Делаем «часы настроения». Часть первая. Индикаторы

t0Есть такой супертренд радиолюбителей — светильник Алекса Гайвера: на кусок канализационной трубы приклеиваем гибкую матрицу из адресных светодиодов, сверху плафон с Леруа Мерлен и все это подключаем к ESP8266. Вещь получается простая, недорогая, очень зрелищная … и довольно бесполезная с точки зрения быта.

Решил найти более практичное применение для адресных диодов, например в электронных часах. Назовем проект — «часы настроения».

Идея сделать часы на WS2812 мной уже поднималась здесь и здесь. Кроме того, есть опыт использования погодной станции с матричным дисплеем. Учитывая все недостатки эксплуатации можно прикинуть требования к индикатору:

  • Эргономичность. То есть должны гореть сегменты, а не отдельные точки, цифры должны иметь наклон 10 градусов, как во всех семисегментных индикаторах. Все должно быть направлено на максимальную читаемость в ущерб универсальности.
  • Простота схемы и минимальный бюджет индикатора. Простота подключения к различным микроконтроллерам.
  • Высокая масштабируемость. Индикаторы могут быть практически любых размеров.

Для разнообразия свой проект сделал на светодиодах SK6812

Светодиоды SK6812

Я уже делал обзоры адресных светодиодов WS2812B от WorldSemi.  Не так давно на рынке появилась альтернатива — SK6812 от Opsco Optoelectronics.

SK6812 отличается от WS2812B меньшим размером чипа, большим разнообразием корпусов, а также немного другими таймингами, что не мешает им быть полностью совместимыми функциональными копиями. Также SL6812 имеет частоту ШИМ 1.1КГц против 409Гц WS2812.

Линейка светодиодов SK6812 состоит также из светодиодов WRGB, которые имеют еще и белый чип.

Диоды для своих индикаторов я заказал на Таобао в корпусе 3528. Продавец, называющий себя Shenzhen Guangyihong Electronics, гордо говорит о собственном производстве. У Opsco Optoelectronics такой корпус называется SK6812MINI-E. На Алиэкспессе подобные корпуса мне не попадались, но вполне возможно их заменить из на более популярные SK6812-MINI и WS2816B-MINI размером 3535

200 штук SK6812 мне обошлись в $9.02 с бесплатной доставкой по Китаю и в общей посылке веса практически не прибавили. Получилось почти вдовое дешевле, чем покупать на Алиэкспрессе

100

101

100

Сравнение WS2812 в корпусе 5050 и SK6812 3528

101

Даташит на SK6812 есть на сайте Чипа и Дипа

Плата индикатора

Платы разрабатывал с таким расчетом, чтобы вписаться в минимальный заказ JLCPCB за $2

Индикаторы получились высотой 70 мм или примерно 2.8″. На одну пластину влезли две цифры и один разделитель. Каждый сегмент состоит из 3-х адресных диодов и двух конденсаторов. Запятая и двоеточие по два диода.

3D-1 3D-2

Такой заказ на JLCPCB обходится около 500 рублей за 5 пластин (С учетом доставки)

130

Жаль, что сэкономил на паяльном трафарете. Пришлось запастись зубочисткой и терпением для нанесения паяльной пасты

111

А здесь еще и на конденсаторах 0.1, впаял только по одному на сегмент. К слову, на работоспособность это никак не повлияло.

120 121 200

Подключение к Arduino показало работоспособность всех индикаторов

209

Корпус

Корпус спроектировал для печати на 3Д-принтере. После ряда проб и ошибок получились следующие детали:

  • Корпус индикатора и разделителя
  • Внутренняя вставка, которая удерживает плату и разделят сегменты
  • И светорассеиватель из белого пластика толщиной 0.6мм

Case-1

Пытался сперва сделать вставки из прозрачного пластика, но рассеивание получилось очень плохим

210

Финальная версия корпусов индикаторов

201 202 203 204 205 206 207

Ну и итоговое включение

300 303

Испытания

Программно включаю все три цвета на максимальную яркость — получаю предельный потребляемый ток для индикатора — 320мА или 15,2 мА на один диод

Предельный ток для каждого цвета одинаковый — 112мА (5,33 на один диод)

200

Снятие вольт-амперной характеристики показало такой результат:

VAX

Цвет индикатора перестал меняться примерно с 4В. После 4.9В включился режим стабилизации тока. То есть для максимальной мощности/яркости индикатора нужно питать его напряжением 4.9-5.5 (максимальное по даташиту). Если допустимо снижение яркости на 30% -можно питать в более экономичном режиме от 4В

И хотя о даташиту заялена нижня граница питания 3.5В, ниже 4.В делать напряжения питание не рекомендуется, так как из за неполного открывания синего и зеленого светодиодов будут искажаться цвета.

Нагрев индикатора на 4В — 35С

img_thermal_1579838129755

При 5В уже 46С

311

При 5.5В температура почти 48С

img_thermal_1579836660121

Это отлично укладывается в максимально допустимые 85С по даташиту. Тем более постоянно гонять индикатор на максимальную яркость каждого цвета не планируется.

Подведем итог

В целом я полностью удовлетворен полученным результатом.  Об том, какие эффекты можно программировать на данных индикаторах, а также о финальном продукте «часах настроения» я напишу в следующих статьях

Для тех кто интересуется исходниками печатных плат я создал открытый проект на GITHUB

Чертеж корпуса на TINKERCAD

 

Вы можете оставить отзыв или трекбек со своего сайта.

Ваш отзыв