Pantalla de matriu LED en xarxa Mirolo per a senyalització digital: 22 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

La senyalització digital pot ser útil en esdeveniments per informar els visitants sobre els propers panells, canvis en la programació o proporcionar informació dinàmicament. L’ús de pantalles LED Matrix fa que els missatges siguin llegibles fins i tot de lluny i és una característica que crida l’atenció.

Les funcions inclouen:

• 2 línies de mòduls de matriu de punts, 1 indicador d'anell RGB
• Interfície web http per a una gestió simple alternativa
• API REST / JSON per a una gestió remota avançada
• control automàtic de la brillantor
• Comandament a distància IR
• Connector d'interfície I²C per a mòduls externs (per exemple, DS1307 RTC)
• entrada d’alimentació d’ampli rang: 10-20VAC / 10-30VDC
• taulers de missatges i mòduls de programació d’esdeveniments per a un funcionament manual independent de la xarxa

Les instruccions següents analitzaran el procés de construcció d’una d’aquestes pantalles tenint en compte tant l’electrònica com el marc de suport. El procés de construcció requereix algunes eines especialitzades i habilitats avançades de soldadura. Per tant, descriuria el nivell de dificultat com a mig-dur i no apte per a principiants.

Podeu trobar la documentació completa sobre el programari i el maquinari a gitlab / mirolo-2M05081R16

Pas 1: el que necessiteu

Necessitareu diverses eines per completar aquest projecte. Aquest és el conjunt bàsic. Qualsevol eina com ara màquines CNC o esmoladores de corretja i trepants us facilitarà la vida.

• Estació de soldadura amb puntes capaces de soldar components SMD
• Equips de soldadura
• Trepant elèctric
• Pistola de cola calenta
• Fulles de serra alternatives i de serra metàl·liques
• Alicates
• Tornavisos
• Claus i endolls
• Multímetre
• Toca i mor
• Trepants avellanats
• Joc de broca
• Vici
• Serra de mà
• Cola de dos components
• Paper de vidre
• Arxiu de metall
• Cinta de doble cara

Per descomptat, també necessiteu material de construcció. Podeu trobar una llista completa de totes les parts necessàries aquí: Llista de materials

Important: en comprar components com els condensadors electrolítics, assegureu-vos que la seva alçada no superi els 12 mm. En cas contrari, seran superiors a la pantalla de matriu i el tauler no encaixarà correctament.

Pas 2: Preparació de peces

Primer heu de fer les parts necessàries per al marc que ho mantingui tot junt. Si voleu dissenyar el vostre propi marc, podeu saltar-vos completament aquests passos. El mantindré molt curt i només enllaçaré als fitxers que descriuen les dimensions de la peça. En realitat, fer-los implica foradar serres i paciència, però hauríeu de saber manejar un trepant, una serra i un arxiu elèctrics per fer-ho.

Dimensions de la peça

Pas 3: Muntatge d'electrònica

Comencem per les coses parpellejants. Teniu a punt totes les parts mostrades anteriorment. La llista completa de materials està enllaçada al pas 1.

Pel que fa al PCB, recomano encaridament que els faci una empresa professional. Alguns rastres són força prims i em van costar diversos intents fins i tot aconseguir un prototip que no funcionés del tot i encara tenia problemes elèctrics a causa d’errors de gravat que eren un malson. El disseny funciona molt bé, però el tauler és una mica massa complex per gravar a casa. Tret que tingueu a mà equips de gravat semi professionals, realment no val la pena. Sobretot tenint en compte que heu de doblegar 48 cables de pont per a cadascun d’aquests quan utilitzeu el disseny de doble cara. Això és el que us donarà malsons. Tinc el meu propi JLC-PC i la seva qualitat és realment agradable. Em van estalviar hores de feina i molt material.

Encara en tinc 5 d’aquests estirats. Si esteu interessats en fer aquest projecte vosaltres mateixos, envieu-me una nota i resoldrem alguna cosa. Pot ser més fàcil enviar-los des d'Alemanya en lloc de demanar-ne de nous a la Xina.

Pas 4: Muntatge electrònic - Matriu de mòduls 8

Començarem per la barra de matriu inferior. Aquest consta de 8 mòduls FC-16. Soldeu-los junts per formar una sola línia. Podeu utilitzar els connectors de 90 ° inclosos inclinant-los en una forma de 180 ° mitjançant unes alicates. Recomano agafar-los amb un vici.

Connecteu tots els mòduls i soldeu un dels cables de cinta de 3 pols a l'entrada de dades, així com els dos cables de cadena a l'entrada d'alimentació.

En soldar els mòduls de la matriu que hi ha a la part superior, NO USEU els connectors de pin femella proporcionats. En cas contrari, el mòdul serà massa gruixut per encabir-lo al marc. Mantingueu els connectors, ja que els necessitareu per a l’altra línia de visualització. Assegureu-vos també que estan orientats correctament.

Soldeu el condensador 1000µF al final (Data OUT) de la tira a GND i VCC com a memòria intermèdia addicional.

Pas 5: Muntatge electrònic - Anell WS2812

Soldeu l’altre cable de cinta de 3 pols a l’anella (el pin central del cable hauria de ser GND)

Pas 6: Muntatge electrònic: convertidor CC / CC

Prepareu el convertidor CC / CC Buck / Boost. Apliqueu una tensió decent (12V) a l’entrada i ajusteu el potenciòmetre de tall perquè la sortida sigui exactament de 5V. Haureu de tenir una lleugera càrrega connectada a la sortida i tocar-la unes quantes vegades a la retalladora per assegurar-vos que estigui correctament configurada i que no salti. Quan el voltatge de sortida sigui estable, poseu unes gotes de cola a la retalladora perquè no es pugui canviar accidentalment.

Pas 7: Muntatge d'electrònica: placa base SMD

El següent és la placa principal. Soldeu primer tots els components SMD (no oblideu les resistències de la part frontal i els LED). En general, es recomana soldar primer els components més petits, ja que això facilitarà la soldadura, ja que podeu posar la placa plana. Si seguiu aquestes instruccions en l'ordre correcte, això no hauria de ser un problema.

Per a això no necessiteu una estació de soldadura d’aire calent. Només es necessita per soldar components com el microcontrolador de 44 pins.

Pas 8: Muntatge d'electrònica: resistències

A continuació es mostren resistències i condensadors petits, així com el receptor LDR i IR.

Pas 9: Muntatge d'electrònica: font d'alimentació de la placa base

Afegiu components com el LDR, el fusible i el rectificador, així com alguns condensadors més grans. Podeu soldar el mòdul de canvi de nivell de 4 canals directament al tauler sense els separadors. Afegiu també els connectors femelles de pin de precisió que heu desat dels mòduls FC-16 aquí.

Utilitzeu un cable de nucli sòlid per soldar el mòdul DC / DC a la part superior de la placa. Col·loqueu una tira curta de cinta elèctrica a sota del mòdul per evitar que els passadors del tallador es perforin a través de la màscara de soldadura del PCB i creeu un curt a GND. En soldar la presa de corrent i el rectificador, col·loqueu el tauler en posició vertical en un cantó (utilitzeu un vici) de manera que la soldadura flueixi al voltant dels contactes. Si el teniu estirat, la soldadura caurà pels forats grans i farà un enorme embolic.

Pas 10: Muntatge d'electrònica: mòduls i botons

Tocs finals. Afegiu els botons i els components grans com el mòdul LAN i els connectors de caixa.

Pas 11: Muntatge electrònic - Matriu LED de la placa base

finalment netegeu el tauler i elimineu els residus de flux. Posar els mòduls LED requereix certa paciència, ja que els connectors són molt ajustats. No oblideu posar el pont i el fusible.

Pas 12: Muntatge d'electrònica: carregador d'arrencada de la placa base

És hora de fer proves. Connecteu el port ICSP a un programador AVR (faig servir un dels meus Arduino UNO) i graveu el carregador d’arrencada Optiboot inclòs a la biblioteca de maquinari mightyCore.

Podeu trobar tots els enllaços al programari al fitxer Llegiu-me.

IMPORTANT: gravar el carregador d’arrencada per primera vegada donarà lloc a un missatge d’error a causa que alguns fusibles no s’han configurat correctament. Desconnecteu-ho tot i, a continuació, proveu de gravar el carregador d'arrencada després de tornar a connectar-lo. Ara hauria de funcionar sense problemes. Si encara teniu errors, torneu a comprovar totes les connexions de la placa principal.

No continueu fins que no s'hagi completat aquest pas.

Pas 13: Assemblea electrònica: microprogramari de la placa base

Ara connecteu la interfície sèrie i pengeu l’esbós al tauler. El pinout del connector sèrie està dissenyat perquè es pugui connectar directament a un mòdul USB CP2102.

Establiu LOAD_EEPROM a 0 quan pengeu per primera vegada. En cas contrari, carregarà valors aleatoris des de l'EEPROM i, possiblement, inhibirà l'arrencada adequada. Tingueu en compte que això farà que l'adreça IP s'estableixi a 192.168.178.100.

Si la pujada ha funcionat correctament, els LED de la part posterior s’il·luminarien.

Obriu el monitor sèrie (115200 baud) i emeteu una ordre system: reboot. D’aquesta manera es desaran tots els valors a l’EEPROM i se sobreescriuran els valors aleatoris. Torneu a penjar l'esbós amb LOAD_EEPROM definit a 1.

A continuació, podeu canviar l'adreça IP amb el monitor sèrie de nou. La junta hauria de funcionar plenament ara.

Pas 14: Muntatge d'electrònica: prova de la placa base

En aquest punt ja podeu provar el tauler. Connecteu-hi una font d’alimentació adequada i us hauria de rebre un missatge a la línia de visualització. També podeu connectar un cable LAN a la vostra xarxa i accedir a la pàgina web escrivint la IP de la pantalla al navegador web. Assegureu-vos que tot funcioni correctament abans de continuar.

Pas 15: Muntatge del marc

Tingueu a punt els components que es mostren més amunt.

Pas 16: Muntatge del marc: suports

Apliqueu cinta de doble cara al suport superior i inferior i enganxeu-les al vidre acrílic. Assegureu-vos que els suports laterals encaixin bé entre ells i alineeu-los amb els forats foradats.

Pas 17: Muntatge del marc: forats de muntatge

Perforeu l’acrílic i assegureu-ho tot amb els perns de cap pla i les femelles M6 a les cantonades del marc i assegureu-vos que els forats de muntatge M6 tapats es trobin a la part inferior de la pantalla. A continuació, foradeu els altres forats de muntatge tal com es descriu al fitxer de dimensions del marc. Cal forar els forats M3 per la part frontal. El forat gran de 12 mm serveix per accedir al fusible des de la part frontal. Podeu mantenir la pel·lícula protectora exterior al vidre i dibuixar-hi marques.

Pas 18: Muntatge del marc: tacs i LED

Enganxeu els 4 perfils en L de plàstic a les cantonades del marc (són per muntar les pantalles a la paret) i enrosqueu 3 cargols amb femelles i arandeles per muntar el PCB. També hauríeu d'instal·lar el mànec en aquest punt (assegureu-vos que estigui lleugerament desplaçat cap a la part frontal perquè els cargols no interfereixin amb la PCB).

Quan enganxeu l'anell WS2812, assegureu-vos que els LED estan alineats correctament. Posar el LED 0 a la part superior farà que sigui més fàcil, tot i que podeu ajustar-lo al programari més endavant, ja que admet diferents posicions inicials i orientacions de timbre.

Pas 19: Muntatge del marc: muntatge de prova

Comproveu si el PCB s’alinea correctament amb els cargols de muntatge. Si no encaixen perfectament, intenteu doblegar-los amb cura. A continuació, soldeu l'anell WS2812 i la segona línia de visualització a la placa principal i fixeu els cables amb unes gotes de cola calenta.

Pas 20: Muntatge del marc: muntatge del PCB

Enrosqueu les femelles als cargols i afegiu volanderes (no hi ha cap arandela al cargol inferior) i, a continuació, col·loqueu la PCB a la part superior i ajusteu les femelles fins que la placa estigui correctament alineada. Utilitzeu les rentadores de plàstic i metall i algunes femelles per fixar finalment el PCB al seu lloc.

Pas 21: Muntatge del marc: matriu LED inferior

Afegiu el segell d’escuma autoadhesiva als contactes de la línia de visualització per evitar curtcircuits contra el marc i col·loqueu el perfil en U a la part superior perquè premeu la pantalla contra el vidre frontal. Fixeu-lo al seu lloc amb dos perns M6 més contra els suports laterals. Finalment, afegiu un tros curt de velcro com a suport per a cables mitjançant un cargol petit.

Pas 22: Pas final: les coses bones

Coneixeu la sensació de desprendre la pel·lícula protectora de dispositius nous? Podeu fer-ho ara i gaudir de la pantalla d'informació acabada de muntar. Connecteu-lo, connecteu-lo a la vostra xarxa i meravelleu-vos dels llums intermitents.

Si teniu cap pregunta, comentari o idea per millorar, no dubteu a posar-vos en contacte amb mi.