Taula LED de fosses: 6 passos (amb imatges)

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

Aquesta instrucció és per a una placa digital LED Pit que utilitzem per al karting. És especialment útil per a curses nocturnes tant a l’interior com a l’aire lliure, incloses les 24 hores. El tauler és clar a la llum del sol i destaca a la nit. A causa de la sèrie de karts en què participem, el número de karts podria ser diferent a cada cursa i és possible que tinguem 2 o 3 karts corrent en aquesta cursa, de manera que hem de canviar el número al tauler ràpidament sobre la marxa. Això es fa mitjançant un teclat de 16 dígits a la part posterior del tauler.

El tauler està format per 14 segments amb 4 LEDs de barret de palla blancs a cada segment. Tot es controla mitjançant un Arduino Nano (el que té el port USB incorporat). El tauler es pot atenuar si és necessari i també pot parpellejar per captar encara més l’atenció dels conductors.

La part davantera i la posterior són de làmina acrílica de 3 mm amb un marc boscós pel mig. Després es va perforar per a cada LED individual. La mida general és la mateixa que un tros de paper A4.

Nota: Aquest instructiu mostra exactament el que vaig fer, alguns dels components que ja tenia al voltant, de manera que vaig utilitzar el que tenia. Hi ha millors solucions per a algunes parts d’aquesta compilació i he tingut una mica d’aprenentatge al llarg del camí; en parlaré al final.

Què necessites:

1 x Arduino Nano

1 x banc d'alimentació USB (1A, superior a 2200 mOhm, preferiblement sense interruptor propi)

1 x cable USB

1 x interruptor

Teclat 1 x 16 dígits

3 x 7K5Ω resistències (per al teclat)

3 x 2KΩ Resistors (per al teclat)

Full acrílic de 2 x 3 mm mida A4

1 x IRF9530 (MOSFET de canal P)

14 x IRL510 (MOSFET de canal N)

Resistències de 15 x 220Ω (resistències MOSFET)

15 x 10K resistències de baixada

56 x LED de barret de palla blanc de 5 mm

56 x Resistència adequada per a LEDs (normalment els 220Ω solen ser bons)

Alguns cables per connectar els LED / MOSFET, etc.

Alguns Strip Board

Una mica de fusta per al marc

Cinta de conducte negre

12 x cargols

1 x nansa de calaix

Pas 1: Creeu el marc

Aquí he utilitzat 18 mm x 44 mm x 2400 mm que es van tallar en 2 trossos a 261 mm i 2 trossos a 210 mm de manera que, quan es van muntar junts, la dimensió exterior coincidís amb els fulls d’acrílic que havia comprat (mida del paper A4 en aquest cas). Aquests es van cargolar simplement utilitzant uns cargols de fusta adequats. En aquest moment, decidiu quina serà la part superior i marqueu el punt central a la peça superior. A partir d’aquest punt central, mesureu la mateixa quantitat a banda i banda per adaptar-la a la nansa del calaix, taladreu els forats per adaptar-la a la mida del cargol de la nansa. Emboliqueu l’exterior de la fusta amb la cinta adhesiva negra per donar un bon acabat. Finalment, munteu la nansa del calaix amb els cargols subministrats.

Pas 2: perforar els forats del led i muntar els LED

Marqueu l’acrílic (la protecció de cinta encara està activada) amb el disseny del segment, en aquest cas, 2 dígits amb 7 segments a cada dígit i 4 LED a cada segment.

Traieu l’acrílic amb molt de compte, he utilitzat un tros petit de ferralla per perforar a la part posterior i he començat amb un trepant de diàmetre menor (2,5 mm) i he acabat amb un forat de 5 mm per acceptar els LED de 5 mm. L’acrílic és bastant fràgil i es pot trossejar fàcilment quan es perfora, així que aneu amb compte.

Finalment (i la part minuciosa) muntar cada LED a cada forat amb una petita quantitat de superglue. No en feu servir massa, per si cal canviar un LED més endavant a la prova. Si enganxeu completament l’única manera d’eliminar un LED és perforant-lo. Vaig trobar una petita petita a un costat del LED prou per mantenir-la ben fixada i també per abusar-ne.

Al tauler posterior, talleu el forat del teclat i l’interruptor per assegurar-los que s’alineïn amb la secció central dels LEDs del tauler oposat perquè tingueu prou espai. Muntar el teclat i l'interruptor i els forats del banc d'alimentació

Pas 3: el circuit

El circuit s’ha dividit en 3 seccions, ja que em resulta més fàcil de descriure.

1 - El costat de la potència:

L’alimentació es subministra a l’Arduino, a l’únic IRF9530 i al teclat mitjançant l’interruptor d’alimentació. L’interruptor d’alimentació està connectat directament al banc d’alimentació de 5V. L'IRF9530 es troba entre la potència de 5v i cadascun dels segments de LED. És aquest MOSFET de canal P el que s’encarregarà de l’enfosquiment PWM i del flaix dels segments LED. Està connectat al pin digital 10 mitjançant una resistència de protecció de 220Ω.

2 - Els segments LED:

A continuació, cada segment de LED prendrà el seu poder de l'IRF9530. Els segments es componen de 4 LED, tots connectats en paral·lel, cadascun amb la seva pròpia resistència limitadora de corrent, que hauria de ser adequada per al corrent directe del vostre LED.

El costat –ve dels LEDs es connecta a un MOSFET del canal IRL510 N (una mica més de matar, però tenia una mica estirat). Cada segment té el seu propi IRL510, ja que és el "commutador" de cada segment. Cada IRL510 es torna a connectar al seu corresponent pin Arduino mitjançant una resistència de protecció de 220Ω i té una resistència de tracció de 10K per assegurar-se que canvia completament. (es podrien ometre les resistències desplegables, ja que l'Arduino es mantindrà baix quan no estigui engegat).

3 - El cablejat del teclat:

A causa del nombre de pins Arduino que s’utilitzen per controlar els segments, no podem utilitzar el mètode de connexió de matriu de 8 pins per al teclat, així que vaig desenvolupar un mètode de connexió a 1 pin per a aquest projecte. Afegint resistències a través dels pins del teclat podem crear un divisor de voltatge diferent per a cada botó. Connectant això a un Pin analògic a l'Arduino, podem determinar quin botó s'ha premut segons el diagrama del teclat.

Pas 4: connecteu el tauler

Vaig utilitzar un tauler de tires per crear un "PCB" per a cada segment. A cada segment de PCB hi ha el LED x 4, les resistències LED x 4 i un MOSFET IRL510. Aleshores, cada segment té una connexió de 5v des de l’IRF9530 i una connexió de 0v (gairebé com un ring principal). La porta de l’IRL510 es connecta després al ‘PCB’ d’Arduino al centre.

Les resistències de 220Ω per a l’IRL510 es troben a la placa central Arduino juntament amb l’IRF9530.

Connecteu el teclat a 5V, 0V i el pin de senyal a l'Arduino.

Finalment, talleu l’extrem no desitjat del cable USB i passeu-lo pel panell posterior deixant-ne prou com per connectar-lo al banc d’alimentació. A l'interior, retireu amb cura la caixa exterior i separeu els cables. Només necessitem les línies de 5v i 0v. Aquí podeu utilitzar un multímetre per trobar quin és quin. Connecteu el cable de 5v al commutador i el 0v al PCB i al teclat Arduino.

Un cop fetes totes les connexions, carregueu l’Arduino Sketch mitjançant el port USB de l’Arduino.

Pas 5: engegada i funcionament

Connecteu un Power Bank que pugui lliurar almenys 1 A i, idealment, hauria de ser de 2200 mAh o superior (això hauria de ser suficient per fer funcionar la placa a tota intensitat amb tots els segments il·luminats durant aproximadament 1,5 hores) i encendre l’alimentació principal.

Nota: els bancs d’energia indiquen una qualificació mAh, però la qualificació correspon al paquet de bateries internes (normalment una bateria li-ion 18650) que és nominalment de 3,7 v. El banc d’alimentació té un circuit d’augment intern que converteix el voltatge a 5V. Aquesta conversió significa que es perden alguns mAh. per exemple, un banc de potència de 2200 mAh serà realment (2200 * 3,7) / 5 = 1628 mAh a 5 v. Malauradament, aquest no és el final del pis, ja que la majoria dels convertidors DC-DC no són 100% eficients (el circuit que fa la conversió també necessita una mica d’alimentació), de manera que podeu esperar perdre un altre 10% - 15% a l’interior del tapador. Per tant, 1628 mAh perd ara 162,8 mAh com a màxim, cosa que significa que finalment obtindreu uns 1465,2 mAh.

Una vegada que l'Arduino s'ha iniciat, el dígit dret mostrarà un zero. En aquest moment, es pot introduir qualsevol número d'un o dos dígits i aquest número es mostrarà al tauler. Si s'ha introduït un número d'un sol dígit, el tauler mostrarà un zero al dígit esquerre.

Altres funcions són:

La tecla '*' activarà o desactivarà una pantalla intermitent

La tecla "A" mostrarà FL al tauler (es pot utilitzar per dir-li al conductor que ha configurat la volta més ràpida, o la fem servir per recordar-li que obtindrà combustible a la següent parada).

La tecla "B" afegirà una lletra P al dígit esquerre i, a continuació, podeu afegir qualsevol número al dígit dret per mostrar la posició de la cursa, és a dir, P4.

'C' Augmenta la brillantor

"D" Redueix la brillantor.

Pas 6: lliçons / millores

Pas 6: millora / millors solucions

Com he dit al principi, aquest tauler es va construir utilitzant components disponibles en lloc de comprar-ne de nous, però això va comprometre el disseny i va provocar algunes complicacions excessives. Tot i que el disseny final funciona bé i té bon aspecte, aquí teniu algunes millores o altres idees per crear el mateix resultat final.

1 Utilitzeu tires de LED de 5v (LEDs blancs sobre tira negra de 60 / m) per crear cada segment en lloc de construir-los des de zero. Aquests són econòmics i estan disponibles a ebay i es poden connectar a la part frontal de la placa en lloc de perforar cada LED. Les tires ja estan pre-cablejades i també inclouen la resistència actual. Això pot fer que el disseny sigui més lleuger i prim, ja que no es necessita tant espai intern.

2 Semblant a l’anterior, però utilitzeu LED de tira que s’escriuen individualment com els LED RGB tipus WS2812B i també hi ha descàrregues de biblioteques per a l’Arduino. Haureu de tenir en compte la potència disponible del banc d’alimentació, ja que la visualització en blanc pot requerir més de 3A. Però mostrar vermell, blau o verd individualment consumiria una energia similar al meu disseny. L’avantatge dels LED adreçables individualment és que podeu eliminar els MOFETS IRL510 i el gran guany és que només necessitareu 1 pin Arduino per controlar tots els LED. Com que aquest mètode allibera els pins Arduino, el cablejat és molt més senzill i podeu utilitzar la biblioteca Matrix Keypad perquè no necessiteu tampoc les resistències del teclat. La possibilitat d’utilitzar diferents colors també pot ser útil.

3 Es podria fer una versió més bàsica de la placa traient el teclat i l'Arduino i utilitzant petits interruptors lliscants al costat de cada segment i canviant manualment la placa. Això està bé si es corre només un kart i no cal canviar ràpidament el número. També perdríeu la funció de regulació i atenuació, però seria una versió molt més senzilla. Originalment en vaig construir un així, però vaig trobar que en alguns casos no teníem prou temps per canviar els números entre karts.

4 Vaig plantejar-me d’utilitzar una vella pantalla de portàtil en lloc de la de LED perquè es pogués visualitzar qualsevol text, però la pantalla no és prou brillant sobretot amb un sol brillant, però fins i tot en una tarda plujosa era fosca per darrere d’una visera humida. A més, el conductor només té temps per passar una ullada de pas, de manera que la lectura és difícil, així que eviteu-ho.