{"id":189,"date":"2015-12-29T16:23:54","date_gmt":"2015-12-29T15:23:54","guid":{"rendered":"http:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/?page_id=189"},"modified":"2016-01-26T07:21:08","modified_gmt":"2016-01-26T06:21:08","slug":"led-matrix","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/gruppen\/anzeige\/led-matrix\/","title":{"rendered":"LED-Matrix"},"content":{"rendered":"<p>Die LED-Matrix-Untergruppe bestehend aus 3 Leuten besch\u00e4ftigt sich mit der Dimensionierung und dem Aufbauder LED-Matrix.<\/p>\n<p><strong>Simulation<\/strong><\/p>\n<p>Zu Beginn wurde, nachdem eine 16 x 16 LED-Matrix feststand, nach einem geeigneten<br \/>\nSchieberegister gesucht. Um genugend LED&#8217;s ansteuern zu konnen benotigt man ein<br \/>\n16-Bit Schieberegister, es ist jedoch praktischer fur das Platinenlayout zwei 8-Bit<br \/>\nSchieberegister zu verwenden, da man so mehr Platz fur die Leiterbahnen hat. Es<br \/>\nwurden Schieberegister vom Bautyp TPIC6B595N und rote LED&#8217;s mit einem<br \/>\nDurchmesser von 10mm und einer Lichtstarke von 8,5 cd verwendet. Um eventuelle<br \/>\nSchwankungen der Betriebsspannung von 5V auszugleichen, werden Puerkondensatoren<br \/>\nmit einer Kapazitat von 100nF verwendet. Damit die LED&#8217;s nicht durchbrennen, sollte<br \/>\neine zu hohe Spannung anliegen, werden Widerstande vorgeschaltet, deren Wert sich<br \/>\nmittels U=RI berechnet. Wichtig ist dabei, dass man als Spannung nicht 5 V nimmt, da\u00a0man den Abfall von ungef\u00e4hr 2,2 V \u00fcber den LED&#8217;s selbst beachten muss und somit eine<br \/>\neektive Spannung von 3V hat die einen Strom durch die LED&#8217;s treibt. Da ein<br \/>\nVorwartsstrom von 10 mA die LED&#8217;s zum Leuchten bringt, hat man somit fur den<br \/>\nWiderstandwert [FORMEL]R=U\/I=3V\/10mA=300[OHM]. Zur Verfugung stehen<br \/>\nWiderstande der E-Reihe, daher werden 330 [OHM] Widerstande verwendet. Simuliert<br \/>\nwird die Matrix mit LTSpice, dort wird jedoch nur eine Spalte simuliert.<\/p>\n<p style=\"text-align: center\"><a href=\"http:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-content\/uploads\/sites\/13\/2015\/12\/LT-LEDMAtrix.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter wp-image-213 size-full\" src=\"http:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-content\/uploads\/sites\/13\/2015\/12\/LT-LEDMAtrix.png\" alt=\"LT-LEDMAtrix\" width=\"699\" height=\"767\" srcset=\"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-content\/uploads\/sites\/13\/2015\/12\/LT-LEDMAtrix.png 699w, https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-content\/uploads\/sites\/13\/2015\/12\/LT-LEDMAtrix-273x300.png 273w, https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-content\/uploads\/sites\/13\/2015\/12\/LT-LEDMAtrix-100x110.png 100w, https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-content\/uploads\/sites\/13\/2015\/12\/LT-LEDMAtrix-150x165.png 150w, https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-content\/uploads\/sites\/13\/2015\/12\/LT-LEDMAtrix-200x219.png 200w, https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-content\/uploads\/sites\/13\/2015\/12\/LT-LEDMAtrix-300x329.png 300w, https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-content\/uploads\/sites\/13\/2015\/12\/LT-LEDMAtrix-450x494.png 450w, https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-content\/uploads\/sites\/13\/2015\/12\/LT-LEDMAtrix-600x658.png 600w\" sizes=\"(max-width: 699px) 100vw, 699px\" \/><\/a><\/p>\n<p style=\"text-align: center\"><strong>Abbildung 1: Testschaltung in LT-Spice einer einzelnen Spalte der LED-Matrix<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: center\">\n<div id=\"attachment_380\" style=\"width: 304px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"http:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-content\/uploads\/sites\/13\/2015\/12\/SimulationStrom.png\"><img aria-describedby=\"caption-attachment-380\" loading=\"lazy\" class=\"wp-image-380 size-full\" src=\"http:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-content\/uploads\/sites\/13\/2015\/12\/SimulationStrom.png\" alt=\"SimulationStrom\" width=\"294\" height=\"469\" srcset=\"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-content\/uploads\/sites\/13\/2015\/12\/SimulationStrom.png 294w, https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-content\/uploads\/sites\/13\/2015\/12\/SimulationStrom-188x300.png 188w\" sizes=\"(max-width: 294px) 100vw, 294px\" \/><\/a><p id=\"caption-attachment-380\" class=\"wp-caption-text\">Abbildung 2: Strom uber den LEDs<\/p><\/div>\n<div id=\"attachment_379\" style=\"width: 307px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"http:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-content\/uploads\/sites\/13\/2015\/12\/SimulationSpannung.png\"><img aria-describedby=\"caption-attachment-379\" loading=\"lazy\" class=\"size-full wp-image-379\" src=\"http:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-content\/uploads\/sites\/13\/2015\/12\/SimulationSpannung.png\" alt=\"Abbildung 3: Spannung \u00fcber den LEDs\" width=\"297\" height=\"466\" srcset=\"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-content\/uploads\/sites\/13\/2015\/12\/SimulationSpannung.png 297w, https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-content\/uploads\/sites\/13\/2015\/12\/SimulationSpannung-191x300.png 191w\" sizes=\"(max-width: 297px) 100vw, 297px\" \/><\/a><p id=\"caption-attachment-379\" class=\"wp-caption-text\">Abbildung 3: Spannung \u00fcber den LEDs<\/p><\/div>\n<p>In Abbildung 2sieht man einen Strom von 756.7 A, da keine einzelne LED<br \/>\nangesteuert wird und somit der Strom uber allen 16 LEDs abfallt. Steuert man nur eine<br \/>\nLED an ,wird \u00fcber dieser LED letztendlich ein Strom von 12mA abfallen<\/p>\n<p><strong>Entwurf<\/strong><\/p>\n<p>Die Platine fur die LED-Matrix wird mit EAGLE erstellt.<\/p>\n<div id=\"attachment_382\" style=\"width: 654px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"http:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-content\/uploads\/sites\/13\/2015\/12\/LED-Matrix-Schaltung.png\"><img aria-describedby=\"caption-attachment-382\" loading=\"lazy\" class=\"size-full wp-image-382\" src=\"http:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-content\/uploads\/sites\/13\/2015\/12\/LED-Matrix-Schaltung.png\" alt=\"Abbildung 4: LED-Matrix in Eagle\" width=\"644\" height=\"736\" srcset=\"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-content\/uploads\/sites\/13\/2015\/12\/LED-Matrix-Schaltung.png 644w, https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-content\/uploads\/sites\/13\/2015\/12\/LED-Matrix-Schaltung-263x300.png 263w, https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-content\/uploads\/sites\/13\/2015\/12\/LED-Matrix-Schaltung-624x713.png 624w\" sizes=\"(max-width: 644px) 100vw, 644px\" \/><\/a><p id=\"caption-attachment-382\" class=\"wp-caption-text\">Abbildung 4: LED-Matrix in Eagle<\/p><\/div>\n<div id=\"attachment_381\" style=\"width: 448px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"http:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-content\/uploads\/sites\/13\/2015\/12\/LED-Matrix-Board.png\"><img aria-describedby=\"caption-attachment-381\" loading=\"lazy\" class=\"size-full wp-image-381\" src=\"http:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-content\/uploads\/sites\/13\/2015\/12\/LED-Matrix-Board.png\" alt=\"Abbildung 5: LED-Board in Eagle\" width=\"438\" height=\"440\" srcset=\"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-content\/uploads\/sites\/13\/2015\/12\/LED-Matrix-Board.png 438w, https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-content\/uploads\/sites\/13\/2015\/12\/LED-Matrix-Board-150x150.png 150w, https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-content\/uploads\/sites\/13\/2015\/12\/LED-Matrix-Board-300x300.png 300w\" sizes=\"(max-width: 438px) 100vw, 438px\" \/><\/a><p id=\"caption-attachment-381\" class=\"wp-caption-text\">Abbildung 5: LED-Board in Eagle<\/p><\/div>\n<p>Das grote Problem tritt bei der Erstellung des Boards auf, da durch die hohe Anzahl<br \/>\nder Pins der Schieberegister und des Wannensteckers viele Leiterbahnen existieren, die<br \/>\nsich kreuzen konnten. Dieses Problem wird mit Vias umgangen. Auerdem problematisch<br \/>\nist die hohe Anzahl der Leiterbahnen, da zwischen diesen Platz sein muss und zus\u00e4tzlich<br \/>\nPlatzabst\u00e4nde f\u00fcr die Vias eingehalten werden m\u00fcssen.<\/p>\n<p><strong>Fehlersuche<\/strong><\/p>\n<p>Zu Beginn war geplant Elektrolytkondensatoren zu verwenden, da diese durch ihre<br \/>\nBauart zu leicht an den Pins hatten abbrechen konnen, wurden diese durch<br \/>\nKeramikkondensatoren ersetzt. Durch eine mangelnde Kenntnis der Schieberegister<br \/>\nmusste das Board geandert werden, da die Datenubertragung des Mikrocontrollers somit<br \/>\nerst ermoglicht war, sodass auch etwas auf der LED-Matrix leuchten konnte. Dafur<br \/>\nmusste eine Leiterbahn aufgekratzt werden und provisorisch mit einem isolierten Draht<br \/>\nuberbruckt werden. Damit fur die LED-Matrix keine defekte LED verwendet wurde,<br \/>\nmusste jede einzelne LED auf dem Steckbrett getestet werden bevor sie angelotet werden<br \/>\nkonnte, dabei elen einige auf die nicht funktionierten oder erst bei einer angelegten<br \/>\nSpannung von 30 V anngen zu leuchten. Nachdem alle LED&#8217;s angelotet wurden, wurde<br \/>\nzu Testzwecken eine Spannung angelegt um zu testen, ob alle LED&#8217;s auch tatsachlich auf<br \/>\ndem Steckbrett funktionieren. Dabei el auf, dass einige LED&#8217;s leuchteten, obwohl diese<br \/>\nnicht angesteuert wurden. Diesem Problem kam man entgegen, indem man die Pins der<br \/>\nLED&#8217;s abgekappt hat, da diese einen Kurzschluss verursachen konnten. Zudem gab es<br \/>\neinige kalte Lotstellen, was dazu fuhrte, dass ganze Reihen leuchteten, dort wurde etwas<br \/>\nmehr Zinn angel\u00f6tet.<\/p>\n<p style=\"text-align: left\">\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Die LED-Matrix-Untergruppe bestehend aus 3 Leuten besch\u00e4ftigt sich mit der Dimensionierung und dem Aufbauder LED-Matrix. Simulation Zu Beginn wurde, nachdem eine 16 x 16 LED-Matrix feststand, nach einem geeigneten Schieberegister gesucht. 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