Darlington-Nachbau

Wenn ihr was über bestimmte Bauteile wissen wollt

Moderator: dussel07

Darlington-Nachbau

Beitragvon Mathias » 12.08.2016, 20:49

Ich will mir eine Laufschrift mit 8x64 LED im 8fach Multiplex-Betrieb aufbauen.
Für die 64LED in der Horizontalen werden TIP122 vorgeschlagen.
C kommt an 5V. E kommt an die Anoden der 64LEDs. B kommt an dem Atmega, über eine 1K-Widerstand.

Da ich keine TIP122 hatte, habe ich einen einen Darlington mit BD137 + BC546 gepastelt.
Nur leider brennen jetzt LED, die dunkel bleiben müssten.
Das komische dabei, bei den brennenden LEDs, habe ich an C des BD137 ca.3V, obwohl ich an B des BC546 0V habe.
Wieso bekomme ich eine Spannung an C, ist etwa die Verstärkung zu stark ?

Die Kathoden der LEDs gehen direkt in ein 74HC595 Schieberegister, dies sollte eigentlich reichen, da im fehlerfreien Zustand max. eine LED angesteuert wird.

Was ganz komisch ist, ich habe versuchsweise alle 8 Ausgänge des Atmega, welche in die Basis der BC546 geht auf LOW gestellt, alles dürfte auf keinem Kollektor eine Spannung sein.

So nebenbei habe ich erst mal die ersten 3 LED-Spalten aufgebaut.

Ich hoffe ihr versteht mein Problem. :oops:

Braucht es überhaupt für 64 LED einen Darlington, oder würde der nackte BD137 dafür reichen ?

PS. ich habe gerade gesehen, das beim TIP122 noch 2 Widerstände bei B und E hat, könnte dies das Problem sein ?
https://www.mikrocontroller.net/part/TIP122
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Re: Darlington-Nachbau

Beitragvon topas » 13.08.2016, 07:33

So ganz ist Deine Beschreibung nicht zu verstehen. Du betreibst die Darlingtons als Emitterfolger und wunderst Dich über Spannung am Kollektor? Dass die Spannung auf 3V absinkt, ist schon merkwürdiger - Du hast den Kollektor doch direkt mit den 5V verbunden. Oder verwechselst Du Emitter und Kollektor?

Auch wenn die Stromverstärkung der Transistorkombination ein Vielfaches höher ist als die vom Tip122, sollte der Betrieb als Emitterfolger problemlos gehen. Vielleicht prüfst Du Deinen Aufbau nochmal.
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Re: Darlington-Nachbau

Beitragvon alterhase » 13.08.2016, 07:36

Mathias hat geschrieben:... C kommt an 5V. ...

... habe ich an C des BD137 ca.3V ...
Wieso bekomme ich eine Spannung an C. ...
...das widerspricht sich.

Meinst du im 2. Teil vielleicht E und hast dich bloß zweimal vertippt?
oder hast du im Aufbau C und E vertauscht?
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Re: Darlington-Nachbau

Beitragvon Mathias » 13.08.2016, 08:14

Ich habe mich verschrieben, sollte 3V an E von BD137 heissen. :oops:
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Re: Darlington-Nachbau

Beitragvon alterhase » 13.08.2016, 11:42

Wenn du es so geschalten hast wie im folgenden Schaltplan sollte es funktionieren.
Darlington.PNG


Am besten den Schaltungsteil am Steckbrett aufbauen und nachmessen.

Info:
Du verlierst bei dieser Schaltung >1 V durch die beiden Basisstrecken. besser wäre ein Highsidetreiber. ...der "kostet" einen PNP Leistungstransistor 2 Widerstände einen Kleinsignal NPN und wesentlich weniger Spannungsverlust.
Highside Driver.PNG
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Re: Darlington-Nachbau

Beitragvon Mathias » 13.08.2016, 17:26

Danke, für deine Schaltungen.

So wie es aussieht, habe ich den Fehler gefunden. Wen das Schieberegister auf HIGH steht, hatte es dort eine grössere Spannung als am Collector des BD137.
Somit floss ein Strom bei gewissen LEDs in Sperrrichtung, wieso auch immer.
Als Abhilfe habe ich eine 1N4148 an den Schieberegister-Ausgang gehängt.

Ein paar LEDs waren defekt, ob die schon defekt waren, oder durch den Fehler oben geschah, kann ich nicht sagen.
Auf jeden Fall floss ein Storm in Sperrichtung, wen ich mit dem Ohm-Meter nachmass. Komischerweise habe sie in einer einfachen Testschaltung mit einem Vorwiderstand noch geleuchtet. Habe sie aber trotzdem weggeworfen.
Vielleicht liegt es daran, das die LEDs billigen China-Gerümpel sind. :oops:


Deine Schaltungen mit dem PNP-Transistor ist sicher die bessere Lösung, habe leider nicht daran gedacht.
Ich denke, bevor ich deine Kombination aus NPN und PNP nachbaue, kaufe ich bei Gelegenheit lieber fertige PNP-Darlington.
Auslöten müsste ich sowieso. Die 2 Transitor-Lösung habe ich nur gemacht, weil ich diese Transistoren an Lager hatte.
Da ist zwar der Eingang negiert, aber dies kann ich Software-Mässig sehr einfach umstellen.

Man lernt nie aus. :shock:
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Re: Darlington-Nachbau

Beitragvon alterhase » 13.08.2016, 19:44

Leider werde ich aus deinem Bericht nicht ganz schlau. ...ist auch nicht wirklich wichtig, aber erlaube mir, meine Gedanken dazu zu formulieren.

...Wen das Schieberegister auf HIGH steht, hatte es dort eine grössere Spannung als am Collector des BD137...
. Von wo kommt diese Spannung? Ich dachte bisher, 5 V sind deine Betriebsspannung. Hast du noch höhere Spannungen in der Schaltung?
(vielleicht kannst du das Schaltbild reinstellen oder einen Link darauf setzen)

...Auf jeden Fall floss ein Storm in Sperrichtung, wen ich mit dem Ohm-Meter nachmass. ...
Mit dem Ohmmeter kannst du Widerstand messen oder ob Durchgang ist. Für Strommessung ist es ungeeignet.

...Komischerweise habe sie in einer einfachen Testschaltung mit einem Vorwiderstand noch geleuchtet. Habe sie aber trotzdem weggeworfen. ...
...dann waren sie anscheinend noch OK. ...mehr wie leuchten können die nicht.

...Ich denke, bevor ich deine Kombination aus NPN und PNP nachbaue, kaufe ich bei Gelegenheit lieber fertige PNP-Darlington. ...
Wenn du wirklich PNP-Darlington meinst so ist das OK wenn 5V das Ende der Fahnenstange sind. (da gehört dann der E an +5, der C an die Anoden der 64 ZeilenLEDs und die B über 1k an den µC, der dann in negativer Logik ansteuert. Der TIP 122 ist ein NPN-Darlington und in dieser Verwendung ( C an 5 V E an die Anoden und B über 1k in positiver Logik angesteuert an den µC) leider nur suboptimal.

...Die 2 Transitor-Lösung habe ich nur gemacht, weil ich diese Transistoren an Lager hatte. ...
Dagegen ist eigentlich nix einzuwenden, aber man muss halt sehr darauf achten zu wissen was man wie tut. Dazu brauchts halt Grundlagenkenntnisse die über das standard Bastlerniveau hinausgehen.

Aber zum Lernen eignen sich solche Sachen hervorragend :) ...falls man lernen will.

schöne Grüße aus Wien in die Schweiz
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Re: Darlington-Nachbau

Beitragvon Mathias » 14.08.2016, 21:56

Von wo kommt diese Spannung? Ich dachte bisher, 5 V sind deine Betriebsspannung. Hast du noch höhere Spannungen in der Schaltung?

Mehr weder 5V habe ich nicht, die Spannung kommt (noch) aus dem USB-Port des PCs.
Am Collector hatte ich ca. 3.5V und am Schieberegister ca. 4V.

(vielleicht kannst du das Schaltbild reinstellen oder einen Link darauf setzen)

Es sieht ählich aus, wie auf diesem Bild. Das Byte 3 kommt bei mir direkt aus dem Atmega.
Und die Matrix ist 8x64, (momentan noch 8x7).
https://www.mikrocontroller.net/attachment/34084/Schaltplan.png

...dann waren sie anscheinend noch OK. ...mehr wie leuchten können die nicht.

Mit dem Ohmmeter hatte ich einen sehr kleinen Widerstand Ohm.
Bei den neuen LEDs, da war es fast unendlich, in beide Richtungen.

Der TIP 122 ist ein NPN-Darlington und in dieser Verwendung ( C an 5 V E an die Anoden und B über 1k in positiver Logik angesteuert an den µC) leider nur suboptimal.

Meinst du dies weil es ein NPN und kein PNP ist ?

Dagegen ist eigentlich nix einzuwenden, aber man muss halt sehr darauf achten zu wissen was man wie tut. Dazu brauchts halt Grundlagenkenntnisse die über das standard Bastlerniveau hinausgehen.

Leider hatte ich nie eine Ausbildung in Elektronik, ich habe mein wissen von Büchern und Zeitschriften und durch probieren.

Aber zum Lernen eignen sich solche Sachen hervorragend :) ...falls man lernen will.

Das Ganze dient zum lernen und Erfahrung sammeln. Ansonsten könnte ich fertige Matrixen kaufen inklusive Multiplex-IC.

Gruss aus der sonigen Schweiz
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Re: Darlington-Nachbau

Beitragvon alterhase » 15.08.2016, 07:47

...Am Collector hatte ich ca. 3.5V und am Schieberegister ca. 4V. ...
Vermutlich hatten da die Leckströme mehrerer LEDs in Sperrrichtung zusammengeholfen. Ich finde, da gehören noch Open Collektor Treiber hinein. Aber bei 64 Spalten wird das aufwändig. 8 Stk ULN2803 öÄ. tätens bringen.

...
Leider ist der Link verstümmelt. Bitte benutze den URL Button dazu

Mit dem Ohmmeter hatte ich einen sehr kleinen Widerstand Ohm.
Bei den neuen LEDs, da war es fast unendlich, in beide Richtungen.
Dann haben sie anscheinend doch Schaden genommen. Das kommt vom High am Ausgang der Schieberegister. ...das tut nicht gut. Vielleicht doch 64 Widerstände und 64 NPNs oder 8 ULN 2803 oÄ
Du musst dir Vorstellen: 63 Ausgänge mit 5V und LEDs in Sperrrichtung auf die Zeilenleitung arbeiten gegen einen Ausgang der auf Low liegt und eine LED in Durchlassrichtung hat.

...Meinst du dies weil es ein NPN und kein PNP ist ?...
Nein, das wäre zu kurz gegriffen. Die Sache ist komplexer. Je nach Transistortype kannst du Kollektor (D-NPN) oder Emitterschaltung (D-PNP) für den Highside-Treiber realisieren. Beide haben vor und Nachteile Der NPN frisst ca. 1,5V der PNP frisst ca. 0,5V macht aber eine Negation. Bei beiden bist du mit der Versorgungsspannung für die LEDs auf die Spannung deines µCs beschränkt.
Bei der Schaltung (Higside Driver) die ich etwas weiter oben reingestellt hab verlierst du ca. 0,5V und hast keine Negation und den Riesenvorteil dass du mit der LED-Spannung frei rangieren kannst. Das ist bei der Laufschrift nur bedingt interessant, bei anderen Verbrauchern aber sehr wohl. Braucht aber unbedingt OC-Spaltentreiber bzw. ULN xxxx

Wenn ich Zeit finde und dein Interesse dafür da ist, simuliere ich dir die 3 Varianten und stell sie gerne rein.

...Das Ganze dient zum lernen und Erfahrung sammeln. ...

Das ist gut. :) Experimentieren hand in Hand mit Grundlagen lernen ist ein super Weg und bei Fragen wird dir hier sicher gerne geholfen.

Schöne Grüße!
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Re: Darlington-Nachbau

Beitragvon Mathias » 15.08.2016, 16:48

Dann haben sie anscheinend doch Schaden genommen. Das kommt vom High am Ausgang der Schieberegister. ...das tut nicht gut

Aus den Schieberegister kann keine Spannung mehr kommen, dafür habe ich Dioden eingebaut.
Könnte es auch sein, das die LEDs mechanisch beschädigt werden, sobald ich die Beinchen ein bisschen biege ?
Bei den nächsten Reihen, werde ich die verlöteten LEDs zuerst nochmals durchmessen, bevor ich die Schaltung an den Strom hänge.

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https://www.mikrocontroller.net/attachment/34084/Schaltplan.png
Ich hoffe jetzt geht er.
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Re: Darlington-Nachbau

Beitragvon alterhase » 15.08.2016, 20:11

...dafür habe ich Dioden eingebaut....
Hab ich nicht mitbekommen :oops: die "fressen" allerdings weitere 0,5 bis 0,8 V ...übrigens: Die 0,6 V für die Darlingtons lt. Schaltplan stimmen nicht. Es sind > 1,3V.
In der "Formel" für Rv sind 5*ILED angegeben Es ist aber immer nur eine Row aktiv also nur eine LED pro Spalte.
Stattdessen müsste man (um adequate Lichtstärke zu erreichen) das Zeitmultiplex hernehmen also: wieviel % der Zeit leuchtet eine Zeile (Row) ...aber ist vielleicht sind die Abweichungen im Endergebnis nur Pipifax.

Aber wenn schon Haarspaltereien dann richtig und wichtig. :wink:

Zu den LEDs Die Beinchen werden zum Chip hin stufig dicker. Ab dieser Stelle sollte nichtmehr gebogen oder gelötet werden.
Im Datenblatt ist sicher die richtige Löttemperatur und Dauer angegeben. Die sollte natürlich auch nicht überschritten werden.

Natürlich birgt ein Billigangebot immer die Gefahr, dass Aussschuss noch zu Geld gemacht werden soll. ...aber zum Lernen taugts hervorragend :mrgreen:
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Re: Darlington-Nachbau

Beitragvon Mathias » 16.08.2016, 17:58

Natürlich birgt ein Billigangebot immer die Gefahr, dass Aussschuss noch zu Geld gemacht werden soll

Ich denke, das Problem liegt dort.
Ich habe heute nochmals eine Reihe verlötet, und bevor die Schaltung jemals Strom gesehen hat, schon wie eine kurzen bei einer LED, welcher vor dem löten nicht vorhanden war.

Zu den LEDs Die Beinchen werden zum Chip hin stufig dicker. Ab dieser Stelle sollte nichtmehr gebogen oder gelötet werden.

Dies könnte knapp sein, die Beinchen habe ich an der unteren Grenze der Verdickung angeknickt.
Aber das die so viel ausmacht, ich habe schon LEDs viel anders misshandelt, an den Beinchen rumgewürgt, oder bündig auf den Print verlötet.
Vielleicht hat es nichts gemacht, weil das gewöhnliche rot/grün und gelb LEDs waren.
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Re: Darlington-Nachbau

Beitragvon alterhase » 17.08.2016, 06:29

Wäre es möglich, dass dein Lötkolben nicht geerdet ist? Bzw. beim Löten auf andere Weise Ströme oder Spannungen auftretren?
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Re: Darlington-Nachbau

Beitragvon Mathias » 17.08.2016, 17:14

Wäre es möglich, dass dein Lötkolben nicht geerdet ist?

Ich habe es nachgemessen, der Kolben hat KEINE Verbindung zum Schutzleiter.
Meinst du, das ich ein ESD-Problem habe ?

Der Tisch ist und Unterlage ist aus Holz, der Boden Parkett, und laufe Barfuss herum, dies müsste eigentlich Ideal sein oder ?
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Re: Darlington-Nachbau

Beitragvon alterhase » 17.08.2016, 17:30

...der Kolben hat KEINE Verbindung zum Schutzleiter...
...wie sieht es mit ~Spannung und ~Strom aus? Ist der Lötkolben direkt mit 230V~ geheizt oder ist es eine Lötstation mit Trafo und Regelung?

ESD-Problem? ...kenn ich eigentlich bei LEDs nicht wirklich.
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