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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik White Display @ 3,3V


Autor: Alter Lateiner (Gast)
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Hallo Forum, ich habe nach Studium des angehängten Datenblattes das 
Gefühl, ich kann diese 7Segment Anzeigen nicht bei 3,3V benutzen. Ich 
bin mit meinem Latein am Ende. Was tun? Andere Farbe wählen? Der μC 
läuft mit 3,3V

Autor: Osilayer8 (Gast)
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Also ich lese da forward voltage 3.3V?

Autor: Osilayer8 (Gast)
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Und wie begründest du überhaupt dein Gefühl?? Man liest ein Datenblatt 
und hat dann 1 von 3 ergebnissen

1. Ich weis es geht

2. Ich weis es geht nicht

3. Ich hab keine Ahnung was ich da gelesen habe

Autor: U. M. (oeletronika)
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Hallo,
es gibt einige Möglichkeiten, das Problem zu umgehen oder zu beheben.
1) Die 3,3V als Betriebsspannung sind doch meist kein Dogma.
Man kann ja auch die Spannung geringfügig auf 3,4...3,6V hochsetzen.

2) Die Anzeige muß man ja nicht zwingend mit max. Strom betreiben.
Vor allem wenn die LED eine hohe Helligkeitsausmessung haben, reicht oft 
auch weniger. Wenn man den Strom auf ca. 5mA einstellt, wird die 
Flußspannung typ. nur ca. 3V betragen. Da reichen dann auch 3,3V

3) Man kann die Spannung mit einem DCDC-Wandler hochsetzen, z.B. von 
3,3V auf 5V. Es geht auch mit einer Ladungspumpe für ca. 10mA.

4) Suche dir eine andere Farbe (z.B. rot, gelb, orange).
Auch Blau sieht super aus, obwohl sich da auch die gleiche Flußspannung 
einstellen wird, kann man gerade bei blau mit weniger Strom fahren, weil 
die Farbe gut wahrnehmbar ist und blaue LED die höchste Effizienz haben.

Gruß Öletronika

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Autor: Alter Lateiner (Gast)
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Wenn die Forward Spannung bei 10mA auch nur 3,3V beträgt, hat der 
Vorwiderstand dann 0Ω?

Autor: Jörg R. (solar77)
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Die Anzeigen sind doch nicht so teuer, warum kaufst Du nicht einfach 1 
oder 2 Stück und probierst es aus?

Andere Alternativen wurde oben beschrieben.

Mit einen Vorwiderstand von 0R kannst Du die Anzeigen nicht betreiben, 
auch nicht wenn exakt 3,3V anliegen.

Wenn die Anzeige common Anode hat und Deine Schaltung auch über 5 Volt 
verfügt, mit enstsprechender Leistung, hast Du kein Problem. Da spielt 
es dann keine Rolle wenn der uC mit 3,3 Volt läuft.

Autor: Wolfgang (Gast)
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Alter Lateiner schrieb:
> Der μC läuft mit 3,3V

Schön, das jeder weiß, was das für einer ist ...

Vielleicht musst du dich mit dem Gedanken anfreunden, dass du in dieser 
Konfiguration die Anzeige nicht direkt damit betreiben kannst.

Autor: c.m. (Gast)
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du solltest irgendwo >max fwd voltage abgreifen, also z.b. 5V, und die 
LED's damit betreiben (incl. vorwiderständen natürlich).
zur ansteuerung der matrix mit 3.3v würde evtl ein ULN2003 
funktionieren.

Autor: Manfred (Gast)
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Osilayer8 schrieb:
> 2. Ich weis es geht nicht
Ich weis, das mann weis mit ß schreibt?

> 3. Ich hab keine Ahnung was ich da gelesen habe
Das technische Niveau in diesem Forum wird von Tag zu Tag schlechter. 
Wie habe ich das früher bloß geschafft, komplexe Elektronik ohne 
Internetforen zu bauen? Sind Fachbücher heutzutage total unbekannt oder 
hat man dank Facebook und Co keine Zeit mehr, diese zu lesen?

Alter Lateiner schrieb:
> Wenn die Forward Spannung bei 10mA auch nur 3,3V beträgt, hat der
> Vorwiderstand dann 0Ω?

Vorwiderstand 0 Ohm geht nicht. Kennst Du die Grundlagen, wie LEDs zu 
betreiben sind? Die LED ist eine Diode, die bei erreichen der Spannung 
weitgehend unefiniert durchbricht - da muss immer ein Vorwiderstand 
bei. Zu solchen Grundlagen ist ein Besuch per Internet im 
Elektronik-Kompendium sehr hilfreich.

Wenn Du diese Anzeigen betreiben willst, sagen wir mit 10mA, sind das 
bei der Acht also 70mA, das wird kaum ein µC auf Dauer treiben wollen!

Du brauchst also hinter Deinem µC einen Treiberbaustein, das könnte z.B. 
ein ULN2801 sein (den ULN2803 halte ich bei 3,3V für recht knapp). Es 
dürfen auch gerne ein paar ganz normale NPN-Transistoren sein, oder, 
weil es heute modern ist, FETs wie BSS138. In dem Fall kann die Anzeige 
an einer deutlich höheren Spannung laufen als der µC.

Autor: Axel Schwenke (a-za-z0-9)
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U. M. schrieb:
> Hallo,
> es gibt einige Möglichkeiten, das Problem zu umgehen oder zu beheben.
> 1) Die 3,3V als Betriebsspannung sind doch meist kein Dogma.
> Man kann ja auch die Spannung geringfügig auf 3,4...3,6V hochsetzen.

Aha. Und damit kann man ein Display ansteuern, Vf=3.7V (max) braucht?

<seufz>

Autor: Bernard B. (bernard_b)
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Please, get your "Labornetzgerät" and verify when a single element of 
the display will be visible. Start at 2.0V and slowly turn it higher, 
until you notice it's bright enough for you. This will be a fair 
indicator. After this, you can decide about how to drive the display, 
concerning required resistors, transistors (i.e. BC847) or driver-IC's.

Sometimes it's good to figure things out, by practice, instead of 
focussing at a datasheet.

: Bearbeitet durch User
Autor: Axel Schwenke (a-za-z0-9)
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Alter Lateiner schrieb:
> Wenn die Forward Spannung bei 10mA auch nur 3,3V beträgt, hat der
> Vorwiderstand dann 0Ω?

Natürlich nicht

Denn die Flußspannung beträgt ja nicht konstant 3.3V. Das typische(!) 
Diagramm zeigt 3.2V für 10mA und 3.45V für 20mA. Die Tabelle sagt 
typisch 3.3V für 20mA (huch!) und maximal 3.7V für 20mA.

Die Datenblattangaben sind also noch nicht einmal konsistent!

Aber gut, rechnen wir ruhig man mit den 3.2V@10mA aus dem Diagramm. 
Nehmen wir weiter an, du hättest Vcc=3.6V (wie U. M. (oeletronika) so 
"hilfreich" vorgeschlagen hat). Nehmen wir ferner an, die LED würden 
parallel angesteuert (also kein Multiplex) und die Treiber hätten 0.2V 
Sättigungsspannung. Dann würden 3.6V - 3.2V - 0.2V = 0.2V an den 
Vorwiderständen abfallen und man müßte sie mit 0.2V/10mA = 20R 
dimensionieren.

Nun kann aber blöderweise die Flußspannung bis 3.7V@20mA betragen. 
Unsere 3.4V - noch ohne den Spannungsabfall am Vorwiderstand - reichen 
in diesem Extremfall ganz sicher nicht für mehr als 1..2mA. Andererseits 
müssen wir pessimistischerweise (in Abwesenheit von Datenblattangaben) 
auch davon ausgehen, daß die Flußspannung vielleicht nur 2.8V@20mA 
beträgt. In diesem Fall würden bis 30mA - mehr als der erlaubte 
Grenzwert von 25mA - durch die LED fließen. Der Strom wird also 
exemplarabhängig (und temperaturabhängig) deutlich schwanken.

Ergo: Bullshit. Geht so nicht.

Wenn man das Ganze jetzt noch einmal für Vcc=5V durchrechnet, entspannt 
sich die Situation deutlich. Weil jetzt in jedem Fall mehr Spannung am 
Vorwiderstand abfällt, hat eine Streuuung der Flußspannung 
verhältnismäßig weniger Einfluß auf den fließenden Strom.

Im Prinzip könnte man natürlich Treiber mit Konstanstromausgängen 
vorsehen. Problem dabei: die Konstantstromausgänge brauchen deutlich 
mehr als die o.a. 0.2V Sättigungsspannung. Eher um 1V. Zusammen mit den 
pessimal 3.7V Flußspannung kommt man so auf mindestens Vcc=4.7V. Da kann 
man auch gleich auf 5V und Vorwiderstände gehen.

Autor: Wolfgang (Gast)
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Axel S. schrieb:
> U. M. schrieb:
>> es gibt einige Möglichkeiten, das Problem zu umgehen oder zu beheben.
>> 1) Die 3,3V als Betriebsspannung sind doch meist kein Dogma.
>> Man kann ja auch die Spannung geringfügig auf 3,4...3,6V hochsetzen.
>
> Aha. Und damit kann man ein Display ansteuern, Vf=3.7V (max) braucht?

Ja, wenn der µC bisher unbekanntes Types es erlaubt, auch mit 4.5V 
betrieben zu werden, ist das kein Problem. 0.8V für Stromstabilisierung 
sollten reichen ;-)

Manfred schrieb:
> Wenn Du diese Anzeigen betreiben willst, sagen wir mit 10mA, sind das
> bei der Acht also 70mA, das wird kaum ein µC auf Dauer treiben wollen!

Wenn du mit "kaum ein µC" die Atmel AVRs ausschließt, magst du Recht 
haben. Bei denen sagt das Datenblatt z.B. für die ATmega 48..328 Reihe 
im Abschnitt "Absolut Maximum Ratings":
DC Current per I/O Pin ......................... 40.0mA
DC Current VCC and GND Pins ................... 200.0mA

Der lacht über 10mA pro Pin und im Worst-Case 70mA Gesamtstrom.

Autor: U. M. (oeletronika)
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Hallo,
> Axel S. schrieb:
> Aha. Und damit kann man ein Display ansteuern, Vf=3.7V (max) braucht?
> <seufz>
diese Form von Fatalismus ist doch in aller Regel überhaupt nicht 
hilfreich. Wo steht den geschrieben, das die Anzeigen nun zwingend mit 
Vf=3,7V zu bewerten sind? Derartige Kommentare zeigen die völlige 
Abwesenheit jeglichen Pragmatismus und rein bürokratische Lösungansätze.
Professionalität ist das auch nicht, wenn immer nur der Wost Case 
angenommen wird, ohne Berücksichtigung der realen Bedingungen und 
Ansprüche.

1) Ich habe noch keine weißen oder blauen LED gesehen, die mit der 
Flußspannung tatsächlich weit über dem typ. Wert lagen.
Solche Werte sind in Praxis äußert selten zu finden, weil die Hersteller 
sich gern gern mit Gürtel und 2 mal Hosenträger absichern.
Warum also nicht einfach mal von dem typischen Wert +/- 100mV ausgehen?

2) Je nachdem, ob es sich um ein kleines Bastelprojekt handelt oder um 
eine professionelle Geräteentwicklung wird man unterschiedliche 
Strategien zur Klärung des Problems fahren. Aber was wird wohl bei 
solcher Fragestellung eher in Betracht kommen ? - Genau das 
Bastelprojekt!
Da macht es dann auch keinen großen Aufwand, die Flußspannung mal eben 
auszumessen und die Spannung sowie Vorwiderstande genau passen zu 
bemessen.
Unter solchen Umständen werden womöglich auch 100mV Spannungsabfall noch 
eben für einen stabilen Betrieb ausreichend sein, sofern der Anwender 
nicht den Temperaturbereich weit ausreizen will.
Dabei kann er auch gleich noch kontrollieren, wie hell die Dinger sind 
und welchen Strom er wirklich braucht.
Gruß Öletronika

: Bearbeitet durch User
Autor: Manfred (Gast)
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U. M. schrieb:
> Wo steht den geschrieben, das die Anzeigen nun zwingend mit
> Vf=3,7V zu bewerten sind? Derartige Kommentare zeigen die völlige
> Abwesenheit jeglichen Pragmatismus und rein bürokratische Lösungansätze.
> Professionalität ist das auch nicht, wenn immer nur der Wost Case
> angenommen wird, ohne Berücksichtigung der realen Bedingungen und
> Ansprüche.

Quatschkopf!

> Warum also nicht einfach mal von dem typischen Wert +/- 100mV ausgehen?

Kannst Du es nicht oder willst Du es nicht? Selbst wenn die LEDs nur 
3,2V haben sollten, bleiben bei 3,3V Versorgung und der unbekannten 
Restspannung der µC-Ausgänge genau wieviel über? Richtig, maximal 100mV.

Jetzt setzen wir 10Ohm als Widerstand und ändern die Spannung um nur 
30mV - was gibt das an Stromänderung?

Bastelpfusche weiter, so wird das nichts.

Autor: U. M. (oeletronika)
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> Manfred schrieb:
> Quatschkopf!
Oh, ein Herr von überlegener Intelligenz!
>> Warum also nicht einfach mal von dem typischen Wert +/- 100mV ausgehen?
>
> Kannst Du es nicht oder willst Du es nicht? Selbst wenn die LEDs nur
> 3,2V haben sollten, bleiben bei 3,3V Versorgung und der unbekannten
> Restspannung der µC-Ausgänge genau wieviel über? Richtig, maximal 100mV.
Lerne erst mal lesen und rechnen!
Oben habe ich geschrieben
"Wenn man den Strom auf ca. 5mA einstellt, wird die
Flußspannung typ. nur ca. 3V betragen. Da reichen dann auch 3,3V"

> Jetzt setzen wir 10Ohm als Widerstand und ändern die Spannung um nur
> 30mV - was gibt das an Stromänderung?
Wieder so eine Angstmache!
> Bastelpfusche weiter, so wird das nichts.
Geht mal zum Psychologen, der hat evtl. was gegen deine 
Extremwertpsychose.

Autor: Axel Schwenke (a-za-z0-9)
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U. M. schrieb:
>> Manfred schrieb:
>> Quatschkopf!
> Oh, ein Herr von überlegener Intelligenz!

Wo er Recht hat ...

>>> Warum also nicht einfach mal von dem typischen Wert +/- 100mV ausgehen?
>>
>> Kannst Du es nicht oder willst Du es nicht? Selbst wenn die LEDs nur
>> 3,2V haben sollten, bleiben bei 3,3V Versorgung und der unbekannten
>> Restspannung der µC-Ausgänge genau wieviel über? Richtig, maximal 100mV.
>
> Lerne erst mal lesen und rechnen!
> Oben habe ich geschrieben
> "Wenn man den Strom auf ca. 5mA einstellt, wird die
> Flußspannung typ. nur ca. 3V betragen. Da reichen dann auch 3,3V"

Gut. Dann rechnen wir das mal durch. Nominalwert Uf=3.0V bei 5mA 
(Zielwert If). Betriebsspannung 3.3V. Und +/-100mV Variation von Uf.

Nehmen wir erst mal an, unsere Treiber hätten gar keine Restspannung. 
Dann ergibt sich der Vorwiderstand zu (3.3V-3.0V)/5mA = 60R. Wenn Uf 
jetzt zwischen 3.1V und 2.9V variiert, dann variiert der Strom zwischen 
3.3mA und 6.7mA. Immerhin +/-30%.

Wenn der Treiber 100mV Restspannung hat (das schafft ein ordentlich 
übersteuerter BC547, oder auch ein CMOS-Ausgang eines z.B. ATmega), dann 
ändert sich die Rechnung noch ein bißchen. Der Vorwiderstand für 5mA 
müßte dann zu (3.3-3.0-0.1)V/5mA = 40R gewählt werden. Und wir würden 
eine Variation von If zwischen 2.5mA und 7.5mA (+/- 50%) bekommen.

Und -50% - also den halben Strom - kann man mit dem bloßen Auge schon 
gut erkennen. Für eine 7-Segment-Anzeige, wo man ja i.d.R. mehrere 
Segmente gleichzeitig leuchten hat und Unterschiede der Helligkeit ins 
Auge fallen, ist das indiskutabel. INDISKUTABEL.

Und dabei wissen wir noch nicht mal, ob die 5mA dem TE auch wirklich 
reichen. Vielleicht soll das Display ja auch am Tag noch gut lesbar 
sein. Oder er will (muß) es im Multiplex ansteuern und hat die 
Sättigungsspannung von 2 Treibern (1x Zeilen-, 1x Spalten-Treiber) zu 
berücksichtigen. Und braucht dann sowieso mehr Strom.

Ergo: Deine "Lösung" ist keine. Noch nicht mal unter idealisierten 
Bedingungen. Ein 7-Segment-LED mit Uf=3.3V ist realistisch nicht mit 
weniger als 5V Betriebsspannung anzusteuern.

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