60 LED´s nacheinander schalter

Fragen zu Schaltungen, Elektronik, Elektrik usw.

Moderator: T.Hoffmann

Yannick
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So, 06.06.10, 21:08

Hallo,

ich habe folgendes vor. Ich möchte mit einem Counter der von einem Taktgenerator angesteuert wird, 60 LED´s der Reihe nach kurz aufleuchten lassen (Sekundentakt).

Folgendes Problem ist aufgetreten. Die erste LED habe ich am Counterausgang 2hoch0 (für 1) angeschlossen, die zweite LED am Ausgang 2hoch1 (für 2), die dritte LED über ein Andgatter an 2hoch0 und 2hoch1 (1 und 2 macht 3) und soweiter. Und hier fängt das Problem schon an. Da 2hoch0 bei der dritten LED auf high ist, leuchtet auch automatisch die erste LED mit. Dann bin ich bei gegangen und habe noch ein NORGATTER mit eingebracht. Das klappt zwar bis zu einer bestimmten Anzahlen, aber danach kommen auch Wiederholungen.

Hat eventuell jemand eine Idee wie ich das realisieren kann?


Danke
Borax
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So, 06.06.10, 23:30

Hallo Yannick,

welcome on board!

Mit µC oder ohne?
Am einfachsten wäre IMHO ein einfacher AVR (Tiny13 o.ä. reicht) und ein paar kaskadierte Schieberegister mit Latch.
Siehe: http://www.rn-wissen.de/index.php/Portexpander_am_AVR
Oder man nimmt einen Mega8 und steuert die LEDs im Multiplexverfahren an. 60 LEDs könnte man als 4x16Bit ansteuern (gibt 64 'Möglichkeiten') und 4 LEDs einfach nicht anschließen bzw. per Software 'überspringen'.
Yannick
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Mo, 07.06.10, 05:17

Hallo Borax,

danke für die Antwort. An Schieberegister habe ich auch schon gedacht, allerdings soll das ganze ohne mC laufen. Gatter und Counter habe ich genug (hoffe ich :D )

Yannick
Borax
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Mo, 07.06.10, 12:40

Ist zwar IMHO ein 'Riesenaufwand' aber wenn es partout kein µC sein darf, dann wäre es wohl am einfachsten Johnson counter (4017) kaskadieren. Schau mal hier:
http://www.electro-tech-online.com/elec ... nters.html
Weitere 'nette' Schaltungen (unter anderem auch Uhr mit 72 LEDs):
http://www.bowdenshobbycircuits.info/page5.htm
Yannick
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Mo, 07.06.10, 19:57

Hallo,

sieht gut aus. Wenn ich das richtig verstanden habe, dann muss ich mehrere 4017 mit einander verbinden. Beim stöbern auf der von dir vorgeschlagenen Seite bin ich auch auf diesen Abschnitt gestoßen

"60 Light Sequencer using a Matrix"

Hier wird das ganze mit einer Kaskade realisiert. Da mein Englisch nicht das Beste ist, verstehe ich nicht wie er die Umsetzung mit den 60 LED´s realisiert. Muss ich da die 4017 erweitern?

Kann mir jemand auf die Sprünge helfen? Danke
Borax
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Mo, 07.06.10, 22:04

Nein, das ist eine Matrix Ansteuerung. Hier wird vom ersten Counter immer das jeweilige LED in einer Zeile angesteuert (1 - 10; danach wieder 1-10), vom zweiten Counter (der vom carry out des ersten Counters getaktet wird) wird immer nur eine Zeile 'durchgeschaltet' (1-6; 7'ter Zählzustand liegt an Reset), die anderen Zeilen sind dann quasi 'abgeklemmt' (über die Transistoren hochohmig mit +5V verbunden) so dass immer nur die LED in der gerade aktiven Zeile vom ersten Counter zum Leuchten gebracht wird. Siehe auch: http://www.mikrocontroller.net/articles/LED-Matrix
Da für die 60 Sekunden-LEDs immer nur ein LED aktiv ist, entfällt das Zeitmultiplexverfahren. Für Deine Zwecke ist das wahrscheinlich die ideale Schaltung
Ist so ähnlich wie mein Vorschlag mit dem Atmega8 nur eben ohne µC.
Yannick
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Mo, 07.06.10, 22:50

Hallo Borax,

danke, dann werde ich mich mal daran versuchen :D

Muss ich bei dem Typ 4017 noch etwas beachten oder kann ich die mir so bei Reichelt bestellen. LED´s habe ich reichlich da (rot, blau, weiß 30mA)



Danke

Yannick
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Achim H
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Di, 08.06.10, 00:14

Der 4017 ist ein IC in C-MOS. Empfehlen möchte ich Dir, einen Sockel für das IC zu verwenden. Das erleichtert nicht nur das Ein-und Ausbauen, sondern hält das IC solange als möglich von elektrostatischen Aufladungen fern. In der Nähe der Versorgungspannung (also direkt neben dem IC) sollte ein kleiner 100n Kondensator montiert werden.
Borax
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Di, 08.06.10, 07:56

Muss ich bei dem Typ 4017 noch etwas beachten
Nö, Du kannst Dir einen aussuchen: Ob 74HC 4017 oder MOS 4017 spielt hier keine Rolle.
Die Anmerkung von Achim H solltest Du beachten...
Yannick
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Di, 08.06.10, 17:17

Hallo Achim, hallo Borax,

danke für die Tipps. Ich schaue mir gerade die Matrix mit den 25 LED´s an. Der Autor bezieht sich auch auf seine

"10 Channel LED Sequencer"

diese Schaltung wäre die Grundlage um 60 LED´s nacheinander anzusteuern. Muss ich jetzt 10 mal 10 nehmen oder kann ich gleich 10 Spalten und 6 Reihen beschalten? Falls ja, muss ich nur zusehen was ich mit den offenen Ausgängen machen. Ich werde es mal mit Multisim testen.



Yannick
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Di, 08.06.10, 18:19

Du kannst gleich 10 Spalten und 6 Reihen beschalten. Das steht so in etwa in der Anmerkung:
For example, to expand the circuit to 60 LEDs for displaying minutes or seconds of a clock, the rows counter could be reset from pin 12 (carry out) rather than pin 1 as shown, and the columns counter will be reset from pin 5 rather than pin 1 as shown. And then add transistors to pins 1,5,6,9,and 11 of the rows counter and pin 1 of the columns counter
Der Verweis auf den 10 Channel LED Sequencer ist nur deswegen, weil da die Ports des 4017 genauer beschrieben sind (Clock=Pin14, Reset=Pin15 usw.). Die offenen Ausgänge kannst Du einfach mit 1MOhm an Masse legen.
Yannick
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Di, 08.06.10, 18:26

Danke. Ich habe hier noch reichlich Transistoren (BC 337). Kann ich die ruhig verwenden oder sollte ich mich an sein Muster halten?


Danke


Yannick
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Di, 08.06.10, 22:49

Die kannst Du problemlos nehmen.
Yannick
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Fr, 11.06.10, 17:39

Hallo,

zur Ansteuerung der 60 LED´s habe ich zwar einige Schaltungen die 1 Hz ausgeben im Netz gefunden, aber die waren halt zu ungenau oder hatten keine Funktion. Ich habe jetzt mal selber einen Genarator aufgebaut. Er taktet eigentlich sehr genau mit den gewünschten 1Hz.

Nächste Woche werde ich die Schaltung mal an einen Ossi hängen, mal schauen was der sagt.

Wäre nett wenn ihr bitte mal über Schaltung schaut. Da kann man bestimmt noch etwas verbessern :D

Der Quarz ist ein Standardqaurz mit 4,194304 MHz

Yannick

1Herz.jpg
Borax
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Fr, 11.06.10, 23:31

Ja, üblicherweise werden Quarze mit zwei Kondensatoren gestützt. Hat natürlich auf die 'Genauigkeit' wenig Einfluss, stabilisiert aber die Schwingung. Die Genauigkeit hängt hier in erster Linie von der Qualität des Quarzes ab. 'Nachjustieren' geht bei dieser Variante halt schwierig (man kann die Stützkondensatoren ändern). Wenn eine sehr hohe Genauigkeit erforderlich ist, dann entweder DCF77 verwenden, oder eben einen gut selektierten Quarz. Mit µC könnte man auch einen Standard-Quarz nehmen und (wegen der freien Programmierbarkeit) per Software nachjustieren, wenn die Quarzfrequenz nicht 100% passt oder um eine Temperatur-Drift-Kompensation vorzusehen. Aber µC soll ja nicht...
Schaltplan mit 4521:
http://www-users.rwth-aachen.de/Hannes. ... tgeber.jpg
Auch noch ein interessanter Thread zu diesem Thema:
http://www.mikrocontroller.net/topic/12710 (hier geht es zwar auch um eine µC Schaltung, was dort zu Abstimmung bzgl. Quarz gesagt wird ist aber unabhängig vom Chip.
Yannick
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Sa, 12.06.10, 07:55

Hallo Borax,

danke für die Antwort. Den fehlenden Stützkondensator werde ich auf jedenfall noch integrieren. Meine 60 LED´s kann ich jetzt schon mit Hilfe von Dir/Euch und dem IC 4017 ansteuern. Jetzt werde ich die ganze Schaltung mal zu einer LED-Uhr erweitern. Für die Minuten werde ich die gleiche Schaltung einsetzen. Da ich hier die LED´s allerdings setzen muss, habe ich mir schon einen Schwung R-S Glieder besorgt. Zum ansteuern der Minuten nehme ich den 60-zigsten Takt der Sekunden, die dann angesteuerte LED wird mit Hilfe eines R-S Gliedes gesetzt. Ich hoffe das meine Denkweise auch auf der Platine funktioniert :)

Mit dem DCF77 habe ich auch schon ein wenig gespielt. Hier habe ich allerdings zum besseren Empfang ein 2m abgeschiermtes Kabel angeschlossen.

Wenn das alles so laufen sollte wie ich es mir vorstelle, werde ich anschließend deine mC-Variante in Angriff nehmen.

Die Abbildung in deinem Link : http://www-users.rwth-aachen.de/Hannes. ... tgeber.jpg

hat, glaube ich, einen Fehler. Muss hier nicht R1 in Reihe von PIN 4 verlaufen? ich habe die Schaltung mal nachgebaut. So wie das beschaltet ist funktioniert es nicht, jedenfalls nicht bei mir.


Yannick
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So, 13.06.10, 00:20

Hi Yannick,

Ooops, so genau hab ich mir die Schaltung jetzt nicht angeschaut. Und ich bin ehrlich gesagt auch ein wenig zu faul mir jetzt das Datenblatt des 4521 rauszusuchen um das genauer zu ergründen ;)
Aber wenn es bei Dir so funktioniert, dann ist das auf alle Fälle besser als irgendein 'offizieller' Schaltplan der nicht funktioniert!
Mir ist halt nur der 'fehlende' zweite Kondensator aufgefallen und dann hab ich den nächstbesten Schaltplan der mir im Netz zum 4521 'begegnet' ist und zwei Kondensatoren am Quarz verwendet als 'richtig' verlinkt. Da ich den nicht selbst aufgebaut habe, kann ich natürlich keine Aussage zur korrekten Funktion machen.
Beim DCF77/µC kann ich Dir wieder 'sicherer' helfen, da ich so was schon selbst aufgebaut habe.
Yannick
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So, 20.06.10, 17:05

Hallo,

meine 60 Sekundenanzeige und die Minutenanzeige klappt super. Jetzt habe ich das Problem die Stunden-Leds mit dem 4017 anzusteuern. Wie bekomme ich das hin das der 4017 nur bis 12 zählt?


Yannick
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So, 20.06.10, 17:43

Nach dem gleichen Prinzip wie bei der Sekunden-/Minutenanzeige. Der 4017 hat nur 10 Ausgänge, sodass für eine Zählung bis 12 auch wieder 2 ICs notwendig sind. Praktisch sind alle Kombinationen, die restlos teilbar sind.

IC1 bis 6 und IC2 bis 2 --> 6 x 2 = 12.
oder
IC1 bis 4 und IC2 bis 3 --> 4 x 3 = 12
oder
IC1 bis 3 und IC2 bis 4 --> 3 x 4 = 12
oder
IC1 bis 2 und IC2 bis 6 --> 2 x 6 = 12

Für alle anderen Kombinationen bräuchtest Du ein UND-Gatter.

mfg Achim
Yannick
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So, 20.06.10, 20:39

Hallo Achim,

super, Danke. Ich war immer der Meinung das ein 4017 immer voll belegt sein muss. Dann kann ich ja lange suchen :D



Yannick
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So, 20.06.10, 22:49

Nein, muss nicht voll belegt sein. Bei den Sekunden resp. Minuten hast Du doch auch 2 Stück 4017 verwendet. Ein IC zählt von 0 bis 9 = 10 Ausgänge, das andere von 0 bis 5 = 6 Ausgänge. Du musst nur immer mit dem nächst höheren Ausgang das eigene IC zurücksetzen (Reset), damit es wieder von vorne zählt, zeitgleich dieses Signal an den Zähleingang (Clock) von IC2 leiten, damit dort ebenfalls gezählt wird. Der Überlauf (Carryout) wird hier nicht benutzt.

Die beste Beschaltung ist eine 2 x 6 Matrix (2 Transistoren): 2 Spalten x 6 Zeilen.
IC1 zählt immer 0, 1, 0, 1, usw.
IC2 zählt immer 0, 1, 2, 3, 4, 5, 0, 1, usw.


Alternativ (allerdings habe ich hier keine Ahnung, ob es diese TTL-ICs auch in der 40er Serie gibt) könnte man einen 4 bit Binärzähler (7492, zählt bis 12) verwenden und dessen Ausgänge an einen 4bit binär zu hexadezimal Demultiplexer (74154) schalten. Das würde die beiden Transistoren einsparen.
Yannick
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So, 20.06.10, 22:58

Habe die Schaltung schon gebaut.

Ich habe mal auf meinem Steckbrett die Transistoren eingespart und den Minus für beide Sechserreihen von IC1 über jeweils einen Widerstand geschaltet. Klappt super. Oder sollte ich besser den Minus über einen Transistor schalten?


Yannick
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So, 20.06.10, 23:02

Ich mach sowas immer mit Transistoren. Keine Ahnung, ob was passieren kann, wenn es nur mit Widerständen gemacht wird.
Yannick
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So, 20.06.10, 23:10

War mal ein Versuch. Die zwei Transistoren wird meine Platine noch verkraften :)
Da ich die Sekunden und Minuten auch mit Transistoren geschaltet habe, werde ich die Stunden auch so schalten. So sieht es wenigstens einheitlich aus.



Yannick
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So, 20.06.10, 23:21

Zum Stellen der Uhr solltest Du noch an jeden Clockeingang (also an jedes IC) einen Taster anschließen. Zweckdienlich wäre ein Umschalter, um den Taktgeber solange auszuschalten, bis Stunden, Minuten und Sekunden eingestellt (preset) sind. Dann sekundengenau den Umschalter umlegen und der Quarz verorgt die Uhr mit den weiteren Impulsen.

Umschalter deshalb:
Versorgungsspannung zum Taktgeber unterbrechen, stattdessen Versogungsspannung auf die Taster legen.
Beim Einschalten des Taktgeber sind die Taster wieder stromlos. Ein unbeabsichtigtes Verstellen der Uhr somit ausgeschlossen.

mfg Achim
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