Hallo zusammen, ich habe vor eine Uhr mit einer LED-Matrix zu bauen. Da ich die Uhr formschön an die Wand hängen will, möchte ich das ganze Batteriebetrieben realisieren. Die Matrix besteht aus 10 Zeilen x 10 Spalten. Es werden jedoch nur 5 der 10 Zeilen gemultiplext!!! Die LEDS sind weiße Superflux LED's die ich gern mit 15mA betreiben möchte. Es kommen weiterhin 4 Schieberegister eine Treiberstufe aus je 2 x UDN2981 und ULN2803 zum Einsatz. Der Controller soll ein Atmega8 bei 4MHz sein der über I2C eine Real-Time Clock (die jedoch durch eigene Batterie versorgt wird) abfrägt. ein Spannungsregler für den AVR auf 5V wird natürlich auch gebraucht. Die Stromversorgung möchte ich über eine 9V Blockbatterie realisieren. Nun zu meinen Fragen: 1. Im schlimmsten Fall leuchten 10 LED pro Zeile. das heißt das beim Multiplexverhältnis von 1:5 und 15mA pro LED ein Strom von I=15mA*5*10=750mA fließt. Dies ist wohl etwas zuviel für UDN2981, der laut Datenblatt nur 500mA packt. Dieser Fall tritt jedoch nur selten und nicht in jeder Zeile auf. Meint ihr der packt das, oder soll ich den Betriebsstrom auf 10mA senken. (hab jedoch wegen der Helligkeit dann Bedenken, da der Betriebsstrom sogar als 20mA angegeben ist) 2. Kann mir jemand überschlagsmäßig sagen, welcher Gesamtstrom, also die 750mA+ X mA, fließen wird. Also vor allem was ein Atmega8 so im Schnitt braucht. (Das Datenblatt ist mir an der Stelle etwas zu kompliziert) 3. Angenommen der Gesamtstrom des Aufbaus sei 1000mA. Wie lange kann man dies durch eine 9V Batterie versorgen. Wie rechnet man das aus? Lohnt sich in dem Fall eine Batterieversorgung. 4. Die Spannung der Batterie nimmt ja bekanntlich ab. Wird der Atmgea dadurch Schaden nehmen, oder einfach irgendwann nicht mehr "anspringen" jedoch bei neuer Batterie wieder funktionieren? Auswirkungen auf die LED sehe ich erstmal nicht, da bei weniger Spannung eher weniger (bei konstantem Vorwiderstand) Strom fließen und die LED dadurch einfach weniger hell werden. Richtig? Viele Fragen ich weiß, ich bin jedoch über jede Hilfe dankbar! VG Frank
Frank schrieb: > Angenommen der Gesamtstrom des Aufbaus sei 1000mA. Wie lange kann man > dies durch eine 9V Batterie versorgen. Wie rechnet man das aus? Kapazität Blockbatterie ca. 500mAh (http://de.wikipedia.org/wiki/9-Volt-Block): t = 500mAh/1000mA = 0,5h > Lohnt sich in dem Fall eine Batterieversorgung. Wenn Du fast 50 mal am Tag die Batterie wechseln möchtest, dann ja.
gust schrieb: > Kapazität Blockbatterie ca. 500mAh > > (http://de.wikipedia.org/wiki/9-Volt-Block): t = 500mAh/1000mA = 0,5h oha...ich hab so auch gerechnet und es nicht ganz glauben können, da jedes poblige Gerät mit Batterie läuft...werden LED-Matrizen dann generell nicht mit Batterie betrieben?
Frank schrieb: > werden LED-Matrizen dann > generell nicht mit Batterie betrieben? Was kennst du denn für Produkte mit LED-Matrizen, die mit Batterie betrieben werden? Mir fällt spontan keines ein. Und sofern das Gerät für den Dauerbetrieb ausgelegt ist, dürfte die Entscheidung für einen Batteriebetrieb so ziemlich als allererstes ausgeschlossen worden sein.
Frank schrieb: > werden LED-Matrizen dann > generell nicht mit Batterie betrieben? doch, sogar sehr häufig, Beispiel: http://de.wikipedia.org/wiki/TI-59
ok schonmal vielen Dank....weiß noch jemand antworten auf meine fragen 1. /2. und auch 4. (auch wenn batteriebetrieb ausfällt würde mich der "was wäre wenn" fall doch interessieren)
Frank schrieb: > ...werden LED-Matrizen dann > generell nicht mit Batterie betrieben? Die 9V sind da nur um die Uhrzeit/Alarmzeit zu erhalten bei Stromausfall. Die ersten digitalen Armbanduhren waren auch so, da mußte man dann und nen Knopf drücken um die Uhrzeit zu sehen, die liefen sogar mit Knopfzellen.
> hab jedoch wegen der Helligkeit dann Bedenken, da der Betriebsstrom > sogar als 20mA angegeben ist) Das ist nicht der Beriebsstrom. Das ist der maximal zulässige Strom im Dauerbetrieb. Aber da es auch 'professionelle' Geräteentwickler gibt, die so wie du denken, kommen immer mehr Geräte auf den Markt, bei denen man die LED abkleben muss, weil einem die sonst den Sehpurpur von der Netzhaut runterbrennt. Besonders die Einbauer von blauen LEDs tun sich da hervor, dass der Nachbar auch durch die dazwischenliegende Betonwand noch sehen kann, dass man sich was neues gegönnt hat. :-)
> Also vor allem was ein Atmega8 so im Schnitt braucht. > (Das Datenblatt ist mir an der Stelle etwas zu kompliziert) In einer reinen Uhrenschaltung an der Wand? Da schläft der doch sowieso die meiste Zeit. Im Schnitt im kleinen einstelligen mA Bereich. Eher sogar darunter.
> Die Spannung der Batterie nimmt ja bekanntlich ab. Wird der > Atmgea dadurch Schaden nehmen Schaden nehmen wird er dadurch nicht. Denn auch bei Normalbetrieb und Strom-aus ist die Spannung ja nicht schlagartig von 5V auf 0V runter. Aber es könnte sein, dass du seltsame Effekte beobachten wirst, wenn der Batterie der Saft ausgeht :-)
Ok vielen dank für die reichlichen Antworten! Was denkt ihr zum udn2981? Packt der wie oben beschrieben die 750 mA? Würde nur ungern zu Npn Transistoren greifen. Wenn ja...welcher Transistor würde sich zum schalten von 9 oder 12 V bei etwa 750 mA eignen? Für die Kathoden reicht der Uln2803 ja Denk ich aus...das sind ja nur 5X15mA
Frank schrieb: > Im schlimmsten Fall leuchten 10 LED pro Zeile. das heißt das beim > Multiplexverhältnis von 1:5 und 15mA pro LED ein Strom von > I=15mA*5*10=750mA fließt. Mir ist nicht klar, wie du auf 750 mA kommst. Wenn jede LED mit 15mA betrieben wird und maximal 10 leuchten, sind das doch nur 150mA. Multiplexen heisst doch, das bei der nächsten Spalte dann die vorherige aus ist.
Matthias Sch. schrieb: > Mir ist nicht klar, wie du auf 750 mA kommst. Wenn jede LED mit 15mA > > betrieben wird und maximal 10 leuchten, sind das doch nur 150mA. > > Multiplexen heisst doch, das bei der nächsten Spalte dann die vorherige > > aus ist. Ja und das der N-FAche Strom fließen sollte um die selbe helligkeit wie im Dauerbetrieb zu erreichen. deshalb kommen ich auf 15*5*10=750. Falk Brunner schrieb: > Steht alles im Artikel LED-Matrix. Diesen Artikel habe ich mir schon des öfteren durchgelesen, kann aber daraus keine Lösung auf meine Frage finden. MOSFET sind mir etwas zu kompliziert um ehrlich zu sein. Habe leider nur eine Elektrotechnische Grundausbildung genossen und das Studium ist schon etwas her. Will mich nicht allzu überfordern. Ich mache gerade meine ersten Schritte in dieses Hobby.
> Mir ist nicht klar, wie du auf 750 mA kommst. Wenn jede LED mit 15mA > betrieben wird und maximal 10 leuchten, sind das doch nur 150mA. > Multiplexen heisst doch, das bei der nächsten Spalte dann die vorherige > aus ist. DIR ist also nicht klar wie eine LED Matrix funktioniert. Wie gut, daß solche Grundlagen wenigstens dem Frank klar sind. Multipleden heisst vor allem, daß der mehrfache Strom fliessen muss um den Helligkeitseindruch des mittleren Stroms zu erreichen.
Zu seiner Ehrenrettung. Du Formulierung > das heißt das beim > Multiplexverhältnis von 1:5 und 15mA pro LED kann man so oder so auslegen.
Habe in der Tabelle der Standardbauelemente den BD433 NPN-Transistor gefunden. http://www.mikrocontroller.net/part/BD433 Der verträgt ein Collector-Current bis 4 A . Kann ich mit diesem 12 V mit dem 5V-Mikrocontroller-Pegel schalten? Falls nein, kann mir jemand sagen welche Daten im Datenblatt mir sagen, dass es nicht geht?
1. Hol dir so eine LED und lasse sie mal bei deinem gewähltem Strom leuchten. Dann entscheide, wenn du bedenkst, dass du dann mehr leuchten lässt, ob das nicht viel zu hell ist. 2. Wenn du sowas Unsinniges aufbauen willst, dann kaufe dir gescheite helle LEDs, die sehr effizient sind. Wenn du diese mit einem sehr geringen Strom betreibst, sind sie meist noch um einiges heller als billige LEDs bei eine höheren Strom. 3. Du wirfst hier mit Spannung, Strom, Kapazität um dich ohne Sinn und Verstand. Deine LED hat eine Vorwärtsspannung von um die 3V. Warum willst du sie dann mit 12V betreiben, das erfordert einen gewaltigen Widerstand, der wiederum alles sehr ineffizient macht. 4. Angenommen du verwendest nicht die popeligen 9V Akku Blocks, sondern 4 AA NiMh Akkus, in Reihe. Das ergibt: 3.6V bis 4.8V, und eine Energie von 9.6Wh. Über einen effizienten Step-Down regler (ein Linearregler wird hier ungeeignet sein), erhälst du eine Spannung von 3.3V, mit der du dein uC und deine LEDs betreibst (dadurch ist der Spannungsabfall am Vorwiderstand der LEDs sehr gering und du verschwendest nicht allzuviel Energie). Dein uC sollte eine interne Real-Time-Clock beinhalten da du nur das benötigst. Hat er es nicht, dann hol dir einen anderen uC, der zudem auch einen sehr geringen Stromverbrauch hat. D.h. du betreibst dein uC mit 32.768kHz, die meiste Zeit schläft er nur, jede Minute, bzw. Sekunde wacht er für ein paar us auf um die Zeit zu ändern. Dadurch sollte er im Durchschnitt nur wenige uA verbrauchen. Als LEDs nimmst du bspw: http://www.leds.de/Low-Mid-Power-LEDs/SuperFlux-LEDs/Nichia-Superflux-LED-weiss-20lm-80-RAIJIN-NSPWR70CSS-K1.html Bei 1mA betrieben werden die vermutlich noch mehr als ausreichend hell sein (vermutlich zu hell), da sie sehr effizient sind. D.h. im worst-case fall fließen 50mA @ 3.3V = 0.165W, ergibt eine Betriebsdauer von 60 Stunden, d.h. 2.5 Tage. Keine Ahnung wie deine Uhr aussieht, aber angenommen im Durchschnitt leuchtet nur 1/3 der LEDs ergibt das eine Betriebsdauer von 175h = 7 Tage. In der Nacht braucht niemand so eine LED, also 6h am Tag muss sie gar nicht leuchten, ergibt: 9.7 Tage. Durch Verringerung des LED Stroms (sicherlich möglich) kann das noch verbessert werden.
MaWin schrieb: > DIR ist also nicht klar wie eine LED Matrix funktioniert. > Wie gut, daß solche Grundlagen wenigstens dem Frank klar sind. Moment mal. Hätte der TE von Effektivstrom geredet und die 9 Volt Blockbatterie nicht erwähnt, wäre das auch mir klar gewesen. Aber die 9 Volt Batterie liess mich nun mal vermuten, das er tatsächlich nur mit 150 mA pro spalte auskommt. Also nicht nur rumblubbern, MaWin. Du hast doch sonst auch konstruktivere Beiträge als diesen. Ich würde halt für ein LCD plädieren, wenn die Sache tatsächlich mit Batterie betrieben werden soll. Multiplexaufwand ist nur geringfügig grösser und der Arbeitsstrom ist minimal.
Ich möchte die 12 V schalten, weil ich bedingt durch Spannungsabfall an LED sowie an Kombination Transistor/ULN2803 bzw. (falls das wie gesagt möglich ist bei meinem gewünschten Strom) UDN2981/ULN2803 eben kaum mit 5V auskommen werde, wenn ich einen Vorwiderstand einplanen will, der auch noch was bringt. Deshalb nochmal zu meiner Frage. Packt der UDN2981 die 750mA für die worst case fälle wo viele LED leuchten. Welchen Transistor kann ich als Alternative nehmen, der auch direkt durch den µC schaltbar ist. ( wie oben gefragt: BD433 ??) Oder ratet ihr mir lieber den Strom pro LED auf 10mA zu begrenzen, wodurch ich einen Strom von 500mA bekomme, der ja wieder die Standard NPN-Transistoren zulässt.
Frank schrieb: > Ich möchte die 12 V schalten, weil ich bedingt durch Spannungsabfall an > LED sowie an Kombination Transistor/ULN2803 bzw. (falls das wie gesagt > möglich ist bei meinem gewünschten Strom) UDN2981/ULN2803 eben kaum mit > 5V auskommen werde, wenn ich einen Vorwiderstand einplanen will, der > auch noch was bringt. Wie schon gesagt, ich denke du denkst zu groß. Ich will dich hier nicht nerven und wenn du es so bauen willst wie du sagst, dann kannst du es gerne machen und ich werde dazu auch nichts weiter sagen. Ich will nur, dass du dir nochmal genau überlegst mit wieviel Strom du die LEDs betreibst und erst dann anfängst Bauteile auszusuchen. Angenommen du nimmst die LED die ich dir empfohlen habe und nicht eine eBay China Billig-LED die bei 20mA erst anfängt zu glimmen, so kann man mal mit 137lm/W rechnen. Bei 20mA braucht sie 2.9V, bei einer Effizienz von 137lm/W eine Helligkeit von 8 Lumen. Bei 1mA braucht sie 2.6V, d.h. 2.6mW, d.h. hat eine theoretische Helligkeit von 0.35 Lumen. Du hast vor sie mit 15mA zu betreiben, ergibt so 5.5 Lumen. Angenommen du schaltest alle ein, dann hast du 50*5.5 Lumen = 275 Lumen, das ist mehr als dieser LED Spot hat: http://www.leds.de/LED-Lampen-und-Leuchten/LED-Lampen-Leuchtmittel/Samsung-LED-Spot-GU10-3-9W-warmweiss-25.html Das ist dann keine Uhr mehr, sondern eine Raumleuchte. Du wirst mit zusammengekniffenen Augen nur die Zeit ablesen können. Bei 1mA hast du 0.35 Lumen * 50 = 17.5 Lumen. Das ist immer noch genug um bei Dunkelheit als Taschenlampe verwendet zu werden: http://www.leds.de/LED-Produkte/LED-Taschenlampen/LED-LENSER-P2-Power-Taschenlampe.html Betreibst du sie mit <= 1mA so kannst du deine Matrix direkt an die 15 benötigten uC Pins hängen, ohne unnötigen Treiber, Register, etc. Bei 3.3V Betriebsspannung hast du >0.5V für den Widerstand, das ist genug. Die Helligkeit aller LEDs (damit du mittags bei Sonnenschein was siehst und Abends aber keine Taschenlampe an der Wand hängen hast) kannst du dann mit einem N-MOSFET und PWM dimmen. Aber gerne darfst du dir auch deinen LED-Scheinwerfer, getarnt als Uhr, an die Wand hängen :-P
Ganz nebenbei: Ich bezweifle, dass normale 9V Blockbatterien 750mA liefern können. Jedenfalls nicht, ohne massiven Spannungsabfall. Wenn im datenblatt des UDN2981 steht, dass er maximal 500mA ab kann, dann gilt das auch so. Niemand wird Dir sagen "750mA gehen auch", denn niemand will sich nachher dein Geheule anhören, wenn es doch nicht geht. Nicht umsonst heisst es "absolute maximum rating". Diese 500mA verträgt der Chip auch nicht auf Dauer. Ich helfe Dir mal auf die Sprünge: Der Chip soll eine ganze LED Reihe (10 LED's) ansteuern, die jeweils mit 5x15mA Betrieben werden. Also hast du einen maximalen Strom von 750mA. Soweit war das ja klar. Im Datenblatt steht "Collector-Emitter Saturation Voltage" ist maximal 2V bei 350mA. Für 750mA gibt es keine Angabe, sicher weil der Hersteller mehr als 350mA im Normalfall gar nicht vorgesehen hat. Die 500mA "absolute maximum rating" enthalten ja schon etwas Reserve für den Fall der Fälle. Das steht auch mehrfach in den Diagrammen am Ende des Datenblattes. "Recommended maximum output current" über der Linie bei 350mA. Also, mal angenommen, du reduzierst den Strom jetzt venünftigerweise von 750mA auf 350mA. Dann hast musst Du am IC mit 2V Spannungsabfall rechnen. Mit einer 5V Spannungsversorgung kommst du also nicht mehr aus. Ein Scheiß IC ist das! Mal ganz ehrlich. Das kann man auch besser, nie im Leben würde ich freiwillig so viel Energie verheitzen. Genug gemeckert, gehen wir mal von ausreichend Versorgungsspannung aus, dann bekommst Du an dem IC eine Verlusleistung von 2V * 350mA = 700mW. Ich kenne die thermischen Eigenschaften dieses IC's nicht. Aber ich weiß ganz sicher, dass Chips dieser Größe bei mehr als 500mW erhebliche Wärme entsteht, die die Oberfläche alleine nicht ausreichend ableiten kann. Du wirst zumindest einen Kühlkörper brauchen. Fazit: Nimm einen anderen IC, der erheblich weniger Spannungsabfall hat. Es sollte leicht möglich sein, einen Chip zu finden, der unter 500mV verschluckt. Dann kommst Du aucn mit 5V aus. Tip: Nimm einfache PNP Transistoren vom Typ BC327 mit einem Basis-Vorwiderstand von 470 Ohm und 5V Spannungsversorgung. Die vertragen locker 500mA, kurzzeitig auch etwas mehr.
> kann man so oder so auslegen. > Moment mal. Hätte der TE von Effektivstrom geredet ER hat es vorgerechnet, du hättest dir nur seine Berechnung am Anfang von Thread angucken müssen falls dir seine Worte unklar waren, aber dazu warst du offenbar zu faul. Lieber mit dummen Annahmen zu falschen Kommentaren zu kommen unda damit den Tread sinnlos mit Noise zu überlagern.
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