Κύλινδρος μήτρας LED: 8 βήματα (με εικόνες)

2025 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2025-01-23 14:39

Έργα Fusion 360 »

Αυτή η μήτρα LED χρησιμοποιεί τυπικές λωρίδες LED WS2812b για να δημιουργήσει μια μήτρα με κυλινδρικό σχήμα και ωραίο ξύλινο καπλαμά.

Λίστα εξαρτημάτων:

1. 790x384 χαρτόνι 1,5 mm (άλλα μεγέθη είναι επίσης δυνατά, αλλά τα δεδομένα CAD πρέπει να αλλάξουν)
2. 100 LED WS2812b από λωρίδες LED (30 LED/μέτρο)
3. Raspberry Pi ή Arduino
4. Καπλαμάς μικροκυμάτων ή οποιοδήποτε τύπο εύκαμπτου υλικού διάχυσης
5. Καλώδια

Βήμα 1: Σχεδιασμός και αρχείο κοπής με λέιζερ

Κύρια παράμετρος σχεδιασμού είναι το πάχος του χρησιμοποιούμενου υλικού. Σε αυτήν την κατασκευή, χρησιμοποιήθηκε ένα χαρτόνι 1,5 mm επειδή είναι εύκολο να κοπεί και αρκετά φθηνό. Ο τρισδιάστατος σχεδιασμός (π.χ. Fusion360) βοηθά στην αποφυγή προβλημάτων στη διαδικασία συναρμολόγησης. Για την κοπή με λέιζερ, τα μέρη πρέπει να είναι διατεταγμένα κατά τρόπο που να ταιριάζουν στην περιοχή κοπής με λέιζερ του μηχανήματός σας, στην περίπτωση αυτή 790x384 mm. Το Inkscape είναι ένα απλό και ισχυρό εργαλείο για τη διαχείριση αυτής της εργασίας. Το συνημμένο αρχείο SVG περιέχει όλα τα μέρη για την κυλινδρική οθόνη με υλικό 1,5 mm.

ΕΝΗΜΕΡΩΣΗ: Έχω τροποποιήσει το μοντέλο Fusion360 με πάχος παραμέτρου χρήστη, ώστε να μπορείτε να αλλάξετε το πάχος του υλικού για τη μήτρα και να δημιουργήσετε το δικό σας αρχείο κοπής με λέιζερ. Οι εγκοπές αποκοπής για τις λωρίδες LED θα προστεθούν σύντομα.

Σύνδεσμος προς το μοντέλο:

Βήμα 2: Κοπή λέιζερ και συναρμολόγηση

Μετά την κοπή με λέιζερ, θα λάβετε τα ακόλουθα μέρη:

- 12 οριζόντια τμήματα σχήματος Γ

- 18 χτένες σαν κάθετα τμήματα

- 2 κάθετα τμήματα σύνδεσης

- 20 τμήματα φορέων led

8 σχήματα C, 9 χτένες και 1 σύνδεση συνδυάζονται σε μισή οθόνη. Σε αυτό το βήμα, τα μέρη συνδέονται μόνο μεταξύ τους για να ελέγξετε εάν όλα ταιριάζουν καλά. Μην χρησιμοποιείτε κόλλα ακόμα.

Βήμα 3: Καλωδίωση LED

Οι λωρίδες LED κόβονται σε 5 τμήματα LED και κολλούνται στα τμήματα του φορέα με την πίσω κολλητική ταινία. Πρώτα οι πείροι DI (data in) και DO (data out) των λωρίδων συνδέονται μεταξύ τους με ζιγκ-ζαγκ τρόπο, συνδέοντας το DO της πρώτης λωρίδας με το DI της επόμενης λωρίδας και ούτω καθεξής. Αυτό γίνεται για κάθε μισό κύλινδρο συμπεριλαμβανομένων 10 λωρίδων. 5V και GND συνδέονται μόνο στη μία πλευρά από λωρίδα σε λωρίδα. Το μήκος των καλωδίων πρέπει να ταιριάζει με την απόσταση της λωρίδας του πίνακα.

Πριν εγκατασταθούν οι λυχνίες LED στη μήτρα, τα τμήματα της μήτρας πρέπει να κολληθούν μεταξύ τους για κάθε μισό κύλινδρο.

Τέλος, οι 10 λωρίδες τοποθετούνται σε κάθε μισό της μήτρας και στερεώνονται με θερμή κόλλα. Το DO από το ένα μισό συνδέεται με το DI του δεύτερου μισού. Το DI του πρώτου εξαμήνου θα είναι η είσοδος για το Raspberry Pi ή το Arduino.

Βήμα 4: Πρώτη δοκιμή

Για να διασφαλιστεί ότι όλα λειτουργούν, πρέπει να γίνει μια πρώτη δοκιμή των LED. Η χρήση ενός Arduino και της βιβλιοθήκης Neopixel θα πρέπει να είναι ο ευκολότερος τρόπος για να γίνει αυτό.

Βήμα 5: Ξύλινος καπλαμάς διαχύτης

Μετά τη μέτρηση της διαμέτρου και του ύψους της μήτρας, το ξύλινο καπλαμά θα μπορούσε να κοπεί και να κυληθεί γύρω από τη μήτρα. Για στερέωση, μια διαφανής ταινία κόλλας είναι αρκετή.

Βήμα 6: Raspberry Pi, Arduino και τροφοδοτικό

Για εύκολη κωδικοποίηση στην Python με ωραία εφέ μήτρας, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ένα Raspberry Pi. Σε αυτήν την περίπτωση, χρησιμοποιήθηκε ένα Raspberry Pi Zero, το οποίο συνδέεται με τη μήτρα μέσω του GPIO pin 18 μέσω ενός επιλογέα επιπέδου 74HCT245 για να προσαρμόσει τα 3.3V από το Pi στα 5V του WS2812. Επίσης, ένας μεγάλος πυκνωτής (2200 uF) και μια σειρά αντίστασης (470 Ohm) χρησιμοποιούνται όπως προτείνεται όταν χρησιμοποιούνται μεγαλύτερες μετρήσεις LED Neopixel/WS2812.

Παροχή ηλεκτρικού ρεύματος

Η μέγιστη ισχύς για 100 LED WS2812b είναι 100x60mA = 6A. Φυσικά, μειώνοντας τη φωτεινότητα, η κατανάλωση ενέργειας θα μπορούσε να μειωθεί δραστικά. Βεβαιωθείτε ότι το τροφοδοτικό 5V είναι σε θέση να μεταφέρει το ρεύμα για την επιθυμητή φωτεινότητα.

Arduino

Αυτή η μήτρα λειτουργεί άμεσα σε συσκευές Arduino με τη βιβλιοθήκη NeoPixel και NeoMatrix από το Adafruit. Πρέπει να αλλάξετε το PIN και την αρχικοποίηση εάν θέλετε να χρησιμοποιήσετε τα παραδείγματα:

Neomatrix:

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

Πρέπει επίσης να συμπεριλάβετε τη βιβλιοθήκη Adafruit GFX και να φορτώσετε μια διαφορετική γραμματοσειρά με ύψος 5 εικονοστοιχείων. Χρησιμοποιήστε το συνημμένο σκίτσο Arduino ως σημείο εκκίνησης (χρησιμοποιεί το PIN 4 για τη μήτρα). Είναι μια προσαρμοσμένη έκδοση του παραδείγματος σκίτσου Neomatrix.

NeoPixel:

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

Βήμα 7: Προσομοίωση

Ο πηγαίος κώδικας Python είναι διαθέσιμος στο Github

Υπάρχουν δύο τρόποι κωδικοποίησης. Εάν το PI = False ορίζεται στην αρχή του κυλίνδρου.py, ο κωδικός βρίσκεται στη λειτουργία προσομοίωσης. Μπορείτε να δοκιμάσετε όλα τα κινούμενα σχέδια σε οποιαδήποτε πλατφόρμα που μπορεί να τρέξει python. Εγκαταστήστε πρώτα όλες τις βιβλιοθήκες που χρησιμοποιούνται από το πρόγραμμα (όπως pygame, numpy, κ.λπ.). Στη λειτουργία προσομοίωσης, ο κύλινδρος εμφανίζεται ως μήτρα 5x20 pixel.

Βήμα 8: Προγραμματισμός

Η δεύτερη λειτουργία λογισμικού είναι PI = True (ορίζεται στο cylinder.py) και ξεκίνησε στο Pi. Αυτό οδηγεί τον ακροδέκτη GPIO 18 του Raspberry Pi. Είστε ελεύθεροι να προσθέσετε επιπλέον εφέ και να παίξετε με τις παραμέτρους.

Το κείμενο εμφανίζεται με γραμματοσειρά 3x5, οπότε δεν είναι όλα τα γράμματα τέλεια λόγω του περιορισμένου ύψους οθόνης.

Απολαμβάνω!

Επόμενος στο διαγωνισμό Epilog X