{"id":40,"date":"2015-12-15T12:35:50","date_gmt":"2015-12-15T11:35:50","guid":{"rendered":"http:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/?page_id=40"},"modified":"2016-01-26T15:38:37","modified_gmt":"2016-01-26T14:38:37","slug":"eingabe","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/gruppen\/eingabe-und-stromversorgung\/eingabe\/","title":{"rendered":"Eingabe"},"content":{"rendered":"

Im folgenden wird die Aufgabe der Untergruppe \u201eButton\u201c<\/strong>, bestehend aus Eva, Hoang und Ingo, erl\u00e4utert.<\/p>\n

Um das Spiel \u201eS.T.E.F.A.N.\u201c bedienen<\/strong> zu k\u00f6nnen, braucht man eine Eingabem\u00f6glichkeit f\u00fcr den Spieler. Diese soll aus 4 Kn\u00f6pfen bestehen. Damit diese im Spiel funktionieren, m\u00fcssen sie zwei grundlegende Funktionen erf\u00fcllen k\u00f6nnen:<\/p>\n

    \n
  1. Spieleingabe<\/li>\n
  2. Spielvorgabe<\/li>\n<\/ol>\n

    Da alle 4 Kn\u00f6pfe gleicherma\u00dfen aufgebaut sind, reicht es einen zu beschreiben. Die Schaltung soll einmal den Knopf, wenn er gedr\u00fcckt wird, zum Leuchten bringen und gleichzeitig ein Signal an die Spiellogik senden, das aussagt, dass der Knopf gedr\u00fcckt ist.
    \nDies ist notwendig, um zu entscheiden, ob der richtige oder falsche Button von Spieler gedr\u00fcckt wurde. Au\u00dferdem soll der Knopf durch ein vorgegebenes Signal der Spiellogik leuchten k\u00f6nnen. Somit kann die Leuchtreihenfolge bestimmt werden, die vom Spieler nachgedr\u00fcckt werden muss. Um die einzelnen Schritte der Schaltungsgestaltung einzusehen, wurde ein Blockschaltbild<\/strong> erstellt, welches nachfolgend zu sehen ist:<\/p>\n

    \"Blockschaltbild\"

    Abbildung 1: Blockschaltbild der Eingabe<\/p><\/div>\n

    Nach diesem Blockschaltbild wurde begonnen eine Schaltung zu realisieren. Um verschiedene Farben durch Spannungen lenken zu k\u00f6nnen, wird das Bauteil „LM3914“<\/strong> ben\u00f6tigt. Dieser IC kann bei unterschiedlichen Eingangsspannungswerten jeweils andere Ausg\u00e4nge ansteuern. Zwei Vorwiderst\u00e4nde R1 und R2 werden zum Betrieb des LM3914 gebraucht. Jeder genutzte Ausgang des ICs wird nun \u00fcber einen Widerstand an die 5V-Versorgungsspannung geh\u00e4ngt. Das wird ben\u00f6tigt da der IC bei der Ansteuerung den Ausgang auf 0V zieht. Ansonsten h\u00e4tte man im nicht angesteuerten Fall eine hochohmige Leitung. Da f\u00fcr die Farbbeleuchtung RGB-LEDs genutzt werden, braucht es nun einige Logikelemente, um die 3 Grundfarben gr\u00fcn, rot und blau mischen zu k\u00f6nnen. Dadurch k\u00f6nnen die LEDs auch in anderen Farben, wie z.B. gelb und wei\u00df leuchten. Unsere Logikschaltung wird active low betrieben, d. h. dass eine 0 am Ausgang des LM3914 anliegen muss, damit eine Farbe leuchtet. Dazu wird zun\u00e4chst ein 4-fach AND nach den LM3914 geschaltet, das an jedem Eingang ein Signal zu der jeweiligen Grundfarbe anliegen hat. Wenn nun ein Eingang des ANDs zu 0 wird, was bedeutet, dass ein Signal anliegt, wird auch der Ausgang zu 0. Eine zweite Reihe ANDs ber\u00fccksichtigt auch das Signal, ob die LED leuchtet, weil jemand gedr\u00fcckt hat, oder ob die Spiellogik eine Farbe anschalten m\u00f6chte. Aus den AND-Gattern geht die Schaltung \u00fcber zu pnp-Transistoren, die verhindern, dass Strom in die „R\u00fcckw\u00e4rtsrichtung“ flie\u00dfen kann. Au\u00dferdem geben sie 5V aus, wenn am Eingang eine logische 0 anliegt. Zuletzt werden Die RGB-LEDs mit Vorwiderst\u00e4nden angebracht. Der Aufbau der Schaltung<\/strong> ist in der n\u00e4chsten Abbildung noch einmal veranschaulicht:<\/p>\n

     <\/p>\n

    \"Erste<\/a>

    Abbildung 2: Erste Schaltung<\/p><\/div>\n

    Um zu sehen wie genau der LM3914 funktioniert, wurde ein \u00e4hnlicher Testaufbau und auch eine Simulation mit LT-Spice<\/strong> durchgef\u00fchrt. Bei der Simulation ging es zun\u00e4chst darum seine Beschaltung zu realisieren und zu verstehen, welche \u00c4nderungen bei der Variation der Widerst\u00e4nde R1 und R2 auftreten. Au\u00dferdem wurde die Logikschaltung simuliert um zu sehen, ob bei den entsprechenden Eingangsspannungswerten auch jeweils die richtige LED leuchtet. Um dabei den Einfluss des Tasters zu zeigen, haben wir eine weitere Spannungsquelle eingef\u00fcgt, die ein Rechtecksignal erzeugt. Sowohl der Testaufbau wie auch die Simulation waren sehr erfolgreich. Man konnte genau sehen, in welchem Bereich die Grundfarben leuchten. Wir wussten nun, wie der LM3914 zu beschalten war und dass die Logikschaltung das gew\u00fcnschte Ergebnis erzielt.<\/p>\n

    Um diese Gesamtschaltung als Platinen zu realisieren, wurde sie in zwei Teile aufgeteilt: Zun\u00e4chst die Steckerplatine, die in den BUS gesteckt wird und die ben\u00f6tigten Signale an die Buttons \u00fcber Flachbandkabel weitergibt. Als fertiges Platinenlayout sieht die Steckerplatine<\/strong> dann wie folgt aus:<\/p>\n

    \"Steckerplatine\"<\/a>

    Steckerplatine<\/p><\/div>\n

    Um \u00dcberschneidungen der Leitungen zu vermeiden, mussten viele Durchkontaktierungen verwendet werden. Die Gr\u00f6\u00dfe der Platine wurde aufgrund der wenigen Bauteile auf ihr, um die H\u00e4lfte der Standardgr\u00f6\u00dfe reduziert.<\/p>\n

    Die Pinbelegung der Stecker<\/strong> von der Steckerplatine zur LED-Platine sieht folgenderma\u00dfen aus:<\/p>\n

    \"pin\"<\/p>\n

     <\/p>\n

    1: Button gedr\u00fcckt (Logiksignal)<\/p>\n

    2: Licht an oder aus (Logiksignal)<\/p>\n

    3: Farbsteuerung Spannungsrampe 0-5V<\/p>\n

    4: Masse<\/p>\n

    5: 10V Versorgungsspannung<\/p>\n

    6: 5V Versorgungsspannung<\/p>\n

    Die Pl\u00e4tze 7, 8, 9 und 10 sind frei.<\/p>\n

     <\/p>\n

     <\/p>\n

     <\/p>\n

    Da es keine Probleme mit Masse\u00fcberlagerung oder Versorungsspannung gibt, oder sie an einer bestimmten Stelle liegen m\u00fcssen, konnte diese Auswahl willk\u00fcrlich getroffen werden.<\/p>\n

    Weiterhin wurde eine LED-Platine<\/strong> erstellt, die im sp\u00e4teren Spiel im Button eingebaut sein wird. Von ihr wird die Farbe ausgestrahlt und das Signal gegeben, ob ein Knopf gedr\u00fcckt wurde.<\/p>\n

    \"LED-Platine\"<\/a>

    LED-Platine<\/p><\/div>\n

    Damit alle vier Platinen nebeneinander im Geh\u00e4use angeordnet werden k\u00f6nnen, wurde sie quadratisch gelayoutet. Au\u00dferdem wurden auch hier wieder Top- und Bottomseite verwendet, um \u00dcberschneidungen der Leitungen zu verhindern. F\u00fcr die reale Herstellung dieser Beschaltung werden diverse Bauteile<\/strong>, Flachbandkabel sowie entsprechende Anschl\u00fcsse ben\u00f6tigt. Einzusehen ist die genaue Beschreibung dieser, in der nachfolgenden Tabelle.<\/p>\n

     <\/p>\n

    \"Bauteile\"<\/a>

    Bauteile<\/p><\/div>\n

    Wie im fertigen Aufbau bemerkt wurde, musste noch etwas an der Logikschaltung ver\u00e4ndert werden, damit die jeweiligen Farben in der richtigen Reihenfolge und auch nur bei Knopfdruck bzw. einer Farbvorgabe leuchten. Allerdings konnte dies leicht ge\u00e4ndert werden, indem andere Logik-ICs auf die daf\u00fcr eingel\u00f6teten Stecker gesteckt wurden. Deshalb konnte das Board gleich bleiben. Statt den zweifach ANDs wurden nun ORs verwendet und statt dem NOR ein AND. Das neue AND verkn\u00fcpft nun das AN\/AUS-Signal der Spiellogik mit dem Taster. Im folgenden ist die Wahrheitstabelle f\u00fcr<\/strong> die neue und finale Logikschaltung<\/strong> abgebildet.<\/p>\n

    \"Wahrheitstabelle\"<\/a>

    Wahrheitstabelle<\/p><\/div>\n

    Wie man in der Tabelle sieht, leuchtet die LED nur in den ersten drei Zust\u00e4nden (active low).<\/p>\n

    Das resultierende Schaltbild<\/strong> findet\u00a0hier:<\/p>\n

    \"Neues<\/a>

    Neues Schaltbild<\/p><\/div>\n

    Sie soll im Geh\u00e4use so eingebaut werden, das sich bei jedem Dr\u00fccken die ganze Platine mitbewegt und gegen eine Feder l\u00e4uft, die das Zur\u00fcckgehen in die Ausgangsposition beim Loslassen erm\u00f6glicht. Der Taster ist an der Unterseite der Platine befestigt und schaltet beim Dr\u00fccken gegen eine Grundplatte. Damit dabei die Platine nicht besch\u00e4digt wird, wurde extra ein Schnappschalter verwendet, der schon ab dem halben Schaltweg umschaltet.<\/p>\n

    \"taster\"<\/a>

    LED-Platine im Button, Quelle: Projektlaborforum<\/p><\/div>\n

    Die fertigen<\/strong> und funktionierenden Platinen<\/strong> sehen in der Realit\u00e4t folgenderma\u00dfen aus:<\/p>\n

    \"Steckerplatine<\/a>

    Steckerplatine angest\u00f6pselt<\/p><\/div>\n

    \"Button<\/a>

    Button von oben<\/p><\/div>\n

    \"Button<\/a>

    Button von unten<\/p><\/div>\n

     <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    Im folgenden wird die Aufgabe der Untergruppe \u201eButton\u201c, bestehend aus Eva, Hoang und Ingo, erl\u00e4utert. Um das Spiel \u201eS.T.E.F.A.N.\u201c bedienen zu k\u00f6nnen, braucht man eine Eingabem\u00f6glichkeit f\u00fcr den Spieler. Diese soll aus 4 Kn\u00f6pfen bestehen. Damit diese im Spiel funktionieren, m\u00fcssen sie zwei grundlegende Funktionen erf\u00fcllen k\u00f6nnen: Spieleingabe Spielvorgabe Da alle 4 Kn\u00f6pfe gleicherma\u00dfen aufgebaut […]<\/p>\n","protected":false},"author":27,"featured_media":0,"parent":34,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/40"}],"collection":[{"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-json\/wp\/v2\/users\/27"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=40"}],"version-history":[{"count":20,"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/40\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":448,"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/40\/revisions\/448"}],"up":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/34"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=40"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}