САМОДЕЛЬНАЯ СВЕТОДИОДНАЯ МАТРИЦА
Можно предположить, что самым простым (и часто первым) устройством на базе Arduino является автомат световых эффектов. В конце концов, нельзя просто так взять и не собрать автомат световых эффектов на Arduino.
Однако, просто подключить два десятка светодиодов к портам платы Arduino не очень продуктивно. Гораздо интереснее подключить к данной аппаратной платформе светодиодную матрицу. Разумеется, светодиодные матрицы существуют и достаточно широко используются, но, как правило, они собраны из светодиодов одного цвета свечения. Автору показалось интересным изготовить матрицу из разноцветных светодиодов. Основой устройства послужила макетная плата.
На нее установлено 8 столбцов, каждый из которых состоит из 5 светодиодов с различными цветами свечения. По сути, матрица представляет собой систему вертикальных и горизонтальных проводников, соединенных в узлах сетки через светодиоды. Таким образом, если подать на заданный столбец высокий логический уровень, а на строку низкий, то загорится светодиод, расположенный на пересечении заданного столбца и строки. Светодиоды подключаются через резисторы R1-R8 сопротивлением 300 Ом.
Очевидным преимуществом подобного способа включения является, то что к ограниченному количеству портов можно подключить гораздо больше датчиков или исполнительных устройств.
В данном случае к 13 портам удалось подключить 40 светодиодов.
Предложенная программа LEDM86 иллюстрирует работу матрицы. В программе имеется функция ST_, в которой сначала принудительно гасятся все светодиоды, а затем по заданному номеру строки и столбца зажигается один светодиод. В качестве иллюстрации в программе осуществляется зажигание одного светодиода по указанным координатам, проход бегущего огня по одной строке и проход бегущего огня по всей матрице.
Видео работы матрицы
Практически такую матрицу можно использовать для имитации работы телевизора. Разноцветная, хаотическая подсветка темной комнаты может создать у квартирных воров впечатление, что в помещении включен телевизор, а значит хозяева дома. При этом возможности Arduino позволяют включать светодиоды по достаточно сложному алгоритму, так что бы создавалось впечатление того, что в темной комнате работает телевизор, картинка на котором постоянно изменяется. Автор — Denev.
Форум по обсуждению материала САМОДЕЛЬНАЯ СВЕТОДИОДНАЯ МАТРИЦА
Тонкомпенсированный регулятор громкости с адаптацией к регулятору тембра — теория и практика.
Изучим различные типы стабилизаторов напряжения — от простых схем на стабилитроне, до транзисторных и микросхемных.
Теория работы импульсных источников питания и варианты схемотехники.
Источник
Гайд по адресным светодиодным матрицам
ПРОЕКТЫ
В этом гайде речь пойдёт о матрицах из адресных светодиодных лент. Если вы не в курсе про адресные ленты, то рекомендую изучить вот эту статейку. Фишка адресной ленты в том, что мы можем управлять любым из подключенных светодиодов. Если уложить ленту так, чтобы светодиоды образовывали ровную сетку, то мы получим матрицу, у которой можно зажечь любой “пиксель”, а зажечь можно одним из 16,7 миллионов цветов и оттенков! (светодиоды RGB, яркость каждого цвета имеет 256 градаций (8 бит), соответственно для трёх цветов у нас 256*256*256=16,7 лямов, что есть привычные 24 бита цветовой глубины). То есть по сути получаем полноценный 24 битный дисплей сверхнизкого разрешения! Зачем такое разрешение в 2к18 году? Спроси у своего папы, во что он играл в детстве =)
Начнём с компонентов. Матрицу можно склеить самому, для этого понадобится адресная светодиодная лента, например самая популярная на чипах WS2812b. Да, сейчас есть уже более новая WS2813, но для наших целей она преимуществ не имеет. Целесообразно брать ленту с плотностью пикселей 60 светодиодов на метр для маленьких матриц (ячейка 1.7×1.7 см) и 30 светодиодов на метр для больших матриц (ячейка 3.3×3.3 см). Также есть светодиодные модули по типу “гирлянды”, их можно брать для ОЧЕНЬ БОЛЬШИХ матриц (ячейка 12×12 см). Рассмотрим матрицу 20×10 светодиодов: из ленты 60 LED на метр размер матрицы будет 34×17 см, из 30 LED на метр – 66×33 см, и из модулей – 240×120 см.
Также хитрые китайцы уже продают готовые матрицы нескольких размеров, причём очень выгодно: матрица 16×16 стоит 1500р, она состоит из 256 диодов с плотностью 100 штук на метр. Лента такой же плотности стоит 1000р за метр (за 100 светодиодов). Для склейки матрицы размером 16×16 понадобится 2.5 метра ленты, то есть 2500р. А готовая матрица стоит на 1000р дешевле. Абсолютно то же самое касается матрицы 32×8 пикселей. Есть ещё готовая матрица 8×8, она стоит 300р. И вот она выходит уже не так выгодно =) Для питания матрицы нужен блок питания на 5V, по току расскажу дальше. Ссылок оставляю несколько, ищите выгодные предложения и скидки (P.S. Я закупаюсь в BTF-Lighting)
ВАЖНО! Чем больше матрица, тем больше места занимает прошивка в памяти. Для прошивки GyverMatrixOS:
- В Arduino Nano/UNO/Pro Mini при использовании всех эффектов и режимов очень впритык вмещается матрица 16х16 (256 диодов), возможны зависания и перебои в работе;
- В Arduino Leonardo/Micro/Pro Micro вмещается около 400 светодиодов (матрица 20×20);
- В Arduino Mega вмещается около 1700 светодиодов (матрица 40×42)
- В ESP8266/NodeMCU/Wemos вмещается ГОРАЗДО больше светодиодов, но нужно понимать, что скорость обновления ленты зависит от количества светодиодов, и при 500 диодах будет 60 кадров в секунду (fps), при 1000 будет 30 fps, при 2000 будет 15 fps, т.е. ощутимые глюки в быстрых эффектах.
СБОРКА
Начнём с типов соединения матрицы, их всего два: последовательный и параллельный, + совмещённый вариант по питанию. Плюсы и минусы указаны на рисунке, для больших матриц предпочтительнее использовать параллельный тип, так гораздо лучше организуется питание. Но вот с ответвлениями силовых проводов придётся повозиться. Если делать матрицу из гирлянды модулей, то естественно проще сделать её зигзагом. Но обязательно проверить на разной яркости и убедиться, что тока хватает дальним светодиодам (при просадке напряжения заданный белый цвет уходит в желтизну (небольшая просадка) или в красный (сильная просадка напряжения). В этом случае питание нужно будет продублировать толстыми проводами к каждому отрезку ленты (к каждой строке матрицы).
Матрица подключается к Arduino согласно гайду об адресной ленте, далее идёт выжимка из него. Важные моменты:
- Логический пин Arduino соединён с пином DIN ленты (матрицы) через резистор с номиналом 220 Ом (можно брать любой в диапазоне 100 Ом – 1 кОм). Нужен для защиты пина Ардуино от перегрузки, т.е. ограничить ток в цепи (см. закон Ома);
- GND (земля, минус) ленты обязательно соединяется с пином GND Arduino даже при раздельном питании;
- Электролитический конденсатор по питанию Arduino нужен для фильтрации резких перепадов напряжения, которые создаёт лента при смене цветов. Напряжение конденсатора от 6.3V (чем больше, тем крупнее и дороже кондер), ёмкость – в районе 470 мкФ, можно больше, меньше не рекомендуется. Можно вообще без него, но есть риск нарушения стабильности работы!
- Конденсатор по питанию ленты нужен для облегчения работы блока питания при резких изменениях яркости матрицы. Опять же можно вообще без него, но есть риск нарушения стабильности работы!
- Мощность (и максимальный отдаваемый ток) блока питания выбирается исходя из размера матрицы и режимов, в которых она будет работать. Смотрите табличку и помните о китайских амперах, т.е. блок питания нужно брать с запасом по току на 10-20%! В таблице приведены значения тока потребления ленты.
- В прошивке GyverMatrixOS версии 1.2 и выше настраивается ограничение тока системы. Как это работает: в настройках скетча есть параметр CURRENT_LIMIT, который задаёт максимальный ток потребления матрицы в миллиамперах. Ардуино будет делать расчёт на основе цветов и яркостей светодиодов и автоматически уменьшать яркость всей матрицы, чтобы не допустить превышения установленного лимита по току на особо “жрущих” режимах. Это очень крутая функция!
Чтобы матрица выглядела как мечта любителя 8-ми битной классики, нужно сделать следующее:
- Разграничить светодиоды объёмной решёткой (собрать из дерева/пластика/напечатать на 3D принтере)
- Поверх решётки положить рассеиватель (калька/бумага для запекания/полупрозрачный пластик)
- Затемнить “экран” матрицы (мусорный пакет/светлая тонировочная плёнка для окон)
2 и 3 пункт можно заменить матовым полупрозрачным тёмным плексигласом, рекламщики используют его как раз для создания светодиодных дисплеев!
Посмотреть на мою реализацию корпуса можно в видео про матрицу, файлы для 3D печати есть в архиве с проектом.
Источник
Создаем 10х10 LED матрицу своими руками
В этом проекте мы создадим собственную 10х10 LED матрицу, при помощи светодиодов WS2812B RGB и платы Arduino.
Для начала ознакомимся с видео.
Данный ролик дает нам практически всю необходимую информацию по созданию матрицы. Однако некоторые шаги мы опишем более подробно чуть ниже.
Материалы
- Светодиоды WS2812B LEDs;
- Блок питания 5V 4A;
- Разъем для блока питания;
- Плата Arduino Nano.
Постройка кейса и проводка
Первым делом создаем сетку из пенополистирола.
Затем вырезаем два квадрата размером 245х245 мм. Один из фанеры, второй – из акрилового стекла. Первый послужит основанием, а квадрат из стекла будет закрывать матрицу сверху.
Далее вырезаем из фанеры последние части корпуса, которые будут боковыми сторонами. Их размер 48х255 мм. Лишние 10 мм послужат для создания замка и крепления сторон друг к другу.
Создание проводки подробно описано в видеоролике в самом начале статьи.
В архиве имеется целая коллекция различных анимаций для матрицы. Помимо этого, вы можете создать и свою собственную. Здесь все ограничено лишь вашей фантазией. Также не стоит забывать, что перед загрузкой кода, необходимо установить библиотеку FastLED (http://fastled.io/).
Вот мы и сделали это. Мы только что создали свою собственную LED матрицу!
Источник
Крутая светодиодная матрица своими руками
Автор: Василий Рубашка
Опубликовано 22.08.2007
Спешу поздравить Кота с его днём рождения и предложить в качестве подарка светодиодную матрицу для предстоящей вечеринки.
Судя по постоянным публикациям в популярных радиотехнических журналах и сети Интернет всевозможных световых эффектов, напрашивается вывод, что интерес к подобным конструкциям не только не ослабевает, но наоборот, усиливается и переходит на новый качественный уровень. Этому способствует возросшая доступность широкому кругу радиолюбителей современных технологий — ПЛИС, микроконтроллеров и компьютеров. И если освоение первых двух требует дополнительного оборудования и определённого уровня знаний, то применение ПК позволяет начать работу практически с нуля. С одной стороны, ПЛИС и контроллеры удобны тем, что после программирования они работают самостоятельно без громоздкого по современным меркам компьютера, но с другой, их память не позволяет хранить неограниченное количество световых картин и оперативно изменять саму программу управления, для этого вновь нужна помощь компьютера. В тоже время даже самый слабый ПК с достоинством справится с возложенной на него задачей управления световыми эффектами. Сейчас уже не мыслимо проведение дискотек и вечеринок без компьютера, но их роль сводится максимум к музыкальному сопровождению. Использовать профессиональное световое оборудование с протоколом DMX может позволить далеко не каждый желающий. Попытки подключить к компьютеру самодельные световые устройства обычно не приносят желаемого удовлетворения, так как по сути практически ничего не изменяется по сравнению с обычными, некомпьютерезированными устройствами — мигалка так и остаётся мигалкой, не неся в себе практически никакой смысловой информации. Совершенно другое дело — световая матрица, которая заставляет включать зрителей распознавательные рецепторы , логическое мышление и воображение, то есть из пассивных созерцателей превращает их в думающих и любознательных участников шоу. Ведь каждая световая картина несёт в себе новое ощущение, новый образ, новую мысль.
Разработанная автором светодиодная матрица на 256 независимых каналов работает под управлением IBM PC через параллельный порт. Всего четыре логические микросхемы и 32 транзистора связывают LPT порт с матрицей светодиодов. Несмотря на кажущуюся простоту схемы, матрица позволяет рисовать любые световые анимированные картинки, что выгодно отличает её от простейших бегущих строк, лишенных такой возможности. После запуска управляющей программы сигнал INIT параллельного порта устанавливает счётчик DD1 в начальное состояние, при этом становится активным первый выход дешифратора DD4, который открывает транзистор VT1 и подготовливает к включению первую линейку из 16 светодиодов (HL1 : HL113, HL129 : HL241). Резисторы R17 — R32 являются токоограничительными, от их сопротивления зависит яркость светодиодов. Далее на LPT порт поступает первый байт данных (DATA0 — DATA7), которые сигналом STROBE заносятся в параллельный регистр DD2, а следующий байт — в регистр DD3 сигналом AUTOFD. В зависимости от записанной в регистры информации открываются соответствующие транзисторы VT17 — VT32, которые зажигают необходимые светодиоды первой выбранной линейки. Через некоторое время в регистры записываются нули, сигнал SLCT IN переключает счётчик, дешифратор активирует следующую линейку светодиодов. Если перед переключением счётчика не произвести сброс регистров, то информация из этой линейки потянется в соседнюю, а так как устройство работает по принципу динамической развёртки, этого достаточно, чтобы получить неприятные наложения по экрану, так называемые «тянучки». Далее вновь производится запись очередных данных в регистры, и так далее, пока не будет выведена вся информация на светодиодную матрицу. Затем цикл повторяется, порции данных с определенной скоростью сменяют друг друга, вырисовывая запрограммированные картинки.
Светодиодная матрица собрана на двухсторонней печатной плате размером 168х168 мм.
На ней расположены все элементы схемы, светодиоды собраны в матрицу. При помощи угловой колодки DB-25M матрица подключается к компьютеру стандартным LPT кабелем. Разъём MOLEX позволяет запитать устройство от обычного блока питания ПК, что может оказаться очень удобным при установке матрицы в боковую стенку системного блока — этакий вариант продвинутого «моддинга». При сборке устройства вначале необходимо распаять все детали кроме светодиодов. Затем производится монтаж первого ряда светодиодов параллельно регистрам. Чтобы светодиоды были все на одном уровне, необходимо воспользоваться пластиковой или картонной полоской толщиной 1мм и размерами 12х130 мм, которая при сборке вставляется между ножками светодиодов и служит ограничителем между светодиодом и платой. Далее запускается программа и контролируется работоспособность установленных светодиодов. Затем монтируется второй ряд и т.д. Здесь необходимо предупредить, что любой монтаж а также подключение — отключение разьёмов недопустимо при включенном компьютере, это может повлечь за собой выход из строя LPT порта, а так как в современных компьютерах они интегрированы в материнскую плату, то и её судьба предрешена. И вообще, для подобных экспериментов лучше приобрести отдельную LPT-карту. Печатная плата в формате Sprint-Layout 4. При желании можно выполнить матрицу на 10 — миллиметровых светодиодах с увеличением рабочего поля до 32×32 см или же на светодиодных кластерах с ещё большим размером экрана (дискотечный вариант), но при этом необходимо использовать более мощные ключевые транзисторы. При расчете тока необходимо учитывать что к каждому транзистору VT1 -VT16 одновременно может быть подключено до 16 светодиодов (кластеров).
В конструкции желательно использовать сверхяркие светодиоды, хотя и на наших АЛ307 смотрится вполне прилично.
Программное обеспечение написано на VISUAL BASIC 6.0 и в связке с используемым бесплатным драйвером портов dlportio.dll позволяет работать во всех версиях WINDOWS (95 — XP). Программа тестировалась на разных компьютерах начиная с Pentium — 233 Mhz и заканчивая Pentium-IV 2000 Mhz. Исполняемый файл matrix.exe не может работать сам по себе. (К сожалению, это неудобство выбранного языка программирования компенсируется малым временем разработки приложений.) Для его работы необходимо наличие или установленного VB 6.0, или его основных компонентов (asycfilt.dll, COMCAT.DLL, DLPORTIO.dll, msvbvm60.dll, oleaut32.dll, olepro32.dll, VB6STKIT.DLL, comdlg32.ocx, MSCOMCTL.OCX, MSCOMM32.OCX, stdole2.tlb). В принципе, в среде VB можно сделать полноценную инсталляционную программу. Библиотеку dlportio.dll необходимо скопировать в папку Windows/System. Программному обеспечению было уделено особое внимание. Для удобства оператора программа эмулирует виртуальную светодиодную матрицу, где щелчком мыши можно включить или выключить необходимый светодиод, а также произвести над всей матрицей желаемые манипуляции. Тоже самое происходит и с настоящими светодиодами. По аналогии с высокими языками программирования данный подход написания эффектов можно смело назвать визуальным. Файлы примеров находятся в папке «Sprite».
В блоке интерфейса SPEED производится регулировка скорости переключения эффектов.
Блок IMAGE позволяет инвертировать картинку, сдвигать вверх, вниз, вправо, влево, вращать по часовой стрелке и против, отражать по вертикали — горизонтали, копировать и вставлять спрайт, а также включать или выключать все светодиоды. ANIMATION создаёт новый эффект, сохраняет созданный, открывает существующий (расширение » led «), добавляет и удаляет спрайты в проекте, осуществляет перемещение по спрайтам с индикацией их максимального количества и текущего спрайта. Здесь же можно запустить выбранный эффект, отключить вывод видео на виртуальный или реальный экраны. Особо следует отметить кнопку «Slideshow». При её активизации выбирается обычный текстовый файл с расширением » pat «, в котором указана последовательность воспроизводимых эффектов. Таким образом можно создавать целые световые композиции. Ну и конечно же о недостатках: Как известно, WINDOWS не является системой реального времени, и поэтому добиться стабильных временных задержек довольно проблематично. Под WINDOWS 95-МЕ работает достаточно стабильно, а вот под ХР есть нюансы. Желательно добавить приоритет в диспетчере задач. А ещё лучше выходной файл отправлять через последовательный порт на контроллер, который и решает стабильные временные задержки в динамической развёртке, что реализовано в последующих проектах. Можно довольно просто добавить синхронизацию с музыкой (используя библиотеку bass.dll). Проект открыт, повторяйте, усовершенствуйте, делитесь спрайтами. Удачи!
Тут можно посмотреть видео работы устройства.
Вопросы, как обычно, складываем тут.
Файлы:
Печатная плата — 01.rar
Программа управления — 02.rar
Источник
