fünf
Kartons mit einzelnen Modulen wurden aus Kassel
abgeholt. Es waren zahlreiche Telefonate und E-Mails nötig, um
überhaupt an solche Module zu kommen. Ein Hersteller von
Anzeigetafeln hatte sie dann im Angebot. Ursprünglich stammen sie
aus einer demontierten Anzeige von einem Busbahnhof.
Ausgepackt war der ganze Arbeitsplatz voll.
Hier ist ein Modul in
Nahhaufnahme zu sehen. Ganz hinten befindet sich ein Schrittmotor,
dazwischen ein Getriebe und vorne eine Walze mit den Buchstaben.
Links auf einer Welle ist ein Arm zu erkennen, mit dem erkannt werden kann, ob das Modul in Nullstellung ist.
Das
Gehäuse ist
entgegen der Annahme vieler nicht aus einem Flughafen demontiert,
sondern tatsächlich komplett selbst gebaut.
Eine komplette Anzeigetafel war nirgendwo aufzutreiben.
Als erstes mußte die Grundfunktion der
Anzeigemodule getestet
werden. Alle Module müssen wie eine Matrix zusammengeschaltet
werden: der
eine Anschluß jedes Schrittmotors wird zu einer Spalte
zusammengeschaltet, der jeweils andere Anschluß zu einer Zeile.
Wenn man nun einen Buchstaben schalten, wählt man eine Spalte per Relais aus und dazu eine entsprechende Zeile. Wenn nun Strom eingeschaltet wird, schaltet der Motor auf den nächsten Buchstaben um.
Der Mikrocontroller, der die einzelnen Relais ansteuern soll, hat nicht genug Ausgänge, um alle anzuschließen.
Deswegen wurde eine Kette von Schieberegister daran angeschlossen, die dann über eine Impuls- und eine Datenleitung "beschickt" werden. Durch die Trägheit der Relais funktioniert das, denn auch wenn kurz eine ganze Reihe von falschen Daten an den Relais anliegen, geht der Vorgang so schnell, daß die Relais immer richtig schalten.
In den Bildern auf dem Oszilloskop sieht man den Datenfluß vom Mikrocontroller zu den Schieberegistern. Vorne ist die Platine mit dem Controller zu sehen.
Auf dieser Platine ist die gesamte Steuerlogik untergebracht.
Unten links auf der etwas dunkleren Platine sitzt der Mikrocontroller vom Typ AT89C51ED2 von Atmel, welcher seinerseits der größte Typ war, der zum MCS51 kompatibel ist. Er hat 32 Ein-/Ausgänge 64 KB Programmspeicher, 2 KB Datenspeiecher und 2 KB EEPROM-Speicher.
Leider zeigte sich schon während der Bauphase ein Problem des technischen Fortschritts: ursprünglich war ein 44-poliges Gehäuse vorgesehen. Leider sind im Laufe der Zeit durch Überspannungen mehrere Controller zerstört worden, und schließlich war der originale 44-polige so nicht mehr lieferbar, sodaß eine Adapterplatine aufgesetzt werden mußte, um den neuen Gehäusetyp einsetzen zu können, ohne die ganze Platine umzubauen.
Auf der rechten Seite sind die Schieberegister zu sehen, oben drüber sind die Treiberbausteine für die Relais.
Die anderen Bausteine sind für die Pegelanpassung der seriellen Schnittstelle, das Blinksignal für die Blinklichter und andere Steueraufgaben.
Die Platine wurde
mit
Fädeltechnik
aufgebaut. So kann man während der Experimentierphase schnell auch
mal eine Verbindung ändern..
Die Relaiskarte.Hiervon gibt es zwei Stück. Unten sieht man acht Relais, die die Zeilen auswählen (K-Z1..K-Z8). Die mittlere und obere Reihe sind Spaltenrelais. Ganz auf der linken Seite sieht drei spezielle Relais:
eins gibt die Stromrichtung vor, mit der die Buchstaben mit Strom durchflossen werden.
eins schaltet den Arbeitsstrom ein.
eins schaltet das Uhrwerk.
Diese Relais sind alle steckbar, weil schon vorher davon ausgegangen werden muß, das sie sehr schnell verschlissen sein werden. Tatsächlich hält ein Satz aus drei Relais etwa zwei Jahre, danach sind die Kontakte abgebrannt und es entstehen immer wieder Fehler.
Relaiskarte von
unten.Auch hier wurde gefädelt.
Aufbau.Nachdem die Funktion des Mikrocontrollers einigermaßen erfolgreich war, ging es daran, alles in dem Gehäuse unterzubringen. Von der Rückseite kann man recht gut erkennen, daß das Gehäuse eine Eigenbau-Konstruktion ist. Es kamen viele Holzsorten zum Einsatz. Wichtig war, daß die ganze Konstruktion sehr stabil wird, weil die Buchstaben-Module an sich schon recht schwer sind. Die komplette Anzeigetafel wiegt geschätzt ca. 150 kg.
Unten wurden die etwas schwereren Netzteile eingebaut, oben in der
Mitte ist die Steuerung untergebracht. Oben links das schwarze
Gehäuse ist das Uhrwerk.
Nachdem alle Module eingesetzt worden sind,
mußte die riesige Matrix erstellt werden. Jeweils ein Pol des
Motors mußte jeweils an eine Spalte miteinander verbunden werden,
während der andere Pol über zwei Dioden zeilenweise verbunden
werden mußte.
Da
jedes Modul mit zwei Dioden zeilenweise verbunden werden mußte,
waren ca. 520 Dioden nötig. Die Lieferung wurde probehalber mal
auf dem Parkplatz ausgerollt und war ca. drei Meter lang.
Schließlich sind dann alle Dioden einzeln an jedes Modul
angelötet worden, wie auf der Detailaufnahme rechts zu sehen ist.
Es sollte noch ein
Gong her, der auf die Anzeigetafel aufmerksam macht, wenn die
"Boarding"- bzw. "Fully Booked"-Lampen ein- oder ausgeschalet werden.
Ein alter Tür-Gong aus dem elterlichen Keller erwies sich
als ideal.
Die eingebaute Uhr soll
natürlich sehr genau gehen. Daher ist eine kleine Antenne
eingebaut worden, die das DCF-77-Zeitzeichensignal empfängt. Sie
wurde über einen kleinen Empfänger direkt an den
Mikrocontroller angeschlossen und wird von diesem ausgewertet.
Das Uhrwerk ganz links stammt ursprünglich aus einer Uhrenanlage
aus den Büros der Paderborner Stromversorgung.
Ganz links kann man auch erkennen, daß es sich nicht um ein
professionelles Gehäuse handelt: die Module werden durch
dünne Holzplatten auf den Trägern festgehalten. Und die
Zwischenräume sind einfach aus Pappe. Ganz rechts erkennt man eine
der "Fully-Booked"-Lampen.
Programmierung.Damit man die Anzeigetafel steuern kann, mußte natürlich auch eine Verbindung zum Kassenrechner her.
Der Mikrocontroller hat eine eingebaute serielle Schnittstelle, die mehr oder weniger direkt mit dem Kassenrechner verbunden werden kann.
Auf dem Kassenrechner befindet sich ein einfaches Terminal-Programm, mit dem dann mit dem Mikrocontroller kommuniziert werden kann. Links erkennt man das Startmenü.
Dort gibt es die Möglichkeit, die Uhr zu stellen, falls das Funkuhrsignal ausgefallen ist. Desweiteren kann man die Tafel von Hand beschriften. Zu jeder Zeile läßt sich festlegen, was sie anzeigen soll, ob es ein per Hand eingegebener Text ist oder eben das Kinoprogramm.
Rechts ist die Filmliste zu sehen. Es wurde ein Programm geschrieben, daß die an dem jeweiligen Tag laufenden Vorstellungen herausliest und zur Anzeigetafel überträgt. Das Programm im Mikrocontroller wertet dann zusammen mit dem Funkuhrsignal aus, welcher Text wann wo zu stehen hat. Aufgrund der Länge des Filmes und des vorgegebenen Werbeblocks wird der Film aus der Liste gelöscht, wenn er zuende ist. Das Programm löscht dann die entsprechende Zeile und läßt alle anderen Filme eine Stufe nach oben rücken.
Zum Schluß noch eines der ersten Bilder der
funktionierenden Tafel. Das Filmprogramm ist irgendwann aus dem Februar
2006.
2017 wurden im Eingangsbereich zwei Informationsmonitore
installiert, auf denen man die Anzeigetafel sehen können sollte.
Man hätte natürlich eine Kamera installieren können und
die Tafel direkt abfilmen. Wir haben uns allerdings zu einer anderen
Variante entschieden und ein Programm geschrieben, daß eine
HTML-Seite direkt generiert. Hier
kann man sie sich ansehen.
Wer jetzt noch nicht genug hat, kann hier noch die Schaltpläne studieren.