kleines Elektronik Problem

[HP-Soft]

Tachchen zusammen,

seit ungefähr einem Jahr beschäftige ich mich nun mit den niedlichen avr´s. ist ja alles klasse. letzte Woche habe ich dann mal 8x 5/7 Dotmatrix genommen, die daraus resultierenden 40 Spalten über 5 Schieberegister + uln 2803 und die 7 Reihen direkt über nen bc547 mit dem mega8 (mit 1,5K Basisvorwiderstand) verbunden. Ein erster Versuch einer Laufschrift funktioniert ja auch. Mir geht es eigentlich nur darum, die Funktionsweise der avrs zu erkunden. Zum üben ist die Laufschrift ja ganz gut. Irgendwann soll dann noch eine direkte Tastatureingabe dazukommen, oder die Steuerung über einen 2. Prozessor... oder vieles mehr.
Aber nun zu meinem Problem. Da die LEDS über die Schieberegister ja nur 1/40 stel der Zeit leuchten, lässt die Helligkeit sehr zuwünschen übrig. So nun dachte ich mir, dass ich einfach die Vorwiderstände der LED weglasse. (Ergebnis etwas heller). Dann bin ich hingegangen und habe die 5V vom Kollektor des BC547 durch 12V ersetzt (aber keine Helligkeitssteigerung war erkennbar) Wo ist da mein Denkfehler.

Bitte keine hochtechnischen Angaben. Alles was ich in der Elektronik mache ist selbst erarbeitet - nicht gelernt - und es hat sich dadurch ein gefähliches Halbwissen angehäuft.

 

[Hubert.G]

Die Schaltung zeigen wäre nicht schlecht. Ich nehme aber mal an das die Led beim BC547 im Emitter liegen.
Dann brauchst du dir nur die Spannungsverhältnisse am Transistor ansehen und du hast die Lösung.

 

[HP-Soft]

Die Schaltung zeigen wäre nicht schlecht. Ich nehme aber mal an das die Led beim BC547 im Emitter liegen.
Dann brauchst du dir nur die Spannungsverhältnisse am Transistor ansehen und du hast die Lösung.

Die LED liegt wirklich am Emitter. Jetzt kommt aber die schlechte Nachricht. Ich habe offiziell nie etwas mit elektronik gelernt. Ich bin nur Zeichner. Alles was ich bisher in der Elektronik gemacht habe musste ich mir selber beibringen. Daher habe ich ein grosses Halbwissen angehäuft und kann auch leider mit den Spannungsverhältnissen am Transistor nichts anfangen. => Laie halt eben => Würde aber trotzdem gern die LEDS heller bekommen.

 

[Dirk]

Der BC547 ist ein NPN Kleinsignaltransistor. Du verwedest diesen sicherlich als "high side driver". In diesem Fall benötigt du einen PNP Typ, zB den BC557.

Dirk

 

[Hubert.G]

Das Problem lässt sich nicht so leicht lösen. Du müsstest anstelle der BC547 einen UDN2981 oder dergleichen verwenden, dann allerdings wieder Vorwiderstände für die Leds einbauen.
Es könnte auch funktionieren wenn du nach dem BC547 einen BC557 schaltest.

 

[dino03]

Hi,

Aber nun zu meinem Problem. Da die LEDS über die Schieberegister ja nur 1/40 stel der Zeit leuchten, lässt die Helligkeit sehr zuwünschen übrig. So nun dachte ich mir, dass ich einfach die Vorwiderstände der LED weglasse. (Ergebnis etwas heller). Dann bin ich hingegangen und habe die 5V vom Kollektor des BC547 durch 12V ersetzt (aber keine Helligkeitssteigerung war erkennbar) Wo ist da mein Denkfehler.

Bitte keine hochtechnischen Angaben. Alles was ich in der Elektronik mache ist selbst erarbeitet - nicht gelernt - und es hat sich dadurch ein gefähliches Halbwissen angehäuft.

sei froh das deine ganze Matrix nicht in Rauch aufgegangen ist

Eine LED hat eine Durchgangsspannung von (nach Typ) 2,1V bis 3,5V. Alles was darüber ist wird exponentiell in einen steigenden Strom umgewandelt. Ein paar Millivolt mehr ergeben also viele zig Milliampere mehr an Strom Sieh dir mal ne Diodenkennlinie an. Du kannst es vergleichen mit ner Zenerdiode. Genau so wie die Zenerdiode die Spannung konstant hält, hält auch eine LED oder ne normale Diode die abfallende Durchlaßspannung konstant. Und zwar so lange bis sie vom durchfließenden Strom gegrillt wird.

In deinem Fall wird der durchfließende Strom also nur noch vom Innenwiderstand des ULN2981 und den BC547 sowie deiner Spannungsquelle begrenzt. (die armen BC547 die können nur 100mA!)

Ich hoffe mal das die Erklärung nicht zu "hochtechnisch" war. Sieh mal hier nach ... FAQ: LEDs sind keine Glühbirnen ! ... da habe ich mal versucht das zu erklären.

Das bei einer Matrixanzeige die Helligkeit gegenüber einer Anzeige die dauernd an ist leidet ist logisch. Du kannst aber leider nicht über die Grenzwerte der Bauteile gehen. Wenn du das Problem lösen willst mußt du dir was anderes überlegen. Zum Beispiel die Anzeige in der Größe halbieren. Dann kommst du gegenüber vorher auf die doppelte Helligkeit weil die LEDs dann nicht mehr 1/40 sondern 1/20el der Zeit an sind. Dafür mußt du dann zwei Anzeigen ansteuern.

LEDs halten auch nur bestimmte Impulsströme aus. Wenn du in diesem Grenzbereich arbeitest und dir schmiert dein Programm ab (Multiplexbetrieb bleibt stehen) dann fackeln dir jedesmal LEDs oder evtl sogar Treiber ab weil diese Ströme zB nur für 5ms (steht aber im Datenblatt der LEDs) fließen dürfen, nun aber dauerhaft anliegen. Das mußt du dann auch für den Startvorgang des Atmels mit berücksichtigen. Du mußt also auch beim Reset und bis zum Start der Multiplexroutine sicherstellen das diese Ströme nie dauerhaft anliegen.

Gruß
Dino

 

[HP-Soft]

Hallo Hubert,

vielen Dank fÜr die Hilfe. Habe heute den UDN2981 bekommen. Das ganze mit 150 Ohm Vorwiderstand am Display und siehe da, es wird etwas heller bei 12V am UDN.

Hei Dino,

wenn ich mir so einzelne Schaltpläne für einen 8x8x8 LED Cube ansehe, bei denen die Betriebsspannung der LED´s bei 35V liegt und der Vorwiderstand nicht nenneswert ist, die funktionieren auch im Impulsbetrieb. Scheinbar sind die LED´s und meine Matrix besser als Ihre Kennlinien. Mittlerweile habe ich mal meine Matrix mit 24 V und 150 Ohm am Display betrieben. Die Helligkeit der Matrix ist jetzt ungefähr Normal. Sogar alle LED`s mit 1/40 stel Puls (plus die Zeit, die der AVR zur Abarbeitung des Programms benötigt) eingeschaltet (280 Stück) leuchten wunderbar. Der Stromverbrauch der Gesamtschaltung liegt noch unter 200mA.

 

[dino03]

Hallo,

Hei Dino,

wenn ich mir so einzelne Schaltpläne für einen 8x8x8 LED Cube ansehe, bei denen die Betriebsspannung der LED´s bei 35V liegt und der Vorwiderstand nicht nenneswert ist, die funktionieren auch im Impulsbetrieb. Scheinbar sind die LED´s und meine Matrix besser als Ihre Kennlinien. Mittlerweile habe ich mal meine Matrix mit 24 V und 150 Ohm am Display betrieben. Die Helligkeit der Matrix ist jetzt ungefähr Normal. Sogar alle LED`s mit 1/40 stel Puls (plus die Zeit, die der AVR zur Abarbeitung des Programms benötigt) eingeschaltet (280 Stück) leuchten wunderbar. Der Stromverbrauch der Gesamtschaltung liegt noch unter 200mA.

ich rechne mal (Beispielwerte für Bauteile) ...
24V (Versorgung) - 3,5V (blaue LED) = 20,5V Rest ... und weiter ...
20,5V - 0,7V (BC547) - 0,7V (UDN2981) = etwa 19V Rest ... und weiter ...
19V / 150 Ohm = 125mA Impulsstrom (ungefähr).

Nun mal ein Datenblatt als Beispiel ...
Anhang anzeigen ELM2881SURWA_8x8-LED-Matrix.pdf
Absolute maximum ratings at Ta = 25℃：
Forward Current - If : 25 mA
Power Dissipation - Pd : 60 mW
Peak Forward Current(Duty 1/10 @ 1KHZ) - If(Peak) : 160 mA
Auf Seite 3 zu finden.

Forward Voltage würde bei 125mA etwa bei 3,0V liegen ... macht dann 3V * 125mA = 375mW

Wenn dir die Multiplexroutine abkackt und die Anzeige dauernd leuchtet, dann hättest du nur noch Glühwürmchen.
Du solltest also wirklich sicherstellen das NIE die Multiplexroutine stehen bleiben kann, immer genug Frequenz hat und bei der Initialisierung der Ports nichts danebengeht. Dann wird das wohl so laufen. Wenn du ohne Vorwiderstände arbeitest, dann bist du definitiv außerhalb des "erlaubten" Grenzbereiches. LEDs sieht man das nicht auf Anhieb an. Die Helligkeit wird aber sehr stark leiden. Sie werden durch zu hohe Ströme vorgealtert oder altern schneller und fallen dann natürlich auch schneller aus.

In manchen Taschenlampen wird die LED auch einfach so an die Batterie angeschlossen. Da wird dann der Innenwiderstand der Batterie mißbraucht. Wenn du dann eine für hohe Ströme (mit kleinem Innenwiderstand) reinsetzte, dann grillst du die LED in der Taschenlampe Den Hersteller freut es (neue Einnahmen). Gespart hat er bei den Stückzahlen auf jeden Fall Widerstände und Kosten für den Einbau.

Aber naja ... wenn es erstmal wie gewünscht funktioniert Dank der Physik kann man aber leider nicht zaubern

Gruß
Dino