Multiplexing

[gyrosp]

Huppsala ... wieso steuerst du jede LED einzeln an? Wenn du sie als Matrix aufgebaut hast, dann steuerst du mit einem mal die LEDs 1 - 12 an, dann 13 bis 24 und dann 25 - 36.

Jetzt hab ich doch nochmal nachgedacht ... Wenn ich jeweils 12 LEDs gleichzeitig ansteuer, dann teilen sich diese LEDs doch auch meine 5 V Versorungsspannung. Je nachdem wieviele LEDs also an sind, würden die unterschiedlich hell leuchten oder nicht? Entschuldigt meine doofen Fragen aber ich habe glaub ich gerade wirklich nen Brett vor dem Kopf .

[PICture]

Hallo gyrosp!

Um dein Brett zu entfernen habe ich deine 12 LEDs mit Vorwiderständen und einem sie steuerndem Transistor skiziert, so wie ich es mir vorstelle (siehe Code). Wenn alle LEDs und ale Vorwiderstände gleich sind, dann werden die LEDs sicher gleich hell leuchten.

Hättest du gleich am Anfang ein Schaltplan (bzw. eine Skizze) gepostet oder um eine Skizze gebeten, würde dein Problem wahrscheinlich längst gelöst.

Du kannst dir das einfaches Zeichnungsprogramm (dessen Name ich diesmal nicht entfernt habe) kostenlos laden und wie ich, wenn nötig benutzen.

MfG

                                   VCC
                                    +
                                    |
      +---+---+---+---+---+---+---+-+-+---+---+---+---+---+---+---+
      |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |
     .-. .-. .-. .-. .-. .-. .-. .-. .-. .-. .-. .-. .-. .-. .-. .-.
   Rv| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
     | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
     '-' '-' '-' '-' '-' '-' '-' '-' '-' '-' '-' '-' '-' '-' '-' '-'
      |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |
  LED V ->V ->V ->V ->V ->V ->V ->V ->V ->V ->V ->V ->V ->V ->V ->V ->
      -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -
      |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |
      +---+---+---+---+---+---+---+-+-+---+---+---+---+---+---+---+
                                    |
                            ___   |/
                          -|___|--| T
                             Rb   |>
                                    |
                                   ===
                                   GND

(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

[MeckPommER]

Nö, das ist sollte kein Problem sein, wenn deine Spannungsversorgung nicht grade aus uralten Knopfzellen besteht Du kannst 10 Millionen LEDs mit Vorwiderstand parallel an eine 5V Leitung hängen ... Deine Kraftquelle muss nur den nötigen Strom liefern können. Wenn deine LEDs 20mA ziehen, macht das * 12 = 220mA. Dazu noch ein wenig µC, hier und da ...
Das sollte jedes Netzteil schaffen.

Du kannst sie nur nicht direkt komplett an den µC anschließen da der µC nicht so viel Leistung bringen kann/darf, aber dafür hast du ja Transistorstufen.

[wkrug]

Ein Schaltplan wäre hilfreich.

Also, ich würde jeweils 12 Anoden der LED's über einen Transistor auf +5V schalten.
In die Kathoden der LED's jede Gruppe weden miteinander verbunden und dann über einen gemeinsamen Widerstand an die Matrixsteuereinheit, die nach GND schaltet angeschlossen.
Also LED1, LED13, LED25 ( 2,14,26; 3,15,27; usw. ) wird an den Kathoden miteinander verbunden und dann über einen Widerstand an den Schalter gegen GND geschaltet.

Die Ansteuerung findet dann so statt.
Der Anoden Transistor 1 wird eingeschaltet, gleichzeitig werden die Kathoden auf GND geschaltet, die an dieser Stelle leuchten sollen.
Danach macht man das Gleiche für die 2te Stelle ( Transistor Stelle 1 aus, Transistor Stelle 2 an + zugehörige Kathoden ein ).
Und dann für die dritte.
Dann ist der Zyklus durch und es wird wieder von vorne angefangen.

Da dabei ja immer nur eine Anodengruppe eingeschaltet ist und jede aktive Kathode ihren eigenen Widerstand hat sollte es eigentlich zu keinen Helligkeitsunterschieden kommen.

Das Spielchen nennt man dann "Gemeinsame Anode", weil ein Digit immer eine gemeinsame Anode hat.
Natürlich kann man es auch genau umgedreht machen, also sprich die Anoden mit Widerständen versehen und die Digits an der Kathode schalten = gemeinsame Kathode.

Für die Anodentransistoren sollten sich viele PNP Kleinleistungstransistoren eignen. Ich würde da aber lieber einen kleinen P-Kanal Fet oder einen P-Darlintontransistor einsetzen.

Als Kathodenschalter kann man natürlich auch die Ports des Controllers verwenden, wenn der Strom pro Port nicht über 20mA liegt und der Gesamtstrom des Controllers unter 200mA bleibt.
Probleme sind dann aber trotzdem bei den PWM's und den A/D Wandlern zu erwarten, wenn man die benutzt.
Darüm würd ich ein paar Cent investieren und einen Treiberbaustein wie den ULN2003 ( 2 Stück )bzw. ULN2803 einsetzen.
Die Treiberbausteine hätten auch noch den Vorteil, das die Anodenspannung auch über 5V liegen darf, wenn man die Ansteuerung der Transistoren in den Anoden entsprechend ändert.
Ich hab das so gemacht, weil meine Displays 7,6V Schwellenspannung haben und ich somit das Display mit 12V betreiben will.

[PICture]

Ich habe es schon vor zig Jahren, so wie im Code skiziert, gemacht. Alle Steuerimpulse für Transistoren sind digital (+5V) unabhängig von der Versorgungsspannung der LEDs (Vcc).

MfG

                                      VCC>5V
                                       +
                                  ___  |
                               +-|___|-+
                               |       |
                          ___  |     |<
                       +-|___|-+-----| Tzp1
                       |             |\
                ___  |/                |
      Ziffer >-|___|-| Tzn1            |
                     |>                |
                       |               |
                      ===              |
                      GND              |
       +---+---+-------+---+---+-------+---+---+- - - -+---+---+
       |   |   |       |   |   |       |   |   |       |   |   |
      .-. .-. .-.     .-. .-. .-.     .-. .-. .-.     .-. .-. .-.
      | | | | | |     | | | | | |     | | | | | |     | | | | | |
      | | | | | |     | | | | | |     | | | | | |     | | | | | |
      '-' '-' '-'     '-' '-' '-'     '-' '-' '-'     '-' '-' '-'
       |   |   |       |   |   |       |   |   |       |   |   |
       V ->V ->V ->    V ->V ->V       V ->V ->V->     V ->V ->V ->
       -   -   -       -   -   -       -   -   -       -   -   -
       |   |   |       |   |   |       |   |   |       |   |   |
       +---+---+       +---+---+       +---+---+       +---+---+
               |               |               |               |
        ___  |/         ___  |/         ___  |/         ___  |/
     >-|___|-| Ts1a  >-|___|-| Ts1b  >-|___|-| Ts1c  >-|___|-| Ts1h
             |>              |>              |>              |>
  Segmente     |               |               |               |
              ===             ===             ===             ===
              GND             GND             GND             GND

[Besserwessi]

Man bracht nicht zu jeder LED einen eigenen Vorwiderstand, einer je Gruppe, aus der höchstens eine gleichzeitig leuchtet reicht.

Bei blauen LEDs hat man nicht viel Spannung in Reserve. Ein ULN2003 als Treiber scheidet da schon aus, denn da gehen 0,6-1 V verloren. Wenn man mit 20 mA Strom klarkommt könnte man die eine Seite noch direkt vom Controller (AVR) teiben, sonst halt die etwas Komplizierteren extra Treiber, wobei man in der Schaltung obern den Transistor Tzn1 und einen Widerstand sparen kann. Das invertieren kann man auch gut in Software machen.

[PICture]

Der Tzn1 passt auch die größere VCC (z.B. +12V) an die +5V von µC. Wenn Vcc=+5V ist er selbstverständlich nicht nötig.

MfG

[gyrosp]

Guten Morgen,

ich hatte gestern wohl nicht nur ein Brett, sondern eine ganze Blockhütte vor dem Kopf . Ich steuere die Matrix jetzt Zeilenweise an und hab das PMW verlangsamt und siehe da, es leuchtet um einiges heller, sogar fast so hell, wie meine Referenz-LED . Ich werde jetzt noch etwas mit den Vorwiderständen spielen, dann sollte das passen.

Allerdings hab ich mir noch die letzten paar Posts durchgelesen und stelle meine Schaltung jetzt doch etwas in Frage . Die sieht in etwa folgendermaßen aus:

                      zu Pin 3     zu Pin 4     zu Pin 5

                          |            |            |
                          |            |            |
          VCC 5V          |            |            |
           +              |            |            |
zu Pin0    |              |            |            |
    ___  |/               |            |            |
---|___|-|                |            |            |
         |>               |            |            |
           |  ___      LED|         LED|         LED|
           '-|___|----->|----------->|----------->|-|
                          |            |            |
                          |            |            |
          VCC 5V          |            |            |
           +              |            |            |
zu Pin 1   |              |            |            |
    ___  |/               |            |            |
---|___|-|                |            |            |
         |>               |            |            |
           |  ___      LED|         LED|         LED|
           '-|___|----->|----------->|----------->|-|
                          |            |            |
          VCC 5V          |            |            |
           +              |            |            |
zu Pin 2   |              |            |            |
    ___  |/               |            |            |
---|___|-|                |            |            |
         |>               |            |            |
           |. ___      LED|         LED|         LED|
            -|___|----->|----------->|----------->|-|

Um z.B. Reihe 1 einzuschalten, definiere ich Pin 0, 3, 4 und 5 als Ausgang und lege an Pin 0 5V und an Pin 3,4 und 5 0 Volt an, schalte die LEDs also über den Mikrokontroller auf GND. Spricht da irgendwas gegen, das so zu machen?

Das einzige was mir an meiner Schaltung noch aufgefallen ist, ist das es einen minimalen Helligkeitsunterschied gibt, sobald mehrere LED ins einer Reihe gleichzeitig aktiviert werden. Ist das normal?

[wkrug]

Ich meine in deiner Schaltung ist ein grundlegender Fehler.
Du hast die LED alle in Reihe geschaltet, also wenn ein Transistor und der letzte Port rechts aktiviert werden leuchten alle 3 LED ( theoretisch, wenn die Schwellenspannung ausreichen würde ! ) .
Ich vermute, Du hast die LED's richtig verschaltet und nur einen falschen Schaltplan eingestellt ?!

Ausserdem würde ich für die Transistoren PNP Typen verwenden.
In deiner jetzigen Konzeption mit NPN Transistoren verlierst Du die BE Spannung am Transistor + die Verluste von deinem Microcontroller mit 0,1...0,3V. Insgesamt also ca. 0,8V.
Das könnte eventuell auch das minimale dunkler werden der LED teilweise erklären.

Bei der Benutzung von PNP Transistoren in der + Leitung geht aber nur die CE Spannung in höhe von ca. 0,2V verloren.
Die PNP Transistoren müssen natürlich mit GND über einen Widerstand vom Microcontroller angesteuert werden. Aber das dürfte ja programmtechnisch nicht wirklich ein Problem sein.
Bei einem P-Kanal FET dürfte der Spannungsverlust sogar noch weniger sein.

[gyrosp]

Ich vermute, Du hast die LED's richtig verschaltet und nur einen falschen Schaltplan eingestellt ?!

Stimmt, der Schaltplan ist falsch, die Schaltung aber richtig. Die einzelnen Spalten werden jeweils zusammen nach GND geführt.

Ausserdem würde ich für die Transistoren PNP Typen verwenden.
In deiner jetzigen Konzeption mit NPN Transistoren verlierst Du die BE Spannung am Transistor + die Verluste von deinem Microcontroller mit 0,1...0,3V. Insgesamt also ca. 0,8V.

Das ist ein guter Einwand. Allerdings verstehe ich nicht, wieso ich Verluste vom Mikrokontroller einrechnen muss. Der legt durch nur die Durchlassspannung an die Basis vom Transistor.