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LED Matrix (Berechnung)
Servus
Im Rahmen der Klausurvorbereitung und dem Thema "Halbleiter - Dioden" habe ich mir mal folgende Aufgabe selbst gestellt:
Gegeben sei folgende Schaltung. Alle 4 Dioden seien gleich und haben eine Vorwärtsspannung UF=1,6V sowie ein Vorwärtsstrom IF=5mA. Wie groß müssen die Widerstände gewählt werden? Wie müsste ein Transistor mit der Verstärkung B=100 Dimensioniert werden um mit ihm zu Schalten?
Bild hier
Ich habe dann folgendes Gerechnet:
Code:
U=5V
Parallelschaltung von Dioden => Strom Addiert sich
Spannung über jeder Zeile:
UZ=U-UD = (5-1,6)V = 3,4V
Gesamtstrom von jeder Zeile:
IZ=2*ID = 2*5mA = 10mA
Widerstand zur Strombegrenzung und für den Ernstfall (10mA):
R=U/I=UZ/IZ=340Ohm
Das Funktioniert soweit auch. Allerdings nur für eine Diode. In der Simulation hatte ich mit einer Diode einen Strom von 10mA an 3,4V und bei 2 Dioden einen Strom von 4,97mA und eine Spannung von 3,4V... Das macht mich irgendwie Stutzig..
Die Tranistoren würde ich dann wohl so Dimensionieren (nur Kurze Überlegung da die Matrix noch nicht funktioniert)
Code:
B=100 => IB=IC/B=10mA/100 = 0,1mA
Dort müssten (je nach Transitor) ~0,6V abfallen => R=U/I=UB/IB=6kOhm
Passt das so und die Simulation ist doof gelaufen (dann Poste ich die Nochmal) oder bin ich ein Nasenbär und habe mist gerechnet?
Ich komm mit der Rechnerei noch nich wirklich zurecht... Is zwar eigentlich alles Kirschhoff und Ohmsche Gesetz aber iiiiiiirgendwie ...
Grüße
PS: Mir ist eben folgendes gekommen:
Ich hab den Widerstand für 10mA berechnet, also wenn 2 Dioden Aktiv sind
Jetzt hat das doch folgenden Nachteil:
Ist nur eine Diode Aktiv fliesen 5mA, der Strom halbiert sich => Spannungsabfall an R1 halbiert sich
Wenn die Spannung an R1 abfällt, aber immer noch 5V anliegen (das ist ja Konstant) Steigt der Strom durch die Diode
Das ist nicht gut ...
Oder steh ich jetzt komplett auf dem Schlauch?
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Bei 2 Dioden fallen dir 3,2V mit den Dioden ab, somit muss der Widerstand die restlichen 1,8V vernichten, bei einem Strom von 5mA.
R=U/I=1,8V/5mA=360Ohm.
Wenn dann nur 1 Diode im Zweig ist, so fließt ein Strom von 3,4V/360Ohm=9,4mA.
Den Transistor hast du falsch berechnet. Du brauchst einen Vorwiderstand der dir 4,3V vernichtet, bei einem gewünschten Strom von 0,1mA. Ergibt also 4,3V/0,1mA=43kOhm.
Gefühlsmäßig ist das aber zu groß, nimm da maximal einen 10k Widerstand her!
Im Übrigen lässt sich das viel eleganter mit Stromquellen lösen, such z.B. mal nach Stromsenke! Dann hast du konstant deine 5mA, egal ob 1 Diode oder 2 Dioden!
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Klar, die Alternative Variante wäre eine "Stromquelle" oder Senke (finde Senke hier irgendwie unangebracht) wie man es auch nennen mag, mir ging es nur mal um's Prinzip. Würde ich es aufbauen würde ich die Spalten wohl Konstant mit 5mA Versorgen (bzw ich würde es wohl auch im MUX/Shift Betrieb Laufen lassen aber da hab ich noch nicht den Plan von).
Also Stimmt meine Berechnung soweit... Ich hatte nur den Groben Fehler das ich 5-1,8V gerechnet habe - an der Diode fallen 1,8V ab egal was ich tu. Ich muss trotzdem den Strom berechnen der fliest und das sind 10mA.
Das einzige was mich Stört ist die Tatsache das du bei 2 Dioden die Spannung Addiert hast - die bleibt doch eigentlich Gleich oder?
Und wäre das ganze auch ohne Stromquelle möglich? Die Stromverdopplung ist nun nicht soo gesund für die Diode
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1.) Es ist der Led egal ob da 5mA oder 10mA durchfließen, wenn es sich um "normale" Leds handelt(die betreibt man nämlich mit 20mA). Allerdings wirst du einen Unterschied merken, wie hell die Led leuchtet.
2.) Was den nun: 1,8V oder 1,6V?
3.) Die Spannung über einer Diode bleibt recht stabil, egal wie viel Strom du da durchschickst.
4.) Warum soll sich die Spannung bei 2 Dioden nicht addieren!? Wenn du 2 Dioden im Zweig hast und über jeder fallen 1,6V ab, so ergibt das insgesamt 3,2V, und der Rest fällt über dem Widerstand ab!
5.) Was ist an einer Senke hier bitte unangebracht!?
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Ich muss mich entschuldigen, ich habe mist gemessen und komplett auf dem Schlauch gestanden...
Senke ist schon ok...
Hm ich habe Blöderweise vergessen das immer ein Mindeststrom und ein Typischer Strom angegeben ist. Den Typischen (10-20mA) habe ich vollkommen Ignoriert und nur dei 5mA betrachtet und alles darüber mit Panik betrachtet. Das ist selbst Redend Schwachsinn
Ich poste nachher mal die Funktionierende Schaltung mit Strömen und wunderbarem Widerstand. Zumindest in der Simulation bleibt der Strom durch eine Diode recht konstant wenn ich mich da zu heute morgen richtig erinnere. Ich poste das nachher mal
Grüße
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Es sind nie 2 dioden hntereinander geschaltet, also werden die Spannungen nicht addiert. Normalerweise geht die LED matrix anstuerung so, dass je Widerstand höchstens eine LED gleichzeitig an ist. Die einzige offene Frage ist dann ob die 5 mA als mittlerer Strom oder als Strom in der Anphase gemeinst ist.
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Pro Zeile können soviele LED's Gleichzeitig an sein wie ich Spalten habe (bei mir 2) also Addiert sich der Gesamtstrom. Da - wenn mich nicht alles Täuscht - alle Dioden Parallel zu einander geschaltet sind (und Spalten sowie Zeilenweise ein- und ausgeschaltet werden können) Addiert sich hier in der Tat nur der Strom, nicht die Spannung.
Ich hatte im Kopf das die Diode einen Vorwärtsstrom von 5mA hat und bin idiotischer Weise von einem maximalen Strom ausgegangen.
Ich poste nachher meine Variante mit ~8mA Diodenstrom
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Bei der normalen ansteuerung sind P3 und P4 nie gleichzeitig geschlossen. Es wird nacheinander jeweils entweder P3 oder P4 geschlossen. Es ist dann an jedem Widerstand nur eine LED aktiv. Die LEDs sind also nicht dauernd an, sondern nur gepulst, daher auch die Frage mit dem Strom.
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Normalerweise Schaltet man die Zeilen/Spalten mti Mux und Shift-Register, jup, da ich für beides aber noch zu "Doof" bin hab ich hier die Variante mit Tastern gemacht und da können auch 4 Dioden (oder 32 Wenn es die Matrix her gibt) Aktiv sein, Simulation Folgt in Kürze
edit: bitteschön
Bild hier
nicht schön aber selten und meine Berechnungen stimmen und darum gings.
Das man das ganze wohl mit Mux und SR macht ist ein anderes Thema :) Danke
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Mal ne ganze andere Frage: Man liest über all von der verwendung von Multiplexern um das ganze im Mux Betrieb laufen zu lassen. Nur wie soll das gehen? Beim MUX habe ich n Datenleitungen und ld(n) Adressleitungen aber nur einen Ausgang. Wie soll ich da jetzt bitte schön die einzelnen Zeilen oder Spalten verschalten ...
Mit nem Schieberegister seh ichs noch ein, das hat dann aber in meinen augen nichts mit Mux Betrieb zu tun oder?
