Kombiinstrument - Display reparieren

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Die Midline MFA Displays (die "halben") neigen vermehrt zu Anzeigefehlern.

Display zu hell
Display zu dunkel

Anders als die Highline MFAs (die "großen") sind es aber weniger Pixelfehler, sondern vorallem Fehler mit dem Displaykontrast.

Entweder wird das gesamte Display zu hell / zu rot, oder zu dunkel / zu schwarz. Diese Effekte sind verschieden stark ausgeprägt und häufig temperaturabhängig.


Grund für diesen Fehler ist jedoch nicht das Display, sondern die - in einer "Metalldose" - eingehauste Keramikplatine auf der Rückseite des Kombiinstruments.


Auf dieser Keramikplatine wird unter anderem die Kontrastspannung des Displays erzeugt. Diese Spannung sorgt, wie der Name schon sagt, für den Kontrast des Displays. Ist sie zu hoch, "überstrahlt" das Display und es wird zu hell / zu rot. Ist sie zu gering, hebt sich der Text kaum vom Hintergrund ab, es wird zu dunkel.

Keramikplatine mit Ladungspumpe, die die negative Spannung bereitstellt. Kleiner roter Kreis: Pin 3, Ausgang der Kontrastspannung

Durch Vergleichsmessungen eines heilen und eines defekten KIs (bezogen auf die MFA), stellte sich heraus, das die Kontrastspannung bei Raumtemperatur ungefähr -6.1 V betragen muss. Das defekte KI hatte jedoch eine Kontrastspannung von -9.5 V und war somit zu hell.


Leider lässt sich die Kontrastspannung nicht "einfach so" mit einem simplen Spannungsregler erzeugen, da die Kontrastspannung sich mit der Temperatur verändern muss. Das MFA-LCD ist wie jedes LC-Display temperaturabhängig. Bei höherer Umgebungstemperatur wird eine - betragsmäßig - größere Kontrastspannung benötigt.

Aus eigenen Versuchen ergaben sich folgende Werte:

Displayspannung
Temperatur Optimale Displayspannung
60 °C - 7.4 V
20 °C - 6.6 V
- 20 °C - 5.8 V

Folglich beträgt die Temperaturabhängigkeit circa -20 mV / °C.


Die Lösung

Um die Kontrastspannung korrekt zu erzeugen, muss also die aktuelle Temperatur am Display gemessen werden und eine dazu passende negative Kontrastspannung erzeugt werden.

Zu diesem Zweck entwarf ich eine Schaltung, die genau die Aufgabe übernimmt.

Ein Attiny45 misst durch einen NTC-Thermistor die Temperatur am Display und steuert einen LM317 Spannungsregler so an, das dieser die Kontrastspannung erzeugt (allerdings als positive Spannung). Ein ICL7660 DC-DC-Wandler macht daraus anschließen die negative Kontrastspannung.

Bezugsquelle dieser Schaltung: [Im T4Forum ]


Rendering der Schaltung

BOM, Schaltplan und weitere Infos, [hier]

Einbauanleitung

Lieferumfang:

  • Platine
  • Temperaturfühler (NTC)
  • Schrumpfschlauch
  • Einzelader 0.05mm² (5x)
Lieferumfang 1
Lieferumfang 2
Einbau
Pin auf Platine Position auf Kombiinstrument
GND Masse
12 V Klemme 15
Display Pin 3 der Keramikplatine zum KI trennen und Displayspannung KI seitig anschließen
"R5" NTC-Sensor so nah wie möglich ans Display setzen
Platine


Einbau

  • Einzeladern an Platine anlöten. Die Anschlüsse die mit ICSP beschriftet sind, bleiben frei. Diese sind nur für die Programmierung nötig.
Angelötete Leitungen
  • Pins des Temperaturfühlers kürzen, an Leitungen anlöten und Lötstelle mit Schrumpfschlauch versehen
Schrumpfschlauch vorher auf die Leitugen schieben ;)
NTC2.jpg
  • GND (Masse) Leitung am KI anlöten. Mögliche gut erreichbare Stelle:
Massepunkt in der Nähe der blauen Steckers am unteren Rand des KI
  • 12V (Klemme 15) Leitung am KI anlöten:
+12V Punkt in der Nähe der blauen Steckers am unteren Rand des KI
  • Vorhandenen Pin zum Display durchtrennen. Wenn man auf die Rückseite des KI schaut: Pin 3 von rechts an der Keramikplatine (in der unteren Reihe)
  • Leitung LCD von der Platine an eben durchtrennten Pin KI-seitig anlöten. Der Pin an der Keramikplatine bleibt also offen, hier wirds nichts angeschlossen! Pin ggf. weg biegen.
Anschluss LCD am durchtrennten Pin 3 der Keramikplatine
  • NTC (Temperaturfühler) nahe am LCD positionieren. Dafür bietet sich folgender Bereich an:
NTC unter der flexiblen Leiterbahn zum Display
  • Platine irgendwo im KI verstauen. Ich klebe ihn mit einem Tropfen Heißklebe auf die Kunststoffrückseite des KIs. Dort ist genug Luft zu allen anderen Teilen
NTC unter der flexiblen Leiterbahn zum Display


  • Über das Poti auf der Platine (R6) stellt man den Kontrast ein. Zu wenig und das Display ist zu "schwarz", zu viel und es wird zu "rot". Hier nach belieben Einstellen und das Ergebnis beobachten. Ist der Wert einmal eingestellt, braucht nichts mehr verändert zu werden. Ändert sich die Temperatur, wird der Kontrast automatisch angepasst. Vermutlich wird der perfekte Wert irgendwo zwischen 40-60% liegen.

Pinspannungen

Display, Pin 1 ganz rechts
Pin Spannung in V (Display heil) Spannung in V (Display defekt)
1 0,8 4,96
2 0 0
3 Daten Daten
4 5,05 5,11
5 Daten Daten
6 Daten Daten
7 Daten Daten
8 5,16 5,03
9 0 0
10 0 0
11 -5,7 -9,22
12 -5,7 -9,22
13 0 0
14 0 0
15 0 0
16 5,12 5,02
17 5,12 5,02
18 3,44 2,9
19 1,8 0,9
20 -3,02 -5,47
21 -4,56 -7,5
22 -6,11 -9,54
23 0 0
24 5 5,03
25 0 0
26 0 0


Controller, untere Pinreihe, Pin 1 ganz rechts
Pin Spannung in V (Display heil) Spannung in V (Display defekt)
1 2,5 2,6
2 0 0
3 -6,1 -9,5
4 Clock Clock
5 0 0
6 0,7 4,8
7 Daten Daten
8 5,06 5
9 Daten Daten
10 Daten Daten
11 Daten Daten
12 5,06 5,04
13 5,02 5



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