Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Fingers Multiplexing


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von Andreas (Gast)


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Guten Abend,

ich will eine Multiplexingschaltung aufbauen und hoffe, ihr könnt mir 
ein paar Unklarheiten verständlicher machen. Im Prinzip geht es um 
folgende Schaltung:
http://www.fingers-welt.de/wiki/index.php?title=Multiplexing#Grundschaltung_-_Dimmen

Jedoch mit anderen und lediglich nur 3 Anzeigen.

Ich habe Fragen zu den Berechnungen:

> Über dem BF421 fällt laut Datenblatt bei 80 mA eine Spannung von ca 0,6 V > ab = 
U1, (bei der PWM-Variante natürlich das doppelte).

Ich finde diese Angaben nirgends im Datasheet.
http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/BF421-D.PDF
Oder hat er es bei Figure 4. ”ON” Voltages approximiert?
Es geht nämlich dort bei 80mA kein Graph durch 0.6V (überhaupt enden 
alle bei 50mA). Warum muss man bei der PWM Variante von der doppelten 
Spannung ausgehen? Ich bin mir relativ sicher: Weil über den zweiten 
BF421 wieder die 0.6V abfallen würden, oder?

> Der ULN2803 verbrät 0,9 V bei 80 mA = U4.

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/uln2803a.pdf
Diese Angabe kann ich wieder nicht im Datenblatt herauslesen.
Figure 1. Collector-Emitter Saturation Voltage vs Collector Current (One 
Darlington).

Schaue ich vielleicht in die falschen Datenblätter?

Liebe Grüße.

von oszi40 (Gast)


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Nicht alles muß bis zum maximalem Strom ausgereizt werden wenn es lange 
laufen soll. Was weiß denn Finger, was Du treibst? Bei sommerlichen 75 
Grad am Armaturenbrett sollte die Lösung anders aussehen als im 
***Kühlfach.

von Andreas (Gast)


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> Nicht alles muß bis zum maximalem Strom ausgereizt werden wenn es lange
> laufen soll. Was weiß denn Finger, was Du treibst? Bei sommerlichen 75
> Grad am Armaturenbrett sollte die Lösung anders aussehen als im
> ***Kühlfach.

Du hast den gesamten Text nicht verstanden. Es geht nicht darum was ich 
treibe. Sondern darum was er treibt oO

Direktlink (auf der selben Seite): 
http://www.fingers-welt.de/wiki/index.php?title=Multiplexing#Vorwiderstandsberechnung

von ArnoR (Gast)


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Andreas schrieb:
>> Über dem BF421 fällt laut Datenblatt bei 80 mA eine Spannung von ca 0,6 V > ab 
=
> U1, (bei der PWM-Variante natürlich das doppelte).
> Warum muss man bei der PWM Variante von der doppelten
> Spannung ausgehen? Ich bin mir relativ sicher: Weil über den zweiten
> BF421 wieder die 0.6V abfallen würden, oder?

Ja, Zitat: "Dafür hängen die Spaltentreiber nicht mehr direkt an der 
Versorgungsspannung, sondern an einem weiteren PNP-Transistor, welcher 
mit der PWM gespeist wird."

-> Ich finde diese Angaben nirgends im Datasheet.
> http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/BF421-D.PDF
> Oder hat er es bei Figure 4. ”ON” Voltages approximiert?
> Es geht nämlich dort bei 80mA kein Graph durch 0.6V (überhaupt enden
> alle bei 50mA).

Bei 80mA dürften es bei dem (völlig ungeeigneten 300V-Transistor) BF421 
schon etwa 2V sein (Fig.4). Nimm besser einen 2N2907 o.ä..

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Verstehe auch nicht, was dieser "Hochspannungstransistor" da soll..., 
wahrscheinlich lag er gerade rum.
Bei 80mA jedenfalls ungeeignet, gibt massig Allerweltstransistoren, die 
wesentlich besser geeignet wären, BC327 z.B.

von Andreas (Gast)


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Hey ArnoR. Danke für deinen Tipp. Ich habe zuvor noch nie mit 
Transistoren gearbeitet und wollte deswegen den im Schaltplan nehmen. 
Wenn du aber sagst, dass sich der 2N2907 besser eignet, so werde ich es 
mit diesem versuchen :)
Mal sehen, ob ich damit besser zurecht komme. Danke nochmals!

von Andreas (Gast)


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Danke auch dir,  H.Joachim Seifert.

Dein Post erschien erst, als ich den Post abgeschickt hatte.

Für welchen Transistor entscheide ich mich jetzt? Eine große Auswahl ist 
ja nicht gerade förderlich; auch nicht die begrenztere Auswahl in der 
"Standardbauteil" - Wiki hier.

von ArnoR (Gast)


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Andreas schrieb:
> der 2N2907 besser eignet, so werde ich es
> mit diesem versuchen :)
> Ich habe zuvor noch nie mit Transistoren gearbeitet

Ach so, dann etwas ausführlicher: Der 2N2907 ist gut geeignet aber teuer 
(wegen Metallgehäuse), nur nehmen wenn er noch rumliegt. Gleicher Chip 
im TO92 wäre PN2907, oder ähnlich BC327/328.

von oszi40 (Gast)


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Andreas schrieb:
> Es geht nicht darum was ich treibe. Sondern darum was er treibt oO
Finger verbaut alles was er findet. Schau Dir seine Experimente an. 
Passende pnp-Transistoren siehe 
https://www.mikrocontroller.net/articles/Standardbauelemente und 
Lieferanten wie Reichelt, Pollin,  usw

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Mit den BC327/337 bist du eigentlich fast immer gut bedient und ersetzen 
auch die die sonst gerne verwendeten 547/557 (die sind schneller, aber 
darauf kommt es eher selten an), können aber deutlich mehr Strom ab.

Solange also nichts besonderes in Richtung Spannung, Rauschen, 
Verlustleistung oder Frequenz gefordert ist, passen die.

von Michael B. (laberkopp)


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Andreas schrieb:
> Schaue ich vielleicht in die falschen Datenblätter?

Nicht wirklich.

Das Diagramm Figure 1. Collector-Emitter Saturation Voltage vs Collector 
Current ist richtig und zeigt bei 80mA (also knapp unter 100mA) schon 
0.9V (also knapp unter 1V).

Aber beim BF421 hat er sich verhauen. Der BF421 ist auch ein 
ungeeigneter Transistor, schaltet maximal 50mA. Man nimmt besser einen 
BC327 als PNP Schalttransistor.

Auch fliessen durch den ULN2803 nicht unbedingt 80mA, sondern ggf. alle 
7 Segmente mit 80mA, also bis zu 560mA.

Ganz so dramatisch ist es in der Realität aber nicht, die meisten 
Displays sind mit 10mA zufrieden und du hast nur 3 Stellen, also 30mA, 
also 210mA, dazu reichen auch BC557/BC337.

http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.8.1

von Mw E. (Firma: fritzler-avr.de) (fritzler)


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Also was unter Fingers Wiki steht ist zu 99% nicht vom Finger, sondern 
von den Forenmitgliedern.

Der verlinkte Artikel ist von mir und warum da der BF421 verbaut ist 
weis ich jetzt auch nicht mehr.
Aber ja, der ist da völlig Murks...
BC327 ist besser, wird morgen geändert!

Im BC327 Datenblatt guckst du dir Figure 1 und 2 an.
Also Collectorstrom im Zusammenhang mit Collector-Emitter Spannung.
Besser noch Figure 4 Collector-Emitter Sättigungsspannung.
--> 0,7 - 0,8V
Solch ein Diagramm gibts im ULN2803 Datenblatt auch (war glaube eher ne 
Tabelle).

Michael B. schrieb:
> Auch fliessen durch den ULN2803 nicht unbedingt 80mA, sondern ggf. alle
> 7 Segmente mit 80mA, also bis zu 560mA.
Ja schon, aber die Berechnung ist für ein Segment und ein Segment 
benutzt ja nur einen Dralington Transistor in dem Array des ULN2803.
Die gemeinsame betrachtung muss dann beid er Verlustleistung erfolgen.


edit:
Dass nur 80mA durch den BC327 fließen ist natürlich auch Mist.
Sind ja 80 bis 560mA, je nachdem wieviel Segmente aufleuchten.
Ändert aber glücklicherweise nicht mehr viel an VCE.

: Bearbeitet durch User
von oszi40 (Gast)


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Martin W. schrieb:
> benutzt ja nur einen Dralington Transistor in dem Array des ULN2803.

Im Normalfall schon, aber es könnte auch Ansteuerfehler geben ...

von Mw E. (Firma: fritzler-avr.de) (fritzler)


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oszi40 schrieb:
> Martin W. schrieb:
>> benutzt ja nur einen Dralington Transistor in dem Array des ULN2803.
>
> Im Normalfall schon, aber es könnte auch Ansteuerfehler geben ...

6 setzen, nichts verstanden...
Da steht jedes Segment nutzt einen Teil des ULN2803

: Bearbeitet durch User
von Mw E. (Firma: fritzler-avr.de) (fritzler)


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Artikel wär dann geändert ;)

von oszi40 (Gast)


Angehängte Dateien:

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Martin W. schrieb:
> 6 setzen, nichts verstanden...
> Da steht jedes Segment nutzt einen Teil des ULN2803

So ist es. Beim Lampentest sollten ja eigentlich alle LEDs aller 
Segmente schön leuchten. Das wird sicher funktionieren, WENN die 
Software/Ansteuerung Deine Eingänge nacheinander 25% ansteuert. Bei 
Ansteuerungsproblemen glaube ich nicht, daß jeder ULN-Ausgang dauerhaft 
diesen vollen Strom verkraftet. Also 4 Segmente x 560mA im Störfall in 
ein IC?

von Andreas (Gast)


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Danke euch Leute :)

Es wurden so viele mögliche Transistoren genannt und ich habe versucht 
nach eigenem Ermessen zu entscheiden. Dabei viel meine Wahl sogar auch 
auf den BC327 :-)


@ Martin Wende
Danke für den Artikel. Dadurch konnte ich mich weitesgehend gut 
durchhangeln. (bis auf die Tatsache, dass ich manche Werte nicht im 
Diagramm ablesen konnte - aber da liegt der Fehler auch bei mir).

Eine Unklarheit besteht noch, und ich hoffe ihr könnte mir da nochmal 
helfen:
15mA pro Segment (da ich diese noch per Transistor dimmen will).
Also dieser Aufbau, nur mit 3 Segmenten und den BC327:
http://www.fingers-welt.de/wiki/index.php?title=Multiplexing#Grundschaltung_-_Dimmen

=> 3 * 15 mA = 45 mA pro Segment
Vorwiderstände LED Anzeige:
Zuerst fallen folgende Spannungen auf dem "Pfad" ab:
- LED Forward Voltage: 1,85V
- BC327 Segmentsteuerung: 0,8V
- BC327 PWM : 0,8V
- ULN2803: 0,9V
Vcc: 5V

R_led = 5V - 1,85V - 0,9V - 0,8V - 0,8V / (8 Segmente * 45mA / Segment) 
= 650mV / 360mA = 1,8mOhm (1,8x10^-3 !!!)
Kann das stimmen?
Bin ich nicht auch noch über P_tot hinaus?

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Du hast die Schaltung noch nicht verstanden, oder?

Die Transistoren steuern jeweils eine ganze Stelle, der ULN die 
Segemente.
Im schlimmsten Fall leuchten 7 Segmente EINER Stelle, also Gesamtstrom 
7x15mA=105mA. Diesen Strom müssen die Stellentreiber/PWM abkönnen.

Es ist immer nur eine Stelle zur gleichen Zeit eingeschaltet, passend 
zur jeweiligen Stelle werden die darzustellenden Segmente angesteuert.

Nun sieht die Rechnung so aus:
-Flussspannung LED: 1,85V
-T1: 0,8V
-T2: 0,8V
-ULN:: 0,9V

Bleiben für den Widerstand 0,7V. Daraus folgt für 15mA Segmentstrom 47R.

von Andreas (Gast)


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Da liegt der Fuchs begraben.
Wir reden etwas aneinander vorbei:

> Im schlimmsten Fall leuchten 7 Segmente EINER Stelle, also Gesamtstrom
> 7x15mA=105mA.

Korrekt. An EINER Stelle. Da eine Stelle aber nur 1/3 der Zeit leuchtet, 
muss auch 3 mal soviel Strom fließen, damit es weiterhin wie 15mA 
aussieht. Also 45mA. Die Berechnung oben war darin begründet, und nicht 
weil ich dachte, dass der T den Strom aller drei Segmente abkönnen muss.

Kurz: Pro einzelndes Segment (in der 1 LED drinn ist) muss 45mA 
fließen.

> Bleiben für den Widerstand 0,7V. Daraus folgt für 15mA Segmentstrom 47R.
Ja, stimmt. Da war ich BrainAFK. Pro Segment ein Widerstand und nicht 
für alle einen :)

Es müssten dann aber 0,65V / 45mA pro Segment = 14,4 Ohm pro Segment -> 
15 Ohm sein, oder?

(Bei 47R wären es ja, wie von dir gesagt, 15mA pro Segment. Also im 
Durchschnitt über die Zeit nur 5mA - das wäre doch arg schwach, oder? 
Vor allem bräuchte man dann den weiteren Transistor zum dimmen nicht 
mehr.)

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Machs nicht zu wissenschaftlich :-)

Welcher Widerstand letzendlich der richtige ist, kommt auch sehr auf das 
tatsächliche Display, die gewünschte Helligkeit, Kontrastscheibe und 
Umgebungshelligkeit an.

Gehst du an die max. Daten des Displays heran, solltest du dir ziemlich 
sicher sein, dass die Ansteuerung nicht abstürzt. Bleibt das 
Multiplexing aus irgendwelchen Gründen stehen ist das Display tot oder 
zumindest geschädigt.
Nimm erstmal 220R und bring die Sache zum Laufen. Ein paar Widerstände 
sind dann schnell getauscht.

von Andreas (Gast)


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> Nimm erstmal 220R und bring die Sache zum Laufen.

Ja, so werde ich es machen und wenn alles "rund läuft" dann durch etwas 
zwischen 15R und 47R austauschen :)

Danke nochmals und eine gute Nacht.

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