möchte weiße standard-LEDs verwenden. Wegen dem Tastverhältnis bin ich auf 30mA gegangen - ich hoffe das ist überhaupt genug? Mein Ziel ist maximale Helligkeit, ohne die Bauteillebensdauer zu verkürzen - Laut Datenblatt kann man bei 25% Tastverhältnis sogar 50mA geben bei 30mA habe ich laut Datenblatt einen Spannungsabfall von 3.8V. Die 5V-Versorgungsspannung wird durch eine 1N4148-Diode durchgeleitet (Verpolschutz für meinen Mikroprozessor auf der Platine). Bringt das überhaupt etwas? Falls ja, bleiben mir gerade mal 0.2V für den Vorwiderstand, da an der Diode 1V abfällt. für den Widerstand ergibt sich also R = 0.2V / 0.03A = 6.8 Ohm (für 40mA ergäben sich nur noch knapp 4.7 Ohm) Das kommt mir sehr klein vor. Wie sieht es denn in dieser Größenordnung mit Bauteiltoleranzen aus? Die Widerstände werden 1% haben, aber den LEDs trau ich nicht ganz. Eine gleichmäßige Helligkeit wäre schon wünschenswert. LED datasheets: http://www.tme.eu/de/katalog/?f_zamowienie=1#search=WW23N3SW&s_field=accuracy&s_order=DESC Der Unterschied zwischen beiden LEDs ist angeblich nur die Helligkeit. Sonst sind die Datenblätter gleich
A. S. schrieb: > Die 5V-Versorgungsspannung wird durch eine 1N4148-Diode durchgeleitet > (Verpolschutz für meinen Mikroprozessor auf der Platine). Bringt das > überhaupt etwas? Wenns hart auf hart kommt, bringt die natürlich was. Aber eigentlich sollte die ja vor dem 7805 sitzen, so dass du da 5V rauskriegst um damit die Schaltung zu versorgen. > mit Bauteiltoleranzen aus? Die Widerstände werden 1% haben, aber den > LEDs trau ich nicht ganz. Eine gleichmäßige Helligkeit wäre schon > wünschenswert. Das gute ist, dass man eine kleine Differenz in der Helligkeit bei voll aufgedrehten LED nicht sieht. Das Auge (bzw. Gehirn) arbeitet logarithmisch. Je heller, desto weniger fällt dir eine kleine Differenz auf.
Die neumodischen LED's werden sehr oft mit Konstantstrom gefüttert. Da sind die Verhältnisse etwas besser kalkulierbar. Allerdings ist der Aufwand entsprechend groß. 1 Volt Spannungsabfall erscheint mir etwas zu hoch gegriffen. Verpolschutz ist nicht schlecht, die einzige Bedingung ist die: Es sollte auch eine Möglichkeit zum Verpolen geben. Bei einem normalen Netzteil geht das z.B. nicht, da fast immer ein Brückengleichrichter mit im Spiel ist.
Karl Heinz Buchegger schrieb: > Aber eigentlich sollte die ja vor dem 7805 sitzen, so dass du da 5V > rauskriegst um damit die Schaltung zu versorgen. Wo steht was von nem 7805, in der Glaskugel? A. S. schrieb: > für den Widerstand ergibt sich also > R = 0.2V / 0.03A = 6.8 Ohm > (für 40mA ergäben sich nur noch knapp 4.7 Ohm) > Das kommt mir sehr klein vor. Als Faustformel sagt man das am Vorwiderstand etwa 30% der Spannung abfallen sollen. Richtige KSQ ist natürlich optimalerer. lG
ja die Möglichkeit zum Verpolen besteht tatsächlich durch falschen Anschluss. Die Platinen sind kleine, anreihbare Module. Wenn ich dem User aber vertrau, dass er das nicht verbockt, könnte ich mir die Diodenspannung für den Widerstand krallen. Der Spannungsbfall der Diode würde mich aber doch sehr genau interessieren. Wenn hier mal eben 0.3V übrig bleiben, habe ich statt 40mA plötzlich 100mA durch die LEDs. Das geht nicht. Die Datenblätter geben nur beschränkt Auskunft. Hier scheint auch eine große Temperaturabhängigkeit im Spiel zu sein. Durch das 8x4-Multiplexing ist der Strom durch die Diode irgendwo zwischen 0... 8*I - was auch immer I sein wird. Vermutlich so 40mA Oder gibt es Dioden, die etwas schönere Kennlinien haben als die 1N4148? Kennt da jemand was?
Angehängte Dateien:
-
image.jpg
23 KB
A. S. schrieb: > bei 30mA habe ich laut Datenblatt einen Spannungsabfall von 3.8V. Bist Du sicher? (Man beachte die Streuung)
Karl Heinz Buchegger schrieb: > Das Auge (bzw. Gehirn) arbeitet logarithmisch. Je heller, desto weniger > fällt dir eine kleine Differenz auf. Ein 30% falscher Strom führt leider immer zu einem konstanten Quotienten und nicht zu einer konstanten Differenz. Auf der logarithmischen Skala ergibt das immer den gleichen Fehler - egal bei welcher Helligkeit ;-)
amateur schrieb: > Die neumodischen LED's werden sehr oft mit Konstantstrom gefüttert. Die altmodischen auch. :-) Gruss Harald
A. S. schrieb: > Ich möchte weiße standard-LEDs verwenden. Wegen dem Tastverhältnis bin > ich auf 30mA gegangen - ich hoffe das ist überhaupt genug? Leuchten werden die LED sicher. > Mein Ziel ist maximale Helligkeit, ohne die Bauteillebensdauer zu > verkürzen - Laut Datenblatt kann man bei 25% Tastverhältnis sogar 50mA > geben Aha. Aber wenn du maximale Helligkeit willst, warum nimmst du dann weniger als den maximalen Strom? > bei 30mA habe ich laut Datenblatt einen Spannungsabfall von 3.8V. Ähem. Das ist ein typischer Wert. Exemplarabhängig. Temperaturabhängig. Wenn das Datenblatt den Namen verdient, dann sollte es Diagramme enthalten anhand derer der Streubereich zumindest abgeschätzt werden kann. Bei 32 LED kannst du das zumindest für Zimmertemperatur ja auch einfach mal ausmessen. > Die 5V-Versorgungsspannung wird durch eine 1N4148-Diode durchgeleitet > (Verpolschutz für meinen Mikroprozessor auf der Platine). Bringt das > überhaupt etwas? Kommt drauf an. Es gibt auch verpolsichere Steckverbinder. Oder man könnte mehr als 5V vorne reinstecken. Oder die LED-Matrix vor der Diode anschließen. > Falls ja, bleiben mir gerade mal 0.2V für den Vorwiderstand, da an der > Diode 1V abfällt. Nein. Womit schaltest du deine LED denn? Die Zeilen- bzw. Spaltentreiber müssen den 1- bzw. 8-fachen LED-Strom schalten. Und haben sicher mehr als 0V Sättigungsspannung. Die traurige Wahrheit ist: mit diesen LED und bei diesem Strom reichen 5V nicht. Punkt. > Wie sieht es denn in dieser Größenordnung > mit Bauteiltoleranzen aus? Die Widerstände werden 1% haben, aber den > LEDs trau ich nicht ganz. Eine gleichmäßige Helligkeit wäre schon > wünschenswert. Definiere "gleichmäßig". Das Auge ist an sich recht flexibel, was die Bewertung von Helligkeit angeht. Aber wenn die LED direkt nebeneinander sind, wird man einen Helligkeitsunterschied von 3dB (0.7 : 1) schon bemerken wenn man darauf achtet. 6dB (0.5 : 1) ganz sicher. Du könntest ja mal die jeweiligen Toleranzen eingrenzen und dann den worst case durchrechnen. XL
A. S. schrieb: > Durch das 8x4-Multiplexing ist der Strom durch die Diode irgendwo > zwischen 0... 8*I - was auch immer I sein wird. Vermutlich so 40mA Ist dir schon aufgefallen, daß 8*40mA deutlich über dem Maximum für die 1N4148 liegt? > Oder gibt es Dioden, die etwas schönere Kennlinien haben als die 1N4148? > Kennt da jemand was? Erfahrene Anwender wissen längst, daß als Verpolschutzdiode bei knapper Spannung Schottky-Dioden die bessere Wahl sind. SB120. 1N5817. o.ä. XL
Axel Schwenke schrieb: > Erfahrene Anwender wissen längst, daß als Verpolschutzdiode bei knapper > Spannung Schottky-Dioden die bessere Wahl sind. SB120. 1N5817. o.ä. Es gibt ja auch noch die Alternative Paralleldiode plus Sicherung. Wobei manche Sicherungen auch recht hochohmig sind. Gruss Harald
A. S. schrieb: > bei 30mA habe ich laut Datenblatt einen Spannungsabfall von 3.8V. Fakt ist daß du irgendwas zwischen 3,0 und 4,0V haben wirst. Was genau hängt von der einzelnen Led, der Temperatur und dem Mondzyklus ab. Also musst du so designen, daß die Schaltung sowohl bei 3,0 als auch bei 4,0V noch funktioniert. Alles andere ist: "kann gehen, muss aber nicht, wenns heute geht ists morgen schon kaputt"
A. S. schrieb: > ich möchte eine Multiplexermatrix für LEDs bauen. Ich würde noch ein paar andere Überlegungen dazu anstellen: - 1000mcd? das ist ja eine elende Funzel(*). Falls dir eine geringe Helligkeit reicht, dann kann man mit dem Vorwiderstand ruhig auf Nummer sicher gehen - muss das unbedingt weiß sein? - muss das eckig sein? - es kommt darauf an, was das werden soll... Eckige LED, aneinandergereiht, 100° Abstrahlwinkel (hoffentlich nicht ringsrum) und dann noch die Helligkeit 'volles Rohr'... (*) für 'ne weiße LED
Ralf G. schrieb: > Ich würde noch ein paar andere Überlegungen dazu anstellen: Ich auch. Zum Beispiel was mit der jeweilig betroffenen LED passiert, wenn das Multiplexing aus irgendeinem Grund stehenbleibt.
Icke ®. schrieb: > was mit der jeweilig betroffenen LED passiert, > wenn das Multiplexing aus irgendeinem Grund stehenbleibt. Naja, meine ich ja: Ralf G. schrieb: > Falls dir eine geringe > Helligkeit reicht, dann kann man mit dem Vorwiderstand ruhig auf Nummer > sicher gehen
Es gibt auch noch Shottky-Dioden. Die geben sich mit 0,2-0,3V zufrieden ;-)
Richtig, 0.2V sind zu wenig damit ein Vorwiderstand den Strom bei niedrigster Durchlassspannung der LED und bei grösster ausreichend konstant halten kann. Lass zumindsst mal die Diode weg, verwende als Zeilenschalttransistoren PMOSFETs wie IRF7303 und als Spaltentransistoren Konstantstromquellen wie CAT4016, das sind gleich 16 in einem Gehäuse seriell ansprechbar.
okay, leute. Danke für eure Hilfe. Da kommen ja ein Haufen Aspekte heraus. Erstens ganz unwichtig vorneweg: die 4148 kann in der 1206-Bauweise bis zu 500mA ab. nun aber die Infos von denen sich herausgestellt hat, dass sie wichtig sind: Die LEDs sind nicht weiß, damit sie besonders hell sind. Es könnte jede andere Farbe auch sein - weiß sieht halt bei meinem Design am besten aus (ist natürlich auch Geschmackssache, klar) Im Klartext möchte ich eine weiße Bargraphanzeige realisieren - der Abstrahlwinkel sollte daher zweitrangig sein; die rechteckige Gehäuseform hat aber schon ihren Reiz. Die Größe finde ich auch sehr wichtig. Zum Multiplexen (8x4) habe ich bisher einen Atmega8 vorgesehen, der noch 12 pins frei hat. In der Theorie kann der Kollege pro Kanal 40mA liefern und in Summe nicht mehr als 300mA (8x40mA sind 320mA, also war ich da oben raus schon vorsichtiger, obwohl die LEDs 50mA abkönnen; Streuungen außen vor gelassen). Ich habe allerdings das Datenblatt nochmal angesehen und daraus gelesen, dass mein Plan ohnehin nicht aufgeht - es gibt noch weitere Strombeschränkungen & Spannungsabfälle an den Ports, die mir einen Strich duch die Rechnung machen. gehen wir also meine Optionen durch. 1. bei 5V bleiben, da die nächstgrößere verfügbare Spannung (12V) schon sehr viel Leistungsaufnahme bedeutet (fast 4W bei 320mA). Werden die LEDs mit 5V befeuert, muss auf jeden Fall die Schutzdiode wegfallen. Auch ein anderer Verpolungsschutz käme nur in Frage, wenn er bauteilarm zu realisieren ist und wenig Spannung verbrät. Das sollte in jedem Fall zweitrangig sein! Bauteilempfehlungen werden dennoch angenommen :) 1a) Sowohl Zeilen als auch Spalten mit insgesamt 12 Transistoren treiben, um die Strombeschränkungen des µCs einzuhalten. Hoffen, dass genug Spannung übrig bleibt, um ausreichend große Widerstände zu benutzen. Welche Transistoren schlagt ihr vor? Der IRF7303 ist hübsch, aber etwas teuer. Ich verbaue auch gerne Hühnerfutter, wenn ich das günstiger bekommen kann. Wie sieht es mit den Spaltentransistoren aus? 1b) Acht Konstantstromquellen verbauen, um dem Problem aus dem Weg zu gehen, dass die Spannung für die Widerstände nicht reicht. Dabei müssen die vier Zeilen in jedem Fall ebenfalls mit Transistoren geschaltet werden. Die KSQs müssen also leerlauffest sein, was aber nur bei Schaltreglern ein Problem ist, oder? 1b1) manuell KSQs zusammenschustern, beispielsweise UBE-KSQ mit Transistoren, so wie im Wiki beschrieben. Welche Transistoren da in Frage kämen, ist mir nicht klar - günstig und klein sollten sie sein. Ein Vorteil wären die überschaubaren Bauteilmengen, die ich auf meiner kleinen Platine sehr gut verteilt verbauen könnte. Die Spaltentreiber wären allerdings trotzdem noch in Form von Transistoren vorhanden - vermutlich würden die dann einfach die Versorgung zu den KSQs kappen, oder oder kann man die irgendwie schlauer in dieses Konstrukt hineinwursten? Transistoren nicht als reine Schalter zu verwenden ist mir nicht ganz geheuer ;). Da brauch ich in jedem Fall Hilfe. 1b2) fertige ICs verwenden. Der CAT4016 ist mir ehrlich gesagt zu teuer. Ein Problem ist hier auch, das so ein einzelnes, dickes Bauteil eigentlich für meine Platine zu groß ist. 8 Ausgänge in SOP16 wären eher das Mittel der Wahl. Wenn die Chips kaskadierbar wären, würde ich möglicherweise sogar auf einen Atiny gehen und das Multiplexen komplett sein lassen. Aber eigenlich genügt es auch, nur die reinen KSQs zu haben, ohne serielles Interface und dann weiterhin mit Transistoren zu multiplexen. Was wäre eine bezahlbare Alternative zum CAT, um das zu realisieren? Wie gesagt, ich möchte eine große Zahl solcher Module bauen (40+), ansonsten wär ich auch nicht so wählerisch, was den Preis und Verlustleistung angeht. 2. ich lege eine zusätzliche 12V-Leitung zu den Modulen. Der Verpolschutz hat dann Platz im Spannungsbereich. Auch das Problem mit der zu kleinen Spannung für den Widerstand besteht nicht mehr. Um die Verlustleistung - vor allen in fertigen ICs - überschaubar zu halten, muss man sich aber möglicherweise über Schaltregler Gedanken machen - in Mehrkanal ist das leider nicht schön auf meiner kleinen Platine. Eine andere Lösung sehe ich aber nicht, möchte ich mit meinen ganzen Modulen nicht bis zu 200W verheizen. Im Moment favourisiere ich weiterhin eine 5V-Multiplexer-Lösung, ohne einen seriellen Datenstrom erzeugen zu müssen. Alternativ wäre auch schön, KSQ-Schieberegister mit Einzelkanaldimmung zu haben, aber selbst wenn es so etwas überhaupt gibt, möchte ich das wohl kaum bezahlen. Die Einzelkanaldimmung manuell in normale Schieberegister zu schieben, bekomme wohl mit der CPU-Zeit nicht hin, da auch noch andere Arbeit ansteht. Bleibt man also beim Multiplexing, ist die Schaltung noch weiterhin unklar: - was sind die richtigen Billig-Schalttransistoren, um wenig Spannung zu verlieren? - reichen ohne die Schutzdiode doch Widerstände zur Strombegrenzung? - falls nicht, sollten die 8 KSQs als IC oder diskret aufegbaut werden? Wieder: Welche Bauteile? Meine Rechnung sagt, dass ich mit 3.7V LED-Spannung noch etwa 1.3V für Zeilentransistor, Spaltentransistor und Strombegrenzung habe. Die UBE-KSQ aus dem Artikel wird mit 0.7V betitelt. Vielleicht komme ich ja mit eurer Hilfe doch hin? Ich hoffe, auf alle eure Beiträge damit eingegangen zu sein?! Die Diskussion möge beginnen... :)
Axel Schwenke schrieb: > Aber wenn die LED direkt nebeneinander > sind, wird man einen Helligkeitsunterschied von 3dB (0.7 : 1) 3dB sind immer noch ein Leistungsfaktor von 2
A. S. schrieb: > Im Klartext möchte ich eine weiße Bargraphanzeige realisieren - der > Abstrahlwinkel sollte daher zweitrangig sein; die rechteckige > Gehäuseform hat aber schon ihren Reiz. Die Größe finde ich auch sehr > wichtig. Kriterium Farbe: mit rot, grün, gelb bist du immer unter 2,5V Vorwärtsspannung. Für eine Bargraphanzeige könnte vielleicht der Abstrahlwinkel und die Helligkeit schon eine Rolle spielen. Von beidem eher wenig, du willst ja nichts ausleuchten. Vgl. mal bei den LEDs den Zusammenhang von Lichtstärke und Abstrahlwinkel. Das Licht 'nach der Seite zu verteilen' nützt hier nichts. Wenn man die Leistung auf einen kleinen Winkel konzentriert, könnte man mit dem Strom wieder runtergehen und es klappt auch mit weißen LEDs ohne große Klimmzüge. Außerdem denke ich, für 'ne Anzeige muss man die LED nicht an der Grenze betreiben...
A. S. schrieb: > Erstens ganz unwichtig vorneweg: die 4148 kann in der 1206-Bauweise bis > zu 500mA ab. Es gibt keine 1N4148 im 1206 Gehäuse. Ungeachtet dessen ist eine Schalt(!)diode die falsche Wahl an dieser Stelle. Wenn überhaupt eine Reihendiode, dann gehört da eine Leistungs-Schottkydiode hin. > Die LEDs sind nicht weiß, damit sie besonders hell sind. Es könnte jede > andere Farbe auch sein - weiß sieht halt bei meinem Design am besten aus > (ist natürlich auch Geschmackssache, klar) Dann ist jede andere Farbe außer weiß und blau besser geeignet, weil die LED dann eine niedrigere Flußspannung hat. > Zum Multiplexen (8x4) habe ich bisher einen Atmega8 vorgesehen, der noch > 12 pins frei hat. In der Theorie kann der Kollege pro Kanal 40mA liefern > und in Summe nicht mehr als 300mA ... > Ich habe allerdings das Datenblatt nochmal angesehen und daraus gelesen, > dass mein Plan ohnehin nicht aufgeht Exakt. Mit viel Augenzwinkern kann der Mega8 pro Pin 40mA liefern und mit noch mehr Augenzwinkern auch auf 8 Pins gleichzeitig. Aber er kann niemals 8*40mA über einen Pin liefern. Du brauchst mindestens für eine Dimension deiner Matrix externe Treiber. Da du mit der Spannung knapp bist und viel Strom willst, besser für beide. Da du das Datenblatt ja jetzt kennst, schau dir doch mal die Strom-Spannung Charakteristik eines Ausgangs an. Bei 40mA hat der Mega8 ca. 1V Sättigungsspannung. > gehen wir also meine Optionen durch. > > 1. bei 5V bleiben, da die nächstgrößere verfügbare Spannung (12V) schon > sehr viel Leistungsaufnahme bedeutet (fast 4W bei 320mA). Werden die > LEDs mit 5V befeuert, muss auf jeden Fall die Schutzdiode wegfallen. Man könnte auch 12V zwischen den Modulen verwenden und jedem Modul seinen eigenen Stepdown-Regler spendieren. Der könnte dann auch eine "krumme" Spannung von z.B. 5.7V liefern. Was man halt minimal für die LED braucht. > 1a) Sowohl Zeilen als auch Spalten mit insgesamt 12 Transistoren > treiben, um die Strombeschränkungen des µCs einzuhalten. Hoffen, dass > genug Spannung übrig bleibt, um ausreichend große Widerstände zu > benutzen. Welche Transistoren schlagt ihr vor? Der IRF7303 ist hübsch, > aber etwas teuer. Ich verbaue auch gerne Hühnerfutter, wenn ich das > günstiger bekommen kann. n- und p-Kanal MOSFETs der 50mR Klasse (p-Kanal eher 200mR) gibts es in SOT23 und für Centbeträge. Wegen der besseren Eigenschaften n-Kanal für die Zeilen (viel Strom) und p-Kanal für die Spalten. Alternativ bipolare Transistoren mit niedriger Sättigungsspannung. Gibts z.B. von (ehemals?) Zetex als ZTX... oder FMMT... > 1b) Acht Konstantstromquellen verbauen, um dem Problem aus dem Weg zu > gehen, dass die Spannung für die Widerstände nicht reicht. Autsch. Auch eine Konstantstromquelle braucht einen Spannungsabfall, um regeln zu können. Der wird mit ca. 1V auch nicht geringer als für einen Vorwiderstand. XL
Anon Ymous schrieb: > Google Verpolschutz ohne Spannungsabfall Hast du meinen Beitrag beachtet? http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/39-Verpolschutz ist z.B. ein hit. Am Eingang ein p-fet oder n-fet und sofort hat man keinen Spannungsabfall, aber immer noch den Verpolschutz.
Ein ATmega8 kann keine 40mA liefern, der geht zwischen 20 und 40 mA in die Strombegrenzung.
Anon Ymous schrieb: > Hast du meinen Beitrag beachtet? > http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/39-Verpolschutz ohja - gute Idee! Sorry, das habe ich tatsächlich überlesen. Wenn ich für ein 1A-NFET noch Platz habe, kommt das noch in die Masseleitung! sorry, dass der thread etwas chaotisch geworden ist. Ich werde am Wochenende einen konkreten Schaltungsvorschlag entwerfen und eine bauteilauswahl dazu zusammensuchen. Das ganze poste ich dann in einem neuen Thread. Momentan macht mich die UBE-KSQ am glücklichsten. Hier kann ich mit 1V sicher einen konstanten Strom erzeugen, ohne mir über Streuungen bei den LEDs groß gedanken machen zu müssen! Falls hier noch Vorschläge bis dahin kommen, bau ich das natürlich mit ein ;)
MaWin schrieb: > Ein ATmega8 kann keine 40mA liefern, der geht zwischen 20 und 40 mA in > die Strombegrenzung. Falsches Diagramm. Wenn man den Atmega8 mit 5V versorgt (wie der OP vorhat) dann schafft der über 70mA. Ob das thermisch geht, steht natürlich auf einem ganz anderen Blatt. XL
Ich nehme an, Dein Projekt ist dies hier: Beitrag "Re: Universelles Eingabegerät mit Drehencodern" Die 70mA scheinen mir zu hoch. Wenn Du LEDs damit treiben willst, verbräts Du dann auch zuviel Leistung an den Rs.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.