LED pit board: 6 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Tento návod je pro Digital LED Pit Board, který používáme pro Karting. Je to zvláště užitečné pro noční a halové závody včetně 24hodinových závodů. Deska je na slunci jasná a v noci vyniká. Vzhledem k sérii motokár, které se účastníme, může být číslo motokáry v každém závodě jiné a můžeme mít v tomto závodě 2 nebo 3 motokáry, takže musíme rychle změnit číslo na palubě. To se provádí pomocí 16místné klávesnice na zadní straně desky.

Deska se skládá ze 14 segmentů se 4 bílými LED diodami v každém segmentu. Celé je to ovládáno přes Arduino Nano (ten s vestavěným USB portem). Desku lze v případě potřeby ztlumit a také blikat, aby dále upoutala pozornost řidiče.

Přední a zadní strana je z 3mm akrylového plechu s dřevěným rámem mezi nimi. To bylo poté vyvrtáno pro každou jednotlivou LED. Celková velikost je stejná jako u papíru formátu A4.

Poznámka: Tento návod ukazuje přesně to, co jsem vyrobil, některé komponenty, které jsem už měl kolem sebe, takže jsem použil to, co jsem měl. V některých částech této sestavy existují lepší řešení a já jsem se během toho trochu učil, o tom budu diskutovat na konci.

Co potřebuješ:

1 x Arduino Nano

1 x USB power banka (1A, větší než 2200mOhm - nejlépe bez vlastního vypínače)

1 x kabel USB

1 x přepínač

1 x 16místná klávesnice

3 x 7K5Ω odpory (pro klávesnici)

Rezistory 3 x 2KΩ (pro klávesnici)

2 x 3 mm akrylový list velikosti A4

1 x IRF9530 (P kanál MOSFET)

14 x IRL510 (N kanál MOSFET)

15 x 220Ω odpory (odpory MOSFET)

15 x 10K stahovací rezistory

56 x bílý slámový klobouk LED 5 mm

56 x Vhodný odpor pro LED diody (220 Ω je obvykle dobré)

Nějaký vodič pro připojení LED/MOSFETů atd

Nějaká Strip Board

Trochu dřeva na rám

Černá lepicí páska

12 x šroubů

1 x rukojeť zásuvky

Krok 1: Sestavte rámeček

Zde jsem použil 18 mm x 44 mm x 2400 mm, které byly rozřezány na 2 kusy o 261 mm a 2 kusy o 210 mm, takže při sestavení se vnější rozměr shoduje s akrylovými listy, které jsem koupil (v tomto případě velikost papíru A4). Ty byly jednoduše sešroubovány pomocí vhodných šroubů do dřeva. V tomto okamžiku rozhodněte, který bude vrchol, a označte středový bod na horním dílu. Od tohoto středového bodu změřte stejné množství na obou stranách, aby vyhovovalo držadlu zásuvky, vyvrtejte otvory podle velikosti šroubu rukojeti. Vnější část dřeva obalte černou lepicí páskou, aby měla pěknou povrchovou úpravu. Nakonec namontujte držadlo zásuvky pomocí dodaných šroubů.

Krok 2: Vyvrtejte otvory LED a namontujte diody LED

Označte akryl (ochrana pásky stále zapnutá) designem segmentu, v tomto případě 2 číslice se 7 segmenty v každé číslici a 4 LED v každém segmentu.

Akrylát vyvrtejte velmi opatrně, na zadní straně jsem vyvrtal malý kousek dřevěného šrotu a začal vrtákem s menším průměrem (2,5 mm) a skončil 5mm otvorem pro přijetí 5mm LED diod. Akryl je poměrně křehký a při vrtání se může snadno štěpit, takže buďte opatrní.

Nakonec (a pečlivou část) namontujte každou LED do každého otvoru pomocí malého množství lepidla. Nepoužívejte příliš mnoho pro případ, že byste později při testování museli vyměnit LED diodu. Pokud lepíte celou cestu, jediným způsobem, jak odstranit LED, je vyvrtat ji. Na jedné straně diody LED jsem našel malou skvrnu, která ji bezpečně udržela na místě a také zneužila.

Na zadním panelu vyřízněte otvor pro klávesnici a přepínač, který zajistí jejich zarovnání se středovou částí LED diod na opačné desce, abyste měli dostatek prostoru. Namontujte klávesnici a vypínač a vyvrtejte otvory pro napájecí banku

Krok 3: Okruh

Okruh byl rozdělen na 3 sekce, protože je pro mě snazší popsat.

1 - Strana napájení:

Napájení je dodáváno do Arduina, jediného IRF9530 a klávesnice přes vypínač. Vypínač je přímo připojen k 5 V napájecí bance. IRF9530 se nachází mezi napájením 5 V a každým ze segmentů LED. Je to tento MOSFET kanálu P, který bude zodpovědný za stmívání PWM a blikání LED segmentů. Je připojen k digitálnímu pinu 10 pomocí ochranného odporu 220Ω.

2 - LED segmenty:

Každý segment LED pak bude odebírat energii z IRF9530. Segmenty se skládají ze 4 LED diod, všechny jsou zapojeny paralelně, každý s vlastním odporem omezujícím proud, který by měl být vhodný pro dopředný proud vašich LED diod.

The -ve side of the LED's is then connected to an IRL510 N channel MOSFET (a bit over kill but I had some lies around). Každý segment má svůj vlastní IRL510, protože toto je „přepínač“pro každý segment. Každý IRL510 je připojen zpět k odpovídajícímu pinu Arduino pomocí ochranného rezistoru 220Ω a má 10K stahovací odpor, který zajišťuje jeho úplné přepnutí. (stahovací odpory by mohly být vynechány, protože Arduino bude držet nízko, když nebude zapnutý).

3 - Zapojení klávesnice:

Vzhledem k počtu pinů Arduino použitých k ovládání segmentů nemůžeme použít 8pinový maticový způsob připojení pro klávesnici, takže jsem pro tento projekt vyvinul 1pinový způsob připojení. Přidáním odporů na piny klávesnice můžeme pro každé tlačítko vytvořit jiný dělič napětí. Připojením k analogovému pinu na Arduinu pak můžeme podle schématu klávesnice určit, které tlačítko bylo stisknuto.

Krok 4: Zapojte desku

Pomocí stripboardu jsem vytvořil „PCB“pro každý segment. Na každém segmentu desky plošných spojů jsou x 4 diody LED, x 4 LED rezistory a MOSFET IRL510. Každý segment pak má 5v připojení z IRF9530 a 0v připojení (téměř jako kruhový hlavní). Brána z IRL510 je pak připojena k Arduino ‘PCB’ ve středu.

Rezistory 220 Ω pro IRL510 jsou na centrální desce Arduino spolu s IRF9530.

Připojte klávesnici k 5V, 0V a signální pin k Arduinu.

Nakonec ustřihněte nechtěný konec kabelu USB a protáhněte jej zadním panelem a ponechejte dostatek pro připojení k powerbance. Uvnitř opatrně odizolujte vnější pouzdro a oddělte vodiče. Potřebujeme pouze linky 5v a 0v. Zde můžete použít multimetr a zjistit, který je který. Připojte 5v vodič ke spínači a 0v k desce Arduino a klávesnici.

Jakmile jsou všechna připojení provedena, načtěte Arduino Sketch přes USB port Arduina.

Krok 5: Zapnutí a provoz

Připojte power banku, která může dodávat alespoň 1A a v ideálním případě by to mělo být 2 200 mAh nebo více (to by mělo stačit na spuštění desky s plnou intenzitou se všemi segmenty rozsvícenými asi 1,5 hodiny) a zapněte hlavní napájení.

Poznámka: Power Banky uvádějí hodnocení mAh, ale toto hodnocení platí pro interní baterii (obvykle li-ion 18650), která je nominálně 3,7V. Powerbanka má vnitřní zesilovací obvod, který DC-DC převádí napětí na 5V. Tato konverze znamená ztrátu několika mAh. např. 2200mAh powerbanka bude opravdu (2200*3,7)/5 = 1628mAh při 5v. Bohužel to není konec patra, protože většina měničů stejnosměrného proudu není 100% účinná (obvod provádějící převod také potřebuje určitý výkon), takže můžete očekávat, že ztratíte dalších 10% - 15% uvnitř krycí desky. 1628 mAh nyní ztrácí v nejlepším případě dalších 162,8 mAh, což znamená, že se nakonec dostanete kolem 1465,2 mAh.

Jakmile se Arduino spustí, správná číslice zobrazí nulu. V tomto okamžiku lze zadat jedno nebo dvouciferné číslo a toto číslo se zobrazí na tabuli. Pokud bylo zadáno jednociferné číslo, deska zobrazí na levé číslici nulu.

Další funkce jsou:

Klávesa „*“zapne nebo vypne blikající displej

Klávesa „A“zobrazí na tabuli FL (lze ji použít k oznámení řidiči, že zajel nejrychlejší kolo, nebo jej použijeme k připomenutí řidiči, aby dostal palivo na příští zastávce).

Klávesa „B“přidá na levou číslici písmeno P a poté můžete na pravou číslici přidat libovolné číslo, aby se zobrazila závodní pozice, například P4.

„C“Zvyšte jas

„D“Snižte jas.

Krok 6: Lekce / vylepšení

Krok 6 - Vylepšení / Lepší řešení

Jak jsem uvedl na začátku, tato deska byla postavena s využitím dostupných komponent spíše než kupováním nových, což však u některých kompromitovalo design a vedlo k některým přehnaným komplikacím. Ačkoli konečný design funguje dobře a vypadá dobře, zde jsou některá vylepšení nebo jiné nápady pro vytvoření stejného konečného výsledku.

1 Použijte 5v LED pásy (bílé LED na černém pásu 60/m) k vytvoření každého segmentu namísto stavby od nuly. Ty jsou levné a dostupné na ebay a lze je lepit na přední stranu desky, než vrtat každou LED. Pásky jsou již předem zapojeny a obvykle obsahují také aktuální odpor. Díky tomu může být design lehčí a tenčí, protože není zapotřebí tolik vnitřního prostoru.

2 Podobně jako výše, ale použijte páskové LED diody, které jsou jednotlivě zapisovatelné jako RGB LED typu WS2812B a pro Arduino se také stahují knihovny. Budete muset vzít v úvahu dostupný výkon z napájecí banky, protože zobrazení bílé barvy může vyžadovat více než 3 ampéry. Ale zobrazování červené, modré nebo zelené jednotlivě by spotřebovalo podobnou energii jako můj design. Výhodou individuálně adresovatelných LED je, že můžete odstranit IRL510 MOFETS a velkým přínosem je, že k ovládání všech LED budete potřebovat pouze 1 pin Arduino. Protože tato metoda uvolňuje piny Arduina, je zapojení mnohem jednodušší a můžete použít knihovnu Matrix Keypad, takže nepotřebujete ani odpory na klávesnici. Užitečná může být také schopnost používat různé barvy.

3 Základní verzi desky lze vytvořit vyjmutím klávesnice a Arduina a použitím malých posuvných přepínačů vedle každého segmentu a ručním přepnutím desky. To je v pořádku, pokud provozujete pouze jednu motokáru a nepotřebujete rychle měnit číslo. Ztratili byste také funkci stmívání a blikání, ale bylo by to mnohem jednodušší sestavení. Původně jsem takovou postavil, ale zjistil jsem, že v některých případech nemáme dostatek času na výměnu čísel mezi motokáry.

4 Uvažoval jsem o použití staré obrazovky notebooku místo LED diod, aby bylo možné zobrazit jakýkoli text, ale obrazovka není dostatečně jasná, zejména za jasného slunečního svitu, ale i za deštivého večera byla zpoza mokrého hledí tlumená. Řidič má také jen čas na letmý pohled, takže čtení je obtížné, takže se tomu vyhněte.