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Sport-Display
Bei vielen Sportarten ist es nötig, neben der Spielzeit auch den Spielstand sowie weitere Daten anzuzeigen. Genau für diesen Zweck sind auch fertige Systeme erhältlich, die jedoch in der Regel recht kostspielig sind. Hier wird ein solches Sport-Display-System im Eigenbau am Beispiel Eishockey vorgestellt.
Überblick
Das System besteht aus Anzeigeelementen sowie einer Fernbedienung. Die Anzeigeelemente stellen die verbleibende Spielzeit (Farbe: rot; Format 12:34), den Spielstand (Farbe: gelb; zweistellig) sowie das aktuelle Drittel (Farbe: weiß; einstellig) dar. Das hier konkret vorgestellte System hat insgesamt den folgenden Aufbau:
Dabei werden hier zwei komplett gleiche Gesamtdisplays angesteuert (zum Beispiel für die Haupttribüne und die Gegengerade), im Prinzip können aber beliebig viele ergänzt werden.
Die Gesamtdisplays
Ein Gesamtdisplay besteht hier aus dem Zeitboard, den beiden Spielstandsboards und dem Drittelboard. Das Zeitboard bildet die Hauptplatine, auf ihr ist der Mikrocontroller PIC16F627A untergebracht, der die Daten der Fernbedienung empfängt und an die Anzeigen weiterleitet.
Die Anzeigen bestehen aus einzelnen LEDs, da fertige Siebensegmentanzeigen in den verschiedensten Farben und vor allem Ziffernhöhen fast nicht erhältlich sind. Die roten Zeitsanzeigen haben eine Ziffernhöhe von 25cm (8 LEDs pro Segment), die gelben Spielstandsanzeigen eine von 15cm (5 LEDs pro Segment, wie beim LED-Countdown II), und die weißen Drittelanzeigen 10cm (3 LEDs pro Segment).
Das sind insgesamt also mehr als 700 LEDs, eine ganze Menge!
Angesteuert werden die LEDs über CD4094-Schieberegister und ULN2803A-Darlington-Arrays. Der Strom für die LEDs wird pro Segment von der bewährten LM317-Konstantstromquelle bereitgestellt:
Für die roten und gelben LEDs wurde ein Strom von 25mA gewählt, für die weißen hingegen nur 12.5mA, da sie schon so sehr hell sind. Als LM317-Bauform wurde nicht das große TO-220-Gehäuse verwendet, sondern die TO-92-Variante, da diese hier ausreicht (im Gegensatz zum LED-Countdown II, bei dem superhelle LEDs verwendet wurden, die 100mA benötigen).
Damit der LM317 nicht die gesamte Differenzspannung verheizen muss, findet sich in den Segmenten mit weniger als acht LEDs noch ein zusätzlicher Widerstand in der Größenordnung 300Ω, an dem ca. 7.5V (bei 25mA) bzw. 3.75V (bei 12.5mA) abfallen. Das entspricht ca. 190mW bzw. 48mW, also können normale 0.25W-Widerstände verwendet werden.
Der LM317 verheizt dann nur noch Pdiss, gelb = (24V - 1.25V - 7.5V - 5 × 2V) × 25mA = 131mW bzw. Pdiss, weiß = (24V - 1.25V - 3.75V - 3 × 3V) × 12.5mA = 125mW (erlaubt ist maximal 600mW). Laut Datenblatt erwärmt sich das TO-92-Gehäuse des LM317 bei diesen Werten um ca. 20°C auf ca. 40°C; das ist kein Grund zur Beunruhigung: der LM317 ist im TO-92-Gehäuse bis zu einer Maximaltemperatur von 125°C spezifiziert, wir liegen da noch deutlich drunter.
Auf dem Zeitboard sitzt, wie schon gesagt, der Mikrocontroller; die Spielstandboards und das Drittelboard sind auf separaten Platinen untergebracht, um eine flexible Montage zu erlauben. Diese abgesetzten Boards sind mit dem jeweiligen Zeitboard über Netzwerkkabel verbunden, sodass sie sehr einfach angeschlossen werden können.
Datenübertragung
Verwendet wird die USART-Schnittstelle in bekannter RS232-Konfiguration (wie schon beim RS232-PWM-Dimmer). Aber die Länge des Kabels von der Fernbedienung zu den Gesamtdisplays kann bei diesem Anwendungszweck recht groß werden, daher wird hier das RS422-Protokoll verwendet.
Wo ist der Unterschied? RS232 ist ein Signalstandard, der absolute Spannungen verwendet (in dem Sinne, dass sie gegen eine gemeinsame Masse gemessen werden). Auf langen Datenleitungen ist das nicht so günstig, da durch Störfelder oder schlicht und ergreifend Verluste im Kabel sich die Absolutspannungen verschieben können, und so das Signal verfälscht wird. Die Reichweite von RS232 ist daher selbst bei geringerer Baudrate begrenzt, und kann im Allgemeinen 50m nicht wesentlich überschreiten. Der Ausweg lautet: differentielle Übertragung.
Das bedeutet, dass für jedes Signal zwei Leitungen benötigt werden, die im Idealfall auch noch miteinander verdrillt sind (aber natürlich voneinander isoliert). Diese Differenzspannung ist gegenüber Störungen wesentlich unanfälliger und erlaubt Übertragungsstrecken (bei einer immer noch hohen Baudrate) von bis zu 1000m. Dieser Signalstandard wird als RS422 bezeichnet. Glücklicherweise gibt es (wie mit dem MAX232 für den RS232-Standard) auch hier einen Pegelwandler-IC, nämlich den MAX488.
Für die differentielle Datenübertragung sollten verdrillte Adernpaare verwendet werden, daher wurde hier auf Netzwerkkabel (oder auch: Patchkabel) zurückgegriffen, die aus vier verdrillten Adernpaaren bestehen. Zudem haben sie den Vorteil, mit RJ45-Steckern zu enden, sodass sie mit entsprechenden Buchsen einfach und ohne Lötstellen ein- und ausgesteckt werden können; das erlaubt eine hohe Flexibilität.
Somit ist gewährleistet, dass die Fernbedienung an fast beliebigen Orten aufgestellt werden kann, solange die Zuleitung eine Länge von 1km nicht überschreitet.
Die Daten werden hier mit einer Baudrate von 128000 Baud gesendet, was - salopp gesagt - schon recht flott ist. Mit RS232 kämen wir (bei ca. 50m, wohlgemerkt) nicht wesentlich über 2000 Baud hinaus.
Schaltpläne des Gesamtdisplays
Hier sind nun die Schaltpläne der einzelnen Komponenten zu sehen:
Das Zeitboard
Hier ist zunächst der Schaltplan des Zeitboards zu sehen:
Hier finden Sie eine hochauflösende Version des Schaltplans; diese Schaltung muss für dieses Projekt 2× aufgebaut werden.
Betrieben wird die Schaltung mit einem 24V-Schaltnetzteil (48W). Diese 24V werden dann von einem Stepdown-Regler auf 5V heruntergeregelt, um die Spannung für den Mikrocontroller sowie die CD4094-Schieberegister und den MAX488 zu erhalten.
Das Herzstück des Gesamtdisplays, der PIC16F627A, übernimmt grob gesprochen zwei Aufgaben:
- Das Empfangen der Daten der Fernbedienung über die USART-Schnittstelle
- Das Weiterleiten der Daten an die Schieberegister des Zeitboards, sowie über die Adapter JP3-5 an die Spielstandsboards sowie das Drittelboard. Diese Schieberegister sind pro Board kaskadiert, sodass für jedes Board eine eigene Strobe-Leitung benötigt wird (siehe auch den Artikel zur Porterweiterung).
Bevor ich gleich noch auf die Details der Anzeigeplatinen-Software eingehe, hier zunächst noch die Schaltpläne der Spielstands-Boards sowie des Drittel-Boards:
Das Spielstandsboard
Hier finden Sie eine hochauflösende Version des Schaltplans; diese Schaltung muss für dieses Projekt 4× aufgebaut werden.
Das Drittelboard
Hier finden Sie eine hochauflösende Version des Schaltplans; diese Schaltung muss für dieses Projekt 2× aufgebaut werden.
Die beiden Schaltpläne sind sich sehr ähnlich und unterscheiden sich vom Konzept nicht von der Schaltung des Zeitboards, daher soll hier auf eine erneute Beschreibung verzichtet werden.
Details zur Gesamtdisplay-Software
Die aufgebaute RS422-Verbindung basiert auf acht Bit, und wir wollen im Wesentlichen sieben Segmente sowie zwei Dezimalpunkte ansteuern, also insgesamt elf verschiedene Adressen. Das waren jetzt einfach nur ein paar Zahlen, ja, und mensch könnte denken: na und? Aber auffallend ist ja, dass wir sieben Datenbits benötigen, und nicht acht. Denn jeder Adressat benötigt maximal sieben Bits. Bei einer Anzeige sind das die Segmente a, b, c, d, e, f und g, und bei den Dezimalpunkten (genauer: dem trennenden Doppelpunkt zwischen den Minuten und Sekunden) sogar nur ein Bit, nämlich an oder aus.
Wir haben also ein Bit übrig; dieses können wir als Maske nutzen (nennen wir dieses Bit im Folgenden Adress-Bit, und setzen wir es auf 0b10000000, also dezimal 128). Wenn es gesetzt ist, sind die restlichen sieben Bit eine Adresse, und wenn es nicht gesetzt ist, sind die restlichen sieben Bit anzuzeigende Daten.
Das heißt, um in einer Anzeige ein beliebiges Muster anzuzeigen, benötigen wir zwei Schritte; zunächst müssen wir die Adresse an das Zeitboard senden, und in dieser Adresse das Adress-Bit setzen. Danach können wir die Daten senden.
Konkret gilt folgende Adressenbelegung:
| #Adresse (dezimal) | #Adresse (binär) | zu sendendes Bit mit gesetztem Adress-Bit | verknüpftes Display / verknüpfter Punkt |
| 1 | 0b00000001 | 0b10000001 | Sekunden Einer |
| 2 | 0b00000010 | 0b10000010 | Sekunden Zehner |
| 3 | 0b00000011 | 0b10000011 | Minuten Einer |
| 4 | 0b00000100 | 0b10000100 | Minuten Zehner |
| 5 | 0b00000101 | 0b10000101 | Spielstand Heim Einer |
| 6 | 0b00000110 | 0b10000110 | Spielstand Heim Zehner |
| 7 | 0b00000111 | 0b10000111 | Spielstand Gast Einer |
| 8 | 0b00001000 | 0b10001000 | Spielstand Gast Zehner |
| 9 | 0b00001001 | 0b10001001 | Drittel |
| 10 | 0b00001010 | 0b10001010 | Doppelpunkt-Punkt oben |
| 11 | 0b00001011 | 0b10001011 | Doppelpunkt-Punkt unten |
Wenn wir Daten senden wollen, nutzen wir folgende Kodierung: die Bits 0:6 stehen für die Segmente a:g; bei den Doppelpunkt-Punkten reicht ein beliebiger Wert verschieden von Null, um ihn einzuschalten, und null, um ihn auszuschalten.
Hier eine Übersicht:
| darzustellende Zahl | zu sendende Daten |
| 0 | 0b00111111 |
| 1 | 0b00000110 |
| 2 | 0b01011011 |
| 3 | 0b01001111 |
| 4 | 0b01100110 |
| 5 | 0b01101101 |
| 6 | 0b01111101 |
| 7 | 0b00000111 |
| 8 | 0b01111111 |
| 9 | 0b01101111 |
Fazit: Die Gesamtdisplay-Software muss also eigentlich nur wenig leisten; 8-Bit-Daten empfangen und auf das Adress-Bit prüfen.
Empfängt das Gesamtdisplay für länger als eine Sekunde keine Daten, werden die LEDs automatisch abgeschaltet, und die Schaltung zieht weniger als 10mA. Wenn wieder Daten empfangen werden, schaltet sie sich automatisch wieder ein.
Und warum so kompliziert, und nicht einfach die Daten in einer festen Reihenfolge übergeben? Nun, dann wäre das System sehr störanfällig, denn wenn ein einzelnes Datenbit nicht vernünftig ankäme, wäre die Reihenfolge sofort gestört. Es zeigt sich: Ein bisschen mehr Aufwand an einer Stelle kann viel Ärger anderswo ersparen.
Für alle Interessierten gibt es den C-Quellcode und das fertig kompilierte Hex-File hier zum Download: SportDisplay.zip (14 KB)
Bilder der fertigen Zeit-, Spielstands- und Drittelboards
Das war wieder viel Text, daher hier ein paar Bilder der fertigen Boards; sie wurden allesamt auf Lochraster-Platinen, die wiederum von Kieferleisten gestützt werden, aufgebaut. Hier ist eines der beiden Zeitboards zu sehen:
Oben rechts besitzt das Zeitboard den Spannungsanschluss:
Die Anschlüsse für die Fernbedienung sowie die Spielstandsboards und das Drittelboard sind in Form von RJ45-Buchsen in den Holzrahmen eingelassen:
So sieht das Spielstandsboard aus:
Das ist das Drittelboard:
Die schiere Anzahl an LEDs (insgesamt über 700) macht es zu einer mühsamen Aufgabe, diese Boards zu verdrahten. Die Alternative sind fertig geätzte Platinen, doch bei dieser Größe sind sie alles andere als preiswert, und auch zu Hause nicht so leicht herzustellen; irgendwoher müssen die Preise der professionellen Anzeigesysteme ja kommen.
Die Fernbedienung
Obwohl das Protokoll der Datenübertragung von der Fernbedienung an die Gesamtdisplays sehr einfach ist, ist es doch eine Zumutung, dieses manuell zu versenden, oder jedes Mal selber die entsprechenden 8-Bit-Werte auszurechnen. Daher wurde eine Fernbedienung aufgebaut, die folgende Funktionen bietet:
- Ein- und Ausschalten des Displays (einfach: für länger als eine Sekunde keine Daten senden)
- Starten / Stoppen der Spielzeit
- Resetten der Spielzeit
- Auswahl der Spielzeit (von 5:00 bis 60:00 in Fünf-Minuten-Schritten, d.h. zwölf Zeiten)
- In- und Dekrementieren der Heim- und Gastspielstände
- Resetten des Spielstandes
- Spielstandsanzeige deaktivieren
- Auswahl des aktuellen Drittels (1, 2, 3, oder Drittel-Anzeige deaktiviert)
- optionales Schließen eines Relais (z.B. für eine Sirene oder Pausengong) bei Ablauf der Spielzeit für fünf Sekunden, durch Schalter aus- oder abwählbar
- manuelles Schließen des Relais über einen Drucktaster
Es ist ersichtlich, dass diese Fernbedienungs-Software ungleich umfangreicher sein wird, als die Gesamtdisplay-Software. Das ist aber durchaus auch so gewollt; denn die Displays sollen möglichst dumm sein, damit über die Fernbedienung alles (und zwar wirklich alles) gesteuert werden kann. Das hört sich vieleicht selbstverständlich an, aber es ist von essentieller Bedeutung, die funktionalen Bestandteile hier deutlich voneinander zu trennen. Die einzige Rest-Intelligenz der Displays ist die automatische Abschaltung bei Signalwegfall.
Der Schaltplan der Fernbedienung
Die Komplexität der Software spiegelt sich auch schon im Schaltplan wieder:
Hier finden Sie eine hochauflösende Version des Schaltplans.
Es gibt einige wichtige Punkte:
Hier wird der PIC16F707 verwendet, der eine Vielzahl von IO-Pins bereitstellt. Das ist hier auch zwingend erforderlich, um den Aufbau so klein wie möglich zu halten.
Anschluss der Gesamt-Displays: In die Stecker JP1 und JP2 kann jeweils ein Netzwerkkabel gesteckt werden, welches dann zu den Gesamt-Displays führt.
Die Spannungsversorgung: Dies geschieht über den Jumper JP1. Das bedeutet, dass eines der Gesamtdisplay-Boards (eben genau das, welches über den JP1 verbunden wurde) die Fernbedienung mit Strom versorgt. Es sollte also dasjenige verwendet werden, welches die kürzere Zuleitung besitzt.
Die Vorwiderstände der Sieben-Segment-LEDs wurden weggelassen. Geht es da mit rechten Dingen zu? Ja, denn die Ausgänge des CD4094 begrenzen den Strom automatisch auf einen Wert zwischen 2-5mA.
Die Fernbedienung spiegelt - wenn mensch so will - ein hier drittes Gesamtdisplay wider, wenn auch wesentlich kleiner. Die zweistelligen Siebensegment-Anzeigen sind daher, um den Verdrahtungsaufwand sowie den Strombedarf gering zu halten, gemultiplext. Im Allgemeinen wird durch Multiplexen kein Strom gespart, aber hier müssen die Anzeigen ja auch nicht überaus hell sein (2-5mA pro Segment). Ohne Multiplex würden alle anzuzeigenden Segmente bei diesem Strom laufen, mit Multiplex hier nur die Hälfte. Also spart das Multiplexen hier Strom. (Die Verwirrung kommt daher: beim echten Multiplexing werden höhere Ströme verwendet, um die kürzere On-Time zu kompensieren. Das fällt hier weg.) Mehr Informationen zum Thema Multiplexing sind übrigens im Bericht der Zeitschaltuhr zu finden.
Über den Jumper JP3 können externe Verbraucher eingeschaltet werden, der maximale Schaltstrom bei 230V AC beträgt 6A.
Noch ein kleines Schmankerl: Die Dioden D1-D4 am Drehschalter SW12 bilden ein Oder-Gatter, um die vier Pins auf zwei abzubilden (indem von dezimal nach binär gewandelt wird). Das ginge bei dem 12er-Drehschalter SW11 auch, aber dort würden wesentlich mehr Dioden benötigt. Warum wird das hier überhaupt getan? Um einen IO-Port frei zu bekommen, denn sonst wäre nichts mehr für den Doppelpunkt der Fernbedienung mehr übrig geblieben. (Anmerkung: Der Doppelpunkt kann in der Fernbedienung nur als Ganzes ein- oder ausgeschaltet werden, obwohl er auf den Zeitboards in zwei Adressen aufgesplittet wurde. Diese Inkonsequenz ist leider nicht mehr aufgehoben worden, aber sie tut ja auch niemandem weh.) Lange Rede, kurzer Sinn: Das Dioden-Oder-Gatter (wie zum ersten Mal in der Digitalen Ampel vor vielen Jahren benutzt) hat den Tag mal wieder gerettet. Ist es nicht schön, wenn so etwas passiert?
Details zur Fernbedienungs-Software
Auch die Beschreibung der Fernbedienungs-Software soll hier nicht zu kurz kommen, ist sie ja ein integraler Bestandteil des gesamten Sport-Displays.
Anders als die Gesamtdisplay-Software ist die Fernbedienungs-Software sehr zeitkritisch. Das liegt an den LED-Displays, die hier gemultiplext werden. Das bedeutet, dass die Arbeit der Fernbedienung möglichst gleichmäßig über die Takte verteilt werden muss, sodass die Anzeige weder flimmert, noch zu dunkel wird.
Dazu wurden folgende Maßnahmen ergriffen:
- Das Senden der Displaydaten geschieht in regelmäßen Abständen automatisch über den Timer-Interrupt. Dazu sind alle Adressen und alle Displaywerte in einem Feld namens send_data[] gespeichert. Bei jedem Senden wird der Index im Array erhöht, sodass beim nächsten Senden der nächste Array-Index gesendet wird. Das Array ist insgesamt 23 Einträge groß, und gesendet wird mit f = ca. 4kHz, also dauert es für einen Datenwert im schlimmsten Fall 23 × 250μs = ca. 6ms bis zum Refresh, was für Anzeigezwecke sehr schnell ist.
- Alle Displaydaten wurden softwareseiting in Einer- und Zehnerwerte aufgesplittet, was zwar das In- und Dekrementieren mathematisch erschwert, aber enorm viel Laufzeit spart; denn jedes Mal Einer und Zehner zu ermitteln (denn diese werden ja beim Multiplex getrennt benötigt), kostet enorm viel Rechenzeit, und das Display beginnt zu flackern.
- Auch die ISR darf nicht zu vollgestopft werden, da sonst das Display flackert.
- Die Reihenfolge der Multiplex-Anweisungen sind sehr wichtig, dazu einfach in den Quelltext schauen.
- Insgesamt werden viele Variablen in dieser Software genutzt, die aber allesamt den Zweck haben, die Rechenauslastung des PICs zu reduzieren; und da der PIC16F707 sowieso einen ziemlich großen Datenspeicher besitzt, werden hier gerade einmal 35% ausgenutzt. Es ist also datentechnisch noch viel Platz übrig.
- Die verwendeten Taster werden softwareseitig entsprellt, und das ist auch unbedingt notwendig.
- Der PIC16F707 besitzt sehr viele Analog-Eingänge, die standardmäßig aktiviert sind; diese müssen ganz zu Beginn im Programm alle ausnahmslos deaktiviert werden.
Alle Details der Software hier aufzuzählen würde aber sicherlich zu weit gehen; der Quellcode ist aber sehr ausführlich dokumentiert, sodass er alle offenen Fragen beantworten sollte.
Für alle Interessierten gibt es den C-Quellcode und das fertig kompilierte Hex-File hier zum Download: SportDisplay.zip (14 KB)
Bilder der Fernbedienung
Hier sind ein paar Bilder der Fernbedienung zu sehen; es wurde ein elegantes Tischgehäuse verwendet, wofür dann noch eine spezielle Frontplatte sowie Rückplatte gefräst wurden. Dazu weiter unten mehr.
Das Gehäuse der Fernbedienung; schwarz angesprüht und mit entferntem Deckel:
Die Front- und Rückplatte vor Einbau; das verwendete Material ist Alucobond mit sogenanntem Butler-Finish; dieses Finish ist das schönste, das ich kenne, und kommt gebürstetem Edelstahl schon sehr nahe.
Die Frontplatten wurden übrigens mit dem kostenlos erhätlichen Programm Frontplatten Designer (für den fehlenden Bindestrich kann ich nichts) der Firma Schaeffer AG erstellt. Das Programm errechnet die Kosten einer Fertigung, und kann auch zu einer Bestellung der Platten genutzt werden. Es ist aber auch möglich, die .DXF-Dateien zu exportieren, und - sollte mensch Zugang zu einer CNC-Fräse haben - die Platten selbst anzufertigen.
Hier ist die fertige Platine der Fernbedienung zu sehen:
Das ist das Bedienpanel (eine genaue Bedienungsanleitung folgt weiter unten):
Das ist die Rückseite:
So sieht die Verdrahtung hinter dem Bedienpanel aus:
Die fertig ins Gehäuse eingebaute Fernbedienung sieht im Betrieb so aus:
Die weiße Drittelanzeige ist wirklich weiß und nicht blau, das ist ein bekanntes Problem meiner Digitalkamera; irgendwie scheint der Weißabgleich nicht immer tadellos zu funktionieren.
Das war es zu den Details der Fernbedienung. Es folgt nun eine komplette Bedienungsanleitung:
Bedienungsanleitung
Bei Inbetriebnahme sollten die Schritte in der folgenden Reihenfolge ausgeführt werden, um unnötige Verwirrungen zu vermeiden (bei zwei Gesamtdisplays natürlich für jedes Display separat):
Verbinden der einzelnen Module zu den beiden Gesamtdisplays
Die Module werden so zum Gesamtdisplay verbunden:
Als Verbindung dienen 50cm lange 1:1 Netzwerkkabel / Patchkabel. Die Länge dieser Kabel sollte 2m nicht wesentlich überschreiten.
Bei den Spielstandsboards gibt es einen kleinen mechanischen Unterschied; zwei besitzen die Anschlussbuchse zum Zeitboard auf der rechten Seite, und zwei besitzen die Buchse auf der linken Seite, was die Kabelführung vereinfachen soll. Technisch ist die Beschaltung aber vollkommen irrelevant, da die Schaltungen exakt gleich aufgebaut sind, und sich lediglich in der Position der Buchse unterscheiden.
Verbinden mit der Fernbedienung
Wie im obigen Bild schon eingezeichnet, wird das Netzwerkkabel zur Fernbedienung auf der Oberseite des Zeitboards eingesteckt. Dieses Kabel kann 80m oder länger sein.
An der Fernbedienung wird das Kabel ebenfalls in die entsprechende Buchse gesteckt. Dieses Kabel führt auch 24V, die als Stromversorgung der Fernbedienung fungieren. Dasjenige Modul, welches der Fernbedienung näher steht (sprich: eine kürzere Zuleitung besitzt), sollte daher aus energiesparenden Gründen in die rechte Buchse eingesteckt werden, da die Fernbedienung von dort ihre Betriebsspannung abgreift:
Anschließen der Versorgungsspannung
Oben rechts am Zeitboard befindet sich eine Hohlbuchse zur Aufnahme eines 2.1mm×5.5mm-DC-Steckers mit innenliegendem Pluspol. Die Anschlussspannung beträgt 24V DC bei 48W.
Das Gesamtdisplay zieht im Standby (alle LEDs abgeschaltet) etwa 20mA. Bei 24V sind das ca. 0.5W, daher sollte erwogen werden, die Netzteile bei längerem Nichtgebrauch komplett vom Netz zu trennen.
Benutzen der Fernbedienung
Mit der Fernbedienung kann das gesamte System gesteuert werden; die Fernbedienung besitzt zudem ein eigenes Display, sodass Sichtkontakt zu den großen Displays nicht zwingend erforderlich ist.
Tastenbelegung
Die Belegung der Tasten, Drehknöpfe und Schalter ist wiefolgt:
Ein- und Ausschalten der Fernbedienung
Über den Schlüsselschalter unten rechts kann die Fernbedienung eingeschaltet werden. Dazu einfach den Schlüssel einstecken, und gegen die Uhrzeigerrichtung um 90° drehen. Der Schlüssel kann in diesem Zustand auch wieder abgezogen werden. Um die Fernbedienung wieder auszuschalten, muss der Schlüssel im Schloss in Uhrzeigerrichtung um 90° zurückgedreht werden. Im Belegungsschaubild oben hat der Schlüsselschalter die Position AUS (vertikale Schlitzposition).
Einstellen einer Spielzeit
Nach dem Einschalten der Fernbedienung blinkt zunächst der Doppelpunkt; die Spielzeit ist pausiert. Am aktuellen MInuten- und Sekundenstand ist daher die Anfangsspielzeit abzulesen.
Um nun eine andere Spielzeit auszuwählen kann am Drehschalter oben rechts gedreht werden. Es sind zwölf verschiedene Positionen auswählbar, von 5:00 bis 60:00 in jeweils fünfminütigen Schritten. Um die andere Zeit hereinzuladen, muss nun der Knopf Reset für ca. 1s gehalten werden.
Es erscheint nun die eingestellte Spielzeit im Display.
Starten / Stoppen einer Spielzeit
Das Drücken des Knopfes Start / Stop startet die Spielzeit bzw. hält sie an. Bei pausierter Spielzeit blinkt der Doppelpunkt.
Resetten einer Spielzeit
Um die Spielzeit zurückzusetzen, muss der Reset-Knopf ca. eine Sekunde gedrückt werden. Dieser Vorgang ist fast analog zum Einstellen einer neuen Spielzeit, siehe oben.
Einstellen des Spielstandes
Standardmäßig ist die Spielstandsanzeige aktiviert, und die gelben LEDs zeigen 00 und 00 an. Die linken LEDs repräsentieren den Punktestand der Heim-Mannschaft, die rechten LEDs den der Gast-Mannschaft.
Um nun den Spielstand zu erhöhen, muss der jeweils linke Knopf (Heim + bzw. Gast +) kurz gedrückt werden. Verringert wird der jeweilige Punktestand durch ein kurzes Drücken des rechten Knopfes (Heim - bzw. Gast -).
Resetten des Spielstandes
Dazu wird die zwischen den beiden gelben Displays befindliche Taste Reset für ca. eine Sekunde gedrückt. Wird der Knopf zu lange gehalten, schaltet sich die Spielstandsanzeige aus; mehr dazu im folgenden Abschnitt:
Spielstandsanzeige ausschalten / wieder einschalten
Die Spielstandsanzeige ist nach einem Einschalten der Fernbedienung standardmäßig aktiviert. Um die Spielstandsanzeige zu deaktivieren, muss der gelbe Reset-Knopf für ca. zwei Sekunden gedrückt werden.
Um die Spielstandsanzeige wieder zu aktivieren, muss der Knopf erneut für ca. zwei Sekunden gedrückt werden.
Einstellen des Drittels
Der Drehknopf Dritteleinstellung wird dazu in die entsprechende Position gedreht. Es besteht die Auswahl zwischen: keine Drittelanzeige, 1, 2 oder 3. In der obigen Abbildung ist der Knopf in der Position "keine Drittelanzeige", die anderen Optionen werden durch Drehen gegen den Uhrzeigersinn eingeschaltet.
Die weiße Siebensegment-Anzeige links vom Drehknopf zeigen die aktuelle Dritteleinstellung an.
Die automatische Sirene
Nach Beendigung der Spielzeit (d.h. nach Erreichen von 00:00) kann für fünf Sekunden ein Relaiskontakt geschlossen werden, der zum Beispiel für die Ansteueung eines Pausengongs o.Ä. genutzt werden kann.
Diese Option ist mit dem Kippschalter automatische Sirene ein- oder ausschaltbar. Ist der Schalter wie im obigen Bild in der oberen Stellung, ist die Option eingeschaltet; ist der Schalter in der unteren Stellung, ist sie ausgeschaltet.
Dieser Kontakt ist aus der Fernbedienung als Kabel herausgeführt, und endet in einem solchen Anschluss für einen Euro-Stecker:
Warum gerade so ein Adapter, und kein Kaltgerätesteckerbuchse oder Änliches? Es stimmt, ein Kaltgerätesteckerbuchse hätte sich aus platztechnischen Gründen eher angeboten. Dennoch ist ein Einbau einer solchen Buchse fatal! Denn für den unbedarften Laien sieht es ja nun so aus, als ob dort 230V zum Betrieb angeschlossen werden müssten. Das würde aber zum Kurzschluss führen, sollte der Relaiskontakt geschlossen. Um solche Schwierigkeiten gar nicht erst aufkommen zu lassen, wurde der Umweg über den obigen Adapter gegangen.
Wichtig: Der maximale Schaltstrom bei 230V AC beträgt 6A, dieser darf nicht überschritten werden.
Die Sirene manuell auslösen
Manuell ausgelöst werden kann der Relaiskontakt über den Taster Sirene manuell.
Abschließende Worte
Dieses Projekt besteht aus sehr vielen einzelnen Komponenten; daher sollte beim Nachbau unbedingt schrittweise vorgegangen werden. Ich selber ging in dieser Reihenfolge vor:
- Zeitboards aufbauen und auf Funktionalität testen
- Spielstands- und Drittelboards aufbauen und an den Zeitboards anschließen und dann auf Gesamtdisplay-Funktionalität testen
- Fernbedienungs-Prototypen aufbauen (einfacher PIC16F707 nur mit MAX488) und das Protokoll erarbeiten, beim Zeitboard die Empfangsroutine testen, ggf. mit Oszilloskop die Belegungen prüfen
- endgültige Fernbedienung aufbauen
Dieses Projekt beschäftige mich insgesamt ca. einen Monat, da es recht komplex ist. Aber gerade das macht es ja auch so reizvoll. Alles in allem war es also eine sehr interessante Erfahrung.
