Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Witzig: LCD C0802-04 (Pollin) geht ohne Versorgungsspannung


von bitte löschen (Gast)


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Oder präziser: Es lässt sich (ähnlich der passiven Versorgung bei 1wire) 
über die Signalleitungen versorgen. Ich vermute, das geht über die 
Überspannungsschutzdioden an den Eingängen.
Ich habe das eher durch Zufall entdeckt. Das Problem war, dass ich beim 
Tests bezüglich der Flexibilität des Timings nie wusste, ob das 
Ansprechen des Displays noch funktioniert hat, oder ob die 
Initialisierung fehlgeschlagen hatte und noch der alte Inhalt zu sehen 
war, wenn ich nicht jedes mal den Testtext änderte.
Mangels Reset-Leitung am Display wollte ich ausprobieren, ob sich das 
Display durch händische Unterbrechung seiner Versorgung resetten lässt, 
aber das Display blieb schlicht an.
Als Code habe ich eine leicht modifizierte Version des LDC-Codes aus dem 
Tutorial genommen, die sich aber gleich verhält, was die Werte der Ports 
angeht und sehr ähnlich, was das Timing angeht.
Eine kurze Überprüfung des Codes ergab, dass die Zeitfenster, in denen 
alle Leitungen auf 0 sind, nur wenige µC-Takte lang sind, und dass sich 
ein so versorgtes Display ausschalten lässt, wenn ein NULL-Byte 
übertragen wird. Das funktionierte dann auch.

Das ganze funktioniert auch mit einem HMC16223, sobald man die nicht 
angeschlossene Vcc-Leitung mit einem >= 390pF-Kondensator puffert.

von Ben _. (burning_silicon)


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Toll. Und nu??

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Das geht auch mit CF-Karten in einem IDE Adapter ohne 
Versorgungsspannungen. Nix weltbewegendes.

von Besucher (Gast)


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Ben _ schrieb:
> Toll. Und nu??

Matthias Sch. schrieb:
> Nix weltbewegendes.

So wird in eurer Kultur also der Austausch von Wissen gefördert.

von Andreas D. (rackandboneman)


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Häng "ganz schnell kaputt" an den Threadtitel... genau das beschriebene 
ist ein sehr guter Weg HD44780-artigen den Garaus zu machen.

von Vn N. (wefwef_s)


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Besucher schrieb
> So wird in eurer Kultur also der Austausch von Wissen gefördert.

Es ist nun mal nichts weltbewegendes, sollte so ziemlich mit jedem IC 
funktionieren. Jedenfalls kurz.

von Carsten S. (dg3ycs)


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vn nn schrieb
> Besucher schrieb
>> So wird in eurer Kultur also der Austausch von Wissen gefördert.
>
> Es ist nun mal nichts weltbewegendes, sollte so ziemlich mit jedem IC
> funktionieren. Jedenfalls kurz.

JEPP,

Aber um den "Unwissenden" mal die Erleuchtung zu bringen:

Fast jeder IC hat an seinen Eingängen Schutzdioden nach MASSE und +Ub 
die jeweils leitend werden wenn an einem Eingang eine Spannung anliegt 
die um ca. 0,6V (Diodenspannung) über der Versorgungsspannung oder aber 
unterhalb des MAssepotentials bzw. bei Symetrischer Speisung unterhalb 
der negativen Versorgungsspannung liegen.

Ohne diese Schutzdioden könnte es in einem solchen Fall passieren das 
irgendwo im IC, der ja im Grunde eine Ansammlung von PN Übergängen ist, 
ein Übergang genau an einr Stelle umgepolt wird und dadurch leitend wird 
(parasitäre Diode, Transistor oder gar Thyristor) wo der IC es gar nicht 
vertragen kann und es so zu schweren Schäden am IC oder gar der ganzen 
Schaltung kommt.  Da reicht manchmal schon ein wenige ns lang dauernder 
Puls für fatale Ergebnisse. (wenn dann eine Thyristorstrecke zündet...)

Damit soetwas nicht passiert sind halt diese Schutzdioden da. Zumindest 
kurze Spannungsspitzen werden so effektiv abgefangen.
Allerdings ist zu bedenken das so natürlich so auch Spannung auf die Ub 
Schiene gelegt was das Potential aller an Ub angeschlossenen Bauteile 
anhebt und teilweise die Spannungsregler ins Stottern bringt.
Bei Kurzen Pulsen wird das jedoch effektiv durch die diversen 
"hoffentlich vorhandenen" Abblockkondensatoren aufgefangen.

Was jetzt im Beschriebenen Fall passiert:
Das Display bekommt an seinen Eingängen eine Spannung, z.B. 5V, die 
deutlich über der aktuell vorhandenen Betriebsspnnung (0V) liegt. 
Dadurch werden die Schutzdioden leitend und es wird eine Spannung auf 
die Ub Schiene gelegt. Somit hat Ub plötzlich eine Spannung 4,4V, was 
meist ausreicht!

Das Problem dabei ist nun, das der ganze Betriebsstrom des Displays 
jetzt über die Datenleitungen und damit über die Schutzdioden kommt. Und 
zwar nur über die welche gerade HIGH sind.
Selbst wenn nur je Port 2mA fliesst sind es schon 1mW die Pro Diode 
abfallen. Für eine winzige Diode, irgendwo auf dem DIE die gar nicht 
dafür ausgelegt ist ist das schon etwas. Und meistens ist es etwas mehr!

Besonders kritisch wird es aber wenn dann sich die Spannungspegel ändern 
und plötzlich nur noch eine einzige Leitung HIGH Potenzial führt!
Dann muss der gesamte Betriebsstrom VON EINEM Port ausgang des µC 
aufgebracht werden, geht über eine Datenleitung und muss dann KOMPLETT 
über diese winzige Schutzdiode mit 0,6V Spannungsabfall!
Das führt sehr schnell zur Überhitzung und zu einem dauerhaften Schaden 
am IC. (Im besseren Fall ist nur der PIN dauerhaft auf HIGH, im 
schlimmsten verteilt sich der IC in der Umgebung)

Ach ja: Fall mal der Zustand eintritt das alle Leitungen LOW Potenzial 
führen stürzt das Display natürlich ab...

DAHER:
Das verwenden der Schutzdioden ist etwas was man tunlichst sein lassen 
sollte. Diese Dioden sind ein SCHUTZMECHANISMUS mit dem einzigen Zweck 
Schäden durch kurzzeitige Störeinflüsse zu verhindern. Sie sollen 
möglichst gar nicht belastet werden und sind auch dafür nicht ausgelegt. 
Sie sind kein für den Anwender zur Funktion beitragendes Bauelement.

Die Einzige Ausnahme die ich vielleicht für den HOBBYBEREICH gelten 
lassen würde ist wenn man diese nutzt um eine "schmutzige" 
Pegelanpassung vorzunehmen, also z.B. einen 10V Pegel aus einer CMOS 
Logikschaltung so an einen 5V µC bringen will. Wenn man dazu dann einen 
AUSREICHEND GRO?EN Vorwiderstand verwendet der den maximal möglichen 
Strom auf einen Wert "<<Maximaler Diodenstrom" begrenzt hätte man so 
eine funktionierende Pegelabsenkung auf den maximal erlaubten 
Eingangspegel.

ABER: Das ist eine "Schmutzige" Lösung!
Die funktioniert sicherlich, aber dennoch wird hier die Schutzdiode 
belastet und der IC Spannungsmäßig genau an der Grenze der 
MAX-Eingangsspannung belastet. Daher würde ich im professionellen Umfeld 
oder auch bei besseren Hobbyprojekten die evtl. viele Jahre laufen 
sollen darauf verzichten.

Gruß
Carsten

von bitte löschen (Gast)


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Dank an Carsten für die Erläuterung. :-)

Dass es nichts weltbewegendes ist, dachte ich mir schon fast, als 
Anfänger (und da bin ich ja nicht der Einzige im Forum) fand ich es 
zumindest erwähnenswert und den Unterschied zwischen den beiden Displays 
möglicherweise interessant, und ich hatte keinen Thread gefunden, wo das 
herein gepasst hätte.

Für so völlig abwegig hielt ich die Verwendung dieses Phänomens nicht, 
da z.B. in der Atmel Application Note 182 
(http://www.atmel.com/Images/doc2508.pdf) die Schutzdioden als aktiver 
Teil der Schaltung verwendet werden.

Als Power Supply Current wird im Datenblatt des HD44780U ein Maximum von 
300µA und ein typischer Wert von 150µA angegeben. Das halte ich jetzt 
für keinen Strom, der normal dimensionierte Eingangsschutzdioden 
überlasten dürfte. Jedenfalls etwas weniger, als
Carsten Sch. schrieb:
> Selbst wenn nur je Port 2mA fliesst ...
und ist knapp geringer, als die in AVR182 erreichten Spitzenströme von 
325µA (230V * sqrt(2) / 1MOhm).

von Karl H. (kbuchegg)


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Philipp Klostermann schrieb:

> Für so völlig abwegig hielt ich die Verwendung dieses Phänomens nicht,
> da z.B. in der Atmel Application Note 182
> (http://www.atmel.com/Images/doc2508.pdf) die Schutzdioden als aktiver
> Teil der Schaltung verwendet werden.

Das ist aber etwas völlig anderes und nicht damit zu vergleichen. In der 
App Note werden hochohmige Widerstände benutzt um die Schutzdioden zu 
'schützen'.
Und zwar explizit.

Wenn der LCD Hersteller der Meinung gewesen wäre, dass es ratsam ist, 
das LCD parasitär von den Datenleitungen zu versorgen, dann hätte er den 
Vcc Anschluss weggelassen.

von bitte löschen (Gast)


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Es ist ja mit der technischen Einschränkungen verbunden, dass die 
Software immer eine Leitung hochhalten muss, entfernt vergleichbar mit 
der Einschränkung bei 1wire, dass z.B. beim DS18B20 im Parasite Power 
Mode nicht der Status einer Konvertierung abgefragt werden kann.
Deswegen hat der DS18B20 3 Beine und nicht 2.
Insofern ist bei normaler Verwendung natürlich die VDD-Leitung zu 
benutzen, so wie ich meinen DS18B20 alle 3 Leitungen beschaltet habe.
Es ging nur um die Theoretische Möglichkeit.

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