*FakeTV/Fernsehimitator im Eigenbau mit AVR

(2012-Update 25.01.2012)
Bau dir deinen eigenen Fake-TV oder programmiere deine eigenen farbigen Lichteffekte.


Das Video zeigt noch eine beschleunigte Version des Algorithmus mit viel Abwechslung. Die aktuelle Firmware ist aber wesentlich langsamer und realistischer. Die Wahrscheinlichkeit für abwechslungsreiche Szenen wurde herabgesetzt.

Seit einiger Zeit finden sich sogenannte „Fernsehimitatoren“ zum Kauf. Diese sollen Einbrechern vorgaukeln, dass der Eigentümer zu Hause sei.  Sie erzeugen Lichteffekte, die einen eingeschalteten Fernseher imitieren sollen.

Die Geräte gehen teilweise für mehr als 50€ über den Ladentisch und sind dann nur für die paar Tage im Jahr zu gebrauchen, in denen man in Urlaub ist. Daher habe ich mir meine eigene Version gebaut, die auch eine universelle Plattform für farbige Lichteffekte mit zusätzlichen weißen LEDs ist.

Sie baut auf einer kleinen ca. 7x7cm großen Platine auf und ist in voller Bestückung mit 8 RGB LEDs und 6 weißen LEDs  ausgestattet. Alle LEDs sind natürlich „superbright“, also besonders hell und von der gängigen und leicht zu handhabenden 5mm-Sorte. Man bekommt alle Teile sehr leicht bei Reichelt, Pollin oder eBay.

Das vorliegende Layout lässt sich auch als Basis für diverse Lichteffekte in der Raumausstattung verwenden, wenn man es anders programmiert und z.B. in den Standfuß einer Lichtsäule steckt.

Features:

  • Das Leiterplattenlayout ist sehr einfach, einseitig und kommt mit nur 5 Drahtbrücken aus.
  • max. 8 RGB LEDs um Farbeffekte hervorzurufen
  • max. 6 weiße LEDs um eine Grundhelligkeit zu geben
  • 4 PWM-Ausgänge für eine feine Abstufung von Rot/Grün/Blau/Weiß
  • Sehr leistungsfähiger Microcontroller: Atmel AVR mega8 (atmega8)
  • Drei Pins für ein Firmwareupdate per UART-Bootloader und ein Taster sind vorbereitet
  • Leistungstreiber L293, der eine einfache Konfiguration der LEDs sowohl mit gemeinsamer Kathode, als auch Anode ermöglicht.
    ! Bisher nur gemeinsame Kathode umgesetzt !
  • Einfach zu löten, da keine SMD-Bauteile verwendet werden.
  • Die Leistungswiderstände setzen sich aus 4 billigen Widerständen zusammen, man kann aber auch gerne je einen teuren Leistungswiderstand verbauen.
  • Das ganze läuft bei 5V und ca. 500mA (wenn alle LEDs an sind). Der Durchschnittsverbrauch ist aber deutlich geringer.
  • Ein normales 5V/500mA Schaltnetzteil eines ausrangierten Ladegeräts oder eine USB-Hub Stromversorgung genügen. Am besten mit Überlast-,  Überhitzungs- und Kurzschlussschutz

Schaltplan

FakeTV schematic
FakeTV schematic

Der Schaltplan ist eigentlich sehr unspektakulär. Der AVR hat nur zwei Timer mit drei PWM-Ausgängen. Diese drei Ausgänge werden für Rot, Grün und Blau verwendet. Die Ansteuerung der weißen LEDs erfolgt über eine Software-PWM.

Die PWM-Pins OC1A, OC1B, OC2 und PinB5 gehen auf die Steuereingänge des L293. Dieser IC ist der eigentliche Leistungstreiber für die LEDs und hat vier Push-Pull-Ausgänge die je 500mA treiben können.

Die Schaltung berücksichtigt aktuell nur RGB-LEDs mit gemeinsamer Kathode. Wenn man aber LEDs mit gemeinsamer Anode verwenden möchte, kann man die Verbindung der gemeinsamen Kathode auftrennen und mit 5V verbinden. Das ist ganz leicht möglich, denn die Verbindung ist eine Drahtbrücke. Dann müssen die PWM-Ausgänge in den AVR-Registern der Timer1, Timer2 und die Soft-PWM neu konfiguriert werden. Von „Clear on compare match“ auf „Set on compare match“. Wenn jemand eine solche Firmware braucht, einfach kurz Bescheid geben und ich erstelle sie.

Die RGB-LEDs sind je Farbe in Parallelschaltung und haben einen gemeinsamen Vorwiderstand (Ja, das darf man machen, weils in PWM läuft). Gleiches gilt für die weißen LEDs. Diese sind schon mit gemeinsamer Anode geschaltet und werden vom Leistungstreiber gegen Masse gezogen.

Zusammenbau

Zuerst besorgt euch mal alles für den Aufbau:
>>Ätzmasken, Bestückungsdruck, Schaltplan (ZIP/PDF/EAGLE)<<

Die Teileliste ist schnell geschrieben:

  • 8x   RGB LEDs, 5mm, mind. 8000mcd je Farbe, ca 20-30mA
  • 5x   weiße LEDs, 5mm, mind 10000mcd je Farbe, ca 20-30mA
  • 1x   Atmel AVR mega8 (atmega8) im DIL-Gehäuse
  • 1x   IC-Sockel DIL-28 schmal für den AVR
  • 1x   L293 oder L293D im DIL-Gehäuse
  • 1x   IC-Sockel DIL-16 schmal für den L293
  • 2x   22Ohm Drahtwiderstand 1/8W oder 1/4W
  • 12x 47Ohm Drahtwiderstand 1/8W oder 1/4W
  • 2 Abblockkondensatoren 100nF (Kerko, RM5)
  • 1 Elko (stehend), 100µF bis 470µF, mind. 6,3V Spannungsfestigkeit
  • Draht für die Brücken
  • Netzteil 5V/500mA (Es sind keine Spannungsregler auf dem Board!)
  • Optional: Taster und Stiftleiste für Bootloader und UART

Nachdem die Leiterplatte angefertigt wurde (z.B: mit der Direkt-Toner-Methode), wird sie gebohrt und bestückt, dazu sage ich hier nichts.

Der AVR muß allerdings erst einmal extern programmiert werden, da das Board aus Platzgründen keinen Programmierstecker hat.  Wer einen Bootloader aufspielt und den Taster bestückt, kann allerdings auch direkt am Board entwickeln. Dann empfehle ich allerdings einen Quarz an den AVR zu löten, da der interne 8MHz-Oszillator ganz schön schwankt und eine UART-Kommunikation erschwert.

Die 5 weißen LEDs werden mit zwei 22Ohm-Widerständen in Parallelschaltung begrenzt. Wer weniger als 8 RGB-LEDs einbauen möchte, bestückt nicht alle vier 47Ohm-Widerstände je Farbe, sondern je einen 47Ohm-Widerstand für zwei RGB-LEDs. Wer also nur vier RGB-LEDs einsetzt, lötet jeweils nur zwei der vier Widerstände ein.

AVR-Firmware 

Im ROM sind viele Sequenzen mit je 15 Werten hinterlegt. Diese werden abwechselnd durchlaufen. Jede Farbe hat dabei eine andere Sprungweite durch den „Pool“ dieser Sequenzen und das Muster wiederholt sich so schnell nicht. Zusätzlich dient der selbe Wertepool zur Bestimmung der Dauer zwischen zwei Sequenzwerten und diese werden ebenfalls ständig geändert.
Dieses Schema wird je Farbe und Weiß angewendet, jedoch immer mit anderen Sprungweiten, daraus ergeben sich sehr viele Möglichkeiten und Muster, die das ganze sehr zufällig aussehen lassen. Natürlich tauchen dann auch sanfte Übergänge, Phasen mit wenig Abwechslung und Phasen mit viel Abwechslung in Farbe und Helligkeit auf.
Wer die „Stimmung“ ändern möchte, kopiert einfach die Sequenzen, die häufiger auftreten sollen und ändert das „#define“ in die neue Anzahl der Sequenzen. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit, dass diese auftauchen erhöht.

Zusätzlich wird weiß und blau mit einem Offset beaufschlagt, da diese eine gewisse Grundhelligkeit garantieren und die hervorstechendsten Farben sein sollen (oder hattet ihr schonmal ein Fernsehbild, dass das Wohnzimmer komplett grün oder rot erscheinen lässt?).

Die Firmware ist recht simpel und sollte für zufällig erscheinende Lichteffekte sorgen. Natürlich gibts sowohl die fertig compilierte Version, wie auch den Quellcode:

>>Firmware Stand V0.1<<

Gehäuse und Vorsichtsmaßnahmen

Da das Gerät später einmal unbeaufsichtigt betrieben werden soll, solltet ihr unbedingt wissen was ihr da tut! Ich habe als Vorsichtsmaßnahme das Gerät auf einer FR4-Platine in eine Blechdose gebaut, die auf einem feuerfesten Untergrund betrieben wird.
Zusätzlich ist das Netzteil Kurzschlussfest und hat einen Überhitzungsschutz. Wenn ihr der Sache nicht traut, unsicher seid und/oder keine Ahnung davon habt, solltet ihr besser die Finger davon lassen.

!Rechnet immer damit, dass sowohl Platine als auch Netzteil unverhofft sehr heiß werden können und berücksichtigt das beim Einbau und Einsatz!

Bilder und Video

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6 thoughts on “*FakeTV/Fernsehimitator im Eigenbau mit AVR

  1. Hallo,
    habe ihre Schaltung nachgebaut, nun habe ich das Problem das die weißen LEDs blinken, je heller desto schneller, habe auch schon eine neue hex Datei erstellt, leider ändert das nix, ich kann zwar ein paar Widerstände zusammen löten, nur mit Programmen kenne ich mich nicht aus, nun frag ich mich, ist das blinken gewünscht oder hab ich einen Fehler gemacht?

  2. Guten Tag! Versuche mich gerade darin, Ihr Schema nachzubauen. Gibt es etwas zu beachten, wenn man die LED-Anzahl verdoppeln möchte? Bin Anfänger… Danke und Gruss

    • Hallo Rôman,

      ich habe bei mir nicht einmal alle LEDs verbaut und es ist bereits viel zu hell. Aber wenn du das Programm änderst und mehr LEDs verbaust, solltest du auch wieder auf ein klassisches R-LED – Konstrukt zurückgreifen, weil man die eigentlich nicht parallel anschließen sollte.

  3. Pingback: Fake TV / TV Simulator | Thoto's Blog

    • No, there will be noch pre-programmed AVRs available at this site. This is only my hobby-page and non-commercial!
      Es wird von mir kein Versand vorprogrammierter AVRs geben, denn das hier ist nur ein Hobby und nicht-kommerziell!

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