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8×8 LED-Matrix with Arduino
Verfasst von Hendrik Busch unter Arduino am 16. Februar 2011
Mein erstes vorzeigbares Arduino-Projekt: Scrollender Text auf einer selbst gebauten 8×8-LED Matrix. Sowohl für die Hardware als auch für die Software finden sich einige Anregungen im Internet, aber letzten Endes habe ich zumindest die Hardware von Grund auf entworfen. Die Software gestaltete sich dann erheblich schwieriger, da ich mit “Geister”-LEDs und Timing-Problemen zu kämpfen hatte. Erst dieser Beitrag bei Wise Time With Arduino brachte mich dann zum Erfolg, da dort gut erklärt war, wie man das eigentliche Scrollen vom Zeichnen des Textes durch Verwendung des internen ATmega-Timers/Interrupts realisiert.
Update 23.03.2011: Schaltung und Software sind jetzt online verfügbar, und zwar hier: https://github.com/hmbusch/Arduino-Projects/tree/master/LED-Matrix
Hier das Ergebnis (die vermeintlichen Scroll-Fehler im Dunkeln sind der niedrigen Bildrate der Kamera geschuldet, die LED-Matrix selber arbeitet ordentlich):
DIY 8x8 LED Matrix with Arduino
Zur Hardware: Punktrasterplatine mit 64 grünen LEDs (0815-Ware), bei denen die Anoden jeweils zeilenweise und die Kathoden jeweils spaltenweise miteinander verlötet sind. Der Controller für das Ganze basiert auf einer selbst geätzten Platine und ist bestückt mit einem M74HC595 Shift Register, dessen 8 parallele Outs mit den Anoden der Zeilen verbunden sind. Auf der Gegenseite werkelt ein 74HC4017 Decade Counter, bei dem an 8 von den 10 Ausgängen 2N7000er MOSFETS die jeweilige Spaltenkathode auf Masse schalten (mit Widerstand für die LEDs). Die übrigen 2 Ausgänge sind unbenutzt. Damit belegt der Controller, abgesehen vom Stromanschluss, nur 5 Pins am Arduino.
Der Grundgedanke hinter der Anzeige ist folgender: Es geht darum, möglichst viele LEDs mit möglichst wenig Pins zu schalten. Man setzt daher auf den POV-Effekt (Persistence of Vision, im Deutschen auch Nachbildwirkung genannt): Wenn man ein Bild ein einzelne Bestandteile zerlegt und diese schnell genug hintereinander anzeigt, entsteht für das menschliche Auge daraus ein zusammenhängendes Gesamtbild. Auf dem gleichen Prinzip basieren z.B. Fernseher. Mit dem Shift Register wird so immer die jeweils aktuelle Zeilenbelegung geschaltet, während der Decade Counter zwischen den Spalten umschaltet. Durch eine Synchronisation beider Umschaltvorgänge und einer sehr schnellen Wiederholung (Wiederholrate hier knapp über 60 Hertz) entsteht für das menschliche Auge so ein zusammenhängendes Bild des scrollenden Texts, obwohl zu einem beliebigen Zeitpunkt nie mehr als 8 LEDs gleichzeitig eingeschaltet sind. Diese Vorgehensweise nennt man in diesem Umfeld übrigens auch Multiplexing.
Die Hardware funktioniert (wie man sieht), ist aber noch verbesserungswürdig, es gibt z.B. Helligkeitsschwankungen beim Schalten einer zunehmenden Zahl an LEDs, was zu einem unschönen Pulsieren der Anzeige führt. Sowohl für die Matrix an sich als auch für den Controller habe ich inzwischen neue Platinenlayouts erstellt, die weniger Drähte und Fummelei benötigen als der aktuelle Prototyp, allerdings habe ich gerade kein Platinenmaterial zum Ätzen da 
Schaltung und Quellcode gibts, sobald ich beides mal ordentlich formatiert habe.
Humbucker-Tonabnehmer austauschen
Verfasst von Hendrik Busch unter am 15. Februar 2009
Shadow SH-680 Humbucker
Auf dieser Seite werde ich erläutern, wie man bei einer einfachen Stratocaster-Gitarre den Humbucker-Tonabnehmer tauscht. Der ursprünglich in meiner Gitarre eingebaute Humbucker lieferte zwar passablen Sound, hatte aber einen Wackelkontakt, den ich dann leider versucht habe selber zu reparieren, mit dem Erfolg, dass er danach ganz hinüber war. Deshalb mein Tipp an dieser Stelle: wer noch Garantie auf seine Gitarre hat, sollte sie dem Händler zur Reparatur geben. Die Option hatte ich aber nicht mehr, also habe ich mir einen neuen Tonabnehmer gekauft und ihn eingebaut. Diese Seite dokumentiert diesen Tausch.
Wer eine billige Gitarre besitzt, so wie ich, der merkt schnell, dass man kaum Ersatzteile kaufen kann, deren Preis in einem sinnvollen Verhältnis zum Gesamtwert der Gitarre steht. Natürlich hätte ich meinen Humbucker gegen einen EMG-81 tauschen können (die Referenz für Metal), nur stehen 85 Euro für einen Tonabnehmer zu 150 Euro für die gesamte Gitarre in einem schlechten Verhältnis. Wo man aber schonmal die Gelegenheit hat, sich einen neuen Pickup auszusuchen, sollte man auch ein Teil kaufen, das einem gefällt. In meinem Fall ist das der Shadow SH-680 Tonabnehmer, ein passiver Humbucker mit EMG-Look und höherer Ausgangsleistung als der vorherige No-Name-Pickup, ideal also für Rock & Metal und zu einen vernünftigen Preis (45 Euro).
Gitarre auseinanderbauen
Schlagbrett mit Verkabelung
Bei einer Strat-Gitarre sind die Tonabnehmer und alle anderen elektrischen Bauteile mit dem Schlagbrett verschraubt. Daher gilt es zunächst, das Schlagbrett zu entfernen und für die Arbeiten von der Gitarre zu lösen, indem man die Anschlüsse für die Kabelbuchse und das Massekabel zu Brücke ablötet. Zum Abnehmen des Schlagbretts muss man zunächst die Schrauben rundherum lösen und dann die Saiten von der Gitarre entfernen oder zumindest soweit lockern, dass man das Schlagbrett darunter herausziehen kann. Nun kann man die drei Kabel zur Klinkenbuchse und zur Brücke ablöten und dann den Gitarrenkorpus beiseite legen.
Alten Tonabnehmer entfernen
Schlagbrett ohne Humbucker
Bevor man weitere verlötete Verbindungen löst, empfiehlt es sich, ein Foto des derzeitigen Aufbaus zu machen, damit man die Gitarre später auch wieder richtig zusammenlöten kann. Ich habe mir zusätzlich einen kompletten Kabelplan vom Vorbild meiner Gitarre, einer Fender Standard Strat HSS, heruntergeladen (verfügbar direkt von Fender) und die Gitarre später nach diesem Plan wieder zusammengelötet. Mein alter Humbucker war lediglich mit zwei Litzen befestigt (eine dritte hatte ich wegen Verbesserung des Massekontakts mal selber angelötet) und ließ sich leicht auslöten und vom Schlagbrett abschrauben.
Neuen Tonabnehmer einbauen
Gitarrenbausatz
Da die Verkabelung meiner Gitarre stark von der des Fender-Vorbilds abwich, habe ich alle einzelnen Bauteile ausgelötet und die Gitarre komplett neu verkabelt. Die meisten Humbucker haben zwei oder vier Anschlusskabel, je nachdem ob man den Abnehmer im Split-Coil-Modus betreiben kann oder nicht. Eine typische HSS-Strat kann so betrieben werden und sollte daher auch so verkabelt werden.
Ein Humbucker besteht neben einem Magneten aus zwei Spulen, in die durch die Schwingung der Saiten in dem Magnetfeld die Signale induziert werden. Jedes Ende einer Spule ist als einzelner Anschluss nach außen geführt, die Farbkodierung unterscheidet sich hierbei von Hersteller zu Hersteller. Bei Shadow sind die Anschlüsse der Nordspule grün und weiß und die der Südspule braun und gelb. Darüber hinaus ist die Schirmung des Kabels als Masse zu verwenden. Für andere Hersteller bietet GuitarElectronics.com eine gute Übersicht über die Belegung und die Farben der Anschlusskabel.
Im normalen Modus schaltet man beide Spulen des Humbuckers in Serie, hier durch die Verbindung von braun und weiß realisiert. Im Split-Coil-Modus wird nur die Nordspule verwendet, die Südspule wird abgeschaltet, indem man sie komplett auf Masse schaltet. Grün ist dann der “heiße” Pol, alle andere Pole werden auf Masse geschaltet. Wie ein typischer 5-Wege-Schalter in einer Stratocaster funktioniert habe ich an anderer Stelle bereits erläutert, daher führe ich hier nur den Anschlussplan für den Schalter auf, so wie ich ihn (nach Fender-Vorlage) angeschlossen habe:
Anschlussplan 5-Wege-Schalter
Schlagbrett mit Verkabelung
In meinem Fall passte der neue Tonabnehmer leider nicht in den vorhandenen Ausschnitt, so dass ich diesen erst weiten musste. Die restlichen Tonabnehmer werden mit dem jeweils zugehörigen Klangregler verlötet und die “heiße” Seite des Schalter an den Lautstärkeregler angeschlossen. Damit ist die Gitarre dann fertig verkabelt und kann wieder zusammengebaut werden.
Umbau abschließen
Bevor das Schlagbrett wieder eingebaut werden kann müssen noch die Klinkenbuchse sowie der Massenanschluss der Brücke wieder angelötet werden. Danach können die Saiten wieder aufgezogen und die Gitarre gestimmt werden. Es gilt dann zu prüfen, ob die Gitarre in allen 5 Schalterstellungen auchTöne von sich gibt. Die Verwendung der Single-Coil in der mittleren Position zusammen mit der Nordspule des Humbuckers klingt für gewöhnlich etwas leiser als die restlichen Kombinationen.
Fertig umgebaute Gitarre
Pickup-Umschalter (5-Wege)
Verfasst von Hendrik Busch unter am 25. Januar 2009
Meine erste Gitarre stammt aus einem Starterpaket bestehend aus Verstärker, Gitarre und Zubehör. Den Verstärker habe ich mittlerweile durch einen Modeler ersetzt, die Gitarre verwende ich aber weiterhin, da sie eigentlich sehr solide ist. Es handelt sich um ein Stratocaster-Kopie mit der typischen Tonabnehmerbestückung SSH (zwei Single Coil-Pickups, ein Humbucker).
Tonabnehmerkombination SSH (Quelle: Wikimedia Commons)
Um zwischen den Pickups umschalten zu können verfügt die Gitarre über einen 5-Wege-Schalter, mit dem man unterschiedliche Kombinationen der Pickups einstellen kann. Dieser Schalter machte recht schnell Probleme, wenn man den Humbucker auswählte gab die Gitarre keinen Ton mehr von sich. Mit Kontaktspray ließ sich das Problem kurzzeitig beheben, tauchte aber bald wieder ab. Also wollte ich mir Ersatz besorgen, der länger hält. Meine Wahl fiel auf ein Original-Fender-Ersatzteil (5-Way Selector Switch, 0991367000), der allerdings anders belegt war als der Schalter in der Gitarre. Ich musste mich entsprechend schlau machen, wie man die Schalter gegeneinander tauscht und als Gedankenstütze für mich und andere Interessierte gibt es hier eine kleine Schalterkunde.
Schaltschema
Beide Schalter haben zwei Ebenen, was bedeutet, dass es sich eigentlich um zwei einzelne Schalter mit je einem Aus- und drei Eingängen handelt, die aber über einen gemeinsamen Hebel gleichzeitig geschaltet werden. Es gibt auch andere 5-Wege-Schalter, die bis zu 6 getrennte Schaltungen unterstützen (4 Layer Switches, 6 Layer Switches). In der folgenden Aufstellung gelten folgende Konventionen: die erste Schaltung besteht aus den Kontakten A, 1, 2 und 3, die zweite Schaltung besteht aus den Kontakten B, 5 ,6 und 7, wobei ich die mit einem Buchstaben bezeichneten Kontakte als “Ausgang” bezeichne, der in jedem Zustand geschaltet ist. Bei Schaltern mit zwei Ebenen wie den vorliegenden gibt es folgende Schaltzustände:
| Schalterstellung | Schaltung 1 | Schaltung 2 |
|---|---|---|
| 1 | A – 3 | B – 4 |
| 2 | A – 2 – 3 | B – 4 – 5 |
| 3 | A – 2 | B – 5 |
| 4 | A – 1 – 2 | B – 5 – 6 |
| 5 | A – 1 | B – 6 |
Fernost 5-Wege-Schalter (z.B. EL5PL)
Diese Schalterart basiert auf einer Platine mit 8 Kontakten und einem beweglichen Schalter mit Schleifkontakten. Solche Schalter sind im Zubehörhandel recht günstig zu bekommen (ca. 5 Euro) und erfüllen ihren Zweck. Bedingt durch die Platinenbauweise verschleißen sie aber schneller. Die Kontaktflächen der einzelnen Kontakte sind auf die Platine aufgedruckt und nicht so abriebfest wie die einzelnen Metalllaschen des Fender-Schalters. Mit zunehmendem Abrieb steigt die Wahrscheinlichkeit, dass die Kontake oxidieren und/odr der Schalter falsch oder gar nicht mehr schaltet. Die Belegung des Schalters ist in folgendem Bild ersichtlich:
Kontaktbelegung eines generischen 5-Wege-Schalter
Hinweis: Bei einigen Schalterausführungen aus Fernost scheint es so zu sein, dass A und B zu nur als ein einzelner, gemeinsamer Kontakt ausgeführt sind, so z.B. bei dem, den ich aus meiner Gitarre ausgebaut habe. Wenn dieser Schalter ausgetauscht wird, kann es notwendig sein, am neuen Schalter A und B ebenfalls miteinander zu verlöten.
Original Fender 5-Wege-Schalter
Als Alternative zum “08/15-Schalter” gibt es einen Schalter aus dem Ersatzteilsortiment von Fender. Dieser Schalter funktioniert, wie bereits oben erwähnt, genauso wie sein Fernostkollege, ist aber anders aufgebaut und hat eine abweichende Anordnung der Kontakte. Statt einer Platine sind die Kontakte dieses Schalters als kleine Metalllaschen realisiert, unter denen eine kreisförmige Kontaktplatte hin und her bewegt wird. Hier sind die zwei Ebenen des Schalters dann auch als solche zu erkennen. Die Belegung des Schalters (immer im Vergleich zu dem anderen vorgestellten Schalter zu sehen) kann diesem Bild entnommen werden:
Kontaktbelegung eines orignal Fender 5-Wege-Schalter
Umbau
Alle hier vorgestellten Schalter sind bequem gegeneinander austauschbar, sie schalten gleich und verfügen über identische Befestigungslöcher. Der Umbau ist denkbar einfach, wenn man den oben abgebildeten Schaltbildern folgt, die genau zeigen, welches Kabel an welchen Kontakt zu löten ist. Bei einigen Fernost-Schaltern sind eventuell die Kontakte A und B direkt um Schalter miteinander verbunden. In diesem Fall müssen beim Umbau auf den Fender-Schalter dort ebenfalls die Kontakte A und B miteinander verbunden werden, damit die Gitarre nachher noch funktioniert. Abschließend noch zwei Fotos, das linke zeigt die Verkabelung vor dem Umbau, das rechte die Verkabelung mit dem original Fender-Schalter:
E-Gitarre
Verfasst von Hendrik Busch unter am 23. Januar 2009
Herzlichen Glückwunsch! Sie haben meine Seiten über das Thema E-Gitarre gefunden. An dieser Stelle sammele ich Informationen und Erfahrungen rund um das Thema E-Gitarre, die mir geholfen habe und von denen ich hoffe, dass Sie auch andere helfen. Die verfügbaren Themen finden Sie auf den folgenden Unterseiten:
Billige E-Gitarren
Verfasst von Hendrik Busch unter Computer & Technik, I, Me & Myself, Musik am 15. Januar 2009
bedürfen anscheinend einiger Pflege um langfristig funktionsfähig zu bleiben. Nachdem ich jetzt etwa eine Stunde an meiner rumgeschraubt und -gelötet habe, funktioniert sie endlich wieder einwandfrei. Der Humbucker war seit einiger Zeit defekt und funktionierte nur noch im Split-Coil-Modus, beide Spulen auf einmal wollten keinen Ton von sich geben. Ich habe alle Lötstellen nachgelötet (einige hatten das anscheinend nötig) und dem Humbucker ein zusätzliches Massekabel spendiert. Wozu? Also…
Damit ein Humbucker im Split-Coil-Modus betrieben werden kann, braucht er mehr als zwei Anschlusskabel, je nach Konfiguration (nur eine Spule einzeln nutzbar, beide Spulen einzeln nutzbar) drei (zwei Masse, ein Plus) oder vier (2 Masse, 2 Plus). In billigen Gitarren wie meiner ist nur eine Spule einzeln nutzbar, folglich müsste der Humbucker 3 Anschlüsse haben. Meistens hat er aber nur ein zweipoliges Kabel und stellt den dritten Kontakt über eine Alufolie auf dem Schlagbrett her, durch die alle Bauteile geschraubt sind (siehe z.B. hier). Diese Konstruktion ist suboptimal, da es schnell mal zu Kontaktfehlern kommen kann und dann knackt es oder gibt gar keine Töne mehr von sich. Wer also einigermaßen mit dem Lötkolben umgehen kann, sollte sich ein zusätzliches Massekabel in dem Humbucker löten und zwar an die Stelle, wo von innen der zweite Massepol ans Gehäuse gelötet ist. Dieses Kabel verlötet man dann mit der Masseschiene der restlichen Teile, z.B. am Umschalter oder Lautstärkeregler. Das sorgt für einen sauberen Massekontakt des Humbucker und beugt Ausfällen vor.
Wer übrigens möchte, dass seine Gitarre wieder schön glänzt, der kann Autopolitur nehmen, tiefere Kratzer im Lack gehen mit Schleif- bzw. Polierpaste wieder raus.
Viel Erfolg!
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