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Laufschrift 16x8

Laufschrift mit 16*8 LEDs und ATtiny- oder ATmega-Controller

5 Booster-Variante mit LED-Großanzeige

Der Vorteil, dass 4094-CMOS-IC-Ausgänge LEDs auch ohne Vorwiderstand ansteuern können wird dann zum Nachteil, wenn man LEDs mit 20 mA oder mehr antreiben will. Es hilft auch nichts, die CMOS-ICs mit 15 oder 18V zu betreiben, um 20 mA herauszukitzeln: mit acht LEDs einer LED-Reihe wäre jedes 4094 hoffnungslos überfordert und würde den Wärmetod sterben.

Da muss ein Booster her, der Strom satt kann. Und eine intelligente Spannungssteuerung für den LED-Antrieb. Und natürlich ein Netzteil, das maximal auch 128 * 20 mA = 2,56 A liefern kann.

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5.1 Design für Großanzeige mit 10mm-LEDs

Das wäre mal so ein Design für eine 57,6 x 30 cm große Frontplatte mit 128 großen 10-mm-LEDs. Die Frontplatte ist in drei Teile geschnitten, damit das Bohren der 10mm-Löcher in der Mitte einfacher ist. Die beiden äußeren Teile umfassen beide je fünf LED-Spalten, der mittlere Teil sechs. Alle LEDs sind in Abständen von 36 mm zueinander montiert.

Design einer Frontplatte mit 10mm-LEDs

Bohrschablone fuer die Booster-LEDs Das ist eine der drei Bohrschablonen, die zum Bohren der LED-Löcher dienen kann.

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5.2 Hardware der Booster-Variante

Schaltbild der Booster-Variante Dies ist das Schaltbild für eine Spalte der Booster-Variante: Weil die LEDs im Common-Anode-Mode betrieben werden und weil der ULN2801A die Eingangs-Bits invertiert, führen Einsen zu beleuchteten, Nullen zu unbeleuchteten LEDs. Die Software muss die Bits also nicht invertieren.

Da ausschließlich LEDs und keine induktiven Lasten angetrieben werden, bleiben die COM-Anschlüsse der ULN offen.

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5.3 Netzteil für die Booster-Variante

Schaltbild des Netzteils fuer die Booster-Variante Das hier ist das kräftige Netzteil für die Booster-Variante. Aus einem 30VA-Trafo wird Gleichspannung gemacht, diese verteilt sich auf die drei Spannungsregler für die LED-Anoden und ein kleiner 3,3V-Spannungsregler versorgt den Prozessor und die 16 Stück 4094.

Der Maximalstrom aus dem Netzteil kann alle LEDs antreiben, die vorhanden sind.

Beim Dauerbetrieb unter Volllast werden pro Jahr etwa 30€ Stromkosten fällig.

Eine Alternative hierzu wäre es, zur Stromkontrolle der LEDs jeweils einen Konstantstromtreiber CL2N3-G zu verwenden. Die drei 4.2V-Netzteile und die 128 Widerstände wären dann nicht erforderlich. Aber: so ein einziger CL2N3-G würde 45¢ kosten, und 128 von ihnen kämen auf 58€. Das ist bei Weitem teurer als die hier vorgestellte Lösung. .

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5.4 Stückliste für die Booster-Variante

Stueckjliste fuer die Booster-Variante Das sind alle nötigen Teile für die Großvariante der Laufschrift. Entscheidenden Anteil der Gesamtkosten von ca. 140€ nehmen die LEDs, die beiden Plexiglasscheiben und der Trafo ein.

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5.5 Gedruckte Platine für die Booster-Variante

Die Platinen gür den Booster gibt es in zwei Varianten: gestapelt oder alles in einer.

5.5.1 Gestapelte Platine

Gedruckte Platine Booster-Variante Dies ist die gedruckte Platine für die Booster-Variante. Sie wird huckepack auf die Speicherplatine aufgesetzt, die 63 Pins der oberen und der unteren sowie die vier seitlichen Pins diesen als Befestigung auf der Basisplatine.

Beim Rechtsklicken auf das Bild gibt es das gif in einem fünffach vergrößerten Format, mit dem mit Irfanview die Platine gedruckt werden kann. Das Bild ist auch in der LibreOffice-Draw-Datei enthalten.

Die Platine besteht aus 16 Achtfach-Darlington-Arrays ULN2801A, deren Eingänge von den 128 Pins der 4094-Basisplatine geschaltet werden und deren Ausgänge auf vier 2-pinnige Buchsenleisten zu je 32 Pins führen. Die beiden äußeren Buchsenleisten sind 16-Zehntel-Inch entfernt (40,64 mm), zwischen den beiden Buchsenleisten links und rechts sind in der Mitte 15-Zehntel-Inch Abstand (38,1 mm). In diese vier Buchsenleisten passen vier zweireihige 16-pin-Steckerleisten, die über 128 WiderstäBnde von je 22Ω die einzelnen LEDs antreiben.

Beim Verdrahten der Platine ist zu beachten, dass die GND-Leitungen der ULNs (Pin 9) alle mit lötbarem Kupferlackdraht an die beiden GND-Pins der vierpoligen Steckerleiste angeschlossen werden müssen. Da jeweils pro ULN bis zu 160 mA Strom fließen können sollten nicht mehr als zwei GND-Leitungen pro Verbindungsleitung angeschlossen werden. Es werden daher mindestens acht Verbindungsleitungen fällig.

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Bestueckung der Booster-Platine Dies ist der zugehörige Bestückungsplan. Man beachte, dass die Ausgangsseite der ULN zu den Buchsenleisten hinzeigt.

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5.5.2 Alles auf einer einzigen Platine

Gedruckte Platine Booster-Variante alles in einer Dieses Platinen-Layout enthält alles auf einer einzigen:
  1. die vier Prozessorvarianten,
  2. die 16 CMOS-Schieberegister,
  3. die 16 Darlington-Arrays mit den 128 Stromregelwiderständen, und
  4. vier Buchsenleisten zum Aufsetzen des Anzeigenteils.
Damit das alles auf eine einzige Platine passt, hat sie das ungewöhnliche Format 200 x 150 mm.

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Bestueckung der Booster-Platine ,it alles in einem Dies ist der zugehörige Bestückungsplan. Wie immer muss nur ein Prozessor bestückt werden, nämlich der der ausgewählten Variante. Und natürlich müssen auch viele Verbindungen manuell mit lötbarem Kupferlackdraht hergestellt werden, da diese im einseitigen Platinenformat nicht enthalten sind.

Auch hier gilt das oben geschriebene: GND-Verbindungsleitungen der ULNs maximal für zwei ICs gemeinsam.

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Display-Platine fuer all-in-one Das ungewöhnliche Format dieser Variante braucht nebenstehende Anschlussplatine für das Display. Wer dafür keine Fotoplatine verschwenden will, nimmt eine Lochraster. Die vier Steckverbinder für die Pinleisten und Buchsen sind entsprechend ausgelegt.

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Bestückungsplan für die Display-Platine Das ist der zugehörige Bestückungsplan. Die beiden Plexiglasscheiben mit den LEDs werden mit auf der Unterseite der Platine angeklebten Holzleisten und M2.5-Schrauben an dieser befestigt. Die vier zweireihigen Stiftleisten mit insgesamt 128 Pins sorgen für die nötige mechanische Stabilität. Die drei Stromversorgungsanschlüsse für die Anodenspannungszufuhr mit einer Dreifach-Schraubklemme sollten auf der Unterseite verlötet werden. Die Anschlüsse werden direkt mit dem Netzteil verbunden.

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