7 Segment LED Projekt

[Mathhias_199]

Also wie oben gesagt will ich mit mir eine LED Uhr bauen.
Ich hab schon mal eien kleine uhr gebaut mit bascom, einem ATmega 8 und 4 stelliger 7 segment anzeige.
Das ist wohl aber nicht so komplex wie das was jetz kommt^^.

Ich will 16 7Segment anzeigen ansteuern vom typ
http://optoeleshop.com/images/pdf/CSS-2314D-21.pdf

Also prozessor hätte ich mich dieses mal für einen ATmega32 entschieden.
Der sollte ja genug pins haben.

Als stromversorgung hätte ich einen Traffo 11.5V/3,33A.

Sollte ja eigendlich reichen?

Da der traffo wechelsstrom rausballert hab ich mir überlegt.
Es mit einem Gleichrichter erst mal gleichzurichten.
Dadurch sollte die Spannung zwischen 0V und 11.5V schwanken und nicht mehr in den negativen bereich.
Danach sollte man doch problemlos eine saubere gleichspannung erzeugen indem man dass mit einem kondensator glättet.

Damit hat sich mal die energieversorgung geklärt.

Jetz is die frage wie erzeuge ichd ie 5V für den avr.
Und die 7.2 für die anzeigen.

Vorallem was mich unklar wie ich die pegelwandlung und den multiplex für die einzelnen anzeigen hinbekommen soll bzw was für möglichkeiten es da gibt.
Wahrscheinlich irgendwie ein Treiber mit transitoren bauen.

MFG Matthias

[masasibe]

Hi Mathhias_199,

Trafo und gleichrichten geht natürlich, wobei die Spannung dann am Ausgang zwischen 0V und einer Spannung etwas höher als 11,5V schwankt,
weil die 11,5 V der Effektivwert vom Sinus sind, aber das nur nebenbei.
Ev. kannst du statt dem Trafo ein Schaltnetzteil verwenden(davon gibts jede Menge kostenlos beim Bauhof usw.), die liefern oft schon genau die richtige Spannung und sind auch leichter. Außerdem
sparts du dir das gleichrichten.

Die 5V sind jedenfalls überhaupt kein Problem, dazu gibt es Spannungsstabilisatoren wie z.B. den LM7805. Die brauchen nur 2 Kondensatoren und liefern am
Ausgang immer schöne 5V.

Die Spannung für die Anzeigen ist nicht so kritisch du nimmst einfach eine etwas höhere Spannung als die LEDs benötigen und
schaltest einen Vorwiderstand dazu.

Und übers Multiplexen gibt es hier einen guten Artikel mit Infos und Beispielsschaltungen:
http://www.mikrocontroller.net/articles/LED-Matrix

mfg masasibe

[Mathhias_199]

Ja gut ich wollt scho den traffo benutzen.
Den sonst liegt der rum und das is schade.
Wie das multiplexen geht weiß ich^^.
Mir macht blos bauchschmerzen das der AVR 5 V ausgibt und ihc das dan irgendwie mit transitoren machen muss^^

[PICture]

Hallo!

Du kannst doch entsprechende Darlingtontreiber IC's anwenden, wie ULN200X, ULN280X und UDN298X. ;)

[Besserwessi]

Bei den LED Anzeigen sollte man erst mal klären wie hell man die haben will. Das macht einen Riesen-Unterschied zwischen den Anforderungen draußen in der Sonne oder im eher dunklen Innenraum. Danach richtet sich der nötige Strom und die passenden Treiber. Für Segmentströme bis etwa 60 mA gingen noch ULN2003 - darüber wohl eher diskrete Transistoren oder N-MOSFETs.

Die Anzeigen haben je 4 LEDs in Reihen und brauchen entsprechend etwa 8 V als Durchlassspannung. Rein mit 5 V kommt man also nicht aus, und der Trafo ist schon relativ knapp um da stabilisierte 10 V raus zu bekommen. Da geht, benötigt aber große Elkos und einen low drop Regler. Ein fertiges Schaltnetzteil für 10 V oder 12 V da vermutlich die bessere Wahl, auch vom Wirkungsgrad und der Sicherheit.

[wkrug]

pegelwandlung und den multiplex für die einzelnen anzeigen hinbekommen soll
Multiplexen der LED's würde ich bei so vielen Stellen nicht mehr machen.
Da die Teile ja schön groß sind würde ich pro Stelle eine Platine mit einem Schieberegister mit Latch ( 74HC595 ), dem Display und einem Pegelwandler wie dem ULN2803 machen. Der DATA OUT einer Stelle kommt auf den DATA IN in der nächsten. Die Latch Leitung und die /CE Signale werden parallel geschaltet.
Somit kannst Du den Hardware SPI des Controllers verwenden, der die Daten in die Schieberegister einliest.
Vom Controller weg geht somit MOSI, CLK, LATCH, /CE und wenn Du magst RESET zur ersten Stelle und von da aus über Steckverbinder weiter.
Die Daten werden dabei mittels der CLK und der DATEN Leitung ( geht auch mit der Hardware SPI des MEGA 32 ) durch alle Stellen des Displays duchgeschoben und die Ausgänge dann mittels der LATCH Leitung aktiviert.
Die Stromversorgung der einzelnen Stellen sollte schon über etwas dickere Anschlussklemmen geführt sein.
Pro Stelle können ja maximal 240mA Strom aufgenommen werden ( 8*30mA ). Insgesamt also knapp 4A.
Auch wenn Du den Trafo schon hast, würde ich trotzdem zu einem fertigen Schaltnetzteil greifen.
Das ist intern schon stabilisiert und Du kannst Dir die Gleichrichtung und einen Teil der Ladeelkos sparen. Letztlich kommt das Günstiger als eine normale analoge Lösung. Zudem kann man bei vielen Schaltnetzteilen die Spannung mit einem Trimmer ein wenig nachstellen und somit die Helligkeit der Anzeige beeinflussen.
Die Spannung für den Controllerteil lässt sich aus der 12V ( ??? ) Spannung des Schaltnetzteiles mit nem 7805 relativ leicht gewinnen - Aber das wurde ja schon gesagt.

Der Verzicht auf das Multiplexen bringt einen etwas höheren Stromverbrauch mit sich. Hat aber klare Vorteile bei der Helligkeit, gerade bei so vielen Stellen.

[Mathhias_199]

Also danke für die inputs.
Ja es ist für den innenraum muss ahlt net so hell sein das es die augen rausbrennt :P.
Das das mit dem traffo kanp wird hab ich mir fast gedacht aber so knapp....
Wenns für den innenraum ist sollte doch dan multiplex ein ding sein oder?
Ich mein klar es wird dunkler aber wie gesagt es ist im innenraum so tragisch wärs fast nicht.

MFG Matthias

[Mathhias_199]

ICh muss ja nicht übersteuern .. oder doch bei 16 stellen :P?

EDIT:
Also eher sowas als netzteil?
http://www.tm-electronic.de/product_info.php/info/p33_led-netzteil-12v-4a-48w.html

[Mathhias_199]

Also anzeigen das gleichen typ oder net?
Aber wenn du ohne vorwiederstände arbeitest wie begrentzt du dann den strom?

[PICture]

Was spricht den gegen multiplex.

Multiplexing ist nur viel komplizierter.

Übrigens, wenn das Multiplexing, wegen z.B. unversehbarer Störung, "stehen" bleibt ist meistens betroffene Ziffer kaputt.

Um Leistungsverluste ohne Multiplexing zu minimieren, habe ich Anzeigen mit gemeinsamer Anode und 7447 Treiber ohne Vorwiderstände mit extra nur für Anzeige stabiliesierter Spannung verwendet. Das geht aber gut nur für Anzeigen, die bei gleicher Spannung praktisch gleich hell sind. Dann brauchen die beide Varianten bei gleicher Helligkeit (fast) gleichen Strom. Der Strom wird bei stabilisierter Spannung für alle gleiche Anzeigen "automatisch begrenzt" und praktisch gleich. ;)

[Mathhias_199]

muss ich mit meinem elektroniker nomma drüber grübeln das is aber mal doch ein gescheiter ansatz^^

[Mathhias_199]

Moment mal das schieberegister packt ja nur 70 mA das ist weniger als 8 x 20 mA.
Was ich ja für meine aufgabe benötigen würde.
oder sehe ich das falsch?

EDIT:
http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Tutorial:_Schieberegister

Hier wird ja das selbe problem beschrieben^^

[wkrug]

Moment mal das schieberegister packt ja nur 70 mA
Darum ja der Vorschlag an den Ausgängen der einzelnen Schieberegister noch ein Transistorarray ( ULN 2803 ) nachzuschalten.
Zudem hat so ein Transistor Array Open Kollektor Ausgänge und man hat dann auch kein Problem mit der 12V Spannung bei abgeschalteten Segmenten.
In die einzelnen Kathoden der Segmente gehören dann natürlich noch Widerstände um die Strangströme zu begrenzen und die gewünschte Helligkeit einzustellen.
Multiplexen hab ich bis 6 Stellen schon gemacht, dann wird es aber kritisch, weil die einzelnen Stellen dann immer dunkler werden.
2*8, oder gar 1*16 Stellen wären mir persönlich für das Multiplexen zu viel. Du hast dann ja eine Ein- zu Auschaltzeit von 1:7.
Um die gleiche Helligkeit wie bei einer statischen Ansteuerung zu kriegen müsste der kurzzeitige Multiplexstrom so um die 5* Höher liegen als bei statischer Ansteuerung.
Nur leider halten das die meisten LED's nicht aus.

Bei 12€ für ein in ein Gehäuse eingebautes Netzteil ( Elektrische Sicherheit ) würd ich nicht länger über ein Eigenbau Netzteil nachdenken.

[Mathhias_199]

Klar bei dem preis lohnt sichs net.
mein problem ist beim array laut datenballt http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/ULN2803-D.PDF
Hat die basis ja auch wieder 25 mA das is mein problem oder interprätiere ich das falsch?

[BMS]

Hallo,
25mA Basisstrom sind die "absolute maximum ratings", die der Treiber verkraftet. Auf Seite 2 bei "Input Current - On Condition" stehen realistische Werte, @5V ca. 0.35-0.5mA ;)
Grüße, Bernhard

[Besserwessi]

Wenn man nicht die volle Helligkeit braucht, kann man schon etwas Multiplexing nutzen. Bleibt man mit dem Strom bei etwa 30-40 mA bleibt auch bei einem Fehler in der SW die Anzeige zumindest eine ganze Zeit noch heile. Mit nur 4 Stellen in einer Gruppe bleibt ggf. auch die Helligkeit noch im Rahmen - wohl mehr als mit 10 mA als mittlerer Strom. Die Anzeige scheint einiges an Leckstrom zu haben und vom Multiplexing wohl etwas zu profitieren, solange man es nicht übertreibt. 8 Segmente zu 40 mA schafft auch der ULN2003 noch - viel mehr geht auch da nicht, denn auch da gibt es ein Limit für den ganzen Chip.
MIt 4 Gruppen zu maximal 320 mA kommt man beim Netzteil auch noch mit etwa 1,5 A aus, ggf. sogar noch mit 1 A wenn 30 mA an Strom reichen. Wegen den Verlusten am ULN2003 (ca. 1,2 V) wird man auch eher 12 V brauchen.

Vielleicht könnte man mit dem Multiplexing sogar auf 2 Gruppen zu 8 Stellen gehen - das müsste man aber vermutlich probieren ob die Helligkeit da noch reicht bei etwa 12 % Tastverhältnis und 40 mA. Dann könnte man auch noch ohne Porterweiterung / Schieberegister auskommen, also nur mit 2 mal ULN2803 als Treiber und den Highside-teibern dazu (z.B. ULN2803 und 8 PNP Transistoren für je etwa 1-2 A).

Ich habe das Multiplexen schon bis 7 Stellen gemacht (aber kleiner) - die Segmente kriegen dabei den Strom sogar nur direkt vom µC Pin (ca. 15 mA). Auch das reicht noch von der Helligkeit, viel Reserve ist da dann aber nicht mehr drin. So große Anzeigen hab ich schon mal direkt von ICL 7106 angesteuert - das sind auch nur konstant etwa 8 mA, und das ist für drinnen schon recht hell. Etwa 8 mA je Ausgang kriegt man auch noch von 74HC595, das wäre dann ein Schieberegister IC je Stelle - ist aber mit der Spannung etwas trickreich, weil die LEDs mehr als 5 V brauchen.

[Mathhias_199]

Begriffen ... also würde noch zwischen sieberegister und darlington ic ein wiederstand sinn machen ?

MFG Matthias

[PICture]

Nur wenn im IC kein interner strombegrenzender Basiswiderstand vorhanden ist.

Beispielweise beim ULN2001A ist er nötig und beim ULN2002A überflüssig. Das kann man im Datenblatt auf 2. Seite sehen: http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/SGSThomsonMicroelectronics/mXtyyvx.pdf . ;)

[Mathhias_199]

Ah begriffen aber brauche ich nicht den ULN2003A der is ja dann für 5 V TLL logik bzw passt der besser^^

[wkrug]

Richtig - Un der ULN2803 hat dann anstatt 7 - 8 Treiber. Du hast dann also sogar noch den Einen für den Dezimalpunkt übrig!