LED Matrix Laufschrift

Autoren: Maleen Koslowski, Benjamin Reuter
Betreuer: Prof. Schneider

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Einleitung

Das Projekt 'LED Matrix Laufschrift' ist Teil des GET Fachpraktikums im 5. Semester, welches im Studiengang Mechatronik absolviert wird. Das Ziel des GET-Projektes ist es ein selbst entwickeltes mechatronisches System zu konstruieren und zu fertigen. Als Grundlage wird eine Zusammenstellung von elektronischen Bauteilen sowie ein Arduino Mikrocontroller aus einem Baukastensatz, der Firma Funduino, verwendet. Die erarbeiteten Projekte werden auf einer digitalen Messe vorgestellt.

Wichtige Kriterien, die erfüllt werden müssen, sind:

• Die mechanische Konstruktion des Projektes
• Die elektrische Funktionsfähigkeit
• Die Programmierung eines Arduinos

Wir ( Maleen Koslowski und Benjamin Reuter) haben eine LED Matrix Laufschrift geplant, die mittels eines LED-Panels die Außentemperatur (in ° C) sowie die Uhrzeit und das Datum wiedergeben kann. Als Extra wollen wir einen Motivationsspruch oder einen Gruß über die Laufschrift laufen lassen. Damit am Ende der Projektzeit jeder eine Laufschrift hat, bauen wir zwei Stück nach gleichen Anforderungen. Personalisiert werden sie durch die Farbauswahl der Schrift und des Gehäuses sowie mit dem Motivationsspruch.

Anforderungen

Die LED Matrix Laufschrift soll folgende Anforderungen erfüllen:

• Schlichtes/modernes Design
• Aktuelle Außentemperaturanzeige
• Zeit- und Datumsanzeige
• Skip-Funktion durch die Anzeigeoptionen mittels Taster
• Temperaturangepasstes Leuchten der Temperaturangabe
• Motivationsspruch, der über die Matrix läuft

Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf

Der Systementwurf zeigt die Elemente, mit denen das Projekt umgesetzt werden soll. Hauptkomponente ich das LED Matrix Panel, das als Ausgabeeinheit dient. Um die Temperatur erfassen zu können, wird ein Temperatur und Feuchtigkeitssensor eingesetzt, dessen Werte von einem Arduino UNO verarbeitet und auf dem Panel angezeigt werden. Neben der Temperatur sollen auch das Datum und die Uhrzeit des aktuellen Tages angezeigt werden. Da das gleichzeitige Anzeigen aller Ansichten nicht möglich ist, wird ein Taster einbezogen, mit dem durch die Ansichten geschaltet werden kann. Alle Komponenten werden in einem Gehäuse untergebracht, in das man dank eines abnehmbaren Deckels reingucken kann.

Schematischer entwurf der LED Matrix Laufschrift

Komponentenspezifikation

Komponenten des Projektes im zusammengebauten Zustand

1x Holzgehäuse (135mm x 220mm x 110mm)
1x Medium 16x32 RGB LED Matrix Panel

1x Funduino Uno
1x DS1307-Module V03
1x DHT11 Modul
1x Ventilator 3-12V

1x Drucktaster
1x Hauptschalter
1x Zugentlastung
2x Haken
6x 3er Wagoklemmen

1x AC/DC Wandler 230V/5V 5A
1x AC/DC Wandler 230V/12V
1x Spannungsregler 9V

Umsetzung (HW/SW)

Verkabelung der Hardware zum Arduino (Versorgung des Stroms/Spannung nicht mit einbezogen)

Mittels Fritzing wurde die Software relevante Hardware eingezeichnet und verbunden.

Das RGB LED Matrix Panel belegt die Digitalen Pins 2 bis 10, sowie die Analogen Pins A0 bis A2 und mehrere GND Anschlüsse.
Der DHT11 Sensor übermittelt seine Daten an den Arduino über den Digitalen Pin 11. Diese Daten beinhalten die aktuelle Temperatur in °C und die Raumfeuchtigkeit in %RH. Außerdem ist dieser mit dem 5V Pin des Arduionos und GND verbunden.
Desweiteren ist ein RTC Modul verbunden. Dieser verwendet die Steckplätze SDA und SCL, sowie den 5V Pin und GND. Das RTC Modul übermittelt die Daten Tag, Monat, Jahr, Stunde, Minute und Sekunde zum Aruino. Da in dem RTC Modul eine kleine 3V Batterie verbaut ist läuft die interne Uhr weiter, auch wenn der Arduino das Modul nicht mehr mit Spannung versorgt.
Zum Schluss ist der Taster mit dem Digitalen Pin 12 und GND verbunden. An dem Digitalen Pin 12 liegt ein High Signal an, wenn der Taster nicht betätigt ist. Sobald dieser gedrückt wird ist das Signal Low und der Arduino schaltet durch die Programme. Software technisch ist nach jedem Knopfdruck eine gewisse Zeit implementiert worden, die das zu schnelle durchschalten verhindert. Nach jedem Knopfdruck dauert es 1 Sekunde bis das Programm auf das Signal des Tasters wieder reagiert.

Zusätzlich sind der Arduino und das Matrix Panel über AC/DC Wandler mit dem 230V~ Hausnetz verbunden. Der AC/DC Wandler für das Matrix Panel liefert 5V⎓ und bis zu 5A, je nachdem wie viele Pixel aktiv sind. Der zweite AC/DC Wandler wandelt die Spannung auf 12V⎓. Diese wird vorher noch auf 9V⎓ mittels eines Spannungsreglers reguliert. Diese 9V⎓ versorgen dann den Arduino.

Projektunterlagen

Projektplan

Projektplan

YouTube Video

https://youtu.be/hfHGy9z98tA

Literatur

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