Blinkedinger

Vor langer Zeit habe ich damit angefangen, elektronische Spielzeuge zu basteln (und bis heute nicht damit aufgehört). Besonders fasziniert haben mich damals schon immer blinkende LEDs. Einige dieser alten Exemplare habe ich neulich in einer staubigen Kiste wiedergefunden und möchte sie hiermit dem interessierten Publikum vorstellen.
Historisch gesehen, sind dies hier also die Vorläufer der Blinkenlights
Weil die moderne Technik und das Internet inzwischen ja alles mögliche möglich macht, habe ich von den Blinkedingern auch immer ein Video hier eingestellt. Ich benutze dazu das recht neue HTML5 und stelle auch nur ein Videoformat (Ogg Theora) ein, das sollte aber mit einem einigermaßen aktuellen Firefox funktionieren.
P.S.: Best viewed on a richtig breiten Bildschirm, damit die Bilder und das Video nebeneinander stehen.

Der Urahn

Das älteste erhaltene Exemplar: eine 4x4 LED-Matrix, die von einfachen 4-Bit Binärzählern angesteuert wird. Um ein wenig Zufall reinzubringen, hat jeder Zähler noch ein Latch, das den Zählerstand übernimmt. Wenn nun der Zähler und das Latch mit unterschiedlichen Taktfrequenzen gesteuert wird, sieht das schon ein wenig zufällig aus. Daneben noch ein kleiner Scanner mit 5 LEDs. Bei genauem Hinsehen entdeckt man ICs vom Typ 7493 (oder 74LS93), das sind die Zähler, und 74LS174 (die Latches).

Der kleine Bruder des Urahnen

Vermutlich als nächstes Exemplar entstanden ist dieser hier: Eine simple 3x3 LED-Matrix, angesteuert von einer simplen Schaltung (Oszillator, Zähler, Latch, 1 aus 10-Decoder), doppelt aufgebaut und nachträglich angeflanscht damit 2 Leuchtpunkte gleichzeitig vor sich hin blinken.

EPROM-Movie-Player

Dieser hier ist gegenüber den vorherigen schon richtig fortgeschrittene Technik: mit einem Zählerbergwerk (3x LS393, das macht immerhin 24 Bit) wird ein vorprogrammierter Ablauf von Mustern aus einem EPROM (ein 27128, also stolze 16kB) ausgelesen und auf eine Matrix von 8x8 LED gemultiplext.

Das Mega-Schieberegister mit Blitzdings

Auf diesem Stück Lochraster finden sich zwei Blinkedinger, die eigentlich unabhängig voneinander sind: eine 8x8 Matrix, die von einem 64 Bit langen Schieberegister gesteuert wird und eine 5x5 Matrix, wo jede LED einen eigenen Treiber hat. Das Schieberegister ist in der Art eines Pseudo-Zufallsgenerators verschaltet, d.h. ein paar der letzten Bits werden über eine XOR-Verknüpfung wieder in den Eingang eingespeist. Mit 64 Bit sollte dieses also eine ziemlich lange Periode haben, bis sich das Muster wiederholt. Die Flasher-LEDs werden jede einzeln von einer simplen Schaltung, bestehend aus einem Kondensator, der langsam geladen wird, und einem PUT (Programmable Unijunction Transistor), der den Kondensator dann schnell über die LED entlädt, gesteuert.

4 Punkte rasen übers Feld

Was man mit der guten alten TTL-Technik alles machen kann: Hier sind eine ganze Menge von Up/Down-Countern verwendet, um 4 Punkte nach links/rechts/oben/unten (oder schräg) über eine 8x8 Matrix laufen zu lassen. Jeweils 2 Zähler liefern die X/Y-Koordinaten eines Punktes an 4:1-Multiplexer ab, jeweils ein 1:8-Decoder sorgt dann für die Adressierung der Zeile und Spalte. Ein simpler Zufallsgenerator nach dem Prinzip "schnell laufenden Zählerstand mit langsamer Frequenz latchen" sorgt dafür, daß die Up/Down-Counter auch immer schön zufällig hoch- oder runterzählen. Das Ergebnis sind dann 4 Punkte auf der Matrix, die da herumflitzen (schnell genug, daß man sie nicht mehr verfolgen kann).

Eine Zackenlinie mit Schieberegister

Eigentlich simpel: Man nehme ein Schieberegister mit einer Taktfrequenz und lege an den Eingang eine andere Taktfrequenz. An die Ausgänge des Schieberegisters kann man dann LEDs anschließen, fertig ist das Lauflicht.

Gegenläufige Schieberegister

An zwei 8-Bit-Schieberegister kann man 16 LEDs anschliessen. Aber nicht bloß pro Ausgang eine LED, sondern auch zwischen Ausgang 1 des ersten und Ausgang 8 des zweiten jeweils 2 antiparallele LED (usw.).

Gegenläufige Lauflichter

Sowas ähnliches geht auch mit rot/grün-LEDs, die schon passend antiparallel in einem Gehäuse sind:

Schwebungseffekt

Mit zwei Oszillatoren, die nur gering in ihrer Frequenz voneinander abweichen, stellt sich ein Schwebungseffekt ein:

Prozessorgesteuert

Mit der Zeit kamen dann bei mir auch die Microcontroller auf den Plan. Mit denen kann man alles mögliche bauen, also (na logisch, oder) auch Blinkedinger: Hier ein Exemplar mit hohen Zielen - eine 16x16 LED-Matrix. Leider ist die nicht fertig geworden, da ich damals nicht genug LEDs in Reserve bestellt hatte, und bei den billigen aus dem Angebot doch eine recht hohe Ausschußquote dabei war. Es fehlen also die untersten zwei Zeilen. Als Controller kommt der damals (und auch heute noch) ziemlich verbreitete 8051 zum Einsatz, hier mit externem EPROM. Als Zeilen- und Spaltentreiber sind da übrigens MOSFETs drauf (vieeeel besser als Transistoren, man braucht keinen Basiswiderstand und ausschalten tun die auch viel schneller, man schaue sich nur das Nachleuchten bei der 8x8-Eprom-Matrix an).

Es geht auch analog

Naja, zumindest teilweise: hier sind zwei ICs vom Typ LM3914 (oder so ähnlich) verbaut, die lassen eine von zehn LEDs in abhängigkeit einer Spannung leuchten. Mit ein paar irgendwie gekoppelten Oszillatoren blinkt das auch ganz nett.

Ein Lückenbüsser

Da waren noch von den LEDs so viele da, und ein paar ICs, was macht man damit: Richtig, ein Blinkeding bauen.

Lauflichter und RGB-LEDs

Die Entdeckung der blauen LED revolutioniert die Welt (der Blinkedinger). Mit einem Controller (wieder ein 8051) kann man auch ein langes Schieberegister laden und die interessantesten Muster erzeugen. Sogar eine Helligkeitssteuerung der LEDs (mittels PWM) geht damit, das paßt prima für den Schweifeffekt in der oberen langen Zeile.

Die lange Latte

Was macht man mit einem Reststück Platinenfläche, das "nix extra kostet"? Richtig, ein Blinkeding bauen. Bei einer Kleinserie von Platinen war ein Randstück über, das wegen der Mindest-Bestellfläche tatsächlich nichts extra kostet. Hier kann man ein paar Schieberegister und 39 LEDs unterbringen. 11 Stück davon geben ein langes Lauflicht mit 429 LEDs her, das von einem mickrigen kleinen Controller gesteuert wird.

Leider keine Bauanleitungen verfügbar

Wenn jetzt jemanden der Wahnsinn gepackt hat und er sich fragt: "Ich will das auch bauen, wo sind denn die Pläne von den Dingern?", dem sei an dieser Stelle gesagt: "Es gab nie welche, es gibt keine, und es wird auch nie welche geben" (die Ausnahme von der Regel: von der "langen Latte" gab es tatsächlich mal Pläne, die brauchte man, um die Platine machen zu lassen). Das ist doch viel zu viel Aufwand, da noch einen Schaltplan zu malen, wenn das Ding fertig ist und funktioniert. Die 8051er hier sind alle in Assembler programmiert (meiner Meinung nach die einzig angemessene Programmiersprache für diesen Controller). Es kann durchaus sein, daß es da noch irgendwo die Sourcen gibt (ich hab jetzt nicht danach gesucht).

nochmal die Bilder in groß
hier gibts die Videos zum selbst ausprobieren
Zurück ... und ein Zaehlpixel hab ich auch :-)