TI-83 Hintergrundbeleuchtung

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Update

Da der alte Mod eher eine Konzeptstudie als ein wirklich funktioneller Mod war, habe ich wie im alten Artikel angekündigt die Hintergrundbeleuchtung meines TI-83 grundlegend überarbeitet. Alle Details zum Konzept können dort nachgelesen werden, daher hier nur kurz die wichtigsten Nachteile des alten Mods:
  • Die Hintergrundbeleuchtung und der Spannungs-Stabilisator für den Taschenrechner mussten separat eingeschaltet werden.
  • Die LED-Beleuchtung hatte einen sehr hohen Stromverbrauch.
  • Die Beleuchtung war sehr schwach und inhomogen - für den praktischen Einsatz kaum zu gebrauchen.
Abhilfe schaffte ein Umstieg auf EL-Folie, was jedoch mit einem höheren Aufwand bei der Elektronik verbunden war.

Die neue Beleuchtung

Leuchtfolie samt Inverter kann man bei Reichelt bestellen. Ich habe die türkise 10x10cm Leuchtfolie genommen, die zusammen mit dem Inverter etwa 15 kostet.
Die Anbringung der Leuchtfolie war einer der aufwendigsten Arbeitsschritte. Die Ineffizienz der alten Hintergrundbeleuchtung lag zum Teil nämlich daran, dass das LCD hinten eine Reflektorschicht hatte, da es nicht für eine Hintergrundbeleuchtung ausgelegt ist. Diese Reflektorschicht reflektiert das einfallende Licht (von der Sonne oder einer Lampe) und schickt es durch das LCD zurück, wobei die aktivierten Pixel kein Licht durchlassen. Nur dadurch kann bei passiven LCDs überhaupt ein Kontrast zwischen den schwarzen Pixeln und der Umgebung erreicht werden. Diese Schicht - meist eine dünne Aluminiumfolie - schwächt jedoch auch sehr stark eine hinter ihr angebrachte Hintergrundbeleuchtung.
Die Reflektorfolie musste also ab, was gar nicht so einfach war, da sie mit einem extrem guten Kleber festgeklebt war, dessen Reste man nur mühsam mit Spiritus und viel Schrubben wegbekam.
Dann wurde die Leuchtfolie in der Größe des Displays ausgeschnitten und hinter das Display gelegt. Ein Ankleben ist nicht nötig, da eine Platine von hinten über eine Zwischenschicht aus Schaumstoff Druck auf das LCD ausübt und somit die Leuchtfolie immer in Berührung mit dem LCD ist.
Wie sieht es nun mit den passiven Eigenschaften des LCDs aus ohne Reflektorschicht? Man könnte meinen, dass man nichts mehr sieht, wenn die Hintergrundbeleuchtung aus ist, weil die Reflektorschicht ja weg ist. Das stimmt aber nicht, da die Leuchtfolie nun die Aufgabe der Reflektorfolie übernimmt. Die Leuchtfolie ist im ausgeschalteten Zustand weiß und streut das von außen einfallende Licht wieder zurück. Im Gegensatz zur "echt" reflektierenden Reflektorfolie ist die Intensität des zurück gestreuten Lichts aber etwas geringer, wodurch der Kontrast nun ein wenig schwächer ist als vorher. Dennoch ist das Display bei ausreichender Beleuchtung immernoch sehr gut zu erkennen - und wenn es im Raum zu dunkel ist, kann man ja die Hintergrundbeleuchtung anmachen, dafür ist sie ja da .



TI-83 von Texas Instruments


Platine mit Display und Leuchtfolie

Viele Spannungen, eine Quelle

Zum Betrieb der Leuchtfolie wird ein Inverter benötigt, der die hochfrequente Wechselspannung (110V, 400Hz) für die EL-Folie liefert. Dieser benötigt ca. 12V Gleichspannung zum Betrieb, die Batterien des Taschenrechners liefern bestenfalls nicht mehr als 6V. Somit benötigt man hier wie beim alten Mod einen Spannungsinverter, der eine kleine Spannung erhöht, nur diesmal für die Beleuchtung und nicht für den Taschenrechner selbst wie es da der Fall war.
Da sich der MC34063A bei solchen Vorhaben immer bewehrt hat, nahm ich ihn auch für diese Aufgabe. Obwohl die neue Hintergrundbeleuchtung weniger Strom braucht als die alte, ist der resultierende Spannungsabfall an den Batterien groß genug, dass der Kontrast des Displays, der direkt an die Batteriespannung gekoppelt ist, so weit abnimmt, dass man ihn nachregeln müsste. Dieses Problem wurde wie beim alten Mod dadurch gelöst, dass beim Einschalten der Hintergrundbeleuchtung die Stromversorgung des Taschenrechners nicht mehr direkt über die Batterien läuft, sondern über eine Festspannungsquelle. Dieses war nicht allzu schwer zu realisieren, da der Taschenrechner nur ca. 5V benötigt, der MC34063A aber auf 12V für die Hintergrundbeleuchtung eingestellt ist (die Spannung ist per Poti regelbar, wodurch man auch direkt die Leuchtstärke der EL-Folie regeln kann). Aus diesen ca. 12V werden mittels einer einfachen LM317-Schaltung regelbare 5V gemacht, über die der Taschenrechner dann versorgt wird. Die Spannung für den Taschenrechner ist etwas höher als 5V eingestellt, da noch eine Sperrdiode dazwischen geschaltet ist, damit bei deaktivierter Hintergrundbeleuchtung kein Strom von den Batterien zur Spannungs-Schaltung zurückfließt.
Die gesamte Elektronik ist auf einer kleinen Platine an der Rückseite des Taschenrechners angebracht, daneben befindet sich der Inverter für die Leuchtfolie:



Spannungswandler-Platine und Inverter


Mit Deckel

Geschaltet wird das ganze nun über einen 2-poligen Schiebeschalter unten am Rechner, der je nach Stellung entweder den Taschenrechner über die Batterien laufen lässt (Beleuchtung aus) oder über den LM317-Ausgang, wobei der MC34063A dann zusätzlich Strom über die Batterien bekommt (Beleuchtung an). Ein Puffer-Elko mit 1000F gewährleistet eine unterbrechungsfreie Stromversorgung für den Rechner während des Umschaltens.



Verkabelung und Schalter


Fertiger Rechner von hinten

Da so ein 2-poliger Schiebeschalter relativ viel Platz braucht, musste er genau in die Mitte an den unteren Rand des Rechners. Dort befand sich aber schon der Link-Anschluss (3-polige 2,5mm Mini-Klinkenbuchse zum Datentransfer), welcher für diese Aktion ein Stück nach rechts verpflanzt werden musste. Die vielen Löcher (auch von den vorherigen Umbauten) an diesem unteren Rand habe ich eher notdürftig zugespachtelt...



Schalter und Link-Buchse

Hintergrundbeleuchtung in Aktion

Nun kommt endlich der Lohn der Mühe, die Hintergrundbeleuchtung in Aktion:



Graph-Funktion


Minesweeper



Primfaktorzerlegung für den TI-83

Und es gibt noch jede Menge anderer Spiele und sogar krasse Grafikdemos für dieses grandiose Gerät .

Fazit

Die neue Hintergrundbeleuchtung ist besser geworden als jemals erhofft, ich bin mehr als zufrieden! Damit ist dieses Projekt keine reine Machbarkeitsstudie ("just for fun"), sondern eine echte Aufwertung des Taschenrechners.
Der Stromverbrauch liegt bei aktivierter Hintergrundbeleuchtung bei ca. 1W (200mA bei 5V) und garantiert damit mehrere Stunden Betriebszeit, im Gegensatz zur alten Beleuchtung, die ein Vielfaches mehr Strom verbraucht hat und damit nur zu Showzwecken o.ä. geeignet war, abgesehen von der schwachen Leistung...
Der Bereich um den Schalter herum ist natürlich ziemlich unsauber, hier besteht evtl. noch Handlungsbedarf. Der Aufwand wäre allerdings immens, denn das ganze Gehäuse müsste neu lackiert werden, wodurch aber die Tastenbeschriftungen verloren gingen... Naja, es ist eine Option für die Zukunft .

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