Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Lange LED-Zeile mit Übergang als Anzeigeinstrument (Arduino)


von N. M. (n_m402)


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Hallo Ihr, ich bin was die neuesten TTL/Cmos-IC's betrifft vielleicht 
nicht mehr so firm, sodaß mir hier jemand helfen kann:
Ich möchte als Anzeigeinstrument für eine Gleichspannung eine lange 
LED-Zeile mit möglichst vielen einzelnen LED's haben, die darüberhinaus 
auch einen glatten Übergang von einer zur anderen haben, jeweils eine 
oder maximal 2 aktiv.
Ich könnte das z.B. mit einem Arduino machen, was allerdings die Zahl 
der LED's auf die Zahl der Digout's beschränkt, zudem sind nicht alle 
Digout's PWM-fähig, was nur harte Übergänge ermöglicht.
Hat da jemand eine Idee, mit einem schlauen IC die Digout's des Arduino 
drastisch zu vermehren, wömöglich PWM-fähig?
Viele Dank!

Falls jeman wissen will, für was das genau ist: 
https://www.mariner.lima-city.de/tipselektrischearduinoruderlage.html

von J. S. (jojos)


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ein Stück LED Streifen mit WS2812, braucht nur 1 Bit und ist sogar in 
Farbe.

von Schlaumaier (Gast)


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Klor

https://www.amazon.de/Youmile-LED-Balkenanzeige-10-Segment-4xSupergr%C3%BCn-Ein-LED-Balkendiagramm/dp/B093WQKX1V

Ansteuerung entweder SO.

https://docs.arduino.cc/built-in-examples/display/BarGraph

Oder wenn es länger wird einfach ein Schieberegister nehmen o. ein 
PFC-8574 PRO Balkenanzeige.

Ein Schieberegister stelle ich mir einfacher vor da man die in Reihe 
schalten kann.

von Schlafloser (Gast)


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Hallo,
Ich denke das was du suchst nennt sich multiplexing.
https://www.mikrocontroller.net/articles/Multiplexen

Ist halt mit einiges an Hardware verbunden.
Oder gleich fertige Ics.
Z.b PCA9955 oder dessen Brüder, das sind je 16 LEDs über I2c.

Falls ein und aus reicht geht auch ein oller Port Expander (PCF8574)

von Gerald K. (geku)


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Es gibt eckige anreihbare LED's :

https://www.elpro.org/de/232-eckige-leds


Für die Ansteuerung kann man den MSP430G2553IPW28 mit 24 Io-Pins 
verwenden. Wenn zu wenig ist kann mann die Leds in eine Matrix schalten. 
Z.B. 8x8 für 64 Leds oder 16x8 für 128 Leds. Der MSP430G besitzt auch 
einen DAC mit 10 Bit. Dann kann man die untersten 3 Bits weg lassen.

Man kann auch mehrer MSPs kaskadieren

: Bearbeitet durch User
von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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>könnte eine LED-Zeile dienen, deren Basisbreite wirklich groß ist (~50cm), deren
>LED's so hell sind, daß man sie auch im Sonnenschein erkennt, ohne sie direkt 
anzusehen.

Ob dazu ein gewöhnliches IC ausreicht? Es gibt heute sehr helle LED mit 
ausreichendem Öffnungswinkel aber die sind nicht ganz so billig. 6000 
Millicandela und 120 Grad von Kingbright kosten bei Conrad pro Stück um 
1€.
Wenn das IC auch noch multiplext wird es noch dunkler.

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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N. M. schrieb:
> Falls jeman wissen will, für was das genau ist

Völliger Unsinn.

Da wird eine mechanische Stellung per Elektrik und im Sonnenlicht 
unsichbaren LEDs abgebildet, und soll auch noch seewasserfest sein.

Wenn die Ruderanlage noch mechanisch über umlaufenden Seilzug 
funktioniert, würde ich einfach einen mechanischen Zeiger ins Seil 
einhängen.

Wenn es elektrisch erfolgt, würde ich auf ein KFZ (maritime Ausführung) 
Zeigerinstrument (Tankanzeige o.ä.) als visuelles Ruderblatt setzen. Das 
passende Modell akzeptiert direkt oder über Vorwiderstand 0-10V.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

N. M. schrieb:
> Ich könnte das z.B. mit einem Arduino machen, was allerdings die Zahl
> der LED's auf die Zahl der Digout's beschränkt, zudem sind nicht alle
> Digout's PWM-fähig, was nur harte Übergänge ermöglicht.
Nur wenn man nicht programmieren kann.

> Hat da jemand eine Idee, mit einem schlauen IC die Digout's des Arduino
> drastisch zu vermehren, wömöglich PWM-fähig?
Charlieplexing ist ohne weitere HW dafuer sehr gut geeignet, wenn da 
immer nur max. 2 LEDs "gleichzeitig" leuchten sollen. Deine PWM musste 
dir halt selber programmieren: Wenn der µC nix anderes machen soll, als 
den ollen Balken anzeigen, sollte das simpel machbar sein. So viel 
verschiedene PWM wirste nicht brauchen. Ich bezweifle mal, dass man beim 
schnellen draufgucken da eine hochaufgeloeste PWM braucht. 2 bit (also: 
zappenduster, funzelig, halblebig, hell) werden da wohl reichen.

Gruss
WK

von Schlaumaier (Gast)


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>könnte eine LED-Zeile dienen, deren Basisbreite wirklich groß ist (~50cm), > 
deren LED's so hell sind, daß man sie auch im Sonnenschein erkennt, ohne > sie 
direkt

Im Notfall selbst bauen.

Klingt doof aber bei der Größe macht man das SO.

Man nehme ein Kasten baue in ihn einige LED's  ein, und schalte sie 
zusammen. Dann mache man über diese Kasten eine durchleuchtende 
Abdeckung und fertig ist das ganze.

Genau SO funktionieren auch LED-Leuchten aller Art.

Das Sonnenscheinproblem kann man mit der richtigen Abdeckung relativ gut 
in den Griff bekommen. Es gibt da Prima Bastelglas. Für Farbe entweder 
die LED'S nehmen oder farbige Folie auf klares Bastelglas kleben.

Wie gesagt. Die Industrie macht es schöner aber geht genau SO vor.

Wenn die LED noch Kühlung braucht ist sicher noch Platz dafür ;)

von N. M. (n_m402)


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Michael B. schrieb:
> Völliger Unsinn.

Eine mechanische Anzeige wäre 1000mal so kompliziert wie die 
elektronische Variante. Das elektromechanische Anzeigeinstrument für die 
Ruderlage gab es schonmal, äußerst unbefriedigend, zu klein, zu weit 
weg, nur schwierig abzulesen. Nicht umsonst hat man im Auto große, 
deutlich ablesbare Instrumente für Drehzahl und Geschwindigkeit direkt 
vor der Nase.
Die Seewasserfestigkeit ist in der Tat ein Problem, nicht nur in diesem 
Fall, aber wenn man das selbst baut, hat man das (hoffentlich) besser im 
Griff.
Ja, die Ruderanlage funktioniert tatsächlich per Seilzug, aber das 
Ruderlagepotentiometer ist halt schon da (für den Autopiloten).
Die rechteckigen LED's habe ich einstweilen schon bestellt. Nach links 
rot, nach recht grün, in der Mitte sollen die beiden mittleren LED* 
gleichzeitig leuchten

Schlafloser schrieb:
> Ich denke das was du suchst nennt sich multiplexing.
Ja, sowas hat mir auch vorgeschwebt, aber mir fehlt der Überblick über 
die einschlägigen IC's.

Gerald K. schrieb:
> Es gibt eckige anreihbare LED's :

Ja, die habe ich einstweilen schon bestellt.

Schlaumaier schrieb:
> Im Notfall selbst bauen.

Ja, nichts anderes habe ich vor. Die LED's kommen in ein Aluprofil, und 
das wird an die Unterseite der Kuchenbude montiert (ohne die Stehhöhe zu 
beeinträchtigen) so daß es der Rudergänger direkt vor der Nase hat.

Üblicherweise werden solche Instrumente über dem Niedergang montiert (da 
war auch das vorherige Instrument), fast 3m von der Steuersäule 
entfernt. Wer schonmal mit so einem Schiff (43') ein (kompliziertes) 
Anlegemanöver gefahren hat, weiß wie wichtig die Ruderlage ist. Das 
Steuerrad funktioniert im Prinzip wie beim Auto, aber halt nur im 
Prinzip! Es gibt 1000e Segelvideos im Youtube, einfach mal kucken, wo 
und wie die ihre Instrumente plaziert haben!
Einstweilen vielen Dank!
Norbert Mariner

von Michael B. (laberkopp)


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N. M. schrieb:
> Eine mechanische Anzeige wäre 1000mal so kompliziert wie die
> elektronische Variante

Sicher nicht.

Die könntest du einfach bauen, während du bei der elektronischen schon 
bei den Grundlagen fragen musst, und nei Stromausfall die Anzeige weg 
ist.

N. M. schrieb:
> zu weit weg, nur schwierig abzulesen

Na das lässt sich auch bei den LED hinkriegen wenn man sich ungeschickt 
genug anstellt.

von Jörg R. (solar77)


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N. M. schrieb:
> Ich möchte als Anzeigeinstrument für eine Gleichspannung eine lange
> LED-Zeile mit möglichst vielen einzelnen LED's haben..

LM3914, lässt sich auch kaskadieren:

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm3914.pdf


„Möglichst viele LEDs“ sollte schon genauer angegeben werden.

von N. M. (n_m402)


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Hallo Ihr,

Jörg R. schrieb:
> „Möglichst viele LEDs“ sollte schon genauer angegeben werden.

Jedenfalls mehr als das Dutzend, das der Arduino von Hause aus kann.

Michael B. schrieb:
> und nei Stromausfall die Anzeige weg
> ist.

Stromausfall mitten im Anlegemanöver ist wirklich extrem 
unwahrscheinlich. Da würde dann vermutlichlich auch die Maschine stehen 
bleiben, und man hätte dann ganz andere Probleme!

Beim Strecke Segeln braucht man die Ruderlageanzeige nicht, da genügt 
die Markierung auf dem Rad, um den Segeltrim zu checken, ist vermutlich 
sowieso genauer.
Das Problem sind vor allem Anlegemanöver. Wenn das Schiff wenig oder 
keine Fahrt macht, ist die Ruderwirkung sehr gering oder nicht 
vorhanden. Da wirken dann Kräfte wie Wind, Strömung, Wellen viel stärker 
auf das Schiff ein. Das kann man ausgleichen, indem man kurz mit der 
Maschine Gas gibt. Wenn man dann nicht sicher weiß, wie das Ruder steht 
BEVOR sich das Schiff in Bewegung setzt, geht so ein Manöver leicht in 
die Hose!

Schlafloser schrieb:
> Z.b PCA9955 oder dessen Brüder, das sind je 16 LEDs über I2c.

Ja, das trifft meine Vorstellungen ziemlich gut. Ich denke, ich werde 
mich dem PCA9956A nähern. Der I2C Anschluß versetzt mich in die Lage, 
einen ESP-Winzling statt einem Arduino zu verwenden. Nur schade, daß der 
ein extra Netzteil braucht (für 12V). Dafür kriegt man WiFi oder 
Bluetooth automatisch mit, das vereinfacht dann auch die Verdrahtung.

Vielen Dank an alle!
Norbert Mariner

von Stefan F. (Gast)


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Max7219 hat ein SPI Interface und steuert bis zu 64 Led's an. Die 
Helligkeit kann durch einen Widerstand und per Software gesteuert 
werden.

von Schlaumaier (Gast)


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N. M. schrieb:
> Der I2C Anschluß versetzt mich in die Lage,
> einen ESP-Winzling statt einem Arduino zu verwenden

Das gibt es aber auch noch einfachere :9

z.b.  Portexpander MCP23017  16 Ports
oder PCF8575 Remote16-BIT I2C

Die sind beide sehr einfach über "die üblichen Verdächtigen" zu 
bekommen.

Und bestelle gleich ein Pfund Widerstände (300 Ohm sind ne gute 
Hausnummer) dazu.

Led mit Widerstand an einen der Pins.  Befehl via Arduino-ide + Libs 
senden, fertig.

Einziger Unterschied zum pcf-8574 ist, das man hier die Seite mit Senden 
muss. Da es ja 16 Bit sind. ;)

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Soll es eher eine LED-Punktskala sein, wo immer nur eine LED leuchtet 
oder eine Thermometerskala? Die braucht natürlich mehr Strom, ist aber 
leichter abzulesen.

P.S. Das Schiff heisst "festina lente", das kannte ich noch vom 
Lateinunterricht, ein Wahlspruch von Kaiser Augustus. "Eile mit Weile" 
ist die deutsche Version.
https://de.wikipedia.org/wiki/Liste_lateinischer_Phrasen/F#Festina_lente.

von Jörg R. (solar77)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> Soll es eher eine LED-Punktskala sein, wo immer nur eine LED
> leuchtet..

N. M. schrieb:
> ..jeweils eine oder maximal 2 aktiv.

von N. M. (n_m402)


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Hallo Ihr,

Jörg R. schrieb:
>> Soll es eher eine LED-Punktskala sein

Eine Punktskala, nur wäre es schön, wenn die Mitte durch 2 LED's 
kenntlich wäre.

Christoph db1uq K. schrieb:
> P.S. Das Schiff heisst "festina lente"
Da sind die Lateiner im Vorteil. Üblicherweise (ohne Latein) vermutet 
man da einen (weiblichen) Vor- und Nachamen dahinter.

Schlaumaier schrieb:
> Das gibt es aber auch noch einfachere :9

Habe schon gesehen, nur 1 Lieferant, teuer. werde mir die Alternativen 
noch ansehen.
Vielen Dank
Norbert Mariner

von Stefan F. (Gast)


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N. M. schrieb:
> Eine Punktskala, nur wäre es schön, wenn die Mitte durch 2 LED's
> kenntlich wäre.

Dann schließt du in der Mitte einfach 2 LEDs an.

von Schlaumaier (Gast)


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N. M. schrieb:
> Habe schon gesehen, nur 1 Lieferant, teuer. werde mir die Alternativen
> noch ansehen.

Die von mir genannten sind in der 1-2 Euro Klasse. Und Anleitungen für 
Arduinos gibt es dazu jede Menge im Netz.

Sind halt Standard-Teile wie widerstände.

von Gerald B. (gerald_b)


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HT16K33 kann 8x16 LEDs, macht 128 Stck, davon max 8 Stck per I2C 
adressierbar, macht 1024 LEDs. Und wenn das immer noch nicht reicht, per 
I2C Expander nochmals die Zahl erhöhen ;-)

von N. M. (n_m402)


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Hallo Ihr,
Gerald B. schrieb:
> macht 1024 LEDs.
Ganz so viele müssen es nicht sein, habe sowieso nur 2 
Hunderter-Packungen LED's.

Schlafloser schrieb:
> Z.b PCA9955 oder dessen Brüder, das sind je 16 LEDs über I2c.

Habe mir inzwischen das (umfangreiche) Datenblatt des PCA9956 
reingezogen. Das Ding ist sehr flexibel, mehr als ich brauche, aber die 
Handhabung ist nicht ohne. Es gibt zwar ein fertiges Modul für 
Servoansteuerung (auch das kann er), aber weil es ansonsten nur das 
nackte IC gibt, werde ich mich mit Platinenerzeugung nach langen Jahren 
wiedereinmal auseinandersetzen müssen. Weiß da Jemand einen 
Platinenhersteller, der sich auch mit kleinen Stückzahlen zu 
erschwinglichen Preisen abgibt? (Ich arbeite mit KiCad, und ich denke 
die Files bringe ich zustande).
Vielen Dank
Norbert Mariner

von Gerald B. (gerald_b)


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Wenn du aus KiCad einen Satz Gerberfiles rausbekommst, macht dir das so 
ziemlich jeder Auftragsfertiger. Ich persönlich bestelle bei Elecrow.com
Die haben auch einen Onlinekalkulator, was es kostet. Minimum sind 5 
Platinen. Aber bei den Preisen sollte es daran nicht scheitern

von Stefan F. (Gast)


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N. M. schrieb:
> Weiß da Jemand einen
> Platinenhersteller, der sich auch mit kleinen Stückzahlen zu
> erschwinglichen Preisen abgibt?

JLCPCB mach 5 Platinen für ca. 10 Euro.

von Wilhelm M. (wimalopaan)


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N. M. schrieb:
> Ich könnte das z.B. mit einem Arduino machen, was allerdings die Zahl
> der LED's auf die Zahl der Digout's beschränkt, zudem sind nicht alle
> Digout's PWM-fähig, was nur harte Übergänge ermöglicht.

Nein.
Nimm APA-102 mit SPI-Schnittstelle. Damit sind 100 LED kein Thema. Gibt 
es als fertige (flexible) Streifen.

von N. M. (n_m402)


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Hallo Ihr,
Jörg R. schrieb:
> LM3914, lässt sich auch kaskadieren
Den habe ich mir mal angesehen, er ist innerlich wie äußerlich 
ausschließlich analog, dadurch gnadenlos einfach, Extras gibt es nur mit 
Sonderbeschaltung laut Applikation.
Effekte wie Überblendung sind, bedingt durch Dreckeffekte, auch dabei, 
aber offenbar nicht gleichmäßig in allen Kanälen. Dadurch werden sich 
Unstetigkeiten ergeben. Das wird sich vermutlich beim Kaskadieren noch 
verstärken.
Ich denke der ist es eher nicht.

Stefan F. schrieb:
> JLCPCB mach 5 Platinen für ca. 10 Euro.
Da werde ich mich mit Strippenziehen nicht mehr abgeben.

Interessant ist in diesem Zusammenhang die Evolution der 
Elektronikentwicklung. Angefangen habe ich anschließend an die Idee mit 
Zusammenlöten von diskreten Bauteilen (IC's gab es noch nicht bzw. waren 
viel, viel zu teuer). Erst danach kam die Zeichnung (von Hand), und dann 
eventuell die Tuschzeichnung der Platine (auch von Hand). Eine zeitlang 
habe ich auch die Platinen mit Letraset (gibts das noch?) geklebt.
Später kam erstmal die Zeichnung im Computer (mit Tango, war 
schweineteuer), die Hauptarbeit war die Erstellung der Bauteile in der 
Bibliothek (ich mochte die amerikanischen Symbole nicht), und alles 
möglichst genau durchgerechnet. Die Platinenhersteller boten 1, manchmal 
auch 3 kostenlose Proberunden, aber wollten eine Mindeststückzahl von 
500, manchmal 1000 Stück. Lötkolbenschwingen war nur beim Bestücken der 
Probeplatinen.
Inzwischen mache ich das nur noch als Hobby, und fast ausschließlich im 
Computer. Der Lötkolben kommt erst ganz Zum Schluß dran.
Viele Grüße
Norbert Mariner

von Michael B. (laberkopp)


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Schlafloser schrieb:
> Oder gleich fertige Ics.
> Z.b PCA9955 oder dessen Brüder, das sind je 16 LEDs über I2c.

Stefan F. schrieb:
> Max7219

N. M. schrieb:
> habe sowieso nur 2 Hunderter-Packungen LED's.

Also wohl simple 20mA LEDs.

N. M. schrieb:
> Übergang von einer zur anderen haben, jeweils eine oder maximal 2 aktiv

Da wurde schon zu Beginn geschrieben, dass

Dergute W. schrieb:
> Charlieplexing ist ohne weitere HW dafuer sehr gut geeignet, wenn da
> immer nur max. 2 LEDs "gleichzeitig" leuchten sollen.

https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.8.2

Es reichen 15 Ausgänge eines

N. M. schrieb:
> Arduino

um von über 200 LEDs eine mit 20mA oder 2 mit 10mA leuchten zu lassen, 
ohne weitere Hardware ausser 15 Vorwiderständen.

Aber scheinbar WILL man unbedingt die komplizierte Lösung, die 
überfordert  die simple mechanische lehnt man ja auch ab.

von Route_66 H. (route_66)


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Hallo!
Für die Mittelstellung würde ich eine Duo-LED in rot/grün nehmen.
Die leuchtet bei gleichzeitiger Ansteuerung dann gelb.

von N. M. (n_m402)


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Hallo Ihr,
Michael B. schrieb:
> Aber scheinbar WILL man unbedingt die komplizierte Lösung, die
> überfordert  die simple mechanische lehnt man ja auch ab.

Am Kfz hat man die mechanische Lösung schon vor Jahren verlassen, 
obgleich sie überall eingeführt war. Da war die Distanz zwischen 
Aufnehmer (Rad) und Tachometer weniger als 2m, dazwischen kaum Räume, um 
die man die Tachowelle herumführen mußte. An meinem Schiff ist die 
direkte Distanz vom Ruderschaft bis Cockpit etwa 4m, und dazwischen so 
viele Räume, um die eine Tachowelle mit vielen engen Biegungen 
herumgeführt werden müßte, daß sich eine Gesamtdistanz von vielleicht 
10m ergeben würde. Zudem gibt auch nicht annähernd einen Anschluß für 
die Tachowelle an den Ruderschaft, müßte alles erst gebaut werden, und 
ebenfalls kein brauchbares Anzeigeinstrument. Man könnte natürlich auch 
ein Reduktionsgetriebe zwischenschalten, das die 3 1/2 Umdrehungen des 
Steuerrades auf 90° reduziert, und das irgendwie anzeigen. Soweit die 
Möglichkeiten für eine mechanische Lösung.

Ruderlagepotentiometer mit Ausgansspannung 0-12V gibt es schon. Da war 
ein Drehspulinstrument angeschlossen, wie gesagt äußerst unbefriedigend, 
eigentlich völlig unbrauchbar.
Mein Plan ist nun, am Autopiloten bzw. Ruderlagepotentiometer die 
Gleichspannung per Bluetooth oder WiFi auszusenden, und ein 
Anzeigeinstrument zu erzeugen, das dieses Signal aufnimmt und anzeigt. 
Dieses Instrument braucht dann als einzige Drahtverbindung 12V.
Von der Physiologie her kann man etwas Auffälliges ganz gut erkennen, 
ohne es direkt anzublicken oder zu fixieren, also gewissermaßen aus dem 
Augenwinkel. Dazu braucht der Ruderlageanzeiger eine genügend große 
Basisbreite (ist an der Unterseite der Kuchenbude reichlich vorhanden), 
und entsprechende Helligkeit. Das Ablesen aus dem Augenwinkel erspart 
vor allem enorm viel Zeit (und auch Denkarbeit), denn man muß den Blick 
nicht vom Zentrum des Geschehens abwenden, und ist trotzdem perfekt über 
die Ruderlage informiert. (an der Häufigkeit der Youtube-Videos zum 
Thema An- und Ablegen kann man sehen wie wichtig und schwierig das ist)
So what? Was ist nun einfacher? (von besser will ich nichts sagen).
Nichts für Ungut. So eine Diskussion sorgt dafür, daß man sein Konzept 
nochmal durchdenkt und auch an anderen Meinungen erprobt, kann nur von 
Vorteil sein!
Viele Grüße
Norbert Mariner.

PS: Es gab mal in den 60ern sowohl bei Mercedes als auch Opel einen 
Versuch, dieses Prinzip (mechanisch!) beim Autotacho einzuführen. Hat am 
wieder seinlassen, war wohl zu kompliziert.

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