Бегущая строка светодиодная своими руками руководство по изготовлению

Стараюсь оставлять ссылки только на проверенные крупные магазины, из которых заказываю сам. Также по первые ссылки ведут по возможности на минимальное количество магазинов, чтобы минимально платить за доставку. Если какие-то ссылки не работают, можно поискать аналогичную железку в каталоге Ардуино модулей. Также проект можно попробовать собрать из компонентов моего набора GyverKIT.

• Arduino Nano купить в РФ, aliexpress, aliexpress, искать

• Bluetoth HC-06 aliexpress, aliexpress, искать

• Матрица MAX7219 – искать
  • https://ali.ski/yG4t4
  • https://ali.ski/J0WZeZ
• Матрица 32×8 – искать
  • https://ali.ski/qlmMVB
  • https://ali.ski/19Myq

• Адресная лента

  • Купить в РФ, 60 свет/метр, 30 свет/метр
  • Купить на Али ссылка, ссылка
  • Black PCB / White PCB – цвет подложки ленты, чёрная / белая. В видео была чёрная
  • 1m/5m – длина ленты в метрах (чтобы заказать 2 метра, берите два заказа 1m, очевидно)
  • 30/60/74/96/100/144 – количество светодиодов на 1 метр ленты. В видео использовалась лента 60 диодов на метр
  • IP30 лента без влагозащиты (как на видео)
  • IP65 лента покрыта силиконом
  • IP67 лента полностью в силиконовом коробе
  • Постфикс ECO – лента чуть более низкого качества, меньше меди, на длинной ленте будет сильно проседать яркость

• Мощные блоки питания aliexpress, aliexpress, искать

• Блоки питания aliexpress, aliexpress, искать

Еще зимой я выкладывал обзор светодиодных RGB панелей с разрешением 64х32 пикселя, тогда получилась бегущая строка 192х32 пикселя. Но как в очередной раз выяснилось, аппетит приходит во время еды, то было решено увеличить разрешение вдвое, причем не за счет длины, а за счет высоты.
В общем кому интересна эта тема, прошу в гости.

Панели в этот раз были куплены у другого продавца, что отчасти немного напрягало, так как волновался насчет совместимости, но цена была заметно ниже и были заказаны три штуки.
Через относительно небольшое время получил на почте довольно большую и мягкую «конфету», причем без полиэтиленового пакета.

Небольшое отступление. У продавца бесплатная доставка при условии заказа не более двух штук. Я в итоге сделал два заказа 2 и 1 панель. В итоге продавец отправил все одной большой посылкой, трек номер был и без проблем отслеживался.
Внутри мягкого конверта лежали панели замотанные в тот же материал и комплект кабелей.

В комплекте дали:
1. Пять коротких шлейфов для подключения линии данных.
2. Два силовых кабеля, каждый с двумя разъемами. В принципе логично, три панели, одного кабеля мало, дали два.
3, 4. К кабелям претензий нет, все очень аккуратно сделано.

А вот и панельки. при первом взгляде один в один с предыдущими.

Уже когда проверял панели, то положив рядом старую и новую заметил, что они все таки разные, хотя отличия минимальны.
Новая.

Из предыдущего заказа, отличается трассировка платы и местоположение некоторых компонентов.

На панелях присутствует маркировка, приведу ее на всякий случай, вдруг это может пригодиться кому нибудь.

Еще одно отличие. У панелей дополнительно стрелками промаркирован вход/выход, а также верх. Весьма удобно и практично.

Хотя элементная база осталась полностью такой же, как и у предыдущих. Более подробные фото есть в предыдущем обзоре.

Куча драйверов и контроллеров от CHIPONE

В процессе теста случайно заметил, что одна панель либо ремонтировалась, либо имела изначальный дефект и производилась «предпродажная подготовка». На качестве работы это никак не сказалось, но небольшой осадочек остался, сфотографировал скорее для информации, что такое возможно.

Как и в прошлый раз панель имеет размеры 256х128мм, толщина также соответствует толщине спичечного коробка.

Панель предназначена для использования внутри помещений, либо с использованием закрытого корпуса, потому как светодиоды не имеют никакой защиты от воды/пыли и т.п.

Сборка точно такая же как и была, та же куча мелких саморезиков и рамка из пластмассы. Разбирать не буду, так как делал это в прошлый раз.

Как только получил панели, то позвонил товарищу, для которого они заказывались. Он соответственно привез с собой бегущую строку, которую делал в прошлый раз и начали мы ее ковырять.

Для начала получили на втором экране просто дубль первого, но со сдвигом некоторых строк. Панели были включены как продолжение.

В общем полный разброд и шатания

Но оставим пока в покое изображение. Первым делом надо обязательно проверить сам панели, так как в прошлый раз у меня был битый светодиод красного цвета. Продавец за него вернул некоторую часть денег, причем без вопросов.
Кстати, бегущая строка в эксплуатации с января этого года, до сих пор все отлично, не появилось ни одного битого пикселя.
Выглядело это следующим образом:

Нажимаем на кнопку «тест» на плате управления и наблюдаем разные картинки.

Но меня больше интересовали две вещи.

1. Отличия в яркости предыдущей панели и новых. Приборов у меня подобных нет, потому пришлось оценивать на глаз, внешне все один в один. Даже если и есть разница, то она на грани заметности.
Если включить белый свет на все панели, то строку вполне можно использовать для освещения. Но как жужжит блок питания в таком режиме…

2. Битые пиксели. Включаем поочередно полную заливку одним цветом и внимательно ищем битые пиксели, я не смог найти ни одного, считаем что и этот тест пройден.

После первых тестов зашел в программу управления и настроил режим работы панели как 192х64, но все равно выводило как попало.

При помощи «метода научного тыка», а если быть более точным, то после некоторых логических выводов, я переключил дополнительные панели во второй разъем платы управления. Сначала правда вставил наоборот, устройство в итоге просто не заработало, выяснилось, что первый провод шлейфа должен быть расположен одинаково у обоих шлейфов. По умолчанию, панель подключенная к контроллеру, является последней в строке, но насколько я понял, это можно менять.

Панели подключаются полностью одинаково, новая панель является нижней, старая — верхней. Куда подключать, видно на фото.

Первая проверка. К сожалению длинный шлейф, который шел в комплекте в первым панелям, остался у товарища на работе и пришлось все соединять короткими шлейфами. В результате одна панель «уползла» из кадра, иначе было никак, все соединения «на живую нитку».

Попробуем вывести картинку с цветком из первого обзора. Тогда было видно только то, что сейчас отображается на верхней строке. Теперь картинка стала более понятной.

В примерах, которые шли к программе, нашел еще несколько изображений. Взял для примера еще один вариант.

Кстати, ПО может делать программу не более чем из 16 пунктов по четыре подпункта в каждом, но изображений можно использовать почти неограниченное количество (ограничено только объемом памяти контроллера).

А вот так он будет отображаться в реальности.

Третье изображение как-то случайно вышло разделенным на две части как раз по линии раздела панелей, на самом деле оно цельное, вверху небо, снизу пшеница.

Тесты проводились с новой версией программы. Насколько я понял, увеличили возможности вывода изображений, цветность, гамма коррекция и т.п.

В тот же день панели поехали на доработку и на следующий день уже были на рабочем месте
Товарищ полностью переделал корпус, теперь конструкция выглядит так.

Еще несколько фото для примера. Вообще фотографировать панель очень сложно, то фотоаппарат пытается что-то подстроить, то люди норовят пройти, то

нога зачесалась

еще что нибудь, так что как есть

Попутно было снято коротенькое видео, по задумке оно должно было лучше показать все в динамике, но из-за указанных выше причин результат вышел заметно хуже, чем планировалось и чем есть в реальности, потому видео в виде ссылки.

Но в итоге получилось так, что товарищ хочет заменить эту строку на панель из двенадцати штук Р3, чтобы получить меньше размер пикселя и лучше качество изображения. Уж воистину, аппетит приходит во время еды

На этом всё, три панели в итоге вышли $50.94 против $57.17 в прошлый раз. Нареканий к качеству работы нет, все работает отлично, потому вполне могу рекомендовать к применению. Попутно выяснилось, что подходящий блок питания у нас стоит даже дешевле чем в Китае.

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.

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.

Библиотека 1: arduino-Max72xxPanel
Библиотека 2: Adafruit-GFX-Library

Настройка скетча:

• «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.

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.

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.