Negative Kontrastspannungen für 2x16-LCD mit PWM?

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    • Negative Kontrastspannungen für 2x16-LCD mit PWM?

      Hallo Leute!

      Saudoofe Frage, aber habe sowas noch nie gemacht und daher keine eigenen Erfahrungswerte. Zudem habe ich gerade keine Testplattform wie einen NANO o.ä. um es mal eben ausprobieren zu können.

      Problem: Eine kleine µC-Steuerung mit 2x16 LCD für ein vorgegebenes Gerät.
      Dieses Gerät ist für Batteriespeisung mittens 3xNiMh oder 1xLiIon spezifiziert, erlauter Bereich 3,0 - 4,3V, Abs. Max 4,5V.
      Es will mittels UART und diversen GPIO's angesteuert werden was der µC (wahrscheinlich ein Mega324P) machen soll.

      Da der vorgegebene UART sowie die GPIO's mit Logikspannung der Batteriespannung (eben je nach Akkuspannung 3-3,8V NiMH oder 3,0-4,2V LiIon spiele ich mit dem Gedanken den Mega324P eben mit dieser Vbat als Vcc zu versorgen.

      Beim 1602-LCD brauche ich aber eine Kontrastspannung von 4-4,5V unterhalb von Vcc - also defakto bei Vcc = 3,0-4,2V also Vo -1,5 bis +0,2V.
      Nun gibt es die Möglichkeit negative Hilfsspannungen mittels PMW und Ladungspumpe zu erzeugen.
      Im positiven Bereich 0-5V habe ich das schon unzählige male gemacht.

      Aber alle Beispiele die mir Google für negative Spannungen vorwirft, basieren alle auf Ca. 1kHz und 50% Tastverhältniss was laut Google die Vcc spiegelt, also aus 3Vcc werden -3V und aus 4,2Vcc werden ca. -4,2V.
      Meine Frage nun:
      Wie feinfühlig kann man mittels PWM-Tastverhälniss und einstellen? Ähnlich dynamisch wie bei positiven Spannungen? Also z.B. 0 bis -2,0V mit PWM 0-40% o.ä.?

      Grundgedanke im Kern:
      Der ADC des Mage324P könnte ja Vbatt exakt vermessen und via PWM die nötige negative Spannung errechnen die nötig wäre...

      Jürgen

    • Die Negativspannung wird nicht grossartig vom Display belastet, ich bezweifle dadurch das PWM grossartig was bringt. Oder du müsstest die Negativspannung dann etwas belasten, bei Batteriebetrieb irgendwie doof. Was du beschreibst ist ja Kontrast setzen durch den Prozessor.
      Musste wohl mal Jugend forscht machen, ich würde den Kontrast so eintellen das er bei min jnd max jeweils brauchbar ist

      Tobias

    • Wie wäre es mit einer Kaskadenschaltung ala Ladungspumpe?
      Nach der 1. Stüfe sind es schon 3V - 1x Schleusenspannung, also etwa -2,6V (bei VCC = 3V und Shott
      ky-Diode).
      Ich denke bei PWM-Ansteuerung ließe sich das auch in Grenzen Einstellen.

      Das würde ich aber im Versuch erst mal testen, also mit irgend einem Controller und dem Display.

      Siehe Wikipedia

      The post was edited 1 time, last by Mitch64 ().

    • Hallo!

      Jawoll, genau das ist die Schaltung:
      de.wikipedia.org/wiki/Datei:Ladungspumpe_neg_einf.svg
      Nur eben statt des Schalters der PWM-Ausgang des µC.

      Nun gehen alle Themen die ich über Googel finde von ca. 1kHz und 50% Taktverältsiss aus, was die Vcc spiegelt.
      Bei 3V Vcc also grob -3V (abzüglich Vf der Diode) und bei 4,2Vcc eben grob -4,2V (Abzüglich Vf).

      Je nach Vcc, welche ja je nach Akkustand zwischen 3-4,2V liegt, brauche ich also für Vo des LCD +0,2V maximal und -1,5V minnimal.
      Da es nur um wenige µA geht sollte das bei Batteriebetrieb schon gehen.

      Denke da an einen hochohmigen Spannungsteiler zwischen Vbat 3-4,2V und GND an dessen unterem Widerstand die 0,2-1V abfallen bei 4,2Vbatt und ohne PWM.
      Bei sinkender Vbatt müsste dann die PWM zuschalten und den unteren Widerstand des Spannungsteilers mit der negativen Spannung überlagern.

      Je nach Vbatt bräuchte ich dann 0 bis -1,5V.

      Und ich frage mich ob ich diese Werte überhaupt feinfühlig genug (100-200mV Auflösung) über die PWM einstellen kann.
      Im meiner Grundüberlegung bei Ansicht der Schaltung:
      de.wikipedia.org/wiki/Datei:Ladungspumpe_neg_einf.svg

      wird mir klar das die negative Spannung sinkt wenn das Duty Cycle unter 50% oder über 50% steigt. Allerdings zweifel ich daran ob das ähnlich linear geht wie im positiven Bereich (PWM+Tiefpass).


      Hmm...such schon die ganze Zeit nach einem freien NANO, aber so langsam gehen die mir langsam aus.

      Jürgen

    • DG7GJ wrote:

      nötige negative Spannung errechnen
      ...
      zweifel ich daran ob das ähnlich linear geht
      Das errechnen wird zu viel Aufwand. Es ist alles andere als linear zumal der Vo erstaunlich viel Strom braucht. Ich würde den Kondensator mit einer Positiven Spannung beaufschlagen, dann kann der nano die Vo im gesamten Bereich passend einstellen (mit Hilfe eine Tabelle?)
      PS Braucht der wirklich die 4V? Hier arbeiten viele mit 3,3V Vcc und Vo=0,xV , :)
      einer braucht -0,4V bei 5V Vcc :cursing:
      PPS Vielleicht nicht den Mosi als Ladungspumpe nutzen sonst "versagt" der MKII

    • DG7GJ wrote:

      wird mir klar das die negative Spannung sinkt wenn das Duty Cycle unter 50% oder über 50% steigt.
      Das sehe ich auch so.
      Bei der Ladungspumpe wird die maximale Energie übertragen, wenn Duty 50% hat.
      Wenn du also angenommen mit 8-Bit PWM fährst, kannst du nur die hälfte, also im Grunde 7 Bit nutzen.
      Damit wären es 127 Stufen.

      Den Poti über die gesamte VCC zu legen kannst du dir sparen.
      Lieber an den Ausgang der Ladungspumpe.

      Einfach mal aufbauen uns sehen ob es passt. Lange rechnen ist viel zu kompliziert.
      Ich denke aber, wenn man 7 Bit hat und -1,5V, kommt man rechnerisch auf eine Auflösung von knapp 12mV. Das dürfte dich reichen,
      oder meinst du nicht?


      DG7GJ wrote:

      Hmm...such schon die ganze Zeit nach einem freien NANO, aber so langsam gehen die mir langsam aus.
      Haste keine einzelnen Controller und ein Steckbrett?

      Pluto25 wrote:

      PPS Vielleicht nicht den Mosi als Ladungspumpe nutzen sonst "versagt" der MKII
      Da hilft meine viel-geprädigte Pause mit Waitms 500 bevor irgendetwas an Code ausgeführt wird.
      Das bewirkt immer wieder Wunder.

      Also kl. Pause bevor Timer oder Pins konfiguriert werden.

      PS: hatte eben wieder den bekannten Fehler mit der ID.
      Beim letzten mal, als die Fehler losgingen, dauerte es nicht lange, bis die Foren-Software wieder offline war.
      Vielleicht ist das schon wieder ein Alarmzeichen.

    • Oder einen dafür vorgesehenen einfachen ICL7660 verwenden, hab ich immer ein paar da (10St. 2€). Wenn der Platz da ist. Zumindest muss man keinen Pin opfern, wenn diese rar sind oder der Speicher/Ressourcen knapp…
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    • Scheint jedoch nicht ganz einfach dem ICL eine Spannung zu diktieren? Was dann auch wieder einen Pin kostet?
      Einen beliebigen Pin? Pwm ist da einfacher. Aber mit etwas Mühe könnte auch einer der 5 LCD Pins dazu genutzt werden. Je weniger Spannung nötig desto schneller müsste es beschrieben werden :D
      Mit richtig viel Mühe vielleicht sogar der Enable a_38_b45e201d

    • Pluto25 wrote:

      Scheint jedoch nicht ganz einfach dem ICL eine Spannung zu diktieren? Was dann auch wieder einen Pin kostet?
      Einen beliebigen Pin? Pwm ist da einfacher. Aber mit etwas Mühe könnte auch einer der 5 LCD Pins dazu genutzt werden. Je weniger Spannung nötig desto schneller müsste es beschrieben werden :D
      Also ich ‚klebe‘ den ICL7660 irgendwo an den Rand der Leiterplatte mit drauf und benutze stumpf ein Poti. Zum steuern braucht’s in der Tat einen Pin.

      Nachtrag: bascomforum.de/index.php?threa…0-display-umbau-auf-3-3v/
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    • DG7GJ wrote:

      Jawoll, genau das ist die Schaltung:
      de.wikipedia.org/wiki/Datei:Ladungspumpe_neg_einf.svg
      Nur eben statt des Schalters der PWM-Ausgang des µC.
      Mit PWM wird das nichts.
      Eine Ladungspumpe pumpt Ladungen, die Menge der Ladung ändert sich beim Pumpen nicht, es wird immer die gleiche Ladungsmenge übertragen.
      Da hilft auch ein Ändern des Duty Cycle nichts, außer es wird so wenig, dass das Umladen nicht mehr komplett funktioniert.
      Wenn die Frequenz geändert wird, dann ändert sich auch die Anzahl der Pumpladungen.

      Mitch64 wrote:

      Den Poti über die gesamte VCC zu legen kannst du dir sparen.
      Lieber an den Ausgang der Ladungspumpe.
      Naja, ein Pol an Ausgang Ladungspumpe, ein Pin an VCC und den Abgriff an Vo
      Viele LCDs haben den optimalen Kontrast nahe GND.


      monkye wrote:

      Oder einen dafür vorgesehenen einfachen ICL7660 verwenden
      Der ICL erzeugt nur -Vcc und braucht 2 Kondensatoren.
      Dafür braucht er 8 Löcher, da hat die diskret aufgebaute Ladungspumpe 4 Löcher für die 2 Dioden ;)

      Bei Vorhandensein einer negativen Spannung kann man aber jetzt über eine RC-Kombination die Spannung mit PWM einstellen

    • Michael wrote:

      Mit PWM wird das nichts.
      Versuchs mal.
      Ein netter Mensch nutzt einen Widerstand vor dem Kondensator damit der Pin nicht überlastet wird ^^
      Damit wird die Ladungsmenge (Spannung) deutlich abnehmen wenn nur noch 1/256tel der Zeit Strom fließt. Das Poti (oder der Eingang selbst) belastet das Ganze ja so das der Kondensator ständig nachgeladen werden muß.
      Über die Frequenz geht das bestimmt auch (Beim falschen Prescale war das Bild/der Kontrast weg ;( )

      Bei einigen LCDs ist Platz für den ICL vorgesehen? Oder hab ich das falsch verstanden? Wenn der negative Spannung bereit stellt kann ein Normaler Pwm (mit Tiefpass) den anderen Potikontakt belegen und die Kontrastautomatik ohne eigene Ladepumpe arbeiten.

      The post was edited 1 time, last by Pluto25 ().

    • Den ICL7660 benutze ich auch als (fast) Spannungsverdoppler. Bei kleinen Strömen super, weil die 10kHz wenig EMV Stress machen. In der Bucht gibt es auch Adapterplatinen SMD—>DIP, da kann auf der Rückseite gleich das Hühnerfutter mit drauf.
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