LED Pit Board: 6 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Αυτό το διδακτικό είναι για έναν ψηφιακό πίνακα LED Pit που χρησιμοποιούμε για το Karting. Είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για εσωτερικούς και εξωτερικούς νυχτερινούς αγώνες, συμπεριλαμβανομένων αγώνων 24 ωρών. Ο πίνακας είναι καθαρός στο φως του ήλιου και ξεχωρίζει τη νύχτα. Λόγω της σειράς καρτ που συμμετέχουμε, ο αριθμός Kart θα μπορούσε να είναι διαφορετικός σε κάθε αγώνα και μπορεί να έχουμε 2 ή 3 Kart που τρέχουν σε αυτόν τον αγώνα, οπότε πρέπει να αλλάξουμε γρήγορα τον αριθμό στο ταμπλό εν κινήσει. Αυτό γίνεται μέσω ενός 16ψήφιου πληκτρολογίου στο πίσω μέρος του πίνακα.

Ο πίνακας αποτελείται από 14 τμήματα με 4 LED λευκά καπέλα σε κάθε τμήμα. Το όλο θέμα ελέγχεται μέσω ενός Arduino Nano (αυτό με την ενσωματωμένη θύρα USB). Ο πίνακας μπορεί να μειωθεί εάν απαιτείται και μπορεί επίσης να αναβοσβήνει για να τραβήξει περαιτέρω την προσοχή του οδηγού.

Το μπροστινό και το πίσω μέρος είναι ακρυλικό φύλλο 3mm με ενδιάμεσο ξύλινο πλαίσιο. Αυτό στη συνέχεια τρυπήθηκε για κάθε μεμονωμένο LED. Το συνολικό μέγεθος είναι το ίδιο με ένα χαρτί Α4.

Σημείωση: Αυτό το διδακτικό δείχνει ακριβώς τι έφτιαξα, μερικά από τα εξαρτήματα που είχα ήδη ξαπλωμένα, έτσι χρησιμοποίησα αυτό που είχα. Υπάρχουν καλύτερες λύσεις σε ορισμένα τμήματα αυτής της κατασκευής και είχα κάποια μάθηση στην πορεία, θα τα συζητήσω στο τέλος.

Ο, τι χρειάζεσαι:

1 x Arduino Nano

1 x USB Power Bank (1Α, μεγαλύτερη από 2200mOhm - κατά προτίμηση χωρίς δικό του διακόπτη)

1 x Καλώδιο USB

1 x Διακόπτης

Πληκτρολόγιο 1 x 16 ψηφίων

3 αντιστάσεις 7K5Ω (για το πληκτρολόγιο)

3 αντιστάσεις 2KΩ (για το πληκτρολόγιο)

Ακρυλικό φύλλο 2 x 3mm μεγέθους Α4

1 x IRF9530 (P Channel MOSFET)

14 x IRL510 (N Channel MOSFET)

15 x 220Ω αντιστάσεις (MOSFET Resistors)

15 x 10K Τραβήξτε προς τα κάτω αντιστάσεις

56 x White Straw Hat LED 5mm

56 x Κατάλληλη αντίσταση για LED (τα 220Ω είναι συνήθως καλά)

Κάποιο καλώδιο για τη σύνδεση των LED/MOSFET κλπ

Κάποιο Strip Board

Λίγο ξύλο για το πλαίσιο

Μαύρη ταινία καναλιών

12 βίδες

1 x Λαβή συρταριού

Βήμα 1: Δημιουργήστε το πλαίσιο

Εδώ χρησιμοποίησα 18mm x 44mm x 2400mm το οποίο κόπηκα σε 2 κομμάτια στα 261mm και 2 κομμάτια στα 210mm έτσι ώστε όταν συναρμολογηθούν η εξωτερική διάσταση να ταιριάζει με τα ακρυλικά φύλλα που είχα αγοράσει (μέγεθος χαρτιού Α4 σε αυτή την περίπτωση). Αυτά απλά βιδώθηκαν χρησιμοποιώντας μερικές κατάλληλες βίδες ξύλου. Σε αυτό το σημείο αποφασίστε ποια θα είναι η κορυφή και σημειώστε το κεντρικό σημείο στο επάνω κομμάτι. Από αυτό το κεντρικό σημείο μετρήστε ίση ποσότητα και στις δύο πλευρές που ταιριάζουν στη λαβή του συρταριού σας, ανοίξτε τρύπες που ταιριάζουν στο μέγεθος της βίδας της λαβής. Τυλίξτε το εξωτερικό του ξύλου με τη μαύρη κολλητική ταινία για να δώσετε ένα ωραίο φινίρισμα. Τέλος, τοποθετήστε τη λαβή του συρταριού χρησιμοποιώντας τις παρεχόμενες βίδες.

Βήμα 2: Τρυπήστε τις οπές του Led και τοποθετήστε τις λυχνίες LED

Σημειώστε το ακρυλικό (η προστασία ταινίας εξακολουθεί να είναι ενεργή) με το σχέδιο τμήματος σε αυτήν την περίπτωση 2 ψηφία με 7 τμήματα σε κάθε ψηφίο και 4 LED σε κάθε τμήμα.

Τρυπήστε το ακρυλικό πολύ προσεκτικά, χρησιμοποίησα ένα μικρό κομμάτι ξύλου για να τρυπήσω στο πίσω μέρος και ξεκίνησα με ένα τρυπάνι μικρότερης διαμέτρου (2,5 mm) και τελείωσα με μια τρύπα 5 mm για να δεχτώ τα LED 5 mm. Το ακρυλικό είναι αρκετά εύθραυστο και μπορεί να σπάσει εύκολα όταν τρυπιέται, οπότε προσέξτε.

Τέλος (και το επίπονο μέρος) τοποθετήστε κάθε LED σε κάθε τρύπα χρησιμοποιώντας μια μικρή ποσότητα υπερκολλήματος. Μην χρησιμοποιείτε υπερβολικά αν και σε περίπτωση που χρειαστεί να αλλάξετε ένα LED αργότερα στις δοκιμές. Εάν κολλήσετε μέχρι το τέλος, ο μόνος τρόπος για να αφαιρέσετε ένα LED είναι να το τρυπήσετε. Βρήκα μια μικρή σταγόνα στη μία πλευρά του LED αρκετά για να την κρατήσω με ασφάλεια στη θέση της και να κάνω και κάποια κατάχρηση.

Στον πίσω πίνακα κόψτε την τρύπα για το πληκτρολόγιο και το διακόπτη εξασφαλίζοντας ότι αυτά ευθυγραμμίζονται με το κεντρικό τμήμα των LED στην απέναντι πλακέτα, ώστε να έχετε αρκετό διάκενο. Τοποθετήστε το πληκτρολόγιο και το διακόπτη και ανοίξτε τρύπες για το power bank

Βήμα 3: Το κύκλωμα

Το κύκλωμα έχει χωριστεί σε 3 ενότητες όπως μου είναι ευκολότερο να περιγράψω.

1 - Η πλευρά ισχύος:

Η τροφοδοσία παρέχεται στο Arduino, το IRF9530 και το πληκτρολόγιο μέσω του διακόπτη τροφοδοσίας. Ο διακόπτης τροφοδοσίας συνδέεται απευθείας με την τροφοδοσία 5v. Ο IRF9530 βρίσκεται μεταξύ της ισχύος 5v και καθενός από τα τμήματα LED. Είναι αυτό το κανάλι P MOSFET που θα είναι υπεύθυνο για τη μείωση του φωτισμού PWM και την αναλαμπή των τμημάτων LED. Συνδέεται με την ψηφιακή ακίδα 10 μέσω αντίστασης προστασίας 220Ω.

2 - Τα τμήματα LED:

Κάθε τμήμα LED θα πάρει στη συνέχεια τη δύναμή του από το IRF9530. Τα τμήματα αποτελούνται από 4 LED όλα ενσύρματα παράλληλα το καθένα με τη δική του αντίσταση περιορισμού ρεύματος, η οποία θα πρέπει να είναι κατάλληλη για το ρεύμα εμπρός των LED σας.

Στη συνέχεια, η πλευρά των LED είναι συνδεδεμένη με ένα MOSFET καναλιού IRL510 N (λίγο πέρα από το σκοτώσιμο, αλλά είχα μερικά ξαπλωμένα). Κάθε τμήμα έχει το δικό του IRL510 καθώς αυτός είναι ο «διακόπτης» για κάθε τμήμα. Κάθε IRL510 συνδέεται ξανά με τον αντίστοιχο πείρο Arduino μέσω αντίστασης προστασίας 220Ω και διαθέτει αντίσταση έλξης 10K για να διασφαλιστεί ότι θα αλλάξει πλήρως. (οι αντιστάσεις έλξης θα μπορούσαν να παραλειφθούν καθώς το Arduino θα κρατήσει χαμηλά όταν δεν είναι ενεργοποιημένο).

3 - Η καλωδίωση πληκτρολογίου:

Λόγω του αριθμού των καρφιών Arduino που χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο των τμημάτων, δεν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τη μέθοδο σύνδεσης μήτρας 8 ακίδων για το πληκτρολόγιο, οπότε ανέπτυξα μια μέθοδο σύνδεσης 1 ακίδων για αυτό το έργο. Προσθέτοντας αντιστάσεις στις ακίδες του πληκτρολογίου μπορούμε να δημιουργήσουμε ένα διαφορετικό διαχωριστή τάσης για κάθε κουμπί. Συνδέοντας αυτό σε μια αναλογική καρφίτσα στο Arduino, μπορούμε στη συνέχεια να καθορίσουμε ποιο κουμπί έχει πατηθεί σύμφωνα με το διάγραμμα του πληκτρολογίου.

Βήμα 4: Καλωδίωση του πίνακα

Χρησιμοποίησα το stripboard για να δημιουργήσω ένα "PCB" για κάθε τμήμα. Σε κάθε τμήμα PCB υπάρχει η λυχνία LED 4, οι αντιστάσεις LED x 4 και ένα MRL MOSFET IRL510. Κάθε τμήμα έχει στη συνέχεια μια σύνδεση 5v από το IRF9530 και μια σύνδεση 0v (σχεδόν σαν κύριο δακτύλιο). Η πύλη από το IRL510 συνδέεται στη συνέχεια με το Arduino ‘PCB’ στο κέντρο.

Οι αντιστάσεις 220Ω για τα IRL510 βρίσκονται στο κεντρικό PCB Arduino μαζί με το IRF9530.

Συνδέστε το πληκτρολόγιο σε 5V, 0V και τον ακροδέκτη σήματος στο Arduino.

Τέλος, κόψτε το ανεπιθύμητο άκρο του καλωδίου USB και περάστε μέσα από το πίσω πλαίσιο αφήνοντας αρκετό για να συνδεθείτε στην τράπεζα τροφοδοσίας. Στο εσωτερικό απογυμνώστε προσεκτικά την εξωτερική θήκη και διαχωρίστε τα καλώδια. Χρειαζόμαστε μόνο τις γραμμές 5v και 0v. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα πολύμετρο εδώ για να βρείτε ποιο είναι ποιο. Συνδέστε το καλώδιο 5v στο διακόπτη και το 0v στο PC και το πληκτρολόγιο Arduino.

Μόλις γίνουν όλες οι συνδέσεις, φορτώστε το Arduino Sketch μέσω της θύρας USB του Arduino.

Βήμα 5: Ενεργοποίηση και λειτουργία

Συνδέστε μια τράπεζα ισχύος που μπορεί να αποδώσει τουλάχιστον 1Α και ιδανικά αυτή πρέπει να είναι 2200mAh ή μεγαλύτερη (αυτό θα πρέπει να είναι αρκετό για να λειτουργεί ο πίνακας σε πλήρη ένταση με όλα τα τμήματα αναμμένα για περίπου 1,5 ώρα) και ενεργοποιήστε την κύρια τροφοδοσία.

Σημείωση: Οι τράπεζες ενέργειας αναφέρουν βαθμολογία mAh, αλλά αυτή η βαθμολογία είναι για την εσωτερική μπαταρία (συνήθως μπαταρία λιθίου 18650) η οποία είναι ονομαστικά 3,7v. Η τράπεζα ισχύος διαθέτει εσωτερικό κύκλωμα ώθησης το οποίο dc-dc μετατρέπει την τάση σε 5v. Αυτή η μετατροπή σημαίνει ότι χάνονται κάποια mAh. π.χ. μια τράπεζα ισχύος 2200mAh θα είναι πραγματικά (2200*3,7)/5 = 1628mAh στα 5v. Δυστυχώς, αυτό δεν είναι το τέλος του ορόφου, καθώς οι περισσότεροι μετατροπείς dc -dc δεν είναι 100% αποδοτικοί (το κύκλωμα που κάνει τη μετατροπή χρειάζεται επίσης κάποια ισχύ), οπότε μπορείτε να περιμένετε να χάσετε άλλο 10% - 15% στο εσωτερικό του κρυφού. Έτσι, τα 1628mAh χάνουν τώρα άλλα 162,8mAh στην καλύτερη περίπτωση, πράγμα που σημαίνει ότι τελικά παίρνετε περίπου 1465,2mAh.

Μόλις ξεκινήσει το Arduino, το σωστό ψηφίο θα εμφανίσει μηδέν. Σε αυτό το σημείο οποιοσδήποτε μονοψήφιος ή διψήφιος αριθμός μπορεί να πληκτρολογηθεί και αυτός ο αριθμός θα εμφανιστεί στον πίνακα. Εάν έχει εισαχθεί μονοψήφιος αριθμός, ο πίνακας εμφανίζει ένα μηδέν στο αριστερό ψηφίο.

Άλλες λειτουργίες είναι:

Το πλήκτρο ‘*’ ενεργοποιεί ή απενεργοποιεί μια οθόνη που αναβοσβήνει

Το πλήκτρο "A" θα εμφανίσει το FL στον πίνακα (θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να πει στον οδηγό ότι έχει κάνει τον ταχύτερο γύρο ή το χρησιμοποιούμε για να υπενθυμίσουμε στον οδηγό να πάρει καύσιμο στην επόμενη στάση).

Το πλήκτρο "B" θα προσθέσει ένα γράμμα P στο αριστερό ψηφίο και μπορείτε στη συνέχεια να προσθέσετε οποιονδήποτε αριθμό στο δεξί ψηφίο για να εμφανίσετε τη θέση αγώνα e'g P4.

‘C’ Αυξήστε τη φωτεινότητα

‘D’ Μειώστε τη φωτεινότητα.

Βήμα 6: Μαθήματα / Βελτιώσεις

Βήμα 6 - Βελτίωση / Καλύτερες λύσεις

Όπως ανέφερα στην αρχή, αυτός ο πίνακας κατασκευάστηκε με τη χρήση διαθέσιμων εξαρτημάτων και όχι με την αγορά νέων, ωστόσο αυτό έβαλε σε κίνδυνο το σχέδιο και οδήγησε σε κάποιες υπερβολικές επιπλοκές. Παρόλο που ο τελικός σχεδιασμός λειτουργεί καλά και φαίνεται καλός, υπάρχουν μερικές βελτιώσεις ή άλλες ιδέες για να δημιουργήσετε το ίδιο τελικό αποτέλεσμα.

1 Χρησιμοποιήστε λωρίδες LED 5v (λευκές λυχνίες LED σε μαύρη λωρίδα 60/m) για να δημιουργήσετε κάθε τμήμα αντί να δημιουργήσετε από την αρχή. Αυτά είναι φθηνά και διατίθενται στο ebay και μπορούν να συνδεθούν στο μπροστινό μέρος του πίνακα αντί να τρυπάνε κάθε LED. Οι λωρίδες είναι ήδη προ -καλωδιωμένες και συνήθως περιλαμβάνουν επίσης την τρέχουσα αντίσταση. Αυτό μπορεί να κάνει το σχέδιο ελαφρύτερο και λεπτότερο, καθώς δεν απαιτείται τόσο πολύ εσωτερικός χώρος.

2 Παρόμοια με τα παραπάνω, αλλά χρησιμοποιήστε λωρίδες LED που μπορούν να γραφτούν μεμονωμένα όπως οι LED RGB τύπου WS2812B και υπάρχουν λήψεις βιβλιοθηκών για το Arduino επίσης. Θα πρέπει να λάβετε υπόψη τη διαθέσιμη ισχύ από την τράπεζα ισχύος, καθώς η εμφάνιση λευκού χρώματος μπορεί να απαιτεί πάνω από 3Αμπέρ. Αλλά η εμφάνιση κόκκινου, μπλε ή πράσινου μεμονωμένα θα κατανάλωνε παρόμοια ισχύ με το σχέδιό μου. Το πλεονέκτημα με τα LED που απευθύνονται ξεχωριστά είναι ότι μπορείτε να αφαιρέσετε τα IRL510 MOFETS και το μεγάλο κέρδος είναι ότι θα χρειαστείτε μόνο 1 καρφίτσα Arduino για τον έλεγχο όλων των LED. Επειδή αυτή η μέθοδος απελευθερώνει τις καρφίτσες του Arduino κάνει την καλωδίωση πολύ πιο απλή και μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη βιβλιοθήκη Matrix Keypad, ώστε να μην χρειάζεστε ούτε τις αντιστάσεις στο πληκτρολόγιο. Η δυνατότητα χρήσης διαφορετικών χρωμάτων θα μπορούσε επίσης να είναι χρήσιμη.

3 Μια πιο βασική έκδοση του πίνακα θα μπορούσε να γίνει αν αφαιρέσετε το πληκτρολόγιο και το Arduino και χρησιμοποιήσετε μικρούς διακόπτες διαφάνειας δίπλα σε κάθε τμήμα και αλλάξετε χειροκίνητα τον πίνακα. Αυτό είναι εντάξει εάν τρέχετε μόνο ένα καρτ και δεν χρειάζεται να αλλάξετε γρήγορα τον αριθμό. Θα χάσετε επίσης τη λειτουργία φωτισμού και αναβοσβήνει, αλλά θα είναι μια πολύ απλούστερη κατασκευή. Αρχικά έφτιαξα ένα τέτοιο, αλλά διαπίστωσα ότι δεν είχαμε αρκετό χρόνο για να ανταλλάξουμε τους αριθμούς μεταξύ καρτ σε ορισμένες περιπτώσεις.

4 Σκέφτηκα να χρησιμοποιήσω μια παλιά οθόνη φορητού υπολογιστή αντί των LED έτσι ώστε να μπορεί να εμφανιστεί οποιοδήποτε κείμενο, αλλά η οθόνη δεν είναι αρκετά φωτεινή ειδικά σε έντονο ήλιο, αλλά ακόμη και σε ένα βροχερό βράδυ ήταν αμυδρό από πίσω από ένα υγρό γείσο. Επίσης, ο οδηγός έχει μόνο χρόνο για μια γρήγορη ματιά, οπότε η ανάγνωση είναι δύσκολη, οπότε αποφύγετε αυτό.