8 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Делаем электронное устройство «бегущая строка» своими руками

Светодиодная бегущая строка своими руками

Собрать бегущую строку на светодиодах промышленного образца, без навыков программирования микроконтроллеров и знания протоколов обмена данными, практически нереально. Ниже представлена простая схема небольшого табло на светодиодах. Если вы не боитесь трудностей и не хотите переплачивать за готовое изделие, можно закупить базовые модули, из которых будет собрано изделие.

Но я хотел бы рассказать о нестандартном решении задачи с минимальными финансовыми вложениями – как сделать бегущую строку из светодиодов с использованием в качестве контроллера Arduino.

Принципиальная схема бегущей строки на светодиодах

Контроллер взаимодействует через специальный интерфейс с внешними устройствами ввода. Это может быть обычная клавиатура, компьютер, смартфон. На основании полученных данных формируется полная цифровая матрица изображения, которая впоследствии выводится на плату с индикаторами.

Самостоятельную сборку бегущей строки можно выполнить на модуле управления на основе Arduino и несколько светодиодных блоков на контроллере max7219.

Модуль состоит и контроллера, и блока светодиодов 8х8 элементов. Такой размер элемента минимальный для вывода символов. Дело в том, что все матричные принтеры формировали изображение на печать именно на основе такого формата.

Контроллер max7219

Контроллер max7219 представляет собой блок интерфейса обмена информацией и памяти на 64 ячейки для управления светодиодами. В памяти все данные хранится в виде двухмерного массива.

Передача информации осуществляется через SPI интерфейс. SPI — трехпроводной интерфейс для двусторонней передачи данных между устройствами. Более подробно о принципе работы этого интерфейса можно прочитать здесь.

Для взаимодействия контроллера с платой ардуино используется лишь три канала: DIN, CS, CLK.

К стандартным разъёмам платы контроллера можно подключить до четырёх таких led модулей, создав табло 8 х 32 точки. Для увеличения количества подключаемых сегментов можно собрать простейший мультиплексор, который будет переключать управляющие сигналы на нужный модуль. Таким образом возможно выводить информацию на десятки матриц. На этом принципе построена работа всех ЖК-дисплеев.

Для облегчения передачи потока данных в ардуино есть специальная библиотека LedControlMS.

Это видео примера работы библиотеки со светодиодным дисплеем:

Более подробно об управлении матрицей при помощи микроконтроллера можно прочитать по ссылке.

Интерфейс ввода информации для последующего вывода на светодиодную матрицу

Для того что бы менять выводимый текст на своё усмотрение потребуется устройство ввода информации.

Способы передачи информации на контроллер Arduino:

  • через клавиатуру с PS2 интерфейсом;
  • через программную клавиатуру;
  • через смартфон.

Вариантов обмена данными с платой контроллера, помимо стандартного подключения к компьютеру через ICP протокол, существует много.

В оболочку Аrduino IDE встроена библиотека для работы с PS2 клавиатурой. Можно использовать программные модули для работы со стандартной восьмикнопочной клавиатурой Аrduino. Организация ввода построена по принципу мобильных телефонов, когда на одной кнопке «подвешено» несколько символов. Подключив к плате Аrduino блютуз модуль возможно передавать тестовую информацию через смартфон.

Когда вы разберётесь с организаций бегущей строки на стандартных модулях Arduino, можно будет переходить к следующему этапу.

Аrduino и промышленные решения

Для создания более габаритных светодиодных дисплеев используются те же принципы адресации.

Читать еще:  Вышивка крестом бискорню: "Вас так любят!" Схема от Maja

Для светодиодных панелей, размещаемых на улице, потребуются более мощные источники света, чем миниатюрный светодиодный дисплей. В качестве контроллеров вывода изображения используются max7219, а для коммуникации с мощными светодиодами служит драйвер питания на микросхеме ULN2803. Она имеет восемь линий коммутации управляющих сигналов, что идеально подходит для наших целей.

В конструкции рекламных дисплеев больших габаритов применяют сверхъяркие светодиоды со световым потоком 70-100 Лм.

В одноцветных (монохромных) светодиодных матрицах у каждого элемента существует два состояния: включено/выключено. Для передачи полноцветной информации используют RGB светодиоды с ШИМ-контроллерами управления яркостью для каждого цвета.

Как сделать бегущую строку из светодиодов?

Светодиодная бегущая строка представляет собой простое решение для владельцев торговых точек или мастерских, нуждающихся в дешевой наружной рекламе. Конструкция устройства позволяет менять текст и выводить дополнительную графическую информацию, а светодиоды способны работать в широком диапазоне температур. Возможно подключение внешних сенсоров, что позволяет транслировать дополнительные данные (например, температуру или влажность воздуха).

Где применяется бегущая строка?

Бегущая строка на светодиодах применяется для рекламы торговых заведений или банков, а также для выведения дополнительной информации на улице и в транспорте. Стенд устанавливается в местах с максимальным людским потоком, что обеспечивает повышенную эффективность рекламных материалов. Выведенный на табло текст меняется через заданные интервалы времени, владелец программирует устройство самостоятельно. Встречаются табло, способные прокручивать тексты длиной до 60 тыс. символов, но для рекламной или информационной вывески достаточно 200-300 знаков.

Табло различаются по высоте букв транслируемого текста, встречаются вывески с размером шрифта от 60 до 704 мм. Оборудование предусматривает отображение специальных символов или дополнительных визуальных эффектов. Для корректировки текста использует компьютер, который подключается при помощи кабеля.

Существуют панели со встроенным блоком беспроводной связи, позволяющим изменять текстовый контент дистанционно (через Интернет).

Принципиальная схема бегущей строки

Схема светодиодного табло включает в себя основные модули:

  • электронный блок управления, в котором хранится текстовая информация и графические изображения;
  • устройство формирования изображения, позволяющее получить сигнал, распознаваемый светодиодным табло;
  • матрица для отображения текстовой информации.

Блок управления оснащен интерфейсом, позволяющим подключать внешние устройств ввода информации (например, клавиатуры или компьютеры). Самодельные устройства собираются на базе контроллера Arduino, который содержит в себе интерфейс обмена информацией и блоки памяти для управления светодиодными элементами. Базовые модификации контроллера рассчитаны на установку 4 светодиодных модулей, но возможна установка дополнительного мультиплексора, позволяющего переключать сигналы между матрицами.

Что понадобится для изготовления?

Для самостоятельного изготовления табло потребуются:

  • светодиодные блоки для бегущей строки (размер и цвет зависят от назначения и места установки табло);
  • блок управления;
  • источник питания (количество устройств зависит от числа используемых светодиодных модулей);
  • соединительные кабели и коммутационные колодки;
  • алюминиевый профиль для создания силового каркаса;
  • крепежные уголки и шурупы для фиксации самодельной конструкции на стене.

При сборке понадобится инструмент и дополнительные материалы:

  • электрическая пила торцевого типа, оснащенная диском для резки металла (допускается применение ручной ножовки);
  • электрический шуруповерт или отвертка с набором сменных бит;
  • паяльник и припой;
  • прозрачный силиконовый герметик.

Процесс сборки строки

Чтобы сделать бегущую строку уличного типа, потребуется выполнить следующие действия:

  1. Уложить подготовленные светодиодные модули на ровную поверхность, расположенную горизонтально. Элементы располагаются световой частью вниз, на тыльной части имеется стрелка, поясняющая направление выкладки деталей (слева направо). Например, если подготовлены блоки, высотой 160, для получения строки, высотой 320 мм, требуется укладка 2 рядов элементов.
  2. Подготовить силовой каркас из алюминиевого профиля, который нарезается на фрагменты, соответствующие ширине будущего экрана. Для крепления профилей используются винты, которые вкручиваются в заводские отверстия, предусмотренные в светодиодных панелях. Сверлить дополнительные каналы не рекомендуется из-за риска повреждения элементов. При размещении каркаса необходимо предусмотреть место для монтажа блока питания.
  3. Соединить светодиодные блоки сигнальными жгутами и кабелями для подачи питания. Для подключения используются разъемы, оснащенные цветовой идентификационной маркировкой, предотвращающей ошибочную коммутацию.
  4. Смонтировать блок питания, к которому подводятся провода от светодиодных элементов.
  5. Соединить источник питания с контроллером управления при помощи проводки, имеющей сечение от 1,5 мм². Сечение кабеля подбирается в зависимости от силы тока, протекающей в цепи. Например, стандартный блок питания рассчитан на силу тока до 40 А при напряжении 5 В, что позволяет подключать от 6 до 8 светодиодных модулей. При использовании дополнительных светящихся элементов в конструкцию табло вводятся дополнительные блоки питания, работающие параллельно.
  6. Подключить светодиодные панели к блоку управления при помощи дополнительного шлейфа, подающего питание (постоянный ток напряжением 5 В). При коммутации необходимо учитывать полярность, для обозначения отрицательного выхода на всех устройствах используется текстовая надпись GND.
  7. Протестировать работу полученной конструкции, подав питание и нажав на кнопку, предусмотренную на контроллере.
  8. Провести герметизацию конструкции при помощи силиконового герметика, который наносится в стыки модулей. Полученная конструкция отличается повышенной жесткостью, поскольку модули соединены алюминиевыми профилями и герметиком.
  9. Изготовить монтажную рамку из алюминиевого профиля, для соединения элементов используются монтажные уголки и шурупы. Для обеспечения защиты от проникновения влаги во внутренние полости табло рекомендуется смазать линии соединения герметиком.
  10. Определить сторону, в которой будет располагаться силовой кабель и шнур для программирования, а затем просверлить в профиле отверстия.
  11. Изготовить заднюю стенку из панели, покрытой алюминиевой фольгой, или аналогичного по прочности материала. Линия стыка крышки и корпуса смазывается герметиком, детали соединяются шурупами.
  12. Обеспечить герметичность выводов проводки, залив герметиком отверстия. Перед установкой полученной конструкции на стену необходимо провести программирование с проверкой работоспособности.
Читать еще:  Погодная станция своими руками

Программирование бегущей строки

Для программирования светодиодного табло используется утилита LedshowTW, которая устанавливается на компьютер или ноутбук. В настройках программы указывается тип соединения с панелью, утилита поддерживает проводной способ через порт USB, беспроводное программирование при помощи сети Wi-Fi и коммутацию панели с помощью витой пары со штекером LAN. Тип соединения зависит от модификации используемого контроллера.

После запуска утилиты необходимо войти в меню настройки параметров дисплея. В открывшемся диалоговом окне выбирается модель используемого контроллера, а затем заполняются поля Screen width и Screen height (длина и высота светодиодной части табло). Дополнительно необходимо изменить поле, определяющее цвет экрана (выбирается один из предложенных цветов). Дополнительный раздел регулировки пикселей остается без изменений.

Необходимо активировать окно для программирования текста и ввода специальных символов. Программа позволяет просмотреть полученный текст и отрегулировать метод отображения информации и скорость перемещения букв. Предусмотрено отображение текущей даты, местоположение дополнительной информации, а размер шрифта корректируются при помощи мышки. Допускается синхронизация времени со встроенными в компьютер часами, имеется функция чередования текста.

Делаем светодиодную бегущую строку на Arduino своими руками

Сборка бегущей строки на базе светодиодной матрицы и Arduino – это несложная задача, которую можно выполнить даже в домашних условиях. Чтобы заставить буквы перемещаться на светодиодном табло не нужно быть программистом и владеть углублёнными знаниями электроники. В данной статье разберем, как собрать бегущую строку из готовых светодиодных матриц и Arduino Nano.

Что потребуется?

Для реализации идеи потребуется совсем немного деталей:

  • два светодиодных модуля, состоящих из четырёх матриц 8 на 8 пикселей;
  • держатель для батарейки типоразмера «Крона»;
  • батарейка на 9 вольт (CR-9V, ER-9V или их аналоги);
  • двухконтактный переключатель;
  • соединительные провода;
  • плата Arduino Nano;
  • термоклей.

Схема

На печатной плате используемого светодиодного модуля расположено 4 матрицы размером 8 на 8 пикселей. Каждое светодиодное табло управляется интегральной микросхемой (ИМС) MAX7219. Данная ИМС представляет собой контроллер управления led-дисплеями, матрицами с общим катодом и дискретными светодиодами в количестве до 64 шт.

Читать еще:  Вышитая шкатулка своими руками. Мастер-класс и схема вышивки

Для более комфортного восприятия информации, выводимой на светодиодное табло, рекомендуется устанавливать несколько модулей. Для этого их объединяют в последовательно включенные группы, то есть выход первого модуля (out) подключают к входу второго модуля (in). Данная сборка состоит из двух модулей (16 матриц), длины которых вполне хватит для удобного прочтения целых предложений.

Сборка

Матричный модуль может иметь штырьковое соединение или контакты на плате в виде печатных проводников. От этого зависит способ их соединения. В первом случае для получения надежного электрического контакта задействуют жгут из проводков с коннекторами, а во втором придётся установить и запаять перемычки.

Но сначала необходимо объединить оба модуля в единое целое с помощью термоклея. Термопластичный клей не проводит электрический ток, а значит, его можно смело наносить на печатную плату. Клей наносят с торцов обеих плат, прижимают и оставляют на несколько минут. После затвердевания выходные контакты первого блока подключают к входным контактам второго блока по схеме:

  • VCC – VCC
  • GND – GND
  • D IN – D OUT
  • CS – CS
  • CLK – CLK

С обратной стороны печатной платы с помощью термоклея прикрепляют Arduino Nano, отсек для батарейки и выключатель. Детали располагают таким образом, чтобы можно было удобно ими пользоваться. На следующем этапе производят подключение Arduino со светодиодным модулем, подсоединяя провода на вход первой матрицы. В зависимости от варианта исполнения модуля, операцию выполняют через разъёмное соединение или путем пайки по приведенной схеме:

  • VCC – 5V
  • GND – GND
  • D IN – PIN 11
  • CS – PIN 10
  • CLK – PIN 13.

На заключительной стадии сборки необходимо подключить питание от батарейки. Для этого минусовой контакт (черный провод) из отсека для кроны подключается на вывод GND Arduino. Плюсовой контакт (красный провод) соединяют с выключателем, а затем с выводом №30 Arduino, предназначенный для подачи питающего напряжения от нерегулируемого источника. В тестовом режиме сделанная своими руками бегущая строка может быть запитана через микро USB от компьютера. Убедившись в надежности креплений и качестве электрических соединений, приступают к сборке корпуса. Его можно сделать из алюминиевого или пластикового профиля, так как элементы схемы не греются. Цвет, размеры, степень защиты и крепление корпуса зависят от будущего назначения устройства. В простейшем случае подойдёт защитный экран из строительного пластикового углового профиля с вырезом под выключатель.

Программирование бегущей строки

Бегущая строка из Arduino и светодиодных модулей под управлением MAX7219 практически готова. Настало время перейти к заключающей, программной части. На компьютере должно быть установлено программное обеспечение (ПО) для используемого Arduino и драйвер к нему. Далее необходимо скачать две библиотеки и скетч (специальную программу, которая будет загружаться и выполняться процессором Arduino). Установку библиотек производят при закрытом Arduino IDE в папку «Documents – Arduino – Libraries». Затем скачивают и запускают скетч и проверяют наличие библиотек и корректность других данных.

  • «number of horizontal displays» указывают количество строк, в нашем случае 1;
  • «number of vertical displays» указывают количество матриц, в нашем случае 8;
  • «string tape» указывают надпись, выводимую на дисплей;
  • «int wait» задают скорость вывода в миллисекундах.

После проверки введенных данных остаётся щелкнуть мышкой на кнопку «загрузить». Затем отключиться от ПЭВМ, вставить батарейку и произвести запуск устройства.

В заключение хочется добавить, что бегущая строка своими руками собирается довольно быстро даже без навыков работы с Arduino. Поэтому бояться этой замысловатой платы не стоит. Также стоит отметить, что сделать бегущую строку можно длиннее, увеличив количество светодиодных матриц.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector