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.
Komponentenspezifikation
| Komponenten | Beschreibung | Bild | |
|---|---|---|---|
| Arduino UNO | Herzstück des Projektes ist der Arduino Uno. (Die akzuellste Version ist der Arduino UNO R3) Dieser besitzt einen Mikrocontroller von ATMEL, der ATMEGA 328P. Außerdem hat der Arduino UNO 14 digitale I/O Pins, davon können sechs Pins als PWM Kanäle genutzt werden. Darüber hinaus sind sechs analoge Input Pins verfügbar. Die I/O Pins können maximal mit einem Strom von 20mA belastet werden. Der Arduino benötigt eine Betriebsspannung von 5V. Weitere Informationen sind dem Datenblatt[2] zu entnehmen. |  | |
| DS1307-Module V03 | Die Real Time Clock ermöglicht das Auslesen und Setzen der aktuellen Urzeit und Datum. Dieses Modul dient dazu, die Uhrzeit und das Datum beizubehalten. Im Falle einer Spannungsfreiheit (z.B. Hauptstecker gezogen) muss somit die Uhr-/Datumseingabe nicht neu eingegeben werden. Mit einer 3V-Knopfzelle ist diese Echtzeituhr in der Lage, die Zeit bis zu 5 Jahre mitzuführen. |  | |
| DHT11 Modul | Der DHT11 ist ein Sensor zum ermitteln von Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Der Sensor kann sowohl mit 3,3V als auch 5V betrieben werden, er eignet sich sehr gut zum Anschluss an alle gängigen Boards von Arduino. Die Ausgabe der Daten erfolgt seriell als digitale Bitfolge. Somit eignet sich der Sensor ideal um das Raum-/ und Außenklima (Temperatur und Luftfeuchtigkeit) zu überwachen. |  | |
| STP16NF06L n-Kanal MOSFET | Zur Schaltung größerer Lasten wurde ein n-Kanal MOSFET der Firma ST verwendet. Dieser kann Spannungen bis 60 Volt schalten und hält Ströme bis zu 16 Amper aus. Durchlasswiderstand ist kleiner als 0,09 Ohm und typischerweise 0,07 Ohm. Der MOSFET wird in einem TO-220 Gehäuse geliefert.[3] |  | |
| Optokoppler EL817 | Aufgrund der unterschiedlichen Spannungsniveaus der verschiedenen Stromkreise des Fahrzeuges und des Mikrokontroller wurde ein Optokoppler verwendet. Auf der Eingangsseite schaltet er mit 1,2Volt und auf der Ausgangsseite können bis zu 35Volt geschaltet werden. Hierbei ist eine Isolierung von Aus- und Eingangsseite bis zu 5000V gewährleistet. Beide Seiten können bis zu 50mA leiten. Die Gehäuseform entspricht einem DIP mit 4 Anschlüssen.[5] |  |
Umsetzung (HW/SW) 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.
KomponententestErgebnisZusammenfassungLessons LearnedProjektunterlagenProjektplan
ProjektdurchführungYouTube VideoDas YouTube Video zeigt einige Aufnahmen, die während der Projektzeit (Oktober - Januar) gemacht wurden. WeblinksLiteratur→ zurück zur Übersicht: WS 20/21: Fachpraktikum Elektrotechnik (MTR) |
- ↑ Eigenes Dokument
- ↑ Arduino: Arduino- ArduinoBoardUno. 2021. Online im Internet: https://www.arduino.cc/en/Main/arduinoBoardUno> Abruf: 05.01.2021
- ↑ STMikroelektronics: STP16NF06L/FP. 2004. Online im Internet: https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A200/TXSTM-POWERMOSFET-STX-16NF06L_EN.pdf; Abruf: 05.01.2021
- ↑ https://cdn-reichelt.de/bilder/web/xxl_ws/A200/TO-220.png
- ↑ EVERLIGHT ELETCRONICS CO., LTD: Technical Data Sheet - Photocoupler-EL817 Series. 2004. Online im Internet: https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A500/EL817-EVL.pdf; Abruf: 05.01.2021
- ↑ https://cdn-reichelt.de/bilder/web/artikel_ws/A501/DIP-4.jpg
- ↑ Eigenes Dokument
- ↑ Eigenes Dokument
