LED -kuoppalevy: 6 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Tämä ohje on tarkoitettu digitaaliseen LED -kuoppalevyyn, jota käytämme kartingissa. Se on erityisen hyödyllinen sisä- ja ulkokilpailuissa, mukaan lukien 24 tunnin kilpailut. Taulu on kirkas auringonvalossa ja erottuu yöllä. Karting -sarjan takia, johon osallistumme, Kart -numero voi olla erilainen jokaisessa kilpailussa, ja meillä voi olla 2 tai 3 Kartsia käynnissä kyseisessä kilpailussa, joten meidän on vaihdettava taululla oleva numero nopeasti lennossa. Tämä tehdään 16 -numeroisella näppäimistöllä taulun takana.

Taulu koostuu 14 segmentistä, joissa on 4 valkoista olkihattu -LEDiä kussakin segmentissä. Koko asiaa ohjataan Arduino Nanon kautta (jossa on sisäänrakennettu USB -portti). Taulu voidaan himmentää tarvittaessa, ja se voi myös vilkkua saadakseen kuljettajan huomion.

Edessä ja takana on 3 mm: n akryylilevy, jonka välissä on puurunko. Tämä porattiin sitten jokaiselle yksittäiselle LEDille. Koko on sama kuin A4 -kokoinen paperi.

Huomautus: Tämä opas näyttää täsmälleen mitä tein, joitakin komponentteja, jotka minulla oli jo makaamassa, joten käytin sitä, mitä minulla oli. Joihinkin tämän rakenteen osiin on parempia ratkaisuja, ja olen oppinut matkan varrella, keskustelen niistä lopussa.

Mitä tarvitset:

1 x Arduino Nano

1 x USB -virtapankki (1A, yli 2200mOhm - mieluiten ilman omaa kytkintä)

1 x USB -kaapeli

1 x kytkin

1 x 16 -numeroinen näppäimistö

3 x 7K5Ω vastukset (näppäimistö)

3 x 2KΩ vastukset (näppäimistö)

2 x 3 mm A4 -kokoinen akryylilevy

1 x IRF9530 (P -kanava MOSFET)

14 x IRL510 (N -kanavainen MOSFET)

15 x 220Ω vastukset (MOSFET -vastukset)

15 x 10K alasvetovastus

56 x valkoinen olkihattu -LED 5 mm

56 x LEDille sopiva vastus (220Ω on yleensä hyvä)

Jotkut johdot LEDien/MOSFETien liittämiseksi jne

Jotkut nauhat

Vähän puuta kehykseen

Musta teippi

12 x ruuvia

1 x laatikon kahva

Vaihe 1: Rakenna kehys

Tässä käytin 18 mm x 44 mm x 2400 mm, joka leikattiin kahteen osaan 261 mm: ssä ja 2 kappaleeseen 210 mm: ssä niin, että koottuina ulkomitta vastasi ostamiasi akryylilevyjä (tässä tapauksessa A4 -paperikoko). Nämä ruuvattiin yksinkertaisesti yhteen sopivilla puuruuveilla. Päätä tässä vaiheessa, mikä on yläosa ja merkitse keskipiste yläkappaleeseen. Tästä keskipisteestä mitataan yhtä paljon kummaltakin puolelta laatikon kahvan mukaan, poraa reiät kahvan ruuvin koon mukaan. Kiedo puun ulkopinta mustalla teipillä, jotta saat hyvän lopputuloksen. Kiinnitä lopuksi laatikon kahva mukana toimitetuilla ruuveilla.

Vaihe 2: Poraa LED -reiät ja asenna LEDit

Merkitse akryyli (nauhasuojaus edelleen päällä) segmenttisuunnittelulla, tässä tapauksessa 2 numeroa, 7 segmenttiä jokaisessa numerossa ja 4 LEDiä kussakin segmentissä.

Poraa akryyli hyvin huolellisesti, porasin pienen puunpalan taakse ja aloitin pienemmällä halkaisijalla (2,5 mm) ja päädyin 5 mm: n reiällä hyväksymään 5 mm: n LEDit. Akryyli on melko hauras ja voi halkeilla helposti porattaessa, joten ole varovainen.

Lopuksi (ja huolellinen osa) kiinnitä jokainen LED jokaiseen reikään pienellä määrällä superliimaa. Älä kuitenkaan käytä liikaa, jos joudut vaihtamaan LED -valon myöhemmin testin aikana. Jos teet liiman kokonaan, ainoa tapa poistaa LED on poraamalla se. Löysin pienen mölyn LED -valon toiselta puolelta tarpeeksi pitämään sen paikallaan ja ottamaan myös väärinkäytön.

Leikkaa takapaneelista reikä näppäimistölle ja kytkimelle, jotta ne ovat linjassa vastakkaisen levyn LED -valojen keskiosan kanssa, joten sinulla on riittävästi tilaa. Asenna näppäimistö ja kytkin ja poraa reiät virtapankille

Vaihe 3: Piiri

Piiri on jaettu kolmeen osaan, koska minun on helpompi kuvata.

1 - Virtapuoli:

Virta toimitetaan Arduinolle, yksittäiselle IRF9530: lle ja näppäimistölle virtakytkimen kautta. Virtakytkin on kytketty suoraan 5 voltin virtapankkiin. IRF9530 sijaitsee 5 voltin virran ja kunkin LED -segmentin välissä. Tämä P -kanavan MOSFET vastaa PWM -himmennyksestä ja LED -segmenttien vilkkumisesta. Se on kytketty digitaaliseen nastaan 10 220Ω: n suojavastuksen kautta.

2 - LED -segmentit:

Jokainen LED -segmentti ottaa sitten tehonsa IRF9530: sta. Segmentit koostuvat neljästä LEDistä, jotka kaikki on kytketty rinnakkain, ja jokaisella on oma virranrajoitusvastus, jonka pitäisi sopia LED -valojen eteenpäin suuntautuvaan virtaan.

LED -valojen puoli -puoli on sitten kytketty IRL510 N -kanavan MOSFETiin (hieman yli tappaa, mutta minulla oli joitakin makaa). Jokaisella segmentillä on oma IRL510, koska tämä on "kytkin" kullekin segmentille. Jokainen IRL510 on kytketty takaisin vastaavaan Arduino -nastaan 220Ω: n suojavastuksen kautta, ja siinä on 10K: n alasvetovastus, joka varmistaa, että se kytkeytyy täysin. (alasvetovastus voidaan jättää pois, koska Arduino pysyy alhaisena, kun se ei ole päällä).

3 - Näppäimistön johdotus:

Segmenttien ohjaamiseen käytettävien Arduino -nastojen lukumäärän vuoksi emme voi käyttää näppäimistön 8 -nastaista matriisiliitäntätapaa, joten kehitin 1 -nastaisen yhteysmenetelmän tätä projektia varten. Lisäämällä vastuksia näppäimistön nastojen yli voimme luoda eri jännitteenjakajan kullekin painikkeelle. Kun kytket tämän Arduinon analogiseen nastaan, voimme sitten määrittää, mitä painiketta on painettu näppäimistökaavion mukaisesti.

Vaihe 4: Johdota levy

Käytin stripboardia luodakseni "PCB" jokaiselle segmentille. Jokaisessa segmentin piirilevyssä on LED -valot x 4, LED -vastukset x 4 ja IRL510 MOSFET. Kullakin segmentillä on sitten 5 V -liitäntä IRF9530: sta ja 0 V -liitäntä (melkein kuin rengaspää). IRL510: n portti yhdistetään sitten keskellä olevaan Arduinon PCB: hen.

IRL510 -laitteiden 220 ohmin vastukset ovat keskellä Arduinon piirilevyä yhdessä IRF9530: n kanssa.

Liitä näppäimistö 5V, 0V ja signaalitappi Arduinoon.

Leikkaa lopuksi USB -kaapelin ei -toivottu pää ja pujota takapaneelin läpi niin, että se riittää liittämään virtapankkiin. Poista sisäkotelo varovasti ja irrota johdot. Tarvitsemme vain 5v ja 0v linjat. Voit käyttää yleismittaria tässä selvittääksesi, mikä on mikä. Kytke 5 voltin johto kytkimeen ja 0 voltin Arduinon piirilevyyn ja näppäimistöön.

Kun kaikki liitännät on tehty, lataa Arduino Sketch Arduinon USB -portin kautta.

Vaihe 5: Käynnistys ja käyttö

Liitä virtapankki, joka voi tuottaa vähintään 1 A, ja ideaalitilassa sen pitäisi olla 2200 mAh tai enemmän (tämän pitäisi riittää kortin käyttämiseen täydellä teholla kaikkien segmenttien ollessa valaistuna noin 1,5 tuntia) ja kytke päävirta päälle.

Huomautus: Virtapankit ilmoittavat mAh-luokituksen, mutta tämä luokitus koskee sisäistä akkua (tavallisesti litiumioniakku 18650), joka on nimellisesti 3,7 V. Virtapankissa on sisäinen tehostinpiiri, joka tasavirta muuttaa jännitteen 5 voltiksi. Tämä muunnos tarkoittaa, että osa mAh: sta häviää. esim. 2200 mAh: n virtapankki on todella (2200*3,7)/5 = 1628 mAh 5 V: n jännitteellä. Valitettavasti tämä ei ole kerroksen loppu, koska useimmat DC -DC -muuntimet eivät ole 100% tehokkaita (muuntaminen suorittava piiri tarvitsee myös jonkin verran virtaa), joten voit odottaa menettävän vielä 10% - 15% muuntimen sisällä. Joten 1628mAh menettää nyt parhaimmillaan vielä 162,8mAh, mikä tarkoittaa, että saat vihdoin noin 1465,2mAh.

Kun Arduino on käynnistynyt, oikea numero näyttää nollaa. Tässä vaiheessa voit näppäillä minkä tahansa yksinumeroisen tai kaksinumeroisen numeron, ja se näkyy taululla. Jos syötettiin yksinumeroinen numero, taululla näkyy nolla vasemmassa numerossa.

Muita toimintoja ovat:

"*" -Näppäin kytkee vilkkuvan näytön päälle tai pois päältä

"A" -näppäimellä näkyy FL taululla (sitä voidaan käyttää kertomaan kuljettajalle, että he ovat asettaneet nopeimman kierroksen, tai muistutamme sitä kuljettajaa hakemaan polttoainetta seuraavassa pysähdyksessä).

B -näppäin lisää kirjaimen P vasempaan numeroon ja voit sitten lisätä minkä tahansa numeron oikeaan numeroon näyttääksesi kilpailun sijainnin e'g P4.

"C" Lisää kirkkautta

'D' Vähennä kirkkautta.

Vaihe 6: Oppitunnit / parannukset

Vaihe 6 - Parannus / parempia ratkaisuja

Kuten alussa totesin, tämä levy rakennettiin käyttämällä saatavilla olevia komponentteja uusien ostojen sijaan, mutta tämä vaaransi suunnittelun ja johti joihinkin komplikaatioihin. Vaikka lopullinen suunnittelu toimii hyvin ja näyttää hyvältä, tässä on joitain parannuksia tai muita ideoita saman lopputuloksen luomiseksi.

1 Käytä 5v LED -nauhoja (valkoiset LEDit mustalla nauhalla 60/m) luodaksesi kunkin segmentin sen sijaan, että rakentaisit alusta. Nämä ovat halpoja ja saatavana ebaystä, ja ne voidaan liittää levyn etuosaan sen sijaan, että porataan jokaista LEDiä. Nauhat ovat jo esijohdotettuja ja sisältävät yleensä myös nykyisen vastuksen. Tämä voi tehdä suunnittelusta kevyemmän ja ohuemman, koska sisäistä tilaa ei tarvita niin paljon.

2 Samanlainen kuin edellä, mutta käytä nauha -LED -valoja, jotka voidaan kirjoittaa erikseen, kuten WS2812B -tyypin RGB -LEDit, ja myös Arduinolle on ladattavissa kirjastoja. Sinun on otettava huomioon virtapankin käytettävissä oleva teho, koska valkoisen näyttäminen voi vaatia yli 3 ampeeria. Mutta punaisen, sinisen tai vihreän näyttäminen erikseen kuluttaisi samanlaista voimaa kuin suunnitteluni. Yksilöllisesti osoitettavien LED -valojen etuna on, että voit poistaa IRL510 -MOFETIT ja suuri hyöty on se, että tarvitset vain yhden Arduino -nastan kaikkien LED -valojen ohjaamiseen. Koska tämä menetelmä vapauttaa Arduino -nastat, se tekee johdotuksesta paljon helpompaa ja voit käyttää Matrix -näppäimistökirjastoa, joten et tarvitse myöskään vastuksia näppäimistöllä. Myös kyky käyttää erilaisia värejä voi olla hyödyllinen.

3 Perusversio kortista voidaan tehdä poistamalla näppäimistö ja Arduino ja käyttämällä pieniä liukukytkimiä kunkin segmentin vieressä ja vaihtamalla kortti manuaalisesti. Tämä on ok, jos juokset vain yhden kartin, eikä sinun tarvitse nopeasti muuttaa numeroa. Menetät myös himmennys- ja vilkkutoiminnon, mutta se olisi paljon yksinkertaisempi rakenne. Rakensin alun perin tällaisen, mutta huomasin, että meillä ei ollut tarpeeksi aikaa vaihtaa numeroita kartingien välillä joissakin tapauksissa.

4 Harkitsin vanhan kannettavan tietokoneen näytön käyttämistä LED -valojen sijasta, jotta kaikki teksti voitaisiin näyttää, mutta näyttö ei ole tarpeeksi kirkas varsinkin kirkkaassa auringonpaisteessa, mutta jopa sateisena iltana se oli himmeä märän visiirin takaa. Myös kuljettajalla on vain hetki aikaa katsoa, joten lukeminen on vaikeaa, joten vältä tätä.