Der UeberPixel ist ein LED-Matrix-Board mit vielen
Optionen auf der Basis eines ATMEGA328 mit
Arduino-Bootloader und MAX7219-LED-Treibern.
Er eignet sich für niedrig aufgelöste Anwendungen wir
Retro-Spiele oder Anzeigetafeln.
Einen Bausatz findet man leicht über Google.
Der MAX7219 ist ein LED-Matrix-Treiber für bis zu 8*8 LEDs. Er wird über ein serielles Protokoll angesprochen. Hier wurden 4 davon verbaut.
Der UeberPixel ist ein LED-Matrix-Board mit vielen Optionen auf der Basis eines ATMEGA328 mit Arduino-Bootloader und MAX7219-LED-Treibern.
Die Platine gibt es in schwarzer und weißer Ausführung, sie sind identisch.
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.
Auf dem UeberPixel kann man entweder normale (zweibeinige) oder Superflux-LEDs verwenden. Bei den normalen LEDs gehört die Kathode nach oben, bei den Superflux-LEDs die abgeschrägte Ecke nach oben rechts.
Die LEDs einzulöten kann eine ermüdende Arbeit sein. Aber gerade hier muß man hochkonzentriert bei der Sache bleiben. LEDs später wieder auszulöten ist schwierig und macht keinen Spaß.
Die LEDs müssen plan an der Platine liegen, wenn sie angelötet werden, sonst strahlen sie später nicht im rechten Winkel zur Platine ab. Bei Superflux-LEDs ist das kein Problem.
Da die Platine vom UeberPixel ziemlich groß ist, verhindert man mit etwas hitzebeständigem Klebeband das Herausfallen der Teile.
Die Stromversorgung hat zwei getrennte Stränge für
5 Volt und 3,3 Volt.
C10, C11, C21 und C22 sind Elektrolyt-Kondensatoren
mit 100 μF.
C9 und C23 sind Kondensatoren mit 100 nF.
U1 ist der Spannungsregler für 5 Volt (LM 2940 CT5).
U2 ist der Spannungsregler für 3,3 Volt (LM 2937 ET3,3).
Optional kann man sich mit R1, R2 (je 1 k) und LED 5V bzw. LED 3.3V anzeigen lassen, ob Spannung anliegt. Mit den zwei Jumpern (J1, J2) kann man die LEDs bei Bedarf auch wieder abschalten.
Mit den Jumpern enable 3.3V
und enable 5V
wird die Spannung auf den Bus geschaltet, der um die Platine
herum läuft. Hier kann man die Stromversorgung abschalten,
wenn man das Board z.B. über USB versorgt.
Für den Mikrocontroller bestücken wir C20, C24 und
C25 mit 100 nF.
R3 mit 10 k zieht die Reset-Leitung auf Vcc.
R12 und R13 mit je 4,7 k ziehen die I2C-Leitungen
(SDA/SCL) auf Vcc.
Für den Schwingkreis (XTAL1) kann man entweder
einen 16 MHz-Resonator in die drei Löcher
löten, oder zu einem 16 MHz-Quarz noch zwei
22 pF-Kondensatoren löten (C12 und C13).
Ein sechspoliger Pinheader für den FTDI-Stecker,
ein taktiler Taster und die Fassung für den ATMEGA328
runden diesen Schritt ab.
Zum Testen schließt man ein FTDI-Kabel an (schwarze Leitung nach rechts, beim USB-BUB Gnd nach rechts)...
C1, C2, C3 und C4 habe je 100 nF.
C5, C6, C7 und C8 sind Elektrolyt-Kondensatoren mit 10 μF.
Die 4 Widerstände iSet
berechnen sich aus dem Datenblatt
für den MAX7219 und den verwendeten LEDs. Man kann dafür
keine generellen Werte angeben.
Vier Sockel für die MAX7219-Chips schließen diesen Schritt ab. Man beachte, daß die MAX7219 jeweils 180° gegeneinander verdreht sind.
Die Widerstände bei den Tastern (R8-R11) werden mit
je 10 k bestückt.
Über die Pinheadern links von den Tastern kann man
die Taster aus einem Gehäuse führen.
Diese finden sich auf der linken Seite der
Platine (links vom Monster) als S1-S4 wieder.
Die Status-LEDs für die digitalen Ausgänge D10, D11 und D12 des ATMEGA328 werden mit einer grünen LED für D10, gelben LED für D11 und roten LED für D12 bestückt. Sie bekommen aufrecht stehend je einen 1 k-Widerstand. Über die Jumper bei den Bezeichnungen kann man die LEDs bei Bedarf ein- oder ausschalten.
Bei der Default-Firmware
haben die
LEDs die folgende Bedeutung: die grüne LED zeigt das
SQW-Signal der Echtzeituhr an. Wenn sie im Sekundentakt
blinkt, läuft die Echtzeituhr.
Die gelbe LED zeigt das Signal das DCF77-Empfängers
an. Sie muß im Sekundentakt (aber mit kürzeren
Anzeiten) blinken, dann ist das Signal gut. Flackert
sie, ist das Signal gestört. Leuchtet sie durchgehend,
ist kein Empfänger angeschlossen.
Die rote LED kann man verwenden, wie man möchte -
sie hat in der Default-Firmware
keine
Bedeutung.
Die Echtzeituhr benötigt den Uhrenquarz (XTAL2), welcher
sauber mit dem Gehäuse auf die Groundplane gelötet sein muß.
C28 mit 100 nF ist ein Entstörkondensator, R14 mit 4,7 k zieht die SQW-Leitung
nach Vcc.
Möchte man die Echtzeituhr puffern, also erreichen, daß die Zeit auch ohne
Stromversorgung erhalten bleibt, hat man zwei Möglichkeiten.
Entweder man lötet eine Knopfzellenhalterung an BAT+ und BAT-.
Oder man verwendet einen Goldcap (Superkondensator), dann muß man
sich um den Batteriewechsel (der ca. alle 9 Jahre anstehen würde) nicht
mehr kümmern. Dazu kommt der Goldcap (0,47 mF, 5,5 V) nach GC+ und GC-;
R27 wird mit 4,7 k bestückt; R28 mit 820 Ohm und D15-D18 mit 1N4148-Dioden.
Mit dem entsprechenden Sketch sollte zum Testen die grüne LED im Sekundentackt der SQW-Leitung blinken.
Achtung! Verwenden Sie auch für den Empfänger von Pollin die generische Anschlußleiste für DCF77-Empfänger.
Da die DCF77-Empfänger der verschiedenen Anbieter variieren,
gibt es viele Optionen rund um den Empfänger.
Ich habe hier einen von Pollin genommen.
Links vom Empfänger kann man sowohl 5 Volt wie auch 3,3 Volt
abgreifen (und mit 100 nF-Kondensatoren entstören).
Außerdem kann man einen Transistorschaltung zur Verstärkung
aufbauen.
Am Ende muß das Signal links von der Transistor-Schaltung
auf D9 landen!
Mit dem entsprechenden Sketch sollte zum Testen die gelbe LED im Sekundentackt des Empfangs blinken (die meisten Empfänger benötigen eine Weile bis sie sich eingeregelt haben).
Der LDR bildet mit R26 (ca. 10 k) einen
Spannungsteiler und kann mit dem Jumper
enable LDR
ein- oder ausgeschaltet
werden.
Zum Testen kann man unter den oben genannten
Links die Firmware herunterladen
und Aufspielen. Dazu muß in der Datei
Configuration.h
die Zeile
#define LED_DRIVER_DEFAULT
auskommentiert und die Zeile
// #define LED_DRIVER_UEBERPIXEL
einkommentiert werden. Mit den Tasten
S4 (Mode), S3 (H+) und S2 (M+) kann die Uhr
dann bedient werden.
Im Diskussionsforum findet man in der Galerie Beispielanwendungen für den UeberPixel. Dort wird einem auch geholfen, wenn man bei dem Aufbau oder der Inbetriebnahme Probleme hat.
Bezugsquellen für diverse gefräste Gehäuse finden sich dort auch, ebenso Hinweise über den Bezug der Frontplatte.
Es gibt auch eine Anleitung, wie man eine Infrarot-Fernbedienung an die Platine anschließen kann.
| Name | Art | Quelle |
|---|---|---|
| Stromversorgung | ||
| Hohlstecker; 2,1 mm | Reichelt | |
| C10, C11, C21, C22 | Elektrolytkondensator; 100 μF | Reichelt |
| C9, C23 | Kondensator; 100 nF | Reichelt |
| R1, R2 | Widerstand; 1 kOhm | Reichelt |
| LED 3.3V, LED 5V | LED; rot; 5 mm | Reichelt |
| U1 | Spannungsregler; 5V | Reichelt |
| U2 | Spannungsregler; 3,3V | Reichelt |
| Taster | ||
| R8-R11 | Widerstand; 10 kOhm | Reichelt |
| S1-S4 | Kurzhubtaster | Reichelt |
| Status-LEDs | ||
| Widerstand; 1 kOhm | Reichelt | |
| D12 | LED; rot; 5 mm | Reichelt |
| D11 | LED; gelb; 5 mm | Reichelt |
| D10 | LED; grün; 5 mm | Reichelt |
| LDR | ||
| LDR | Lichtabhängiger Widerstand; 10 kOhm | Reichelt |
| R26 | Widerstand; 10 kOhm | Reichelt |
| Echtzeituhr | ||
| XTAL2 | Uhrenquarz; 32,768 kHz; 12,5 pF | Reichelt |
| Echtzeituhr; DS1307 | Reichelt | |
| C28 | Kondensator; 100 nF | Reichelt |
| R14, R27 | Widerstand; 4,7 kOhm | Reichelt |
| R28 | Widerstand; 820 Ohm | Reichelt |
| D15-D18 | Diode 1N4148 | Reichelt |
| GC | Gold-Cap; 47.000 μF; 5,5 V | Reichelt |
| Mikrocontroller | ||
| Mikrocontroller; ATMEGA328-PU | ||
| C20, C24, C25 | Kondensator; 100 nF | Reichelt |
| XTAL1 | Resonator; 16 MHz | |
| R12, R13 | Widerstand; 4,7 kOhm | Reichelt |
| R3 | Widerstand; 10 kOhm | Reichelt |
| RESET | Kurzhubtaster | Reichelt |
| LED-Treiber | ||
| MAX7219 | Reichelt | |
| C1-C4 | Kondensator; 100 nF | Reichelt |
| C5-C8 | Elektrolytkondensator; 10 μF | Reichelt |
| Beispiel-LEDs | ||
| Cree 5 mm | ||
|
Warnung! Dieser Widerstand ist nur für die oben genannten LEDs gültig. Für andere LEDs muß er anhand der Datenblätter für die LEDs und des MAX7219 neu berechnet werden! |
||
| iSet | Widerstand; 23,7 kOhm | Reichelt |
| Optionale Bauteile | ||
| Stiftleisten | Reichelt | |
| Buchsenleisten | Reichelt | |
| Kurzschlußbrücken | Reichelt | |
| DCF77-Empfänger | Pollin | |
| Programmierung des Mikrocontrollers | ||
| USB-BUB II | Jee-Labs | |
