LED Leuchttafel Projekt - AVR - Fragen & Vorstellung

[Michael M. (Gast)]

Hallo Forum!

Ich arbeite zur Zeit an einer Leuchttafel.
Das ganze ist ein Brett, in welchem der Text "NEUE WARE EINGETROFFEN" 
ausgesägt ist und von hinten durch Backpapier durch beleuchtet wird.

Dazu ein paar Daten:

- ATMega 8
- 20 RGB LEDs (vom Mükra)
- 23 Transistoren als "Schalter" (BC 337-25)
- 12V Netzteil zu 5V durch Spannungsregler (MOSFET(?)) L7805CV

Ich habe einige Fehler bei diesem Projekt gemacht, aber das gehört ja 
alles zum Lernprozess dazu, ich bin noch ein Anfänger was Erfahrung 
angeht, bin aber vertraut mit der Theorie
sowie einigen kleinen Spielereien.
(blinkende LEDs am ATMega, copy&paste Servo Steuerung attiny ausm web, 
etc., studiere technische Informatik, 2 Semester hinter mir, mit 
ebenfalls diversen praktischen Laborversuchen)

Doch bevor ich über meine Fehler rede und euch etwas Frage, erstmal zum 
aktuellen Stand etwas, der Idee und der bisherigen Umsetzung.


http://www.getting-started.net/media/projects/schild01/schaltplan_02.gif
Bild : schaltplan_02.gif


Was ich eigentlich vor habe :

Ich wollte die Schaltung so entwerfen, dass ich mit 3 Pins vom ATMega 
die jeweilige Farbe schalte, und die restlichen 20 für den jeweiligen 
Buchstaben.
Die Transistoren deswegen, weil der ATMega ja nicht genug Strom 
aufwenden kann und ich somit den Stromkreis für die LEDs nicht über den 
ATMega laufen lasse, sondern über den "Großen" Stromkreis.


http://www.getting-started.net/media/projects/schild01/schild_01.jpg
Bild : schild_01.jpg


Anmerkung zur Schaltung

Worum ich mich noch nicht gekümmert habe, was aber noch folgt, ist z.B. 
das einbauen und planen vom Spannungsregler, die Anschlussbuchse, 
Kondensatoren gegen Spitzen, etc..
Ich wollte mich nur erstmal um die Hauptfunktionen kümmern.


Probleme / Fehlüberlegungen

Dannach ist mir aber aufgefallen, dass ich ja nur dann alle LEDs 
GLEICHZEITIG schalten kann, wenn ich sie auch alle in der gleichen Farbe 
an mache, weil die ja so verschalten sind, sieht man auf dem Bild.

Das heist: Wenn ich einzelne Buchstaben in anderen Farben haben möchte, 
muss ich das im Takt so schnell schalten, dass es halt über 25 "Bilder 
pro Sekunde" sind.
Ihr wisst was ich meine, Auge und so.

Und das wiederum heist: Ich bräuchte eigentlich garkeine Transistoren um 
einen Stromkreis für erhöhten Strom außerhalb des ATMegas zu benutzen, 
wenn ich sowieso im Takt schalte und dann auch einfach nur soviele LEDs 
anmachen kann wie der ATMega Strom zur Verfügung stellen kann.

Der einzige Vorteil jetzt ist halt, ich kann eben einfach alles in einer 
Farbe leuchten lassen, ohne das ganze im Takt zu machen.
(glaube ich zumindest THEORETISCH, mehr dazu in einer Frage weiter 
unten)

Zusammengefasst - Die Möglichkeiten :

Ich habe genug Strom, dadurch, dass durch die Transistoren der 
Stromkreis NICHT über den ATMega geht, um mehrere LEDs auf einmal laufen 
zu lassen.
Muss für einzelne Buchstaben aber sequentiell schalten.

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Soweit sogut.


http://www.getting-started.net/media/projects/schild01/versuchsaufbau_schaltung_01.jpg
Bild : versuchsaufbau_schaltung_01.jpg


Problem 1 :


folgende Schaltung verhält sich einigermaßen so wie ich das möchte:


http://www.getting-started.net/media/projects/schild01/teilschaltung_01_richtig.gif
Bild : teilschaltung_01_richtig.gif


folgende Schaltung, welche ich meine richtig sein zu müssen x_X, 
funktioniert NICHT wie ich möchte:


http://www.getting-started.net/media/projects/schild01/teilschaltung_02_falsch.gif
Bild : teilschaltung_02_falsch.gif


Ich weiss aber nicht wirklich warum.


S_1:
Ich meine, dass die LED falsch rum ist, aber so funktioniert alles wie 
gewollt. Die LED leuchtet erst, wenn ich den Stromkreis schließe 
zwischen:
Maße --> Q1 C-E --> LED --> Q2 C-E --> +5

S_2:
Die Polung von der LED ist doch richtig, mit den "Emitter-Dioden" der 
Transistoren, wenn ich das so mache, fließt aber nur ein minimaler Strom 
über die Transistoren in die LED und nichts über den "Extra Stromkreis".
Das weiss ich dadurch, dass ich den Widerstand von der LED komplett 
rausmachen kann, und sie immernoch leicht leuchtet.

*Könnt ihr mir sagen, wo mein Denkfehler ist?*



Problem 2 :

Ist jetzt irgendwie "nicht so wild" aber eigentlich will ich schon 
wissen was Sache ist und nicht einfach irgenwdas zusammenklatschen weil 
es grad funktioniert.

Nachdem ich nach langem probieren und recherchieren Problem 1 zum laufen 
gebracht habe, ohne wirklich zu wissen warum das jetzt geht, ging es 
darum die richtigen Widerstände zu bestimmten, hier habe ich jetzt 
gleichzeitig auch einfach probiert und protokolliert, in der Hoffnung, 
daraus neue Erkenntnisse zu bekommen.
Die Ergebnisse sind in folgender Tabelle:

Schalt.  R_LED    R_Q1     R_Q2     Farbe    I_LED
===========================================================================
  1      100      1k       1k       Blau     7,7 mA
  1      100      1k       1k       Rot      17,3 mA
  1      100      1k       1k       Grün     8,8 mA
  
  1      100      1k       10k      Blau     6,3 mA
  1      100      1k       10k      Rot      13,8 mA
  1      100      1k       10k      Grün     7,3 mA
  
  1      100      10k      10k      Blau     7,9 mA
  1      100      10k      10k      Rot      15,0 mA
  1      100      10k      10k      Grün     8,8 mA
  
  1      0        10k      10k      Blau     19,8 mA
  1      0        10k      10k      Rot      ~45,3 mA
  1      0        10k      10k      Grün     21,6 mA
  
  2      0        10k      10k      Blau     3,4 mA
  2      0        10k      10k      Rot      5,6 mA
  2      0        10k      10k      Grün     2,9 mA
  
  2      oo       10k      10k      Blau     167 uA
  2      oo       10k      10k      Rot      247 uA
  2      oo       10k      10k      Grün     195 uA

Frage 1 :

Durch diese  Tabelle, vor allem durch Versuch 4, werd ich jetzt das 
Gefühl nicht los, dass irgendwie doch noch der Stromkreis der LED über 
eine der Basen der Transistoren läuft.
Wenn dem nämlich so wäre, dann hab ich ja doch den ATMega im Schlepptau 
im Stromkreis und dadurch ja evtl. auch Einschränkungen bzgl. des 
maximalen Stroms, oder nicht?


Frage 2 :

Ich kenne mich jetzt noch nicht so gut aus mit den Feinheiten.
Eine Sache weiß ich. Man sollte einen Kondensator zwischen ATMega VCC 
und GND haben, der irgendwie die Spitzen rausmacht (wie wo warum weiss 
ich nocht nicht, werd ich aber recherchieren).
Könnt ihr mir diesbezüglich vielleicht ein paar Tipps oder links geben?


Das wars auch schon erstmal.
Ich hoffe ihr findet das Projekt nicht zu langweilig und es ist alles 
verständlich genug geschrieben.
Außerdem würde ich mich sehr auf ein paar Antworten freuen.


Vielen Dank und schöne Zeit an alle.

Gruß,
Skippy123



Quellen / Wissen :
Allgemeine AVR Infos: 
http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Tutorial:_Equipment
Über Transistoren: 
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201291.htm
Datenblatt Spannungsregler: 
http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/stmicroelectronics/2143.pdf
Datenblatt Transistor: 
http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/siemens/Q62702-C314-V2.pdf

[Martin S. (sirnails)]

Pah ist das viel Text o.O

Nach einem kurzen Blick auf die Bilder würde ich sagen, dass das Dir 
Probleme bereiten wird, da Du hier NPN nimmst, und zumindest die oberen 
Transistoren bei 5V an der Basis und 5V am Emitter, also Ube = 0V nichts 
machen werden. Du brauchst Highside-Treiber oder Du nimmst PNP.

Anosnsten wieso zwei Transistoren? Nimms mir nicht böse, ich hab mir das 
nicht durchgelesen.

[Martin S. (sirnails)]

Bezüglich dem ersten Schaltbild: Oben gehören PNP rein, 10k 
Basiswiderstand sind für Multiplexing VIEL zu viel. Rechne die Schaltung 
mal eher auf den 2-3fachen Dauerstrom der LEDs aus - auskunft gibt das 
Datenblatt. Da müssten dann irgendwie etwa 300 Ohm herauskommen 
(Basiswiderstand).

Der Vorwiderstand für die einzelnen Farben hängt von den LEDs ab. Uf ist 
bei rot eine andere als bei grün. Auskunft gibt das Datenblatt.

Und achgott, jetzt sehe ich ja erst, dass bei Dir Masse und 
Versorgungsspannung vertauscht sind. Außerdem: Überlege Dir mal, wieviel 
Strom die LEDs ziehen werden, und ob da ein 7805 noch die richtige Wahl 
ist.

[Michael M. (Gast)]

Danke für die Antwort.


Ich hab jetzt mal die 2 Basiswiderstände vor den Transistoren auf 330 
geändert und den Vorwiderstand der LED auf 100 gelassen.

Umso kleiner ich die Basiswiderstände mache, umso weniger Strom fließt 
durch die LED, warum? x_X

Anmerkung wegen dem langen Text: Schaltung S_1 funktioniert wie gewollt, 
S_2 nicht, obwohl ich S_2 als richtig halte....

Werte mit 330 Ohm Basiswiderstand und 100 Ohn Vorwiderstand:

Blau: 2,5 mA
Rot: 11,9 mA
Grün: 3,9 mA

Warum wird das blos weniger?

Achja: Ich teste grad alles mit den Schaltungen S_1 und S_2 und nicht 
die große, kann ich so gerade einfach nicht zusammen stecken.