Remoticon 2021 // Joey Castillo bringt alten LCDs neue Tricks bei

Segmentierte Flüssigkristallanzeigen gelten heutzutage als eine ziemlich alte und archaische Anzeigetechnologie. Sie sind uns vielleicht am besten aus der Verwendung in Taschenrechnern und Uhren bekannt, wo sie auch heute noch regelmäßig Anwendung finden. [Joey Castillo] entschied, dass er mit ein wenig Basteln mehr aus diesen Displays herausholen könnte, und reiste zur Remoticon 2021, um seine Erkenntnisse zu teilen.

Bei Segment-LCDs handelt es sich in der Regel um kleine monochrome Geräte aus Glas, die den Vorteil haben, dass sie bei ihrem Betrieb nur sehr wenig Strom verbrauchen. Sie verfügen über ein festes Layout, das nicht geändert werden kann – daher werden sie oft speziell für einen bestimmten Zweck entwickelt. Ein Taschenrechner verfügt über Segmente, die für die Anzeige von Zahlen ausgelegt sind, oft in der üblichen 7-Segment-Manier, während eine Uhr spezielle Segmente für die Anzeige von Dingen wie „AM“, „PM“ oder „ALARM“ hinzufügen kann.

Da sie speziell gebaut sind, sind sie häufig sehr dünn und kompakt und weisen ein praktisches Layout auf, das attraktiv und passend für die jeweilige Anwendung ist. Im Vergleich zu Allzweck-LCDs, wie den beliebten HD44780-Zeichen-LCDs, haben sie oft eine viel klarere Ästhetik und ein schlankeres Design, da sie eher für den Verbraucher gedacht sind als für den Einsatz in einer von Millionen verschiedener Industrieanwendungen.

[Joeys] Vortrag beginnt mit einer Einführung in die Funktionsweise von Segment-LCDs und vergleicht sie zunächst mit 7-Segment-LEDs, mit denen so viele von uns vertraut sind. LCDs unterscheiden sich jedoch ein wenig in ihrer Funktionsweise: Bei einer Spannungsdifferenz werden die Segmente dunkler, und sie werden mit Wechselstromsignalen statt mit Gleichstrom betrieben. [Joey] erklärt, wie LCD-Segmente auf diese Weise angesteuert werden, und stellt ein CircuitPython-Beispiel bereit, das die Vorgehensweise demonstriert.

Multiplexing wird ebenfalls ausführlich beschrieben, eine Technik, die in vielen Segment-LCDs verwendet wird, um deren Ansteuerung mit weniger IO-Pins zu ermöglichen. Wenn man die LCD-Stifte einer Standard-Armbanduhr vom Typ Casio F-91W untersucht, erkennt man, wie die Technik funktioniert, und es ist leicht, mitzumachen, wenn man die Signale deutlich auf einem Oszilloskop sieht. [Joey] erklärt auch, dass es einfach ist, alle benötigten Signale zu erzeugen, wenn man einfach einen Mikrocontroller mit integriertem Segment-LCD-Controller kauft, wie den Microchip SAM L22.

Als erstes Beispiel dafür, was durch das Hacken segmentierter LCDs erreicht werden kann, zeigt [Joey], wie er das Display aus der Casio Databank DB-36 umfunktioniert hat. Das LCD verfügt über 55 Anschlüsse und viele Segmente und ist mit Zebrastreifen verbunden – eine ziemlich heikle Methode zum Anschließen eines Segment-LCD. Mit etwas Klebeband klebt er einen Stift ab, der zum LCD führt, baut die Uhr wieder zusammen und sucht nach den Segmenten, die nicht mehr funktionieren. Mit dieser Technik lässt sich die Pinbelegung des Displays schnell ermitteln.

Wenn Sie jedoch ein Display zurückentwickeln, dürfen Sie natürlich nur die Segmente verwenden, die von den ursprünglichen Designern entworfen wurden. Wie [Joey] jedoch gerne erklärt, können Sie tatsächlich ohne allzu großen Aufwand Ihre eigenen benutzerdefinierten Segment-LCDs herstellen lassen! Er hat es bereits selbst gemacht und ein Duplikat erstellt, das zum Casio F-91W in einem Feather-kompatiblen Formfaktor passt, um die Entwicklung des Sensor Watch-Boards zu erleichtern. Es besteht eine Mengenanforderung, aber bei Großaufträgen kann es sein, dass Sie am Ende weniger als 1 US-Dollar pro Einheit ausgeben.

Obwohl Segment-LCDs veraltet und einfach sind, sind sie immer noch eine großartige Technologie für jedes Projekt mit geringem Stromverbrauch, bei dem Daten angezeigt werden müssen. Denken Sie doch einmal daran, wie lange eine durchschnittliche digitale Armbanduhr mit einer einzigen Knopfzellenbatterie durchhalten kann! Der Vortrag von [Joey] ist eine großartige Einführung, wenn Sie daran interessiert sind, die Vorteile dieser Displays zu nutzen, sei es in vorhandener Hardware oder indem Sie Ihr eigenes Display von Grund auf neu erstellen lassen!