RGBike POV - це пристрій RGB POV ефектів, яке може зробити навіть початківець, в домашніх умовах.
Продається кілька моделей готових POV дисплеїв:
- SpokePOV від виробника Adafruit
- m132s від Monkeylectric.
- Monkeylectric недавно анонсувала m464q.
Дисплей від SpokePOV одноколірний, а m132s, як я зрозумів, не має можливості відображення зображень. Крім того, я вважаю, що ці дисплеї дуже дорогі, тим більше, що я не буду його використовувати часто.
Я вирішив зробити POV-пристрій самостійно, з тих компонентів які у мене були, не витрачаючи додаткові гроші.
Характеристики RGBike POV:
- 16 RGB (Red (червоний) + Green (зелений) + Blue (синій)) світлодіодів.
- Сумісність з Arduino (гість на пізньої версії проекту).
- Одностороння друкована плата, яку можна виготовити в домашніх умовах.
- Використання вивідних компонентів, які можуть паяти початківці.
- Датчик Холла, який використовується для синхронізації зображення;
- Найменша можлива кількість компонентів.
- На жаль, зображення є тільки на одній стороні колеса (можливо, буде виправлено в майбутньому).
- Підходить для 26 "коліс, у мене не було можливості перевірити його на 20" і 24 "колесах.
Оновлення: Я оновив друковану плату, тепер світлодіоди висвітлюють обидві сторони колеса, проте на іншій стороні текст буде відображатися невірно.
Інструменти і компоненти
Ви повинні мати основні інструменти для:
- виготовлення друкованої плати.
- пайки.
- програмування мікроконтролерів (обладнання та програмне забезпечення)
Електронні компоненти
- 1x мікроконтролер ATmega328P / ATmega168.
- 1x світлодіодний ШІМ драйвер TLC5940 / TLC5941.
- 16x RGB світлодіодів з загальним катодом.
- 1x A3213.
- 3x NPN транзистора PN2222.
- Різні резистори, конденсатори, кнопки і роз'єми (дивіться схему і плату).
Приблизна вартість з урахуванням виготовлення плати в домашніх умовах:
Принципова схема RGBike POV (2-ий варіант з освітленням колеса з двох сторін):
Файли схем і друкованих плат для 1-го і 2-го варіанту пристрою ви можете скачати внизу статті.
Принцип роботи
Ви можете запитати, як я планую керувати 48 світлодіодами (16 червоних, 16 зелених, 16 синіх) за допомогою драйвера-мікросхеми з IC з 16 виходами?
Я збираюся запалювати тільки один колір за один раз.
Уявіть собі один рядок зображення в колесі. Цей рядок складається з червоних, зелених і синіх точок. За один раз буде загорятися один колір, але вони будуть чергуватися так швидко, що вам буде здаватися, що ви бачите один рядок.
Якщо по черзі запалювати всю рядок кожним з квітів, то ви не побачите ці кольори, а побачите білу рядок.
Для контролю ширини цього рядка в колесі, нам треба контролювати тільки те, скільки разів цей рядок повторюється.
Оскільки драйвер світлодіодів з відкритим стоком, то він працює з RGB світлодіодами із загальним катодом. Я використовував дешеві RGB світлодіоди з Китаю.
Виготовлення друкованої плати
Для проекту знадобиться виготовити друковану плату.
Якщо ви не знаєте, як зробити друковану плату, то в інтернеті є купа статей на цю тему.
Є кілька методів виготовлення друкованих плат. Деякі люди трохи змінюють технологію в рамках одного методу.
Методи відомі мені:
Фоторезист - метод, який я використовую. За допомогою цього методу можна досягти високого рівня деталізації.
Лут - ви будете використовувати лазерний принтер.
"PressPeel" - мені не подобатися цей метод і рівень одержуваної деталізації.
Загальним для всіх методів є те, що плату потрібно труїти.
Ось послідовність дій при виготовленні плати:
1 - Друк малюнка плати на прозорій плівці. В Eagle перейдіть в меню ULP -> CAMtoPrint;
2 - Підготовка текстоліту і застосування фоторезиста, наприклад Positiv 20;
3 - Експонування міді з фоторезистом через прозору плівку з малюнком;
4 - Прояв фоторезиста;
5 - Перевірка на помилки;
6 - Травлення плати;
7 - Обрізання плати;
8 - Свердлення.
Пайка компонентів
Після виготовлення плати, необхідно припаяти компоненти.
При пайку плати орієнтуйтеся на схему і малюнок плати.
Я рекомендую спочатку припаяти мікроконтролер з обв'язкою, і перевірити його. Не забудьте припаяти перемичку!
Потім припаяйте світлодіоди, TLC5940 і всі інші компоненти.
Добре закріпіть відсік для батарей, інакше вони можуть відлетіти.
TLC5940 це мікросхема, яка управляє харчуванням 16 світлодіодів. Вона має 4096 рівнів сірого.
Максімальнийток світлодіода
Ви можете обмежити струм, що протікає через світлодіоди, змінюючи значення. Для розрахунку резистора, ви повинні знати максимальне значення струму для світлодіодів (I_max).
R_iref = 39 / I_max
Я використовував резистор 2.2Ом, обмеживши ток 17.7мА.
прошивка мікроконтролера
Тепер ви можете прошити мікроконтролер.
Я використовую USBtinyISP від ladyada.
Я розробляв цей проект так, щоб він був сумісний з Arduino. Ви просто можете використовувати FTDI USB- TTL232 кабель. Однак це може не працювати, тому що я не тестував це.
Також є TLC5940 бібліотека для Arduino від Алекса Леоне.
Поточна прошивка може відображати тільки одне зображення, яке легко налаштувати. Графічні дані зчитуються з програмної пам'яті.
В майбутньому я планую спробувати SPI EEPROM підключений до послідовного порту. Таким чином, я зможу зберігати дуже багато зображень і анімації.
У цій версії є також невелика зворотний зв'язок для синхронізації зображення зі швидкістю колеса.
Скільки місця необхідно для зображення?
Залежно від необхідного рівня деталізації. Під рівнем деталізації мається на увазі кількість поділів на вашому колесі.
Якщо ви хочете використовувати 100 поділок, то ви ділите колесо лініями кожні 3.6 градусів.
Чим більше поділок, тим тонше рядок.
Для одного зображення 100 рядків:
192 біт на колір * 3 кольори на лінію = 576 біт / 72 байт для кожної лінії
72 байта / лінія * 100 рядків = 7200 байт / зображення,
7 Кбайт / зображення.
Установка на колесо
Тепер ми встановимо POV на колесо.
Я думаю, що він може бути встановлений на будь-який 20 ", 24" і 26 "колесо. На жаль, під час розробки у мене не було інших коліс, і я орієнтувався на 26".
Для установки POV знадобиться:
Шматки пінопласту або гуми.
Кабельні стяжки або інші кріплення.
Магніти.
Будь-які інші речі, які можуть виявитися корисними.
Зробіть отвори в шматках пінопласту / гуми і для стяжок. Закріпіть його на спицях, переконавшись, що світлодіоди перпендикулярні колеса.
Датчик холу
Якщо ви, як і я, використовуєте подовжувач для датчика, ви можете розмістити датчик і магніт в будь-якому місці, яке ви вважаєте за потрібне.
Переконайтеся, що магніт знаходиться в радіусі чутливості датчика. Це важливо, якщо ви хочете отримати зображення.
Барвисті колеса!
Ура! Тепер я можу малювати картинки, анімацію та різні ефекти на колесах.
В майбутньому я сподіваюся написати програму, яка буде перетворювати зображення в матрицю даних, яка використовується в прошивці. Крім того, в майбутньому буде додано інтерфейс зв'язку між пристроєм і комп'ютером і додана пам'ять для зберігання зображень.