I2C und fischertechnik – LED mit dem SAA1064 ansteuern

Der fischertechnik ROBO TX Controller bietet seit der letzten Firmware die Möglichkeit über den I2C-Bus mit diversen Bausteinen zu kommunizieren.

Anbei die Anschlussbelegung für den I2C Bus. Bitte beachten, das die interne 5 Volt Quelle des TX nur gering belastet werden kann. Vermutlich muss bei mehr als einer 7-Segmentanzeige eine externe Spannungsquelle gewählt werden.

TX Controller Draufsicht I2C

Einer Erweiterung des TX mit zusätzlicher Peripherie steht dem somit nichts entgegen. Besonders interessant ist den TX mit zusätzlichen Anzeigen auszustatten. In Form des IC SAA1064 von Philips ist dies besonders einfach möglich und soll hier kurz beschrieben werden.

 

I2C Ansteuerung mit fischertechnik ROBO TX Controller

Der SAA1064 kommuniziert per I2C Bus mit dem TX und kann bis zu 4 LED 7-Segmentanzeigen ansteuern. Über den Extern2 Anschluss am TX können die beiden I2C-Anschlüsse und die Betriebsspannung für den SAA1064 abgegriffen werden. An externen Bauelementen werden nur wenige Widerstände und Kondensatoren benötigt. Werden per Multiplex 4 Anzeigen angesteuert, werden noch 2 Transistoren benötigt.

SAA1064 Multiplexbetrieb

Bei mehreren 7-Segment Anzeigen reicht die interne 5Volt Quelle des TX nicht mehr. Die Anoden müssen dann an eine andere Spannungsquelle (<=+15V) geschaltet werden. Hier bietet sich die übliche fischertechnik Betriebsspannung von 9 Volt an.

 

Für die Ansteuerung des I2C Busses dient der Befehl I2C Schreiben.

Mit der Geräteadresse wird der gewünschte Empfänger angesprochen.

Die Unteradresse entspricht einem Befehlsbyte. Um die Kontroll-Bits zu setzen, wird hier eine Null gesetzt. Im Feld Datenwert erfolgt das Setzen der einzelnen Kontroll-Bits.

SAA1064 Befehl senden

Für das Schreiben von Daten wird die Unteradresse auf 1 für  Digit 1gesetzt. Analog dazu 2 für Digit 2 usw.. An das Datenfeld wird für jedes Segment welches leuchten soll eine 1 übergeben. Für eine 8 wäre diese der Wert „1111111“ in binärer Schreibweise (Dezimal 127).

SAA1064 Datenwert senden

Anbei ein Beispiel um den SAA1064 zu steuern und das erste Digit zu setzen. Für die komplette Ansteuerung kann man natürlich die ROBO Pro Bibliothek zum SAA1064 nehmen (ab Version 3.1.3).

SAA1064 Befehl senden mit ROBO Pro

SAA1064 Datenwert senden mit ROBO Pro

Dieses ROBO Pro Programm herunterladen

Versuchsaufbau mit einer 7-Segmentanzeige

Neben dem SAA1064 und der Anzeige mit gemeinsamer Anode wurden noch ein Kondensator benötigt. Die Anzeige wird über den +5Volt Anschluss des TX versorgt.

SAA1064 und TX Controller

Mehr zum SAA1064

Der SAA1064 ist ein I2C Treiberbaustein für die Ansteuerung von LEDs.

Werden die zwei Multiplexports genutzt können maximal 32 LEDs bzw. vier 7-Segmentanzeigen angesteuert werden.
Im Statikbetrieb sind es 16 LEDs bzw. zwei Anzeigen. Es kommen Anzeigen mit gemeinsamer Anode zum Einsatz. Da die Ausgänge Konstantstromsenken sind werden keine Vorwiderstände benötigt.

Über die Spannung am Pin1 können 4 I2C Adresse eingestellt werden. Somit lassen sich maximal 4 SAA1064 an einem I2C Bus betreiben.

 

Der LED-Strom lässt sich über die 3 Kontrol-Bits (C4…C6) per Software zwischen 0 und 21 mA steuern.

C4 = 1 plus 3 mA

C5 = 1 plus 6 mA

C6 = 1 plus 12 mA

 

Beschaltung im Statik Modus – 2 Anzeigen

Die gemeinsamen Anoden der Anzeigen kommen direkt auf die Betriebsspannung (max. +15V)

Digit1 an Port P1 bis P8 und Digit 2 an P9 bis P16.

Es sind keine zusätzlichen Bauteile notwendig.

 

Beschaltung im Multiplex Modus – 4 Anzeigen

Hier ist die Verlustleistung höher, so dass die Multiplexausgänge für die Anoden einen npn-Treibertransistor bekommen.

Die Segmentzuordnung sieht wie folgt aus.

Digit       Multiplexausgang                           Segment Port

1             MM1                                                    Port 1 – 8

2             MM2                                                    Port 9 – 16

3             MM1                                                    Port 1 – 8

4             MM2                                                    Port 9 – 16

Ansteuerung des SAA1064

Zuerst wird das Befehls Byte übertragen, welches bei einem Wert von 0 das nachfolgende Kontroll Byte zur Steuerung verwendet. Bei einem Wert zwischen 01 und 04 wird das entsprechende Digit mit dem Wert des folgenden Bytes angesteuert.

SC       SB       SA       SUB-ADDRESS            FUNCTION

0          0          0          00                                control register

0          0          1          01                                digit 1

0          1          0          02                                digit 2

0          1          1          03                                digit 3

1          0          0          04                                digit 4

1          0          1          05                                reserved, not used

1          1          0          06                                reserved, not used

1          1          1          07                                reserved, not used

 

Kontroll-Bits

C0 = 0 Statik Mode

C0 = 1 Dynamik Mode

C1 = 0/1  Digits 1 + 3 aus bzw. an

C2 = 0/1 Digits 2 + 4 aus bzw. an

C3 = Test, alle LEDs an.

C4 = 1  plus3 mA Ausgangsstrom

C5 = 1 plus 6 mA Ausgangsstrom

C6 = 1 plus 12 mA Ausgangsstrom

 

Die Zuordnung der Kontroll-Bits zu den Anzeigen ist wie folgt:

Bit: 7 6 5 4 3 2 1 0
Segment: p g f e d c b a

-a-
|f     |b
-g-
|e    |c
-d- .p

Damit ergibt sich folgende Kodierung für die einzelnen Ziffern.

0 = 0x3F = 63
1 = 0x06 = 6
2 = 0x5B = 91
3 = 0x4F = 79
4 = 0x66 = 102
5 = 0x6D = 109
6 = 0x7D = 125
7 = 0x07 = 7
8 = 0x7F = 127
9 = 0x6F = 111

 

Kosten

Den SAA1064 gibt es bei Reichelt für 2€, passende Anzeigen mit gemeinsamer Anode ab 0,50€ je nach Größe. Bei sehr großen LEDs beachten, dass dort mehrere LEDs intern in Reihe geschaltet sind. Mit einer 5 Volt Versorgungsspannung kommt man dann nicht mehr aus.
Für die ersten Versuche reicht ein kleines Steckbrett.
Fertige Module des SAA1064 sind ab ca. 30€ erhältlich.

TX Controller

Den verwendeten TX Controller gibt es sowohl einzeln als auch in Verbindung mit einem Bausatz. Momentan ist er bei Amazon mit 150€ relativ günstig zu bekommen.

fischertechnik ROBO TX Controller

Für Einsteiger ist es aber wesentlich praktischer den TX als Bestandteil einen Baukastens zu erwerben. Im ROBO TX Trainings Lab bekommt man noch 2 praktische Encodermotoren und einen Spurensosor für den Bau eines fahrenden Roboters dazu.

Fotofalle mit fischertechnik ROBO TX

Foto Falle mit fischertechnik ROBO TX

Mit Hilfe eines 2,5mm Klinkensteckers und zweier 12 Volt Miniaturrelais wurde mit Hilfe des fischertechnik ROBO TX Controllers eine Fotofalle realisiert.
Für die Auslösung wurde der Ultraschallentfernungsmesser aus dem fischertechnik Programm verwendet. Theoretisch würde auch das ältere ROBO Interface funktionieren. Zum Einsatz kam eine Canon 400D. Bei vielen Canon Modellen kann man ganz einfach mit Hilfe eines 2,5mm Klinkensteckers einen einfachen Ferauslöser selber basteln. Bei folgenden Canon Modelles müßte dies funktionieren (ohne Gewähr) EOS 550D, 500D, 450D, 400D, 350D, 300D, 1000D, G10 und G11.

 

Foto Falle mit fischertechnik ROBO TX

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Schaufelradboot mit fischertechnik

fischertechnik Boot mit Schaufelradantrieb

Auf das Zahnrad wurde eine Kette mit Schaufelrädern gezogen, man könnte aber auch Bauplatten mit Winkelsteinen befestigen.
Die Minimotoren wurden durch eine Bauplatte vor Spritzwasser geschützt. Es klappt erstaunlich gut. Trotzdem bitte kein Wasser eindringen lassen.
Eine fischertechnik Fernsteuerung im Raupenmodus sorgt für die Steuerung.

RGB LED Leiste mit fischertechnik ansteuern

ROBO Pro RGB LED ansteuern
ROBO Pro RGB LED ansteuern

Mit dem fischertechnik Robo Interface läßt sich auch eine LED RGB-Leiste ansteuern. Da nur 8 Spannungstufen zur Verfügung stehen, sind die Farbübergänge nicht fließend. Aber das Prinzip kann man damit gut nachvollziehen. Mit dem TX Controller geht leider wegen anderer Ausgangstreiber ein Dimmen gar nicht.
Die 12 Volt LED Leiste hat eine gemeinsame Anode (+). An die Lampenanschlüsse O1, O3, O5 kommen die jeweiligen negativen Pole der LED-Leiste. Das Programmbeispiel fährt alle Farbkombinationen durch.

 

ROBO Pro RGB LED Zufall
ROBO Pro RGB LED Zufall

 

Die Farben lassen sich auch per Zufallsfunktion mischen.

Zum Einsatz kam die RanUni Funktion aus der ROBO Pro Bibliothek (neuere ROBO Pro Version!).