Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

21 wyświetlaczy 7segmentowych jak uzyskać maksymalną jasność

hotdog 12 Cze 2010 14:28 2392 18
  • #1 12 Cze 2010 14:28
    hotdog
    Poziom 26  

    Witam. Mam w projekcie 21 wyświetlaczy 7-segmentowych. Wyświetlacze obecnie są multipleksowane z częstotliwością około 1kHz (czyli każdy świeci około 10µs).

    Ich jasność nie jest dla mnie obecnie zadowalająca, a wręcz dyskwalifikuje wszystko do zastosowywania urządzenia. Urządzenie będzie wykorzystywane na zewnątrz.

    Nie znalazłem not katalogowych do tych wyświetlaczy. Wyświetlacze to:
    - LED1-AS-05613BS-B /162 PBF
    - LED1-AS-05613BB-B PBF

    Rezystory dobrałem nominalnie dla 10mA, napięcia zasilania 5.2V (4x aku NiMH), oraz odpowiednio dla czerwonego wyświetlacza i niebieskiego odpowiednio 330Ω i 180Ω.

    Same wyświetlacze są z wspólną anodą i są sterowane z UDN2982 (8x PNP Darlington Array), a katody są na wyprowadzeniach z AVR'a z rezystorami o wspomnianych wartościach.

    Rezystory obliczyłem nie uwzględniając spadków na UDN'ie (brak info w nocie) które zmierzyłem dopiero po zmontowaniu. Wynoszą dla zapalonych wszystkich segmentów 1,34V dla jednego segmentu 1,26V.

    Co zrobić żeby podnieść jasność do maksymalnego poziomu.

    1. Po obliczeniach z uwzględnieniem spadków napięć na UDNie wychodzi mi dla niebieskiego wyświetlacza 36Ω i dla czerwonego 200. Czy te wartości będą bezpieczne?

    2. Z założenie wyświetlacze palą się tylko 1/21 czasu czy mogę te wartości rezystancji jeszcze zmniejszyć (czyli tak jak by zwiększyć prąd/napięcie w peaku)? Czy musiał bym zastosować źródło prądowe z ograniczeniem prądowym dla każdego segmentu, czy wystarczy mniejsza wartość rezystancji? Mniejsza wartość rezystancji spowoduje wzrost napięcia na segmencie, dlatego wydaje mi się że to nie wypali.

    Proszę o rady jak uzyskać maksymalną jasność.
    Proszę też mieć na uwadze że bardzo chciał bym uniknąć wymiany segmentu, bo mam już wszystko zmontowane na home made PCB i ona raczej nie przeżyje wymiany kolejnego wyświetlacza. Też nie chciał bym żeby po 2 tyg. pracy trzeba było je wymieniać.

    Pozdrawiam

    0 18
  • #2 12 Cze 2010 15:59
    marco47
    Poziom 41  

    Mogłeś w momencie projektowania podzielić na trzy sekcje po osiem wyświetlaczy i sterować równocześnie wysyłając do tych trzech zestawów osobne sygnały. Teraz ciężko będzie tak zwiększyć prąd wyświetlaczy aby mocno świeciły nie skazując je na szybką wymianę.

    0
  • #3 12 Cze 2010 20:04
    hotdog
    Poziom 26  

    W sumie już mi wyprowadzeń zabrakło w uC bo o tym myślałem, poza tym sumaryczny prąd by już był prawie za duży (10*8*3 = 240mA na portach uC to już trochę dużo). Chyba że bym wykorzystał jakiś 74hc z przerzutnikami typu D i zatrzaskiwać w nich dane. Wtedy kosztował by mnie to 3 dodatkowe wyprowadzenia.

    Może ma ktoś jeszcze jakieś ciekawe pomysły?

    Pozdr.

    0
  • Pomocny post
    #4 12 Cze 2010 22:36
    marco47
    Poziom 41  

    Jeżeli masz wyświetlacze podłączone do procka to już nie uzyskasz jaśniejszego świecenia wyświetlaczy. Wklej jakiś poglądowy schemat jak to zrobiłeś. Gdybyś dodał tylko trzy rejestry przesuwne (74164) i jeden multiplexer to do sterowania potrzebowałbyś jednego portu, a pozostałe masz wolne do wykorzystania na inne cele.

    0
  • #5 12 Cze 2010 23:41
    Dr.Vee
    VIP Zasłużony dla elektroda

    Ogranicza Cię kilka rzeczy:
    1) maksymalny prąd szczytowy wyświetlacza - tego nie przeskoczysz, ale nie masz noty, więc pozostają eksperymenty
    2) maksymalny prąd szczytowy UDN2982
    3) spadek napięcia na UDN2982 przy dużych prądach (Uce rośnie z Ic)
    4) maksymalna wydajność prądowa portu uC

    Najtaniej będzie zmniejszyć stosunek podziału z 1/21 do np. 3x 1/7 przez dodanie 3 zatrzasków/rejestrów typu D i oddelegowania do sterowania nimi 3 dodatkowych nóżek procesora.
    Możesz też starać się podnieść prąd segmentów, ale zapewne powyżej 20 mA (wydajność prądowa pinu uC) nie przejdziesz. To zwiększy jasność dwukrotnie. Zmiana konfiguracji z 1/21 na 3x1/7 da Ci dodatkowo 3x większą jasność, razem 6x.

    Pozdrawiam,
    Dr.Vee

    0
  • Pomocny post
    #6 13 Cze 2010 01:09
    ktrot
    Poziom 19  

    Można katody połączyć przez tranzystory (nie darlingtony typu uln). Na anodach można zostawić ten udn. Wyświetlacz multipleksować segmentami a nie cyframi. W ten sposób uzyskamy multipleksowanie 1/7 niezależnie od ilości cyfr. Program trochę się skomplikuje ale to niezbyt trudne zadanie dla uc. Tranzystory na katodach trochę solidniejsze ale bez przesady, BC337 będzie wystarczający. Mogą być też małe mosfety smd. Można trochę przekroczyć maksymalny prąd dla segmentów bo średni prąd w wyniku multipleksowania i tak będzie dużo mniejszy od dopuszczalnego. Powiedzmy 35mA na segment da średni prąd 5mA - powinny świecić wystarczająco jasno. Ilość użytych pinów oczywiście nie wzrośnie.

    0
  • #7 13 Cze 2010 02:34
    hotdog
    Poziom 26  

    marco47 napisał:
    Jeżeli masz wyświetlacze podłączone do procka to już nie uzyskasz jaśniejszego świecenia wyświetlaczy. Wklej jakiś poglądowy schemat jak to zrobiłeś. Gdybyś dodał tylko trzy rejestry przesuwne (74164) i jeden multiplexer to do sterowania potrzebowałbyś jednego portu, a pozostałe masz wolne do wykorzystania na inne cele.


    Koncepcja jest oczywiście mi znana. 74164 się gorzej nadaje do mojego zastosowania, przede wszystkim ze względu na to, że aby go załadować danymi potrzebuję co najmniej 24 cykle zegara w których wyświetlacze będą wygaszone (wprowadzenie danych 16 na zegar i 8 na dane). Lepiej tu wypadną przerzutniki D, (1 cykle jeżeli wyjścia mam w jednym porcie, a mam). Oczywiście potrzebne dodatkowe wyprowadzenia na każdy zatrzask. Najlepszy by był rejestr przesuwny z zatrzaskiem (czyli zegar do przesunięcia i zatrzask żeby dane "zatwierdzić") czyli np 74HC595. Przy takich rejestrach potrzebował bym też 1 cykl i dużo zaoszczędził bym na wyprowadzeniach (w sumie nie licząc anod na UDN'ie wystarczyły by 4 - latch, clk, DataIn, OE).

    Dzięki Dr.Vee za odpowiedz. W sumie to 1 Jest największym problemem. Może ja po prostu tej noty nie potrafię znaleźć? Jakoś nie chce mi się wierzyć, że ktoś produkuje elementy elektroniczne bez grama dokumentacji.

    W sumie ktrot była to jedna z koncepcji którą rozważałem, jednak miałem nadzieje że jasność będzie wystarczająca bez tego. Najbardziej mnie tutaj odstraszyło lutowanie kolejnych tranzystorów. Mówisz żeby zwiększyć prąd, ale w jaki sposób tym prądem sterować? Nie wiem przecież w ilu wyświetlaczach ten sam segment będzie się świecił (jak bym wiedział to ograniczyły bym go rezystorem na bazie), a zmniejszając rezystancję (w tym przypadku na anodzie) zwiększę tylko napięcie na segmencie i de fakto go spalę.

    Wyeliminowałem spadki napięć i zastosowałem rezystory 47Ω dla niebieskiego i 220Ω dla czerwonego. Jest trochę lepiej, ale to jeszcze nie to...

    Pozdr.

    0
  • #8 13 Cze 2010 13:16
    Dr.Vee
    VIP Zasłużony dla elektroda

    Myślę, że skoro jasność wyświetlacza jest podana dla 10mA, to możesz spokojnie podać mu z 5-10x większy prąd w impulsie.
    Prąd ograniczasz w katodzie, czyli pojedynczo dla każdego segmentu.
    W anodzie (wspólnej dla wszystkich segmentów) nie ograniczasz prądu.

    Jeśli zrobisz tak, jak sugeruje krot, to prąd segmentu ograniczasz na anodzie, a nie w katodzie.

    Pozdrawiam,
    Dr.Vee

    0
  • #9 13 Cze 2010 13:48
    hotdog
    Poziom 26  

    No tak, ale w jaki sposób najlepiej ten prąd zwiększyć, bo przecież zmniejszę rezystor (czy na katodach, czy na anodach w rozwiązaniu zasugerowany przez krot'a) to tylko zwiększę napięcie na segmencie, co w efekcie spowoduje jego spalenie. Czy się mylę?

    Pozdr.

    0
  • Pomocny post
    #10 13 Cze 2010 16:06
    Dr.Vee
    VIP Zasłużony dla elektroda

    Mylisz się - prąd diody rośnie wykładniczo ze wzrostem napięcia (albo napięcie rośnie logarytmicznie ze wzrostem prądu).
    Dla uproszczenia zakłada się, że spadek napięcia na segmencie jest stały i nie zależy od prądu.

    0
  • #11 13 Cze 2010 17:22
    hotdog
    Poziom 26  

    Czyli po prostu przy obliczeniach rezystorów (z prawa Ohma) przyjąć większy prąd segmentu?

    W tej wersji już się nie pobawię w ich wprowadzenie, bo już mi się miejscami ścieżki poodrywały (musiałem wymienić 5 segmentów, bo przypadkiem zwarłem z masą jedną z katod i jeden segment w każdym się spalił;(). PCB może nie przeżyć wymiany następnego segmentu.

    Temat w dużej mierze wyczerpany...

    Dzięki za sugestie.

    0
  • #12 13 Cze 2010 17:47
    PiotrPitucha
    Poziom 33  

    Witam
    Coprawda AVRy podrożały, ale można by się pokusić o kilka procesorów i szybką komunikację między nimi, wtedy można świecić nawet statycznie lub w małych grupach by uzyskać dużą jasność.
    Druga metoda specjalizowane sterowniki z Latchem np. 16 kanałowy MBI5040GF dostępny w Maritexie ( są też 8 kanałowe ) które sterują wyświetlacz stabilizowanym prądem, nie jest to tanie, ale biorąc pod uwagę prostotę, oszczędność miejsca i funkcjonalność to warto chyba to rozważyć.
    Piotr

    0
  • #13 13 Cze 2010 18:14
    hotdog
    Poziom 26  

    No to też jakaś tam nie najgorsza koncepcja jest. Tyle że urządzenie docelowo będzie sprzedane w ~kilkudziesięciu egzemplarzach i lutowanie dodatkowych procesorów i kupy rezystorów do nich mija się z celem. A i taniej i oszczędniej energetycznie jest użyć 8x przerzutniki D.

    W sumie to zależy od odbiorcy. Jeżeli nie będzie zadowolony to będę jeszcze kombinował. Na razie pójdzie w tej formie do testów.

    Pozdr.

    0
  • #14 25 Cze 2010 14:06
    hotdog
    Poziom 26  

    Hej. Na w sumie dostałem na to zielone światło, ale mam jeszcze jedno pytanie. Znalazłem trochę inne wyświetlacze do których są datashity (przykład dla niebieskiego) i podobno mogę w peaku zapodać im 100mA.

    Nigdzie tam z kolei nie ma długości tego impulsu, ani wymaganego czasu odstępu po nim. Poratuje mnie tutaj ktoś jakąś ogólną wiedzą, jakie wartości czasowe zastosować dla takiego"peak'a". Obecnie każdy wyświetlacz pali się z 1/21 czasu (ok. 10µs), na tym etapie nie będę zmieniał sposobu multipleksowania na ten "segmentowy".

    Obecnie miałem te segmenty podłączone bezpośrednio do uC. To rozwiązanie odpada, bo zapodając 800mA z portów uC bezpośrednio, szybko go wyślę do nieba. Zna ktoś jakiś układ, w przystępnej cenie i dostępny w Polsce, który mógł bym zastosować tutaj jako bufor? UDN (czy ULN, w zależności czy wyświetlacze będą z wsp. anodami czy katodami) by się nadał, ale ma dosyć spory spadek napięcia i niebieski wyświetlacz już by nie był zasilany optymalnym napięciem. Wymaganie jest takie żeby układ mógł dać 100mA na każdy z 8 portów i wszystkie naraz. Zwykłe 74HC nie wyrobią (no chyba że ktoś eksperymentował z nimi, to proszę o info). Mógł bym zastosować zwykłe tranzystory BC547, które mają 300mA, ale wtedy dochodzą rezystory na bazach i będzie lutowania od groma (a chciał bym sobie tego oszczędzić). Przydałoby się takie "8x BC847 array" z wbudowanymi na bazach rezystorami i połączonymi kolektorami.

    Pozdrawiam

    0
  • #15 26 Cze 2010 12:54
    Dar.El
    Poziom 40  

    Witam
    2N7002 lub trochę mocniejszy.

    0
  • #16 29 Cze 2010 10:13
    hotdog
    Poziom 26  

    Nie o to mi chodziło. Wolał bym jakiś IC z 8 takimi tranzystorami wbudowanymi. Jak ULN. czy UDN tyle że właśnie z MOSFET'ami.

    Mimo to dzięki za chęci.

    Ma ktoś jakaś sugestię na temat tego pojęcia "peak" w dokumentacji?

    Pozdrawiam

    0
  • #17 29 Cze 2010 10:35
    Dar.El
    Poziom 40  

    Innym wyjściem jest zastosować wyświetlacze ultra-jasne, droższe ale dużo jaśniejsze.

    0
  • #18 29 Cze 2010 10:52
    asembler
    Poziom 32  

    Nie robi sie tego w ten sposób gdyz maksymalnie mozna multipleksowac 10 wyswietlaczam ( i tez przekroczysz wartosc prądu w impulsie chcac uzyskac ma jasnosc) Ilsci wyswietlacz mozliwa do wysterowania multiplksowo mozna wyliczyć dzielac dopuszczalną wartość prądu w impulsie przez wartosć prądu ciągłego. Tego nie przeskoczysz bo dajac 21 x prąd ciagły czyli 210mA mimo ze dobudujesz stosowny układ to żywotnośc wysiwetlaczy będzie bardzo krótka, może nie przestaną od razu świecic ale po jakimś czasie będą widoczne róznice jasności świecenia poszczególnych segmentów.

    Dodano po 2 [minuty]:

    Inną sprawą ze zastosowałeś wyświetlacze ultra nic nie świecące co jeszzce przy wyborze fatalnego sterowania pogorszyło sprawe.
    Rezystory powinny być conajmniej 21 razy mniejsze czyli w twoim przypadku opornośc ścieżek załatwiła by sprawę pomijając że dlugo to nie chodziło by z takimi prądami

    0
  • #19 30 Cze 2010 20:14
    hotdog
    Poziom 26  

    Dzięki wszystkim za sugestię.

    Pozdrawiam i zamykam

    0