Panel matrix led Sprawdzenie poprawności schematu.

[Invictum]

Cześć,

Czy moglibyście sprawdzić poprawność schemat, który wykonałem?

W zasadzie jest to zwykły panel matrix z trzema diodami reprezentującymi jeden punkt. 

Są to moje pierwsze kroki w elektronice. Proszę o wyrozumiałość 🙂

 

pcb_matrix_atmega328p.pdf

Edytowano Styczeń 2, 2021 przez Invictum

[marek1707]

Z wyrozumiałością mogę napisać, że pomijając jakieś drobne błędy idea jest dobra, ale diabeł siedzi w szczegółach:

1. Jedno GND procesora wisi w powietrzu
2. Nie potrzebujesz do zapalania kilku diodek kwarcu i jego kondensatorów, ten procesor ma w środku całkiem dobry generator RC
3. Nie uzyskasz żadnego sensownego prądu z 3 LEDów połączonych szeregowo i zasilanych z 5V a więc i jasnośc będzie żałosna, jeśli w ogóle coś zaświeci. To zależy od koloru diodek, ale nawet dla czerwonych nie masz szans na dobre sterowanie. Nie wiem jak liczyłeś te oporniki szeregowe i wyszło 47R, może Ty nam powiedz?
4. Zablokowałeś sobie cenny UART (np. do komunikacji z PC) a zostawiłeś kilka wolnych wejść ADC. To po coś czy przypadek, bo tak było wygodniej narysować schemat?
5. Brakuje mi systemu zasilania. Za czego chcesz to zasilać? Kondensatory 100nF na Vcc są obowiązkowe dla każdego układu cyfrowego.

Może napisz także co planowałeś, bo trudno oceniać schemat nie znając założeń. Przede wszystkim: co to za diody LED, jakie prądy planowałeś i do czego to ma być? Jakaś informacja na ścianie widoczna w dzień, zabawkowa kostka 3D?

[Invictum]

@marek1707 Bardzo dziękuję za odpowiedź. 🙂

Starałem się poprawić wszystkie błędy, na które zwróciłeś uwagę.
1. Naprawione. 
2. Przyznaje się bez bicia, że brakuje mi wiedzy na temat zastosowania generatora RC i kwarcu w mikrokontrolerze. Sugerowałem się budową arduino uno.
3. Policzyłem jeszcze raz. Myślę, że ~10mA dla żółtej diody powinno wystarczyć.  
4. Nie zwróciłem uwagi na to, że UART może się przydać.
5. Pod ręką mam zasilacz laboratoryjny, ale w sumie chciałbym wykorzystać ładowarkę USB.

Ma to być zwykły wyświetlacz siedmiosegmentowy z czterema cyframi. 
Czy powinienem coś jeszcze poprawić? 

pcb_matrix_atmega328p_v2.pdf

[marek1707]

Nie musisz ciągnąć przycisków do plusa. Od tego są oporniki podciągające w procesorze. Daj przyciski do masy (będą podawały stan niski) a obecne oporniki wywal.

To będzie multipleksowanie 1:4 więc średni prąd diod będzie 4x mniejszy niż wychodzi z obliczeń statycznych. Teraz masz jakieś (5V-0.3V-0.3V-2.1V)/100R=23mA, czyli każdy segment będzie świecił jakby dostawał 6mA, bo będzie działał tylko przez 1/4 czasu. Podziel to teraz na 3 LEDy i każda ma tylko 2mA. Spróbuj dobrać jakiś opornik na zasilaczu, przepuść taki prąd przez jedną swoją diodę i zobacz, czy taka jasność Ci wystarczy. Małe, dobre LEDy SMD przy 2mA święcą jak głupie, ale jeśli myslisz o jakichś THT i jeszcze mających podświetlać jakiś "ekran" segmentu od spodu, to będziesz musiał wydać na tak dobre diody masę pieniędzy. Dla żółtych będzie jeszcze dużo mniej, bo mają wyższe U_F niż czerwone. Ja przyjąłem do obliczeń 2.1V, policz prąd dla żółtych. Dlatego pytałem co to dokładnie ma być i w jakich warunkach ma pracować, żebyś się nie narobił a efekt żaden. Multipleksowane wyświetlacze LED, szczególnie te większe, gdzie sporą punktową jasność diodek rozwlekasz na dużą powierzchnię segmentu (żeby nie było widać kropek LEDów tylko ładne równomiernie oświetlone pole np. z matowego plexi) wymagają przełączania absurdalnie wielkich prądów. W tym przypadku, jeśli doświadczalnie sprawdziłeś statyczne 10mA dla jednej diodki i to jest OK, to pojedynczy segment będzie potrzebował 4*3*10mA=120mA, a driver anody (pnp) będzie musiał przenieść 7*120mA=840mA. Szykuj większe tranzystory pnp (min. 2A) i jakieś drivery dla ich baz, bo wprost z procesora tego nie uciągniesz. To samo z prądem segmentów spływającym do portów. Ani pojedynczy pin portu nie zassie 120mA, ani nóżki GND chipu nie przeniosą do minusa zasilania sumarycznych 840mA, bo katalogowe maksimum to o ile pamiętam 200mA.

Jak będziesz do procka wpisywał program? Od tego zależy jak możesz/musisz zrobić oscylator.

O szczegółach typu:

1. AVCC musi być zasilane z 5V tak jak zasilania cyfrowe
2. VREF nie powinno się zwierać do plusa, możesz tam dać kondensator do masy

w kontekście poprzednich problemów nie warto wspominać. 

Także.. tak, chyba coś jeszcze powinieneś poprawić.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[Invictum]

@marek1707

Dzięki, że mi pomagasz mimo takich rażących błędów 🙂 
Zmieniłem trochę pomysł na ten projekt, skoro wartości prądu jest takim problem, to ograniczyłem go do minimum.
Na jeden panel przypada jedna dioda. Mam pomysł na obudowę, która pomoże mi w odpowiedni sposób rozproszyć światło. 
Chciałbym przede wszystkim wykorzystać elementy, które mam w domu. 
Sprawdziłem wszystkie kolory LED'ów o średnicy 3mm jakie mam. Bezbarwna dioda świeci znacznie jaśniej niż kolorowe przy niskich wartościach prądu. Przez diodę wpiętą w szereg z rezystorem 330 omów przepływa prąd 6,5 mA (zmierzyłem) i jest to jasność, która całkowicie mnie satysfakcjonuje.
Chciałbym wyciągnąć zaprogramową atmegę z arduino uno.

Czy mógłbyś rzucić okiem na nowych schemat? 

projekt v3.pdf

 

edit 

Czym spowodowane są spadki napięć w wysokości 0,3V?

Dnia 3.01.2021 o 00:54, marek1707 napisał:

Teraz masz jakieś (5V-0.3V-0.3V-2.1V)/100R=23mA

Edytowano Styczeń 10, 2021 przez Invictum

[marek1707]

To będzie działać, choć oczywistym uproszczeniem jest wywalenie oporników obok diodek LED. Przecież możesz dać tylko 7 takich oporników na samych pinach procka. Przez każdy z nich będzie świecić zawsze tylko jedna dioda, bo zawsze tylko jedna cyfra będzie załączona tranzystorem więc mogą być wspólne dla wszystkich diodek w danej kolumnie (w sensie tego schematu).

Wielkości spadków zmyśliłem z sufitu. A muszą być we wzorze, bo ani port nie daje dokładnie Vcc/GND przy obciążeniu nietrywialnym prądem ani tranzystor bipolarny w nasyceniu nie jest idealny - a te elementy są zawsze w szeregu z LEDem. Dla pinów portu są podane dokładne ch-ki wyjściowe w karcie katalogowej procesora więc sam możesz zobaczyć ile dostaniesz z 5V dla prądu wypływającego N mA. Dla tranzystorów to samo. A możesz przyjąć wszędzie 300mV i dużo się nie pomylisz 🙂 

Jeśli jasność dla opornika 330R przy sterowaniu z 5VDC jest OK, to teraz musisz znaleźć taki opornik, by prąd był 4 razy większy (i to przy zasilaniu 4.4V - bo to będą rzeczywiste warunki) i dopiero taką wartość wpisać na schemat. Przecież już o tym rozmawailiśmy - świecąc każdą diodą przez 1/4 czasu musisz pompować w nią 4x większy prąd.