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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ambilight ohne µC Design so ok?


Autor: Fredrik Ha (fred0815)
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hallo zusammen,

habe mich mal n wochenende hingesetzt und mir das ziel gesetzt n 
ambilight ohne µC zu designen. erste anregungen hab ich hier in den 
foren gefunden.
motivation war:
1. mein programmieradapter hats gehimmelt und ich will kein neuen kaufen 
:)
2. außerdem soll eine einfache variante zum nachbauen entstehen, die 
eben ohne den aufwand der firmwareprogrammierung auskommt.
3. das ambilight soll zudem zwischen linker und rechter bildschirmhälfte 
unterscheiden können.
4. und bezüglich punkt 2: alle bauteile solls beim reichelt geben. also 
keine ICs die man aus irgendwelchen alten röhren-TVs auslöten muss oder 
für teuer geld auf ebay ersteigern.

soweit so gut. an dieser stelle möchte ich das erste design zum freien 
gedanken austausch preisgeben und bin auf qualitative kritik gespannt.

im anhang sind bilder der blockschaltbilder und schaltungen. zur 
erläuterung:

allgemein:
- da die schaltung für die einzelnen signale R, G und B als auch für die 
spätere aufteilung in links R, G und B und rechts R, G und B identisch 
sind, sind die bilder nur für einen signalweg gezeigt.
- gearbeitet wird mit 0V (GND) und 5V (VCC5)

Bild 1: SCART eingang
signale zur auswertung:
FBAS zur unterscheidung zwischen linker und rechter bildschirmhälfte
RGB als analoge signalquelle der R, G und B anteile im TV-bild.

Bild 2:
Der LM1881 hat als eingang das FBAS signal und gibt das "BURST" signal 
aus, welches die zeilenumbrüche triggert (laut datenblatt). eine zeile 
ist 64µs lang (4µs schwarzschulter und 60µs RGB-information). das 
"BURST" signal triggert einen monostabilen multivibrator, der über ein 
RC-Glied seinen ausgang auf etwa 30µs auf high setzt
--> so hab ich 2 signale erzeugt (LEFT_START und RIGHT_START) die 
jeweils 30µs high sind und somit eine unterscheidung zwischen linker und 
rechter bildhälfte realisieren. (anstatt des RIGHT_START kann ich auch 
das negierte LEFT_START nehmen. werds deshalb wohl auch noch 
wegrationalisieren.)

Bild 3:
das RGB-signal liegt zwischen 0,3V und 0,7V. Der Differenzverstärker 
bringt das signal auf 0V bis 2,5V. Am invertierenden eingang des OP hab 
ich über einen einfachen spannungsteiler 0,3V (BL_0.3V) gelegt, die sich 
über ein poti feinjustieren lassen. somit kann der schwarzwert (0,3V) 
nachträglich eingestellt werden.

Bild 4:
die drei verstärkten RGB-signale (0V bis 2,5V) werden nun über sechs 
Sample&Hold schaltungen wie folgt gemittelt (beschrieben für signal R):
- nicht invertierender eingang: R-signal 0V bis 2,5V im MHz(?) bereich 
(die genaue frequenz intressiert mich hier nicht)
- Ist LEFT_START high, wird so analoger schalter aktiv --> nur die erste 
hälfte (30µs) einer zeile wird gesampelt.
- in "üblichen" S&H schaltungen folgt ein kondensator mit etwa 1nF. ich 
habe hier ein RC-glied gewählt mit einer grenzfrequenz von ~33,8kHz 
(30µs). darüber sollen die einzelnen R-Signale der linken zeilenhälfte 
gemittelt werden.
- Ist LEFT_START low, wird der letzte spannungswert solange gehalten, 
bis LEFT_START wieder high. Also für die zeit, wenn die rechte 
zeilenhälfte aktiv ist (30µs) wird der zuletzt gemittelte spannungswert 
der linken hälfte gehalten (hold).

am ende der S&H schaltung ist ein weiterer TP mit 150Hz Grenzfrequenz. 
Über diesen Tiefpass sollen mehrere zeilen gemittelt werden. dieser TP 
kann auch bspw. auf 50Hz gesetzt werden, um einzelne bilder zu mitteln. 
ich hab ihn etwas hochgesetzt, damit das ambilight evtl. nicht zu 
langsam ist. lässt sich ja noch anpassen.

Bild 5:
hier hab ich mich mal einer beispielschaltung von www.l e d - t r e i b 
e r.de (darf ich den link posten? :)) bedient. diese setzt eine 
eingangsspannung auf ein PWM signal um, welches von 0% bis 100% gedimmt 
werden kann --> LED komplett aus oder voll an mit quantisierungsfreien 
zwischenstufen ^^ feine sache.
die schaltung hab ich so angepasst, dass sie die eine spannung zwischen 
0V und 2,5V in 0% bzw. 100% umsetzt.

soweit bin ich gerade. als nächstes schau ich nach nem MOSFET-Treiber 
für LED-stripes (mehrere 20mA LEDs in Reihe). aus eigener erfahrung 
weiss ich, dass die eine große fläche (die es nun mal hinter meinem TV 
gibt ^^) besser homogen ausleuchten, als einzelne power-LEDs mit 350mA 
oder mehr. ausserdem werden die farben rot grün und blau sehr gut 
gemischt. man bekommt keine einfarbigen flecken bei mischfarben.

wer es bis hier in mit lesen ausgehalten hat, an den nun die fragen :)
1. meiner meinung nach, sollte das ganze vom prinzip her funktionieren. 
seid ihr da selber meinung? habe ich grobe denkfehler im konzept?

2. ich bin mir  nicht sicher, ob die S&H schaltung (bild 4) so 
funktionieren wird mit dem RC-glied. hat jemand erfahrung in S&H 
schaltungen? lässt sich hier was verbessern?

3. allgemeine kritik / hinweise zum design?

4. Kann ich das RGB-signal vom SCART direkt verdrahten? oder brauch ich 
eine entkopplung?

5. Pin 16 am SCART anschluss: RGB Umschalt-Signal Ein-/Ausgang (1–3 V 
high (RGB), 0–0,4 V low (Composite = FBAS))
Lege ich das fest auf 3V, damit der sender (tv-receiver) mir das RGB 
signal schickt und nicht Composite?

6. Pin 8 am SCART anschluss: AV-Umschaltung/Seitenverhältnis (0–2 V = TV 
(Standard), 5–8 V = AV 16:9, 9–12 V = AV 4:3, >= 10k Ohm)
Wer schaltet das signal? Empfänger (ich) oder Sender (tv-receiver)? 
Muss/sollte ich das auswerten? (wegen schwarze balken um das eigentliche 
bild --> ambilight wäre dunkler)

7. und wenn jemand ne ahnung hat, wie ich n 0V-5V PWM-signal auf 24V mit 
2W bis 4W bringe, für anregungen bin ich dankbar ^^

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
wenn das projekt abgeschlossen ist, werde ich schematic, layout und 
bauteilliste hier veröffentlichen!!
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

hoffe es ist euch nicht zu viel auf einmal :)
bin auf antworten gespannt...

freddy0815

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

wo kommt das RGB her? Willst Du nur DVD-Player/DVB-Signale auswerten?
Aus der Scartbuchse eines TV selbst kommt kein RGB raus.

Die Variante LM1881 und MonoFlop ist erstmal unproblematisch.

Deine Filtergeschichte habe ich noch nicht sortiert.

PS: nur was man nicht in Assembler programmieren kann, muß man löten... 
;-)

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Fredrik Ha (fred0815)
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achso, das sollte ich vielleicht auch dazu sagen, was ich überhaupt 
auswerten will :D
habe dvd-player und kabel-receiver über hdmi am tv dran. beim dvd-player 
bin ich mir nicht ganz sicher, aber beim kabelreceiver kommt parallel 
zum hdmi signal auch über scart das signal raus.
dieses signal möchte ich nun direkt mit meinem ambilight auswerten.

nun ist mir bekannt, dass manche geräte nicht voll "scart-konform" sind 
und das RGB-signal nicht parallel übertragen sondern nur FBAS. ich hoffe 
dass meine markengeräte dies nicht tun, hab aber grad kein scart kabel 
im haus zum nachmessen. also mach ich halt gleich ne schaltung ;)

PS: meine brüder können nicht programmieren, aber n lötkolben haben sie 
^^

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

naja, das ist wohl gerade bei Markengeräten eher davon abhängig, wie der 
Hersteller zu den verschiedenen Kopierschutzgeschichten steht, was wo 
wann gleichzeitig oder garnicht rauskommt. Speziell wenn HDMI im Spiel 
ist.

Ansonsten kommt bei RGB-Out Einstellung eben RGB raus und aus FBAS das 
Sync-Signal. Praktisch kommt meist das komplette FBAS auch bei RGB raus, 
weil alles anderere Zusatzaufwand wäre und beim TV sowieso das 
Amplitudensieb bzw. der Sync-Separator am FBAS hängt.

Ansosten stimme ich Dir darin zu, daß es durchaus Spaß macht mit 
Lochraster, Steckbrett o.ä. einfach mal sowas zusammenzulöten und zu 
schauen.

LM1881 zusammenlöten, MonoFlop dahinter, RGB-Umschalter ranknoten und 
schauen, was passiert.

Die CMOS-Multiplexer (4051...4053) machen sich gut als Video-Umschalter, 
NE592 als Trennverstäker (waren so etwa die Teile des alten 
Teleclub-Decoders am C64 Userport, da wurden in einer bestimmten Folge 
die Zeilen invertiert, daß mußte nur passend zurücksortiert werden).
Schöne alte analoge Welt eben. :-)

PS: ich kann Löten und Programmieren, habe aber keinen Bruder und 
brauche eigentlich auch kein Ambilight... ;-)

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Fredrik Ha (fred0815)
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hallo Michael,

danke für den hinweis mit hdcp und hdmi. da besorg ich mir doch erstmal 
n scart-kabel und schau was wann wie aus den geräten rauskommt ^^
aus dem steckbrettalter bin ich raus. für n paar euro kann ich mir ne 
platine machen lassen. und bei 15 ICs (noch ohne LED treiber) mit 
entsprechend hühnerfutter, geb ich lieber n 5er aus als 5 tage löten und 
n steifen hals ;)

deine ICs schau ich mir morgen mal an.

bis dahin vielen dank!
freddy0815

Autor: Matthias M. (ms1080)
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das ganze klingt sehr interessant und würde mich interessieren wie es 
weitergeht da ich mir auch etwas in der art bauen möchte. leider weis 
ich nicht wie das signal am scart ausgang aussieht um es direkt mit 
einem avr zu zerhacken und per hardwarepwm auszugeben

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Hi,
schön dasss es noch andere Löter gibt :-))

Habe seinerzeit die 4538 mit Hilfe eine Kettenschaltung von 555er 
realisiert.
Bei ELV gab es mal den VÜB7000. dort habe ich mich etwas beid er 
Synchronimpulsauswertung bedient(einen eigenen erzeugt). Das es den 
LM1881 gibt, wusste ich damals noch nicht.
Der Vorteil einer weiteren Verkettung der Monoflops wäre der, das Du 
nicht nur den Start, sondern auch den Stop-Zeitpunkt jeder (Halb)Zeile 
(links/rechts) einstellen könntest.
Weiterhin habe ich den Bildaustastimpuls auf eine Monoflopkette gelegt. 
Somit kannst Du oben und unten den Bildrand beschneiden. analog zur 
Zeileninformation, wo Du nun links und rechts beliebig einrücken 
könntest.
Sieh Dir nochmal das Datenblatt vom LM1881 an. Eineige Ausgaänge sind 
OpenCollector. Über den Kollektorwiderstand und nachfolgendem kleinen 
Kondensator lässt sich die Dauer des Burst etwas in die Länge ziehen.

Der U->PWM sieht mir etwas kompliziert aus. Aber wenns so funktioniert 
:-))
Ich füge bei Komparatoren generell eine kleine Hysterese ein, damits 
beim Übergang nicht schwingt.

Bei der Anzeige der einzelnen (leider nur drei) Grundfarben wird im 
allg. nur eine breiiige Farbe rauskommen(blaugraubeigedunkelbunt). War 
bei jedenfalls so. Du solltest auf jeden Fall die Farbdiffrenzen 
verstärken und bei entsprechenden (kleinen) Rot/Grün Differenzen die 
Roten oder jeweils Grünen Farbtöne stärker darstellen. Für die anderen 
Farbkombinationen ebenso.

Zusätzlich tät ich eine Summenschaltung einfügen, die separate Gelbe und 
Weiße LEDs schaltet. (Gelb=Rot+Grün: wenn beide gleich stark)
Weiß=Rot+grün+blau, aber auch nur, wenn alle drei Farbe exakt die 
gleichen Spannungen haben.

Sonst sieht es doch ganz gut aus. Den LED Treiber habe ich mir jetzt 
noch nicht angesehen.

Viel Erfolg, ich lese hier mal weiter mit.

Gruß
Axelr.

edit: sind einige Rechtschreibfehler drinn - sry.

Autor: Fredrik Ha (fred0815)
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Hallo Axel,

sehr interessant dein beitrag! die sache mit dem beschneiden der 
bildränder lass ich mir mal bei nem kaffee durchn kopf gehn. ne gute 
idee!

> Der U->PWM sieht mir etwas kompliziert aus. Aber wenns so funktioniert
> :-))
> Ich füge bei Komparatoren generell eine kleine Hysterese ein, damits
> beim Übergang nicht schwingt.

die U->PWM schaltung hab ich mir von www.led-treiber.de abgeguckt. denk 
mal das wird schon gehn :)

> Bei der Anzeige der einzelnen (leider nur drei) Grundfarben wird im
> allg. nur eine breiiige Farbe rauskommen(blaugraubeigedunkelbunt). War
> bei jedenfalls so. Du solltest auf jeden Fall die Farbdiffrenzen
> verstärken und bei entsprechenden (kleinen) Rot/Grün Differenzen die
> Roten oder jeweils Grünen Farbtöne stärker darstellen. Für die anderen
> Farbkombinationen ebenso.
> Zusätzlich tät ich eine Summenschaltung einfügen, die separate Gelbe und
> Weiße LEDs schaltet. (Gelb=Rot+Grün: wenn beide gleich stark)
> Weiß=Rot+grün+blau, aber auch nur, wenn alle drei Farbe exakt die
> gleichen Spannungen haben.

sehr guter hinweis. da wär ich auf die nase gefallen. lässt sich 
vielleicht die farbdifferenz mittels berechnung des farborts der drei 
grundfarben R, G und B bestimmen?
r = R / (R+G+B)
g = G / (R+G+B)
b = B / (R+G+B) = 1-r-g

wenn r=g=b=0,3333 hat man ein reines weiss.
gemäß: 
http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Bild:CIE...
kann man r, g und b auswerten (weiss noch nicht wie ^^) und die 
entsprechende farbe übersteuern, um satte farben zu bekommen.


nun brauch ich n bissle zeit zum denken :)

schönen samstag!

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