Nicht nachvollziehbarer (unlogischer) Helligkeitsunterschied beim Multiplexing

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LED_Cube_Fehlersuche.ino (7.77 KB)

Mit welcher Spannung betreibst du deinen Würfel und wie hast du die Spannung angeschlossen ?

Hallo,

wurde die Gesamtstromaufnahme beachtet hinsichtlich Netzteildimensionierung?
Oder versorgst du alles mit dem Arduinoboard? Da würde es mich nicht wundern wenn die Spannung einsackt. Das geht ggf. bis zum Controllerreset. Außerdem fehlen paar Widerstände.

(deleted)

Ich vermute die Spannungsregler auf dem Arduino oder dem MB102 schaffen die Verlustleistung nicht.

Hallo,

wie HotSystem schon schreibt, die 5V vom Arduino sind keine gute Idee. Die Beschaltung muss schon fremd versorgt werden. Tja und die Widerstände sitzen an der falschen Stelle. Die "Ebenen" rechts sehen ja den Summenstrom der Stränge und beeinflussen damit alle anderen. Zum Summenstrom schalten würde ich Transistoren verwenden. Lies dich hier mal ein. LED-Matrix – Mikrocontroller.net

  1. bei blauen LED (UF) = 3,4V fließen bei 33 Ohm und 5V Versorgungsspannung 48mA Das ist zu viel für eine einzelne LED.
  2. die Widerstände sind am falschen Platz. Nicht jede Ebene braucht einen Vorwiderstand sondern jeder Anodenstrang braucht seinen Vorwiderstand.
  3. Die HC595 können maximal 70mA an allen Ausgängen liefern. Bei 8 Ausgängen sind es max 9mA pro Ausgang. Daraus ergibt sich ein Vorwiderstand an jedem Anodenstrang von ca 180 Ohm.
  4. Die Ebenen brauchen einen NPN Transistor weil dort bei allen eingeschalteten LEd einer Ebene 25x 9mA = ca 225mA fließen.
  5. Der subjektive Eindruck der Helligkeit mittels Auge ist sehr subjektiv. Darum sind Deine Helligkeitseindrücke nicht sehr representativ.
    Grüße Uwe

(deleted)

kim_jan:
Eine LED erzeugt beim Einschalten eine kleine Spannungsspitze. Bei vielen LEDs summiert sich diese natürlich. Beim "Dauerbetrieb" fiel die anfängliche Spannungsspitze nicht auf, aber beim Multiplexing habe ich nur noch die Spannungsspitzen, bzw. deren geringere Leuchtkraft gesehen.
Die Spannungsspitzen sind zu viel für die Schieberegister gewesen. Der Strom, vor allem an den Kathoden der Ebenen summierte sich zu hoch und das Schieberegister kam nicht mehr nach.

Nein, eine Led kann keine Spannungsspitze erzeugen wenn sie eingeschaltet wird.
Die Led benötigt zum Leuchten Spannung und Strom. Der Strom kann bei zu vielen Leds ein Problem sein und den solltest du vorher berechnen.

(deleted)

Bei den Seiten geht es jeweils um LED-Leuchtmittel auf 230V oder 12V Basis. Darin ist immer ein Gleichrichter und dahinter ein Kondensator verbaut. Der Kondensator wirkt beim Einschalten wie ein Kurzschluss, weil er erst mal geladen werden muss. Das ist der erhöhte Einschaltstrom.

In Deinem Fall tippe ich eher auf Überlastung der Schieberegister oder der Transistoren. Deshalb ohne diese schön hell und mit diesen eben nicht.

Gruß, Jürgen

Hallo,

schön das es nun wie erhofft funktioniert. Aber das mit der Spannung/Stromspitze laut deinen Links trifft auf deine Einzel Leds nicht zu. Die verhalten sich wie ohmsche Verbraucher, haben keinen Phasenversatz in Spannung- und Stromkurve. Was Leds dagegen nicht haben, ist der übliche Innenwiderstand wie zum Bsp. einer Glühlampe. Deswegen benötigen Leds immer eine zusätzliche Strombegrenzung. Fehlt diese stellt eine Led einen Kurzschluss dar, solange ihre Flussspannung ausreichend hoch ist.

Ich vermute eher folgendes bei deinem vorherigen falschen Aufbau. Durch Übergangswiderstände im Steckbrett und Innenwiderstände der ICs und hohen benötigten Led Flussspannung, kam es schon zu einer Art Strombegrenzung was die Leds nicht hat sterben lassen. Zudem dann sicherlich noch die allgemeine 5V Spannungsversorgung etwas eingebrochen ist was den Effekt abgemildert hat. Ja zugegeben, Leds sind bei genauer Betrachtung schon komische bzw. faszinierende Bauelemente. Wenn dich das näher interessiert, befasse dich mit Diodenkennlinien im allgemeinen. Das alles trifft auch auf Leds zu, nur das sie zusätzlich Licht ausstrahlen. Diodenkennlinien kannste auch selbst aufnehmen. Dafür reichen schon 2 Multimeter.

Viel Spass beim experimentieren und multiplexen.

Bei Deiner Schaltung fehlen mir jetzt die Basiswiderstände der Transistoren für die Ansteuerung der Ebenen. würde zu werten zwischen 220 bis 1000 Ohm raten je nach modell des Transistors.

Außerdm fehlen die 0,1µF Abblockkondensatoren an den 595.

Nein LED haben keinen erhöhten Einschaltstrom oder Spannungsspitzen. LED sind elektrisch gesehen (Ersatzschaldbild) in Durchlassrichtung betrachtet nichtlineare Widerstände wo der Widerstand von der Spannung abhängt. Der Widerstand wird umso kleiner je größer die Spannung wird. Also genau umgekehrt wie bei Glühlampen.

Du kannst nicht die Eigenschaften von Geräten mit LED auf einzelne nackte LED übertragen.

Das was Du zitierst bezieht sich auf LED Lampen oder LED-Leuchtmittel, die intern ein Netzteil haben um sie auf 12 oder 230V betreiben zu können. bzw dessen Netzteile um zB ein 12V Schienen oder Seilsystem zu betreiben. Netzteile haben typischerweise Kondensatoren die vor dem Einschalten leer sind und sofort nach dem Einschalten aufladen und darum einen erhöhten Einschalt-Strom ziehen.

Die LED sind bei Multiplexing gegenüber Dauerstromversorgte LED um den faktor 5 Dunkler da die LED nur max 1/5 der Zeit eingeschaltet sein kann.

Dazu kommt daß wenn Du an einen 33Ohm eine oder 25 LED anschließt der Strom sich auf eine oder mehr oder weniger gleichmäßig auf 25LED aufteilt.
Außerdem mußt Du nicht denken daß die Transistoren der Ausgänge der Schieberegister wenn sie eingeschaltet sind nicht einen unendlich kleinen Widerstand haben.
Das Datenblatt zB https://www.ti.com/lit/ds/scls041i/scls041i.pdf?ts=1616047343067 schweigt sich darüber aus . Sagt nur da? max 35mA pro Ausgang bzw 70mA für alle Ausgänge (oder die Spannungsversogungspins).

Grüße Uwe

kim_jan:
Da erlaube ich mir vorsichtig zu widersprechen. Nach meiner Recherche haben auch LEDs einen erhöhten Einschaltstrom:
Hoher Einschaltstrom bei LED Lampen und Trafos: Was kann man tun? - LedTipps.net
LEDs sicher schalten und dimmen (led-schalten-dimmen.de)
Der Teufel steckt im Detail: LEDs zuverlässig schalten (voltimum.de)
Anderenfalls würde die Erklärung der Leuchtstärkenunterschiede zwischen Dauerstrom und Multiplexing keinen Sinn mehr ergeben.

–>> gerne Gegenmeinung ! <<–

Offensichtlich kennst du den Unterschied zwischen Spannung und Strom nicht.
Wenn die Led einen Einschaltstrom hat, sagt das nichts darüber aus, das die Led auch eine von dir zitierte Spannungsspitze erzeugt. Dann wird das eher ein Spannungseinbruch sein.

Und wie schon zitiert wurde, passen deine Beispiele (Links) nicht zu deinem angesprochenen Problem.
Mache dich bitte noch mal über Spannung und Strom schlau.
Da gibt es im Web genügend Literatur.

(deleted)

kim_jan:
Ist die Spannung in einem Stromkreis nicht überall identisch ?

Du solltest dich zwingend mit den Grundlagen befassen.
Diese Frage sagt alles über deinen Wissensstand aus.

Mach es bevor dein Projekt abbrennt.

Hallo,

nimm dir nochmal die Zeit und lies dir die Funktionsweise einer Led Matrix mit Multiplexing nochmal durch.

Jede Ebene braucht seinen Transistor.

An den Ebenen hängen 25 Kathoden von den 25 LED einer Ebene. Wenn alle leuchten sollen dann fließt über die Ebene der 25 fache Strom einer LED.
Bei ca 9 mA pro LED sind das ca 225mA. Das hält kein 595 Ausgang aus.
Darum brauchst Du pro Ebene 1 Transistor. Bei 5 Ebenen also 5 Transistoren. Du kannst Statt den Transistoren und Vorwiderständen ein ULN2003 nehmen. Das ist ein 14 poliges IC. Der kann direkt an die Ausgänge des 595 angeschlossen werden.

Anders verhält sich bei den Anoden. Jeder 595-Ausgang hängt nur eine LED Anode und darum nur 9V.

Grüße Uwe

(deleted)

kim_jan:
Ok, Google hilft. Frage selbst beantwortet, warum man Abblockkondensatoren braucht.
Für wen die Frage noch offen ist, hier eine gute Erklärung dafür:

Abblockkondensator – RN-Wissen.de (rn-wissen.de)

@uwefed: Danke, aber sorry, hatte mich verschrieben ! Die Transistoren sind klar, meine Frage bezog sich auf die Abblockkondensatoren. Frage im Post oben korrigert

Ok, das kann man schon mal verwechseln, Kondensator und Transistor.

Dennoch bleibt mir deine Äusserung "Die Spannung in einem Stromkreis ist immer gleich" ein nicht lösbares Rätsel.