LED - Matrix klein

Unser Plan war aus ca. 300 Leds eine Matrix zu bauen, auf der dann verschiedene vorgespeicherte Texte als Lauftext angezeigt werden können. Da wir allerdings für die Entwicklung nur sehr begrenzte Zeit zur Verfügung hatten - bis Schulschluss musste sie fertig sein - ist es wieder einmal ein Projekt Made in Eile.

Zuerst haben wir alle Leds in ein schönes Holzbrett eingebaut und jeweils die Pluspole und die Minuspole zeilenweilse bzw. spaltenweise zusammengelötet.

Ursprünglich war die Matrix 40 Spalten x 7 Zeilen groß.

Die Steuerungselektronik wurde auf eine Lochrasterplatine gelötet. Eigentlich wollten wir zum Ansteuern Schieberegister und einen ATmega16 verwenden. Allerdings haben wir es nicht geschafft die Schieberegister rechtzeitig zu bekommen und deshalb haben wir einfach 2 ATmega 16 verwendet.

Wie steuert man nun eine solche Matrix an?

Bei so vielen Leds ist es verständlich, dass man nicht für jede Led ein Kabel zum ein- bzw ausschalten verlegt. Das würde den Verkabelungsaufwand und die benötigten AVR-Pins enorm hoch machen. Deshalb werden eben zeilenweise und spaltenweise die Plus- bzw. Minuspole der Leds zusammengeschlossen.

So muss man in unserem Fall statt ca. 300 Kabel nur 47 zum AVR verlegen.

Die eigentliche Ansteuerung funktioniert dann durch Multiplexen.

Das bedeutet, dass zuerst die Zeile 1 eingeschaltet wird und durch die 40 Kabel der Spalten kann gesteuert werden welche Leds in der ersten Zeile leuchten und welche nicht.

Dann wird Zeile 1 ausgeschaltet und dann Zeile 2 eingeschaltet. Und wieder kann durch die Kabel der Spalten gesteuert werden welche Leds in der 2. Zeile leuchten und welche nicht.

Das geht so weiter bis Zeile 7 dann kommt wieder Zeile 1. Und all das muss natürlich sehr sehr schnell passieren. Um einen flimmerfreien Betrieb zu erreichen sollte man eine Frequenz von möglichst mehr als 100Hz verwenden.

Da nun jede Zeile nur ein Siebtel der gesamten Zeit eingeschaltet ist stellt man sich die Frage, ob die Leds nicht nur furchtbar dunkel leuchten würden.

Das würden sie auch, wenn man nicht die Vorwiderstände so konstruiert, dass eigentlich um einiges mehr Strom durch die Leds fließt als sie eigentlich vertragen würden. Aber da sie eben nur einen kleinen Teil der Zeit eingeschaltet sind halten sie das aus und eine ausreichende Helligkeit ist gegeben. Allerdings muss man aufpassen, dass die Software nie stehen bleibt, sonst würden sofort die Leds durchbrennen.

 

Und genau die Software machte bei uns die größten Probleme. Also die eigentliche Ansteuerung funktionierte gut, aber ich programmiere aus Bequemlichkeit meist in Bascom, besitze aber nur die Freeversion, die die Größe der Programme auf 4kb beschränkt und als ich dann den Text eingespeichert habe und das Programm kompiliert habe, kam sofort die Fehlermeldung, dass die maximale Größe überschritten sei.

Super, dachte ich mir. Das war nämlich ein Tag vor Schulschluss und bis zum nächsten Tag sollte sie fertig werden, damit wir sie unserem KV schenken können. Es war also zu wenig Zeit um das ganze Programm für C umzuschreiben. Deshalb mussten wir einige Kompromisse eingehen: Der Text wurde radikal gekürzt, statt "Willkommen am BRG APP" steht nur mehr "Physik APP" (APP ist die Abkürzung unserer Schule) .

Als Zweites mussten wir 7 Spalten absägen, weil sie durch die Speicherprobleme einfach nicht mehr ansteuerbar waren.

 

Naja! Schlussendlich hatten wir also eine 7 Zeilen x 33 Spalten große Led Matrix, die nur den Text Physik APP anzeigt, aber immerhin wurde sie rechtzeitig fertig, sodass wir sie unserer Schule schenken konnten.

 

Ein paar Bilder: