Xi lanh ma trận LED: 8 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Các dự án Fusion 360 »

Ma trận LED này sử dụng các sọc LED WS2812b tiêu chuẩn để tạo ra một ma trận có hình trụ và bề mặt hoàn thiện bằng gỗ veneer đẹp mắt.

Danh sách phần:

1. 790x384 bìa cứng 1,5 mm (các kích thước khác cũng có thể được, nhưng dữ liệu CAD phải được thay đổi)
2. 100 WS2812b LED từ LED sọc (30 LED / mét)
3. Raspberry Pi hoặc Arduino
4. Gỗ veneer hoặc bất kỳ loại vật liệu khuếch tán linh hoạt nào
5. Dây điện

Bước 1: Thiết kế và Cắt Laser

Thông số thiết kế chính là độ dày của vật liệu được sử dụng. Trong bản dựng này, một tấm bìa cứng 1,5 mm đã được sử dụng vì nó dễ cắt và khá rẻ. Thiết kế 3D (ví dụ: Fusion360) giúp tránh các vấn đề trong quá trình lắp ráp. Để cắt laser, các bộ phận phải được sắp xếp sao cho chúng vừa với vùng cắt laser trên máy của bạn, trong trường hợp này là 790x384 mm. Inkscape là một công cụ đơn giản và mạnh mẽ để xử lý công việc này. Tệp SVG đính kèm chứa tất cả các bộ phận của màn hình hình trụ bằng vật liệu 1,5 mm.

CẬP NHẬT: Tôi đã sửa đổi mô hình Fusion360 với độ dày tham số người dùng, vì vậy bạn có thể thay đổi độ dày vật liệu cho ma trận và tạo tệp cắt laser của riêng bạn. Các khe cắt cho các sọc LED sẽ sớm được thêm vào.

Liên kết đến mô hình:

Bước 2: Cắt laser và lắp ráp sẵn

Sau khi cắt laser, bạn sẽ nhận được các bộ phận sau:

- 12 đoạn ngang hình chữ C

- 18 lược giống như các đoạn thẳng đứng

- 2 đoạn kết nối dọc

- 20 phân đoạn sóng mang

8 C-Shapes, 9 lược và 1 kết nối được kết hợp thành một nửa màn hình. Ở bước này, các bộ phận chỉ được cắm với nhau để kiểm tra xem tất cả có khớp với nhau hay không. Chưa sử dụng keo.

Bước 3: Đấu dây đèn LED

Các sọc LED được cắt thành 5 đoạn LED và dán vào các đoạn sóng mang bằng băng dính mặt sau. Đầu tiên, các chân DI (dữ liệu vào) và DO (dữ liệu ra) của các sọc được nối với nhau theo cách zig-zag, kết nối DO của sọc đầu tiên với DI của sọc tiếp theo, v.v. Điều này được thực hiện cho mỗi nửa của hình trụ bao gồm 10 sọc. 5V và GND chỉ được kết nối ở một phía từ dải này sang dải khác. Chiều dài của dây phải phù hợp với khoảng cách dải của mảng.

Trước khi các đèn LED được lắp vào ma trận, các phân đoạn của ma trận phải được dán lại với nhau cho mỗi nửa hình trụ.

Cuối cùng, 10 sọc được đặt trong mỗi nửa của ma trận và cố định bằng keo nóng. DO từ một nửa được kết nối với DI của nửa thứ hai. DI của nửa đầu sẽ là đầu vào cho Raspberry Pi hoặc Arduino.

Bước 4: Thử nghiệm đầu tiên

Để đảm bảo rằng mọi thứ đều hoạt động, nên thực hiện kiểm tra đầu tiên đối với đèn LED. Sử dụng Arduino và thư viện Neopixel là cách dễ nhất để thực hiện việc này.

Bước 5: Bộ khuếch tán bằng gỗ Veneer

Sau khi đo đường kính và chiều cao của ma trận, tấm ván gỗ có thể được cắt ra và cuộn xung quanh ma trận. Để cố định, một dải keo trong suốt là đủ.

Bước 6: Raspberry Pi, Arduino và Nguồn điện

Để dễ dàng viết mã bằng Python với các hiệu ứng ma trận đẹp, có thể sử dụng Raspberry Pi. Trong trường hợp này, Raspberry Pi Zero đã được sử dụng, được kết nối với ma trận qua chân GPIO 18 thông qua bộ dịch chuyển mức 74HCT245 để điều chỉnh 3.3V từ Pi thành 5V của WS2812. Ngoài ra, một tụ điện lớn (2200 uF) và một điện trở nối tiếp (470 Ohm) cũng được sử dụng như được đề xuất khi sử dụng số lượng LED Neopixel / WS2812 lớn hơn.

Nguồn cấp

Công suất tối đa cho 100 đèn LED WS2812b là 100x60mA = 6A. Tất nhiên, bằng cách giảm độ sáng, mức tiêu thụ điện năng có thể giảm đáng kể. Hãy đảm bảo rằng nguồn điện 5V của bạn có thể thúc đẩy dòng điện đến độ sáng mong muốn của bạn.

Arduino

Ma trận này trực tiếp hoạt động trên các thiết bị Arduino với thư viện NeoPixel và NeoMatrix từ Adafruit. Bạn phải thay đổi mã PIN và cách khởi tạo nếu bạn muốn sử dụng các ví dụ:

Neomatrix:

Ma trận Adafruit_NeoMatrix = Adafruit_NeoMatrix (20, 5, PIN, NEO_MATRIX_TOP + NEO_MATRIX_LEFT + NEO_MATRIX_COLUMNS + NEO_MATRIX_ZIGZAG, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

Bạn cũng phải bao gồm thư viện Adafruit GFX và tải một phông chữ khác với chiều cao 5 pixel. Vui lòng sử dụng bản phác thảo Arduino đính kèm làm điểm bắt đầu (sử dụng mã PIN 4 cho ma trận). Nó là một phiên bản phỏng theo bản phác thảo ví dụ Neomatrix.

NeoPixel:

Dải Adafruit_NeoPixel = Adafruit_NeoPixel (100, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

Bước 7: Mô phỏng

Mã nguồn Python có sẵn tại Github

Có hai chế độ để mã hóa. Nếu PI = False được xác định ở phần đầu của xy lanh.py, mã đang ở chế độ mô phỏng. Bạn có thể kiểm tra tất cả các hoạt ảnh trên bất kỳ nền tảng nào có thể chạy python. Trước tiên, hãy cài đặt tất cả các thư viện được chương trình sử dụng (như pygame, numpy, v.v.). Trong chế độ mô phỏng, hình trụ được hiển thị dưới dạng ma trận 5x20 pixel.

Bước 8: Lập trình

Chế độ phần mềm thứ hai là PI = True (được định nghĩa trong xy lanh.py) và bắt đầu trên Pi. Điều này thúc đẩy chân GPIO 18 của Raspberry Pi. Bạn có thể tự do thêm các hiệu ứng bổ sung và chơi với các thông số.

Văn bản được hiển thị với phông chữ 3x5, vì vậy không phải tất cả các chữ cái đều hoàn hảo do chiều cao hiển thị hạn chế.

Thưởng thức!

Về nhì trong Cuộc thi Epilog X