Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik PCA9955 für Numitron


von Sebastian M. (meeresgott)


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Hallo zusammen,

ich versuche aktuell die Schaltung der "NumieQueen" zu verstehen: 
https://www.nixiekits.eu/Downloads/NumiQueen_Aufbauanleitung.pdf

Dort wird ein einfacher Konstantstrom Treiber (TLC5916; 
https://www.ti.com/product/de-de/TLC5916) für LED's verwendet, um die 
Röhren zu treiben.

Warum mich wundert, dass es so funktioniert ist wegen der induzierten 
Spannung der Glühwendel. Ich hätte vermutet, dass es ein Unterschied 
macht, ob eine LED getrieben wird oder eine Glühwendel. Weshalb ich 
vermute, dass dieser IC das einfach abkann.

Ich möchte ein ähnliches Projekt umsetzen mit dem PCA9955. Nur weiß ich 
nicht, ob dieser IC das auch abkann.

Unter welcher Größe im Datenblatt kann ich erkennen, ob dieser IC das 
auch einfach so abkann?

Liebe Grüße,
Sebastian

von Christoph Z. (rayelec)


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Der Glühwendel ist zu fast 100% eine ohmsche Last (nix induktiv!). 
Alleine der Strom bestimmt den Treiber. Besonders bequem ist es 
natürlich, wenn man einen Treiber nimmt, der gleich noch Konstantstrom 
liefert...

von Gerhard O. (gerhard_)


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Der PCA9555 kann pro Ausgangspin +/-50mA liefern. Dabei ist zu beachten, 
daß der totale Massestrom 200mA nicht übersteigen soll. Nach Vdd hin 
sind nur 160mA zulässig. (Eine moderate Überschreitung dürfte bei 
Hobbyprojekten zulässig sein).

Wenn also 7 Segmente hach Masse hin geschaltet werden sollen, darf jeder 
Pin mit maximal 200/7=29mA belastet werden. Wenn man nach Vcc hin 
schaltet sind es nur 160/7=23mA.

Allerdings ist beim PCA 9555 zu beachten, daß 16 Ausgänge vorhanden sind 
und die obigen Angaben halbiert werden müssen um die 160/200mA 
Grenzwerte nicht zu überschreiten. Also 15 und 12mA respektiv.

Das sind natürlich "Worst Case" Betrachtungen. Im realen Betrieb könnte 
nan Vcc nach unten hin so einstellen, daß die Grenzwerte eingehalten 
werden. Ich habe mir nicht die Röhren Datenblätter angeschaut. RCA 
Numitrons geben bei 5V rund 23mA pro Segment an. Auch ist zu beachten, 
daß die CMOS Ausgänge wahrscheinlich mindestens 20-25 Ohm 
Innenwiderstände haben und deshalb die Röhrensegmente nicht die vollen 
5V bekommen und daher der Segmentstrom geringer sein wird.

https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/PCA9555.pdf
http://www.tube-tester.com/sites/nixie/dat_arch/Numitron_Apollo.pdf

: Bearbeitet durch User
von Sebastian M. (meeresgott)


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Christoph Z. schrieb:
> Der Glühwendel ist zu fast 100% eine ohmsche Last (nix induktiv!).
> Alleine der Strom bestimmt den Treiber. Besonders bequem ist es
> natürlich, wenn man einen Treiber nimmt, der gleich noch Konstantstrom
> liefert...

Danke für den Hinweis. Ich bin ursprünglich davon ausgegangen, da eine 
Glühwendel letztlich gewickelter Leiter ist und somit ein Magnetfeld 
erzeugen müsste und somit induktives Verhalten haben sollte. Aber 
wahrscheinlich so gering, dass es wirklich vernachlässigbar ist.

Gerhard O. schrieb:
> Wenn also 7 Segmente hach Masse hin geschaltet werden sollen, darf jeder
> Pin mit maximal 200/7=29mA belastet werden. Wenn man nach Vcc hin
> schaltet sind es nur 160/7=23mA.

Das hatte ich komplett übersehen. In meinem Fall wären es ca. 25mA pro 
Segment, ich hatte gehofft, mit drei Treibern sechs Röhren betreiben zu 
können. Das wird leider nicht hinhauen. Ich werde einen anderen 
Konstantstromtreiber suchen, welcher mehr abkann oder weniger Segmente 
bedient oder beides. :)

Danke für das Reivew @Gerhard

von Gerhard O. (gerhard_)


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Sebastian M. schrieb:
> Christoph Z. schrieb:
>> Der Glühwendel ist zu fast 100% eine ohmsche Last (nix induktiv!).
>> Alleine der Strom bestimmt den Treiber. Besonders bequem ist es
>> natürlich, wenn man einen Treiber nimmt, der gleich noch Konstantstrom
>> liefert...
>
> Danke für den Hinweis. Ich bin ursprünglich davon ausgegangen, da eine
> Glühwendel letztlich gewickelter Leiter ist und somit ein Magnetfeld
> erzeugen müsste und somit induktives Verhalten haben sollte. Aber
> wahrscheinlich so gering, dass es wirklich vernachlässigbar ist.
>
> Gerhard O. schrieb:
>> Wenn also 7 Segmente hach Masse hin geschaltet werden sollen, darf jeder
>> Pin mit maximal 200/7=29mA belastet werden. Wenn man nach Vcc hin
>> schaltet sind es nur 160/7=23mA.
>
> Das hatte ich komplett übersehen. In meinem Fall wären es ca. 25mA pro
> Segment, ich hatte gehofft, mit drei Treibern sechs Röhren betreiben zu
> können. Das wird leider nicht hinhauen. Ich werde einen anderen
> Konstantstromtreiber suchen, welcher mehr abkann oder weniger Segmente
> bedient oder beides. :)
>
> Danke für das Review @Gerhard

Schau Dir mal die TPIC6C595 an. Die gibt es unterschiedlichen 
Ausführungen und sind leicht erhältlich. Brauchst halt zur etwaigen 
Strombegrenzung Widerstände. Auch die EBucht Angebote funktionieren 
zuverlässig:

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tpic6c595.pdf?

: Bearbeitet durch User
von Bauform B. (bauformb)


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Ihr verwechselt PCA9955 und PCA9555. Der ursprünglich vorgesehene 9955 
reicht vom Strom her leicht. Der bekommt GND über das PAD, da sind 
absmax. 1000mA erlaubt. Der ist von den Daten her ziemlich identisch mit 
den originalen TLC5916, nur eben mit 16 statt 8 Ausgängen. Das ergibt 
die doppelte Verlustleistung und das ist die Grenze.

Allerdings sind meistens 6 oder weniger Segmente eingeschaltet und 
notfalls kann man im Sommer den Strom per Programm reduzieren. Deswegen 
nehmen wir ja einen Chip mit Konstantstrom Ausgängen und keine 
Widerstände. Also, PCA9955B, auf geht's!

von Gerhard O. (gerhard_)


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Bauform B. schrieb:
> Ihr verwechselt PCA9955 und PCA9555. Der ursprünglich vorgesehene
> 9955
> reicht vom Strom her leicht. Der bekommt GND über das PAD, da sind
> absmax. 1000mA erlaubt. Der ist von den Daten her ziemlich identisch mit
> den originalen TLC5916, nur eben mit 16 statt 8 Ausgängen. Das ergibt
> die doppelte Verlustleistung und das ist die Grenze.
>
> Allerdings sind meistens 6 oder weniger Segmente eingeschaltet und
> notfalls kann man im Sommer den Strom per Programm reduzieren. Deswegen
> nehmen wir ja einen Chip mit Konstantstrom Ausgängen und keine
> Widerstände. Also, PCA9955B, auf geht's!

Hmmm, mein Gehirn bemerkte den Unterschied wirklich nicht:-(((
Peinlich, peinlich...

Zur meiner Verteidigung, der PCA9955 war mir bis jetzt unbekannt, weil 
ich mich nicht für LED Betrieb bis jetzt in der Weise interessierte und 
mein Gehirn ersetzte dann aus Unkenntnis den PCA9955 mit PCA9555, den 
ich natürlich bestens kenne. Man sieht, man kann sich aufs eigene Gehirn 
nicht immer verlassen, das einem Sachen vorspiegelt die es nicht kennt. 
Genauso wie ChatGPT es halt manchmal auch macht:-)

Danke für das herausstellen.
Gruß,
Gerhard

: Bearbeitet durch User
von Sebastian M. (meeresgott)


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Bauform B. schrieb:
> Ihr verwechselt PCA9955 und PCA9555. Der ursprünglich vorgesehene 9955
> reicht vom Strom her leicht. Der bekommt GND über das PAD, da sind
> absmax. 1000mA erlaubt. Der ist von den Daten her ziemlich identisch mit
> den originalen TLC5916, nur eben mit 16 statt 8 Ausgängen. Das ergibt
> die doppelte Verlustleistung und das ist die Grenze.

Danke! Ich habe mir ein paar bestellt und ich funktioniert einwandfrei.

Gerhard O. schrieb:
> Hmmm, mein Gehirn bemerkte den Unterschied wirklich nicht:-(((
> Peinlich, peinlich...

Eher meine Schuld. Ich hätte direkt, nachdem du den maximalen Strom nach 
GND genannt hast, prüfen sollen, ob dieser auch stimmt. Ich kann 
schließlich nicht erwarten, dass sich jeder hier mit dem Baustein, den 
ich verwenden möchte, auskennt.

Danke für eure Hilfe!

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