Theoretische Überlegungen zum Multiplexen

[schwerminator]

Hallo,
ich habe ein paar Fragen zum Multiplexen von LED-7-Segment-Anzeigen. Das ganze soll eine DCF77-basierte Uhr mit Stunden- und Minutenanzeige werden, die sich bei einsetzender Dunkelheit automatisch herunterdimmen. Als Controller soll ein AtMega verwendet werden - welcher genau steht noch nicht fest. Die Anzeigen sollen 4x SA23-12SRWA werden. Nun bin ich mir unsicher, ob ich die Anzeigen multiplexen soll (ich könnte ja einen großen Controller mit vielen Ports nehmen, die sonstige Peripherie braucht ja nur 2 pins). Beim Multiplexen erreichen die Anzeigen doch nicht ihre maximale Helligkeit, weil sie nicht die ganze Zeit an sind, oder? Ich bräuchte allerdings die maximale Helligkeit...
Meiner Meinung nach wäre es am einfachsten einen Controller mit 4 Ports zu nehmen. Dann hätte ich 32 Pins. 28+1 brauche ich für die Anzeigen (1 Dezimalpunkt) und zwei für DCF und LDR. Bleibt ein Debugpin. Was sagt ihr? Wie würdet ihr das schalten, wenn ihr weder Platz- noch Stromversorgungsprobleme hättet?

mfG, Sven

[Bumbum]

Hallo,

klar können Led's beim Mulitplexen auch ihre maximale Helligkeit erreichen. Du musst nur den Strom so groß machen, das sich im mittel mit den Pausen der Nennstrom ergibt. Das ist bei Leds zulässig. Das Problem bei dieser Vorgehensweise wird allerdings sein, wenn ein Fehler in der Software auftaucht hast du mal Leds gehabt...

Viele Grüße
Andreas

[Besserwessi]

Bis etwa 10 hintereinander gemultiplexten LEDs kriegt man noch fast die volle Helligkeit. Bei mehr LEDs hängt es vom Typ ab, wie viel Spitzenstrom die LEDs vertragen. Bei den Ganz alten LEDs hat man durch die PWM Steuerung sogar etwas mehr Helligkeit erreichen können, bei neuen LEDs ist aber kaum ein Unterschied.

[schwerminator]

Danke für die Antworten. Ich habe nochmal eine generelle Frage zu den LEDs: In den Segmenten sind ja jeweils 4 LEDs in Reihe geschaltet. Das bedeutet das die Gesamt-Drop-Spannung 4*2V=8V, wenn ich nun einen Festspannungsregler mit 8V habe, dann brauche ich doch keine Vorwiderstände mehr, oder? Theoretisch ist das jedenfalls nach meinen Recherchen möglich... In der Praxis auch?

[Besserwessi]

Man kann LEDs proktisch nicht über die Spannung steruern. Die Flußspannung ist recht stark Temperaturabhängig (ca. 3-5 mV/K). Bei etwa 5-10 Grad höherer Temperatur würde dann schon etwa der doppelte Strom fleißen. Man muß also entweder Stromquellen benutzen, oder wenigstens 0,05-0,2 V je LED für den Vorwiderstand einplanen.

[schwerminator]

Also würde ich um die 28 Widerstände nicht herumkommen... Hmm, Mal sehen.

[mare_crisium]

schwerminator,

wie Besserwessi und Bumbum schon sagen, wegen der Helligkeit brauchst Du Dir keine Sorgen zu machen solange die Multiplex-Software nicht auf einer LED-Anzeige stehenbleibt ;-).

Die Pinzahl lässt sich auch optimieren: Nimmst Du für die Ansteuerung der "common cathode" bzw "common anode" einen 74xx139, 74xx42 oder einen 4555 (mit 4 nachgeschalteten Transistoren), dann brauchst Du für die Ansteuerung der LED-Stellen nur noch 2 Port-Pins (also insgesamt 2 pins für die Stelle und 7 pins für die Segmente, evt. 1 pin für den Dezimalpunkt=10 pins). Zusätzlich kannst Du noch einen BCD-zu-7Segment-Dekoder, z.B. den 74xx4511 einsetzen und brauchst dann nur noch 4 Bits für die Segmente (also insgesamt 2 pins für die Stelle und 4 pins für die Segmente, evt. 1 pin für den Dezimalpunkt = 7 pins). Lässt sich also alles mit einem einzigen 8-Bit-Port bewerkstelligen.

Die Datenblätter findest Du am Bequemsten hier

http://www.nxp.com/#/homepage/cb=[t=p,p=/50808/29345]|pp=[t=pfp,i=29345]

Beim Multiplexbetrieb sind die LEDs nicht hintereinander geschaltet, sondern die Stromversorgung wird immer nur zu einem der 4 Bausteine durchgeschaltet. Die Vorwiderstände kannst Du nur einsparen, wenn Du die Ansteuerungsdauer ausreichend kurz (also die Multiplex-Frequenz genügend hoch) einstellst. Allerdings brauchst Du, weil ja immer nur eine LED-Baustein an ist, nur 8 Vorwiderstände (7 Segmente und 1 Dezimalpunkt). Am Besten, Du fängst mit Vorwiderständen von ca. 100Ohm an und verkleinerst die dann schrittweise, bis die gewünschte Helligkeit erreicht ist.

Ciao,

mare_crisium