Mit der 42ger-Classic-Platine kann man eine LED-Matrix mit 11x10 LEDs aufbauen (plus 4 LEDs in den Ecken).
Sie eignet sich für niedrig aufgelöste Anwendungen wie Retro-Spiele oder Anzeigetafeln.
Aufgrund ihrer Abmessungen kann man sie gut in ein Gehäuse mit den Maßen 45x45 cm einbauen.
Einen Komplettbausatz für die 42ger-Classic und auch einzelne Gehäuse gibt es im Onlineshop.
Einzelteile der 42ger-Classic gibts bei Elmotex.
Im Diskussionsforum findet man in der Galerie Beispielanwendungen für die 42ger-Classic-Platine. Dort wird einem auch geholfen, wenn man bei dem Aufbau oder der Inbetriebnahme Probleme hat.
Hier sieht man die Platine, sie ist mit einem Coprozessor
,
einem X-Bee-Modul und einem DCF77-Empfänger erweiterbar.
Achtung! Manche Lötpunkte der Platine sind mit der Ground-Plane verbunden, einer großen Kupferfüllung, die alle GND-Punkte miteinander verbindet. Diese Füllung zieht die Hitze des Lötkolbens sehr schnell ab und daher brauchen die Lötpunkte deutlich mehr Hitze als die andern. Man erkennt sie daran, daß sie scheinbar das Lötzinn nicht annehmen wollen (und muß dann das Lötauge auf der Platine länger erhitzen). Wer genau hinsieht, erkennt diese Löche an dem sternförmigen Relief auf der Platine.
Für die 42ger-Classic-Platine können sowohl zweibeinige wie auch Superflux-LEDs verwendet werden. Bei normalen LEDs zeigt die Kathode (abgeflachtes Gehäuse, kurzes Bein) nach oben, bei Superflux-LEDs ist die abgeschrägte Kante oben rechts.
Die LEDs müssen flach auf der Platine zum liegen kommen, damit sie alle in die gleiche Richtung leuchten, sonst hat man später ungeleichmäßig ausgeleuchtete Felder.
... und fixiere sie dann mit Hilfe von Klebeband. Mein Lieblings-Klebebband zum Basteln kommt von der Firma memo: Natron-Kraftpapier-Band. Es läßt sich leicht und ohne Rückstände wieder abziehen und mehrfach verwenden.
Hat man alle LEDs in die Reihen eingelötet, fehlen noch die Ecken. Hier hat man die Wahl zwischen zwei Position, je nachdem, ob man sie weiter innen haben möchte, oder weiter außen.
Die Stromversorgung läßt sich vielfältig realisieren. Die Einspeisung kann über die Hohlbuchse in der Mitte unten erfolgen.
Sie kann auch über die beiden Pads GND
und Vcc
darüber erfolgen (wobei
über die vier Löcher eine Zugentlastung realisiert werden kann).
Weiter oben finden sich die beiden Pads noch einmal.
Die großen Lötpads finden sich auch auf der Rückseite der Platine wieder.
Die Regel-Schaltung besteht aus der Sperrdiode D14 (1N4007), den zwei Kondensatoren C3 und C4 (je 100 nF), den zwei Elektrolytkondensatoren C1 und C2 (je 47 μF oder größer), dem 5 Volt-Spannungsregler U7 (LM 2940 CT5) und dem 3,3 Volt-Spannungsregler Q1 (TS 2950 CT33).
Bei den beiden Elektrolyt-Kondensatoren kann der Minus-Pol auch in das Loch oberhalb des eigentlichen Lochs gelötet werden, falls der Beinabstand größer ist als Vorgesehen.
Der Jumper bei dem großen Warnschild muß auf jeden Fall korrekt gesetzt werden!
Er entscheidet, ob die Eingangsspannung von dem 5 Volt-Spannungsregler reguliert wird oder nicht. Benutzt man ein geregeltes Netzteil mit 5 Volt (z.B. ein USB-Netzteil), kann der Spannungsregler umgangen werden (denn er regelt erst ab einer Eingangsspannung von 6,5 Volt). Hat man ein Netzteil mit mehr als 5 Volt, muß der Spannungsregler verwendet werden.
Mit dem Auslaufen der UDN 2981A Treiber und dem dadurch bedingten Wechsel zu den TBD62783APG ist der Betrieb der LED Matrix mit 7,5V (also dem Jumper Setting "Vext" ) nicht mehr empfohlen. Es kann zu einem mitglimmen benachbarter LEDs kommen und die Lebensdauer der LEDs wird herabgesetzt.
Daher also den Jumper "5V<>Vext" immer auf 5V stellen.
Um die maximale Helligkeit zu erreichen wurde der Wert von R1 - R16 auf jeweils 39Ohm angepasst.
Die korrekte Funktion der Regler kann (und sollte) man an den Pins 5V
und 3.3V
nachmessen.
Die Taster und Status-LEDs sind so konzipiert, daß sie sowohl auf der Vorder- wie auch auf der Rückseite angebracht werden können. Die Status-LEDs können über die Pinheader und Jumper ein- und ausgeschaltet werden.
Vorne links sind die zwei Reset-Taster und drei Status-LEDs.
Die zwei Reset-Taster und drei Status-LEDs findet man auf der Rückseite rechts wieder.
Hier sind die Reset-Taster für die den Haupt- und Co-Mikrocontroller auf der Vorderseite angebracht, zusammen mit den Widerständen R133 und R134 (jeweils 10 kOhm).
Auch die Widerstände für die Status-LEDs (R17, R18 und R19, jeweils 1 kOhm) sind auf der Vorderseite. Die LEDs und die Jumper zum Einschalten sind aber auf der Rückseite angebracht.
Dadurch kann man den Status der Matrix auch im Auge behalten, wenn sie
an der Wand hängt. Ist alles ok, kann man die Jumper abziehen (und
natürlich auch wieder anstecken, wenn man Debug-Bedarf
hat).
(Bei Verwendung des Elmotex Gehäuses werden die LEDs und Jumper auf der Vorderseite der Platine angebracht.
Die rote LED zeigt die Stromversorgung an, die gelbe das Signal des DCF77-Empängers und die grüne den Sekundentakt der Echtzeituhr.
Die drei Tasten für die Bedienung sind hier auf der Rückseite angebracht. Im Alltag verstellt man ja selten etwas, daher reicht es meistens, wenn man die Uhr etwas von der Wand anhebt und die Taster drücken kann.
Über die Pinheader über den Tastern kann man auch externe, im Gehäuse verbaute Taster anschließen.
Die drei Pull-Down-Widerstände R130, R131 und R132 mit jeweils 10 kOhm schließen diesen Schritt ab.
Für den Mikrocontroller (MAIN CPU
) bestücken
wir C13, C14, C15 und C23 mit 100 nF-Kondensatoren.
XTAL1 kann entweder mit einem Resonator bestückt werden,
dann müssen C19 und C20 frei bleiben, oder
mit einem 16 MHz-Quarz, dann werden C19 und C20
mit zwei 22 pF-Kondensatoren bestückt.
Hier wurde ein Resonator verwendet (blaues Teil links vom Mikrocontroller).
Die Stiftleiste FTDI
kann bestückt werden, um die
Firmware auf den Mikrocontroller zu spielen.
Der FTDI-Anschluß befindet sich auch auf der Rückseite als Pads, so daß man die Firmware von außen mittels Pogo-Pins aufspielen kann.
Für die Echtzeituhr löten wir zunächst den Uhrenquarz (XTAL3) so an, daß er flach auf der Ground-Plane zu liegen kommt. Das geht am besten, wenn man ihn mit Klebeband fixiert.
Dann schmiert man ihn mit Lötfett aus dem Baumarkt ein. Ohne Lötfett ist es nicht möglich, das Gehäuse des Quarzes anzulöten!
Jetzt lötet man das Gehäuse kurz und beherzt an die Ground-Plane an. Wer wissen möchte, warum das so ist, dem sei diese Suche empfohlen.
Das geht am besten, in dem man die Lötspitze quer in die Kante zwischen Quarz und Lötpad hält. Durch die größere Fläch wird mehr Hitze in kürzerer Zeit übertragen.
Dieser Schritt ist der Schwierigste an dem ganzen Bausatz. Man darf den Quarz nicht zu lange erhitzen, sonst geht er kaputt. Der Lötvorgang sollte 1,5 Sekunden nicht überschreiten!
Dann geht es entspannt weiter. R123, R124, R125 und R126 werden mit 4,7 kOhm-Widerständen bestückt. R122 bekommt einen 820 Ohm-Widerstand. D15, D16, D17 und D18 sind 1N4148-Dioden (auf die Richtung achten!). C11 ist ein 100 nF-Kondensator. GC+ und GC- bezeichnen die Anschlüsse für den Gold-Cap (Speicherkondensator), der die Echtzeituhr bei Stromausfall weiter mit Strom versorgt.
Der lichabhängige Widerstand regelt die Display-Helligkeit je nach Umgebungslicht.
Da er im Gahäuse verbaut wird, wird nur eine 2er-Pinnleiste
bei der Bezeichnung LDR
eingelötet. R136 ist ein 10 kOhm-Widerstand und
bildet mit dem LDR einen Spannungsteiler.
Der Kathoden-Multiplexer steuert die Kathoden der LEDs in der LED-Matrix.
Für den Kathoden-Multiplexer bestücken wir R1-R16 mit 39 Ohm-Widerständen und C5-C6 mit 100 nF-Kondensatoren.
Der Anoden-Multiplexer steuert die Anoden der LEDs in der LED-Matrix. Sie wird zeilenweise durchgeschaltet, daher verstärken wir den Strom mit Hilfe der UDN2981A-Darlington-Arrays.
Für den Anoden-Multiplexer bestücken wir C7-C10 mit 100 nF-Kondensatoren. R135 ist ein 4,7 kOhm-Widerstand. Er schaltet die LEDs so lange ab, bis der Mikrocontroller gebootet hat.
Der Jumper 5V<->Vext entscheidet, ob die Darlington-Arrays mit 5 Volt oder der externen Spannung (max. 7,5 Volt) getrieben werden. Er muß gesetzt werden.
Vor der ersten Inbetriebnahme
muß die Platine mit Isopropanol (z.B.
Teslanol® Isopropanol, Aktiv-Reiniger, 1000ml
Dann können die Chips eingesteckt werden (auf die Nase, sprich Richtung achten!) und die Platine kann mit Strom versorgt werden.
Zum Testen kann man z.B. die Uhr-Firmware aufspielen (oben im Menü unter Downloads
).
Dann muß bei der Versorgung der Platine mit Strom die rote LED dauerhaft leuchten, die gelbe und
grüne jeweils drei Mal aufblinken.
Dann blinkt die grüne LED im Sekundentakt der Echtzeituhr, die gelbe ist dauerhaft an (da noch kein
DCF77-Empfänger angeschlossen ist).
Wenn die grüne LED nicht im Sekundentakt blinkt, ist fast immer der Uhrenquarz beim Anlöten
des Gehäuses an die Ground-Plane zerstört worden. Er muß dann ersetzt werden.
An die 42ger-Classic-Platine kann man einen DCF77-Empfänger anschließen. Solche Empfänger gibt es von verschiedenen Firmen. Hier habe ich die diversen Empfänger einmal verglichen: Codename: Mainflingen. Hier habe ich einen Empfänger von Pollin verwendet.
Für den Funkempfänger ist auf der Platine oben extra ein Bereich vorgesehen. Die Fläche zwischen den großen Löchern hat keine Kupferfüllung und ist für die Ferrit-Antenne vorgesehen.
Die Empfänger-Platine wird auf die rechte Lochleiste gelötet. Diese ist auf die linke Lochleiste durchgeschliffen, wo man die Pins des Empfängers weiter verschalten kann.
Über die Prototyping-Area kann das Signal aufbereitet werden. Am Ende muß es auf dem Pin SIG landen.
Für die meisten Empfänger reicht es, diese mit der passenden Voltzahl zu versorgen. Hier im Beispiel der Empfänger von Pollin, der 3,3 Volt braucht. Pins für die Stromversorgung finden sich bei der Prototyping-Area.
Ein Video, wie die LEDs blinken müssen, gibt es auf You Tube.
Ein eventuell vorhandener PON-Pin (wie bei Pollin)
sollte an den Pin A0
vom ATMEGA328 angeschlossen werden.
Siehe auch den A0-Hack.
Im Diskussionsforum findet man in der Galerie Beispielanwendungen für die 42ger-Classic-Platine. Dort wird einem auch geholfen, wenn man bei dem Aufbau oder der Inbetriebnahme Probleme hat. Bezugsquellen und Hinweise über den Bezug der Frontplatte finden sich dort ebenso.
Passgenaue Gehäuse für einen rahmenlosen Aufbau gibt es im Onlineshop
Es gibt auch eine Anleitung, wie man eine Infrarot-Fernbedienung an die Platine anschließen kann.
| Referenz | Anzahl | Bezeichnung | Wert | Artikel |
|---|---|---|---|---|
| XTAL1 | 1 | Resonator | 16 MHz | 02704 |
| XTAL3 | 1 | Uhren-Quarz | 32.768 kHz | 02695 |
| GRN – RTC | 1 | LED 5mm | grün | 01567 |
| YLW – DCF | 1 | LED 5mm | gelb | 01563 |
| RED – PWR | 1 | LED 5mm | rot | 01561 |
| D14 | 1 | Diode | 1N 4007 | 03674 |
| D15-D18 | 4 | Diode | 1N4148 | 00235 |
| C3-C11, C13-C15, C23 | 13 | Kondensator | 100nF/63V | 02185 |
| C1, C2 | 2 | Elektrolytkondensator | 47µF/35V | 02053 |
| CC+/GC- | 1 | Super-Kondensator | 47.000 uF/5,5V | 02962 |
| R130-R134, R136 | 6 | Widerstand 1/4W | 10 kOhm | 03402 |
| R123-126, R135 | 5 | Widerstand 1/4W | 4.7 kOhm | 03397 |
| R17-R19 | 3 | Widerstand 1/4W | 1.0 kOhm | 03388 |
| R1-R16 | 16 | Widerstand 0,6W | 39 Ohm | 03265 |
| R122 | 1 | Widerstand 1/4W | 820 Ohm | 03387 |
| LDR | 1 | Fotowiderstand | A995011 | 00387 |
| UDN2981A | 2 | Darlington-Arrays | TBD62783APG | 02739 |
| 74HC595 | 4 | Shift-Register | 74 HC 595 | 02142 |
| MAIN CPU | 1 | Microcontroller | Atmega 328 | 02602 |
| DS1307 | 1 | Echtzeituhr | DS 1307 | 02520 |
| U7 | 1 | Spannungsregler 5V | TS2940CZ-5.0 | 02612 |
| Q1 | 1 | Spannungsregler 3,3V | TS2950CT-3.3 | 02139 |
| S1-S5 | 5 | Kurzhub-Taster, SMD | 6x6x3,1 mm | 03678 |
| Power Plug | 1 | DC-Einbaubuchse | 5,5 / 2,1 mm | 03437 |
| 8 | Kurzschlussbrücken | Jumper | 02942 | |
| zu DS1307 | 1 | IC-Präzisionsfassung | DIL-8 | 01962 |
| zu 74HC595 | 4 | IC-Präzisionsfassung | DIL-16 | 01964 |
| zu UDN2981A | 2 | IC-Präzisionsfassung | DIL-18 | 01965 |
| zu MAIN CPU | 1 | IC-Präzisionsfassung | DIL-28-S | 01971 |
| 1 | Stiftleiste gerade, trennbar | 1x40 polig | 03335 | |
| FTDI | 1 | Stiftleiste gewinkelt | 1x6 polig | 03330 |
| 2 | Kabelbinder | schwarz, 80x2,4mm | 02054 | |
| 1 | Silberdraht/Litze | 20cm | ||
| DCF77-Receiver | 1 | DCF-Modul | DCF-1 (Pollin) | 40022 |
| 1 | Platine | 42ger-Classic-V02 | 50019 |
