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Black Night Display (Bauanleitung)

Dieses Thema im Forum "OCTAGON SF-518 ; 518+" wurde erstellt von Holzwurm0101, 7. Februar 2008.

  1. Holzwurm0101
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    Holzwurm0101 MFC Digital Eliteboard Team

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    Black Night Display

    Das Black Night Display meines SF518 schaltet das 4-stellige 7-Segment Display aus, wenn es im Zimmer dunkel ist. Bei Tages- und Kunstlicht leuchtet das Display immer. Diese Funktionalität wird durch einen zusätzlichen Lichtsensor und eine Lichtsteuerplatine erreicht. Der Lichtsensor ist hinter der Frontplatte des SF518 oberhalb vom Empfänger der Fernbedienung plaziert und die Lichtsteuerplatine wurde isoliert im Gehäuse untergebracht.

    Die in den verschiedenen Octagon-Receivern ( SF118-SF518 ) verbauten Display-Platinen sind im Prinzip gleich. Allerdings leuchten sie unterschedlich hell. Die hier vorgestellte Schaltung wurde auf meine Anforderungen hinsichtlich Leuchtstärke des Displays tagsüber und Abschalthelligkeit für Black Night optimiert. Es werden später genügend Hinweise gegeben, auf was zu achten ist wenn diese Schaltung nachgebaut wird.

    Für den Schaltungsaufbau habe ich eine Experimentierplatine für 16-polige IC´s genommen. An Bauteilen fehlte mir nur der Lichtsensor. Die anderen Bauteile standen mir zur Verfügung und sind mitunter überdimensioniert.

    Die Schaltung läuft in meinem SF518 nun seit etwa 3 Wochen zu meiner vollsten Zufriedenheit. Zu Anfang hatte ich erst einen Lichtsensor (TSL250R-LF) verwendet, der zu unempfindlich war. Der jetzt verbaute TSL257-LF ist empfindlich genug für den Zweck der Black Night Displaysteuerung.

    Beschreibung
    Das 4stellige 7-Segment-Display des SF518 leuchtet im Stand-By immer und kann nicht per Menü-Eintrag komplett abgeschaltet werden. Die im Stand-By angezeigt Uhrzeit ist recht praktisch und man möchte tagsüber nicht darauf verzichten. Allerdings ist Nachts das leuchtende Display mitunter störend bzw unerwünscht. Mit einem zusätzlichen Lichtsensor (Light-to-Voltage), einem OpAmp-Verstärker und einem Transistor wird eine Schaltung realisiert, die das Umgebungslicht ausserhalb des Receivers aufnimmt und bei zu geringer Helligkeit dann das Display komplett abschaltet. Der gewählte Lichtsensor wird wie schon erwähnt oberhalb des Empfängers für die Fernbedienung und die dazugehörige Lichtsteuerplatine wird im Receivergehäuse isoliert untergebracht.

    Bauteile
    Lichtsensor: TSL257-LF (Hersteller:

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    Vertrieb:

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    )
    OpAmp: MCP601 (Hersteller:

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    )
    Transistor: BD239C

    Von der Bauform her passen die TSL25X-LF Lichtsensoren gut hinter die Frontblende des SF518. Der TSL257-LF wurde gewählt weil er mit 1680mV/(µW/cm²) die grösste Lichtempfindlichkeit dieser Baureihe besitzt. LF bedeutet "Lead Free" (Bleifrei) und der Sensor ist damit RoHS konform.

    Hier eine Liste der baugleichen Lichtsensoren und deren Lichtempfindlichkeit in mV/(µW/cm²):
    TSL257 = 1680
    TSL250R = 137
    TSL251R = 52
    TSL252R = 10
    Je mehr mV der Sensor bei gleicher Lichtmenge (µW/cm²) liefert um so empfindlicher ist er. Somit bleibt für diese Schaltung hier nur der TSL257 übrig.

    Da der Lichtsensor nur maximal 10mA liefern kann und selbst der hochempfindliche TSL257 noch nicht empfindlich genug ist, wurde ihm ein OpAmp mit Verstärkung 10...50 nachgeschaltet. Gut geeignet ist der MCP601 mit "Rail-to-Rail" Ausgangsspannungsbereich. Dieser liefert aber nicht genug Ausgangsstrom für die Displayanzeige des SF518 so dass noch ein Transistor BD239C (etwas überdimensioniert) nachgeschaltet wurde.

    Bei meinen Messungen an der Display-Platine ergab sich bei "0000" (=24 Segmente) im Display ein Strom von etwa 20mA und mit "1111" (=8 Segmente) etwa 8mA. Die 5V-Spannung war tatsächlich 5,23V und mit "CH02" im Display ergab sich mit einer Spannung von 3,6V hinter der Diode D3 gemessen eine nicht zu helle und nicht zu grelle Displayleuchtstärke.

    Funktionsbeschreibung
    Der Lichtsensor TSL257-LF liefert bei ausreichender Helligkeit eine Ausgangsspannung die 0,1V niedriger ist als die Versorgungsspannung. Bei V+=5,2V sind das 5,1V. Der nachgeschaltete OpAmp MCP601 hat eine Verstärkung von 10 mit R3=100K. Bei bedarf kann R3 erhöht werden (500K=Verstärkung 50) oder gar zur Feinabstimmung zum 100K-R3 ein 1M-Poti (ergibt dann Verstärkung=10...110) nachgeschaltet werden. Der Transistor BD239C ist als Emitterfolger beschaltet und hat demzufolge eine Spannungsverstärkung von ~1,0 solange die Eingangsspannung grösser als 0,6V (Ube) ist. Bei ausreichender Helligkeit liefert der BD239C eine Spannung von etwa 4,5V. Die Dioden D1 und D2 werden so gewählt, dass als Ausgangsspannung 3,6V anliegen, wenn im Receiverdisplay „CH02“ angezeigt wird. Ich kann nicht sagen, welche Dioden ich verwendet habe. Es sind jedenfalls 2 Schottky-Dioden und damit werden die 3,6V erreicht. Die Displayleuchtstärke ist recht individuell, so dass man zunächst die Spannung experimentell mit verschiedenen Dioden ermitteln muss.

    Schaltung
    Der Schaltungsaufbau ist folgendermassen:
    - Kabel zum Lichtsensor: Ein 3-poliges Verlängerungskabel für PC-Lüfter wird in der Mitte durchgeschnitten und das eine Ende am Lichtsensor angelötet und das andere Ende an der Lichtsteuerplatine.
    - Kabel zur Displayplatine: Ein Verlängerungskabel (oder ein Y-Kabel) mit 4-pol Molex-Steckverbindern wird in der Mitte durchgeschnitten und das eine Ende an der Displayplatine und das andere an der Lichtsteuerplatine angelötet
    - Lichtsensor: Die Anschlussdrähte werden um die Hälfte gekürzt und das 3-polig Kabel angelötet und per Schrumpfschlauch isoliert.
    - Lichtsteuerplatine: Die Platine wird aufgebaut und beide Kabel (3-pol, 4-pol) festgelötet.
    - Octagon-Displayplatine: Die Diode D3 wird ausgelötet und das 4-pol Kabel an V+, am Lötpunkt hinter D3 und am Lötpunkt GND angelötet. Der Lichtsensor wird mit einem doppelseitig klebenden Tesa Power-Strip oberhalb vom Empfänger der Fernbedienung festgeklebt und danach wird die Displayplatine wieder in die Receiver-Frontplatte verschraubt.

    Test
    Die Steuerplatine kann man mit einem separaten 5V-Netzteil – falls vorhanden – oder auch direkt im Octagon-Receiver testen.
    Funktionstest:
    Sind die beiden 3- und 4-poligen Steckverbindungen von der Displayplatine mit der Lichtsteuerplatine verbunden kann man den Receiver hinten am Netzschalter einschalten. Das Display wird leuchten und wenn man im Raum das Licht ausschaltet und/oder den Lichtsensor an der Receiver-Frontplatte abdeckt wird das Display nicht mehr leuchten. Damit ist die Funktion okay.
    Displayleuchtstärke:
    Bei bedarf kann durch Auswechseln von D1 und D2 die Displayleuchtstärke auf die eigenen Wünsche angepasst werden.
    Schaltschwelle:
    Durch Verändern der Verstärkung vom MCP601 lässt sich die Empfindlichkeit bei bedarf erhöhen. Mit V=10 bei normalen Lichtverhältnissen leuchtet bei meinem SF518 das Display immer und schaltet erst dann ab, wenn es im Zimmer zu dunkel wird.


    Gruss
    447


    Bilder im "Black Night.zip"
    Lichtsensor hinter SF518 Frontplatte
    Lichtsteuerplatine isoliert im SF518
    Lichtsteuerplatine offen im SF518
    Schaltplan Lichtsteuerplatine
    Displayplatine original
    Display- und Lichtsteuerplatine


    (ausgeliehen aus dem Supportbord):good:
     
    #1
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