sehr grundlegende Frage zu LED-Matrix

[BoondockDuck]

morgen
es ist wirklich eine sehr sehr grundlegende frage, aber irgendwie finde ich dazu keine konkrete antwort ... oder ich suche einfach falsch. Wenns an mir liegt schlagt mich, verbrennt meine Katze usw aber gebt mir vorher einen Link zu der Antwort.

ich bin gerade dabei mir informationen bezüglich LED-Matrix-Displays zusammenzusuchen... soweit so schön, da gibt es ja viele Infos zu

Die LED-Matrizen gibt es ja i.d.R. entweder als common anode oder common cathode.
Was genau heisst das in Bezug auf die praktische Anwendung?
Bisher bin ich diese Angaben immer nur überflogen und habe mir gedacht da ist ... einfach gesagt ... entweder Plus oder Minus ein Anschluss.
Aber das ist doch falsch, oder? Dann hätte so eine 5*7 Matrix ja 36 Anschlüsse (35*Anode/Kathode und einmal Kathode/Anode)

Da das ja bis jetzt sehr unlogisch erscheint denke ich mir das so:
irgendwie mag das forum das bild nicht einbinden ?? ... naja klickt auf den link, das geht ja auch
https://itp.nyu.edu/~lg691/physComp/images/internalFLAT.jpg
Je nachdem ob es c.a. oder c.c. ist sind entweder Pin 1,3,10,7,8 Anode oder andernfalls 12,11,2,9,4,5,6.

Ist dat nun korrekt?

[kalledom]

Hallo,
betrachte zuerst einmal eine 7-Segment-Anzeige; die gibt es mit gemeinsamer Anode oder gemeinsamer Kathode.
Die mit gemeinsamer Anode wird mit einem Pin an Plus angeschlossen und die einzelnen Segmente über Vorwiderstände an GND.
Bei gemeinsamer Kathode genau umgekehrt.

Eine DotMatrix z.B. HDSP-H571 besteht aus Spalten und Reihen.
Hier wird angegeben, ob an den Reihen die Anoden oder Kathoden der Spalten-LEDs sind, ob also Plus oder GND an die Reihen kommt. An die Spalten kommt dann entsprechend über Vorwiderstände der GND oder Plus.
Es sind die Reihen zusammen und die Spalten-LEDs ebenfalls.
Bei gemeinsamer Row-Anode werden die Punkte einer Spalte, die leuchten sollen, an GND gelegt und die Reihe an Plus. Dann die Punkte der 2. Spalte an GND und Plus an die 2. Reihe, Punkte der 3. Reihe an GND und Plus .... also Multiplexbetrieb.

Dein Bild ist richtig; die Reihen haben gemeisame Kathoden.

[radbruch]

Hallo

http://itp.nyu.edu/~lg691/physComp/images/internalFLAT.jpg

Ich kenn mich zwar auch nicht aus, aber dein Pic zeigt wohl eine Matrix mit gemeinsamer Kathode. Das bedeutet, du legst einen der row(zeile)-Pins auf 0V und schaltest, je nachdem welche LEDs leuchten sollen, eine positive Spannung an einen oder mehrere col(spalte)-Pin. Es leuchten dann nur die LEDs der Zeile, deren Kathode auf 0V liegt. Ein Bild ergibt sich, wen du nacheinander jede Zeile mit 0V verbindest und jeweils dazu die Spalten ansteuerst. Ab einer gewissen Weiterschaltgeschwindigkeit wird dann ein stehendes Bild entstehen. (der img-Tag funktioniert scheinbar nicht mit https://..., aber das Pic wird auch mit http://... gefunden)

Eine einfache Schaltvariante verwendet je Zeile einen Transistor gegen 0V und je einen Transistor in Reihe zu einem für eine LED bemessenen Vorwiderstand zur Ansteuerung der Spalten. Vorteil: Einfacher Aufbau, Nachteil: viele Vorwiderstände.

Eleganter ist zur Ansteuerung der Zeilen eine Konstantstromschaltung die unabhängig von der Anzahl der angesteuerten LEDs pro Zeile immer den optimalen LED-Strom einstellt. Dann benötigt man für die Spaltenansteuerung nur einfache Transtistoren ohne Vorwiderstände.

Für solche Matrixen gibt es aber sicher fertige Treiberbausteine die man direkt mit einem Microkontroller ansteuern kann.

Gruß

Mic

[BoondockDuck]

na vielen dank soweit =D>

jetzt muss ich mir ja "nur noch" Gedanken um die restliche Elektronik machen die an die Kathoden und Anoden kommt 8-[



Sehe ich das richtig dass die von dir Beschriebenen 7segmente anzeigen dann nicht für Multiplexing geeignet sind?

[kalledom]

Fünf 7-Segment-Anzeigen sind doch im Endeffekt das Gleiche wie eine DotMatrix mit 5 x 7 Punkten.
Für Col 1...5 nimmst Du einen UDN2981A. Der schaltet bei direkter TTL-Ansteuerung den Plus. Vor dem UDN kommt ein 3 zu 8 Dekoder, da ja immer nur eine Spalte Spannung bekommen darf.
Für Row 1...7 nimmst Du einen ULN2803A. Der schaltet bei direkter TTL-Ansteuerung den GND. Hier kommen die Vorwiderstände hin.
Wie Du jetzt die Spalten und Reihen ansteuerst ????

[BoondockDuck]

@kalledom
Wie du es jetzt beschreibst hat man eine Matrix mit gemeinsamer Kathode, oder?

Vor dem UDN kommt ein 3 zu 8 Dekoder, da ja immer nur eine Spalte Spannung bekommen darf. den Zusammenhang verstehe ich nicht. der 3 zu 8 Dekoder sorgt doch nur dafür dass man aus einer dreistelligen binärzahl 8 mögliche ausgänge schaltet.
theoretisch könnte man die reihen ja auch manuell schalten, z,b, mit 8 schaltern vor dem UDN, also wieso sollte hier mehr als eine Spalte Spannung bekommen?

Ich bin mir nicht ganz sicher ob ich die Funktion des UDN2981A und des ULN2803A verstanden habe. Ist es richtig wenn ich den UDN2981A also "Spannungsverstärker" sehe? Und der ULN2803A schaltet im Prinzip nur die Masse der Reihen 1-7 durch?


Wie Du jetzt die Spalten und Reihen ansteuerst ????
wie meinen? Also wie ich das vorhabe? Soweit bin ich noch nicht ;) Entweder schnappe ich mir einen PC und spiele erst etwas mit dem Parallelport oder per Controllerboard. Im Moment bin ich doch nur in der "ich habe eine Vision aber weder Hardware noch einen genauen Plan" - Phase.

@radbruch
sorry habe deinen post übersehen. hast ihn wohl abgeschickt während ich getippt habe

[radbruch]

Ist nicht schlim, mein Beitrag ist eh nicht sehr gehaltvoll 8-[

Der 3zu8 spart dir Ausgänge, weil du mit 3 Ausgängen 8 Zeilen ansteuern kannst, oder eben 7 in deiner Anwendung. Es sollte ja immer nur eine Zeile aktiv sein. Zusammen mit den 5 Spalten passt das doch schon recht gut zum Parallelport. O:)

gruß

mic

[kalledom]

Mein Vorschlag ist passend zu der DotMatrix in Deinem Bild.
Dort sind die Pins 1 - 3 - 10 - 7 - 8 die gemeinsamen Anoden der Spalten-LEDs.

Als Beispiel lege ich mal Pin 12 über einen Vorwiderstand an GND.
Dann an Pin 1 den Plus; welcher Punkt leuchtet ?
Jetzt den Plus an Pin 3, dann an Pin 10 ... 7 ... 8; welcher Punkt leuchtet jeweils ?
Jetzt Plus wieder an Pin 1.
Als 2. Beispiel die Pins 12 - 2 - 4 - 6 über Vorwiderstände an GND; welche Punkte leuchten ?
Den Plus von Pin 1 ab und die Pins 11 - 9 - 5 über Vorwiderstände an GND.
Jetzt den Plus an Pin 3; welche Punkte leuchten jetzt ?
Den Plus jetzt ganz schnell immer einen Pin weiter und den GND (über Vorwiderstände) abwechselnd an die Pins 12 - 2 - 4 - 6 und 11 - 9 - 5. Welche Punkte leuchten ? Was ergibt das für ein 'Bild' ?

Es darf immer nur einer der Pins 1 - 3 - 10 - 7 - 8 über den UDN2981A an Plus. Dazu reichen 3 Bits mit einem 3 zu 8 Dekoder. Das ergibt 8 Möglichkeiten, wovon nur 5 benötigt werden.

Am ULN2803A werden die Bits gesetzt, die in der Spalte leuchten sollen, wo aktuell der Plus anliegt. Das Ganze läuft dann sehr schnell ab, so daß sich ein stehendes 'Bild' ergibt. Das 'Bild' kann über die 7 Bits am ULN geändert werden.

Wenn Du das mit Schaltern machen möchtest, kannst Du aber kein 'Bild' erzeugen, es sei denn, Du kannst jede Millisekunde alle Schalter betätigen.
Wenn Du das nicht kannst, hast Du immer nur in einer Spalte die gewählten Punkte an. Mehrere Spalten gleichzeitig geht nicht, weil dann zwei und mehr LEDs über einen Vorwiderstand laufen und immer dunkler werden. Eine DotMatrix kann nur im Multplex-Betrieb betrieben werden.

Du benötigst 3 Bits für die Spalten-Auswahl und 7 Bits für die Reihen-LEDs. Macht zusammen 10.
Du kannst auch die 7 Reihen umschalten und die 5 Spalten-LEDs ansteuern. Dann brauchst Du 3 Bits für die Reihen-Auswahl und 5 Bits für die Spalten-LEDs. Macht zusammen 8.
Die Vorwiderstände kommen dabei an die Spalten-LEDs, also an den UDN2981A.

[BoondockDuck]

ich komm mir ja vor wie in der schule :Ostern ... schön :)
Ich habe mir mal erlaubt meine Hausaufgaben ordentlich zu machen

>>Klick mich, ich bin ein Link!<< (http://odw.grautier.com/tech/ledmatrix/index.php)

Nur bei dem Letzten bin ich mir nicht sicher. In der Theorie ergibt das ja ein wechselndes "Gitter", in der Praxis sind die Leds doch einer gewissen "Trägheit" ausgesetzt, also würde dann nicht für das Menschliche Auge ab einer gewissen Widerholungsrate der Eindruck entstehen dass die gesamte Matrix leuchtet? (Nur optisch "weniger hell" als wenn man Reihe 12,11,2,9,4,6 nacheinander in jeder Zeile schnell durchschaltet)


Der Einwand von mir mit den Schaltern war nur theoretischer Natur. Der Praktische Nutzen wäre hierbei keiner, nur dass es sich ideal zur Veranschaulichung eignet.


Bisher haben wir die ganze Zeit über eine Matrix mit gemeinsamer Kathode geredet. Aber mir scheint für ein kleines Display eignen sich durch die Bauform bedingte Anordnung der LEDs Matrizen mit gemeinsamer Anode mehr. Sehe ich das richtig?


Ich wollte eigentlich mal ein Schema in Eagle erstellen, aber irgendwie komm ich noch nicht ganz mit dem Programm voran. Gibts da irgendwo schon vorgefertigte Led-matrizen? Oder muss man sich die selber aus leds zusammenbasteln?

[kalledom]

Ja, super, tatsächlich wie in der (höheren) Schule :-)
Das hast Du gut gemacht. Mit welchem Programm hast Du das erstellt ?

Trägheit gibt es bei LEDs nicht, die sind mit Lichtgeschwindigkeit an und aus. Das sind keine Glühlampen, das sind Halbleiter.
Du kannst mit einer LED einen Impuls von 0,5 Millisekunden erkennen.
Beim Multiplexen einer Uhr mit 6 Ziffern ist unser Auge sehr träge und sieht die LED-Segmente als durchgehend an, obwohl die nur 1/6 Zeit an und 5/6 Zeit aus sind.
Also, in der letzten Aufgabe würde man auf der DotMatrix ein Schachbrett-Muster mit 5 x 7 Feldern sehen, allerdings etwas dunkler.
Deshalb ist der Strom im Multiplex-Betrieb wesentlich höher und ist im Datenblatt als Peak Current angegeben.

Ob Du Anzeigen mit gemeinsamer Anode oder Kathode nimmst, hängt letztendlich von dem verwendeten Anzeigen-Dekoder-Baustein oder Treiber ab. Da bei einer Dot-Matrix Treiber (Transistoren) plus-schaltend und Treiber GND-schaltend erforderlich sind, ist das erst mal unwesentlich.
In den ULN / UDN sind übrigens (nur) 8 Darlington-Transistoren drin. Du könntest genausogut einzelne Transistoren mit Basis-Vorwiderständen nehmen. Beim PNP muß noch ein Inverter davor.
So bedeutet auch hierbei eine logische 1 = ein und logische 0 = aus.


Je nachdem ob es c.a. oder c.c. ist sind entweder Pin 1,3,10,7,8 Anode oder andernfalls 12,11,2,9,4,5,6.

Ist dat nun korrekt? Ja.

[BoondockDuck]

oh danke ein lob :-&
Das habe ich mit Flash erstellt (sind ja flash-animationen... und ich sehe gerade dass man die hier ja einbinden kann. wär mir das früher aufgefallen ...)

ich habe mal einen kleinen Plan erstellt, soweit ich bis jetzt durch Eagle durchgeblickt habe.

>>Plan<< (http://odw.grautier.com/tech/ledmatrix/plan.jpg)
der IC2 ist der ULN
stimmt das bei dem ULN mit den Anschlüssen an den Out-Ports?


Hast du vielleicht mal einen Plan wie das mit Darlington-Transistoren aufzubauen ist?

[kalledom]

O1...8 sind Ausgänge. Wo Du die hinlegst, wird evtl. auch durch den Leiterbahn-Verlauf bestimmt. Wenn das später bit-mäßig wieder stimmt, spielt die Reihenfolge keine Rolle.
Von beiden ICs muß der GND noch angeschlossen werden
Am UDN den Pin 9 an Plus und jeweils ein Widerstand zwischen Ausgang und LED-Anode !
Lade das Datenblatt von ULN und UDN, dann hast Du Schaltpläne für den Aufbau mit Darlington-Transistoren.

[BoondockDuck]

der plan war eigentlich nur als Schema gedacht aber ich habe ihn mal abgeändert

>>Plan2<< (http://odw.grautier.com/tech/ledmatrix/plan2.jpg)


Zwei fragen habe ich jetzt noch:
1. Ich werde mit dem Datenblatt auch nicht schlauer, was für eine Spannung lege ich denn an den UDN an?
2. Was für eine Spannung liegt dann an den Out-Ports des UDN bzw an den LEDs an? Weil von dieser sind ja die Widerstände abhängig.

[kalledom]

Wenn der UDN den Plus zu den LEDs durchschaltet, an welchen Plus wird dann wohl der Pin 9 mit den 8 Emittern angeschlossen ?
Na, an den Plus, mit dem die LEDs versorgt werden sollen.

Wenn Pin 9 mit den 8 Emittern am Plus ist, was mag dann wohl an den 8 Collektoren, also an den 8 Ausgängen rauskommen ?