Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schaltung für 7-segment Anzeigen richtig auslegen


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von Ro S. (aqua5748)


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Hallo,
bin neu hier im Forum.

Ich möchte mir eine Anzeige bauen mit mehreren 7-segment Anzeigen.
Habe mich hier im Forum schon durch viele verschiedene Foren-Beiträge 
gelesen es gibt ja schon viele Beiträge dazu. Doch trotzdem möchte ich 
noch mal für meinen speziellen Fall nachfragen.

Zum besseren Verständnis, habe ich ein Bild in Form einer Schaltung 
angehängt, seid gnädig mit mir bezüglich der Schaltung, habe zum ersten 
Mal Eagle verwendet.

Ich möchte mit einem µC mehrere 7-segmentanzeigen ansteuern.
Die 7-segment Anzeigen sind hier schon bekannt, einmal die 
SA40-100mm-7,4V-40mA/Segment und die kleinere 
SA23-56mm-7,4V-20mA/Segment. Die SA40 möchte ich 3x verwenden, die SA23 
6x.

Da gibt es ja mehrere Methoden: z.B. Multiplexen, mit Schieberegister 
usw.

Ich habe mich für die Methode mit Schieberegistern entschieden, da ich 
gedacht habe es wäre die bessere Variante in diesem Anwendungsfall mit 
dieser Anzahl an 7-segment Anzeigen. Stimmt das den ?

Des Weiteren würde ich gern wissen, ob meine Schaltung so funktioniert, 
mit den bekannten Bauteilen wie 74HC595N Schieberegister und ULN2803 
Treiber oder ob das so gar nicht nötig ist.

Ich verwende verschiedene Widerstände, da ich ja für die SA23 weniger 
Strom brauche und bei beiden 7-segment Anzeigen für den DP weniger Strom 
und Spannung brauche. Stimmt das den ?

Außerdem wäre es eine bessere Variante, wenn ich den DP nicht über den 
Treiber laufen lasse sondern nur über das Schieberegister, da ich ja 
beim DP weniger wie 5V brauche und 20 mA ausreichen ?

Ich hoffe ich konnte es ausreichend beschreiben...


Gruß

von MaWin (Gast)


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Also mir wäre das mit den ULN2803 zu viel Aufwand, die 500mA von denen 
nutzt du auch gar nicht.

Nimm lieber TPIC6A595, die machen diee Shaltung einfacher (wenn auch 
nicht billiger), oder CAT4016 (die ersparen gar die Widerstände).

Wenn man ausserhaob der Spezifikation geht, tun es gar 74HC373 für die 
40mA Displays, denn im ausgeschalteten Zustand fliesst trotzdem kein 
Strom, 12V-7.4V < 5V+0.7V.

von m.n. (Gast)


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Ro Sch schrieb:
> Ich habe mich für die Methode mit Schieberegistern entschieden, da ich
> gedacht habe es wäre die bessere Variante in diesem Anwendungsfall mit
> dieser Anzahl an 7-segment Anzeigen.

Das ist in Ordnung. Deine Schaltung ist im Grunde auch in Ordnung, wobei 
Du bei den Widerständen sehen mußt, wie groß Du sie wählst, dass die 
Anzeigen gleichmäßig hell erscheinen.

Deine Kombination HC595 und ULN2803 ist völlig in Ordnung; die Bauteile 
sind günstig und überall beschaffbar.

Für den Dezimalpunkt nimm ebenfalls einen Ausgang des ULN2803. Wenn Du 
dann noch den Freigabeeingang 'G' der HC595 an einen PWM-Ausgang des µCs 
legst, kannst Du die Gesamthelligkeit noch einstellen, ohne an den 
Widerständen zu löten.

Versuche auf keinen Fall, wie oben geschrieben, den HC595 direkt zur 
Ansteuerung zu nehmen. 5V-Logik ist strikt von 12V-Signalen 
fernzuhalten, außer man möchte Rauchsignale anzeigen. Ferner kann der 
HC595 einen Summenstrom über alles Ausgänge von 50mA liefern, was bei 
40mA Segmentstrom gerade für ein einzelnes Segment reicht.

Viel Erfolg!

von Georg G. (df2au)


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MaWin schrieb:
> denn im ausgeschalteten Zustand fliesst trotzdem kein
> Strom, 12V-7.4V < 5V+0.7V.

Wenn du nun der Gemeinde noch erklärst, wie es ohne Strom zu den 7.4V 
Spannungsabfall am Display kommt, dann hast du uns überzeugt.
Was du vorschlägst, ist IC-Mord.

von MaWin (Gast)


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Georg G. schrieb:
> du vorschlägst, ist IC-Mord.

Erfahrung.

Der IC hat einen erlaubten Strom in den Ausgang (meist 20mA), den 
betrifft das also schon mal gar nicht.

Interessanter ist der Strom, der durch die LED fliesst, weil sie dann 
nicht ganz ausschaltet. Es liegen 3.15V an einer LED mit 3.7V 
Nennspannung an. Da fliessen ein paar uA, aber nichts,  was die Segmente 
heller leuchten lassen würde, als es die Lichtstreuung in der 7-Segment 
Anzeige sowieso ergibt.

von m.n. (Gast)


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MaWin schrieb:
> Der IC hat einen erlaubten Strom in den Ausgang (meist 20mA),

Noch mal ins Datenblatt gesehen: es sind +/-70mA beim HC595 und beim 
(von mir zumeist verwendeten) HC4094 sind es die genannten +/-50mA, die 
maximal aus allen Ausgängen zusammen entnommen/geliefert werden können.

Bei einem Segmenstrom von 40mA und sieben aktiven Segmenten komme ich 
auf 280mA Gesamtstrom; für einen HC595 tödlich und für einen ULN2803 
angemessen.

von Ro S. (aqua5748)


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Ok, danke schon mal für die hilfreichen Antworten.
Jetzt hab ich noch eine Frage:

Der ULN2803 muss der auch irgend wie versorgt werden, oder versorgt der 
sich selbst von den 12 V ? Also muss ich ihn in der Berechnung für die 
Widerstände berücksichtigen ?

Weil meine Rechnung ist im Moment so:

SA40:
Segment: (12V - 7,4V) / 40mA = 115 Ohm
DP:      (12V - 3,7V) / 20mA = 415 Ohm

SA23:
Segment: (12V - 7,4V) / 20mA = 230 Ohm
DP:      (12V - 3,7V) / 20mA = 415 Ohm

Noch eine weitere Frage:
wie sieht es den aus mit dem Verbrauch ?

Wie viel Watt die Anzeigen insgesamt brauchen, kann man ja leicht 
berechnen oder nachlesen im DataSheet.

Wie sieht es den mit dem Mikrocontroller aus und dem Treiber und 
Schieberegister ?

von MaWin (Gast)


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m.n. schrieb:
> für einen HC595 tödlich

Nein, probier's aus.
Er hält nur die Spezifikation bzgl. V(out)lo nicht mehr ein.
Ein 74AC373 liegt sogar innerhalb der Spezifikation mit 400mA gesamt.

von Georg G. (df2au)


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Ro Sch schrieb:
> Der ULN2803 muss der auch irgend wie versorgt werden, oder versorgt der
> sich selbst von den 12 V ?

Der braucht keine separate Versorgung. Sieh dir das Innenschaltbild an. 
Das sind nur einige Darlington Transistoren.

von Ro S. (aqua5748)


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Ok, aber stimmen dann meine Berechnungen, oder verändern die sich durch 
den ULN2803 ?

von m.n. (Gast)


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MaWin schrieb:
>> für einen HC595 tödlich
>
> Nein, probier's aus.
> Er hält nur die Spezifikation bzgl. V(out)lo nicht mehr ein.
> Ein 74AC373 liegt sogar innerhalb der Spezifikation mit 400mA gesamt.

Ich bin ja durchaus experimentierfreudig und auf Logiklevel kann man 
hier pfeifen, aber das Datenblatt (Fairchild, 74AC373 Rev. 1.5.0, S. 4) 
nennt als max. Summenstrom Icc bzw. Ignd +/- 50mA.
Ich stelle mir gerade vor, ich hätte soetwas vorgeschlagen. Das Geschrei 
wäre riesengroß - zu Recht!
Der ULN2803 ist das angemessene Bauteil und überall zu gutem Preis 
erhältlich.

Ro Sch schrieb:
> Ok, aber stimmen dann meine Berechnungen, oder verändern die sich durch
> den ULN2803 ?

Es gibt hier keine exakte Berechnungen! Bau die Schaltung für eine 
Anzeige auf und probiere gängige Widerstände. Es besteht auch kein 
Zwang, pro Segment jetzt 40mA einzustellen. 30 oder 20mA funktionieren 
auch und können unter Umständen schon zu hell sein. Mein Vorschlag, mit 
einem PWM-Signal zu dimmen, oder auch die +12V regelbar zu machen 
(LM317), kommt aus der Praxis und ist leicht umzusetzen.
Für eine gute Lesbarkeit ist sehr wesentlich, ein geeignetes Filterglas 
vor die Anzeige zu setzen. Da sind die Widerstandswerte zweitrangig.

von Mike (Gast)


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Und wenn man sich partout nicht für die 2-Chip Lösung erwärmen kann, 
gibt es noch den TPIC6595 mit seinen 250mA pro Kanal ...
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tpic6595.pdf

von MaWin (Gast)


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m.n. schrieb:
> aber das Datenblatt (Fairchild, 74AC373 Rev. 1.5.0, S. 4) nennt als
> max. Summenstrom Icc bzw. Ignd +/- 50mA.

Lies es noch mal richtig: Pro Ausgangspin.

von m.n. (Gast)


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MaWin schrieb:
> Lies es noch mal richtig: Pro Ausgangspin.

In der Tat eine etwas ungewöhliche Angabe. In einem ST Datenblatt stehen 
sogar +/-400mA und als schönes Wasserzeichen dazu: obsolete product.
Gut, dann spricht formal nichts dagegen - aber auch nichts dafür :-)

Anders würde ich es beurteilen, wenn man genug von diesen Teilen in 
Stangen gestapelt hat, und in einem 5V-System Segment- und Digittreiber 
zum Multiplexen braucht. Das wäre provokativ, aber eine unkonventionell 
kompakte Lösung - mit Speicherffekt.

von MaWin (Gast)


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m.n. schrieb:
> aber auch nichts dafür

Der Preis.

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