Mirolo Networked LED Matrix Display สำหรับป้ายดิจิตอล: 22 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

ป้ายดิจิตอลอาจมีประโยชน์ในงานอีเวนต์เพื่อแจ้งผู้เข้าชมเกี่ยวกับแผงที่กำลังจะมีขึ้น การเปลี่ยนแปลงกำหนดการ หรือการให้ข้อมูลแบบไดนามิก การใช้จอแสดงผล LED Matrix ทำให้สามารถอ่านข้อความได้แม้อยู่ห่างไกลและเป็นคุณลักษณะที่สะดุดตา

คุณสมบัติรวมถึง:

• โมดูลดอทเมทริกซ์ 2 เส้น, ไฟแสดงวงแหวน RGB 1 เส้น
• เว็บอินเตอร์เฟส http สำหรับการจัดการทางเลือกอย่างง่าย
• REST/JSON API สำหรับการจัดการระยะไกลขั้นสูง
• ควบคุมความสว่างอัตโนมัติ
• รีโมทคอนโทรล IR
• ขั้วต่ออินเทอร์เฟซ I²C สำหรับโมดูลภายนอก (เช่น DS1307 RTC)
• อินพุตพลังงานช่วงกว้าง: 10-20VAC/10-30VDC
• กระดานข้อความและโมดูลกำหนดการเหตุการณ์สำหรับการดำเนินการด้วยตนเองที่เป็นอิสระของเครือข่าย

คำแนะนำต่อไปนี้จะกล่าวถึงขั้นตอนการสร้างหนึ่งในจอแสดงผลเหล่านี้โดยคำนึงถึงทั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และโครงรองรับ กระบวนการสร้างต้องใช้เครื่องมือพิเศษและทักษะการบัดกรีขั้นสูง ดังนั้น ฉันจะอธิบายระดับความยากเป็นปานกลาง-ยาก และไม่เหมาะสำหรับผู้เริ่มต้น

เอกสารฉบับเต็มเกี่ยวกับซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์สามารถดูได้ที่ gitlab/mirolo-2M05081R16

ขั้นตอนที่ 1: สิ่งที่คุณต้องการ

คุณจะต้องใช้เครื่องมือที่หลากหลายเพื่อทำโครงการนี้ให้สำเร็จ นี่คือชุดพื้นฐาน เครื่องมือใดๆ เช่น เครื่อง CNC หรือเครื่องขัดสายพานและแท่นเจาะ จะทำให้ชีวิตของคุณง่ายขึ้นมาก

• สถานีบัดกรีพร้อมทิปที่สามารถบัดกรีส่วนประกอบ SMD ได้
• อุปกรณ์บัดกรี
• สว่านไฟฟ้า
• ปืนกาวร้อน
• ใบเลื่อยฉลุและใบเลื่อยโลหะ
• คีม
• ไขควง
• ประแจและซ็อกเก็ต
• มัลติมิเตอร์
• แตะแล้วตาย
• ดอกเคาเตอร์ซิงค์
• ดอกสว่าน
• รอง
• เลื่อยมือ
• กาวสองส่วน
• กระดาษทราย
• แฟ้มโลหะ
• เทปสองหน้า

แน่นอนว่าคุณต้องมีวัสดุก่อสร้างด้วย คุณสามารถค้นหารายการชิ้นส่วนทั้งหมดที่จำเป็นได้ที่นี่: รายการวัสดุ

ข้อสำคัญ: เมื่อซื้อส่วนประกอบ เช่น ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีความสูงไม่เกิน 12 มม. มิฉะนั้นจะสูงกว่าการแสดงเมทริกซ์และบอร์ดจะไม่พอดี

ขั้นตอนที่ 2: การเตรียมชิ้นส่วน

ก่อนอื่นคุณต้องสร้างชิ้นส่วนที่จำเป็นสำหรับเฟรมที่ยึดทุกอย่างไว้ด้วยกัน หากคุณต้องการออกแบบกรอบภาพของคุณเอง คุณอาจข้ามขั้นตอนเหล่านี้ไปได้เลย ฉันจะทำให้มันสั้นมากและลิงก์ไปยังไฟล์ที่อธิบายขนาดของชิ้นส่วนเท่านั้น การทำจริงนั้นเกี่ยวข้องกับการเจาะเลื่อยและความอดทน แต่คุณควรรู้วิธีจัดการกับสว่านไฟฟ้า เลื่อยและตะไบเพื่อทำเช่นนี้

ขนาดของชิ้นส่วน

ขั้นตอนที่ 3: การประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

มาเริ่มกันที่สิ่งที่กะพริบตากันก่อน เตรียมชิ้นส่วนทั้งหมดที่แสดงด้านบนให้พร้อม รายการวัสดุทั้งหมดเชื่อมโยงอยู่ในขั้นตอนที่ 1

เกี่ยวกับ PCB ฉันขอแนะนำให้ทำโดยบริษัทมืออาชีพ ร่องรอยบางอย่างค่อนข้างบางและฉันต้องพยายามหลายครั้งเพื่อให้ได้ต้นแบบที่ใช้งานได้ซึ่งยังไม่เรียบร้อยสมบูรณ์ และฉันยังคงมีปัญหาทางไฟฟ้าเนื่องจากข้อผิดพลาดในการแกะสลักซึ่งเป็นฝันร้ายในการทำงาน การออกแบบใช้งานได้ดี แต่กระดานค่อนข้างซับซ้อนเกินไปสำหรับการแกะสลักที่บ้าน เว้นแต่ว่าคุณมีอุปกรณ์แกะสลักกึ่งมืออาชีพอยู่ในมือ มันไม่คุ้มกับความพยายามเลย โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาว่าคุณต้องงอสายจัมเปอร์ 48 เส้นสำหรับแต่ละสายเมื่อใช้การออกแบบด้านเดียว นี่คือสิ่งที่จะทำให้คุณฝันร้าย ฉันได้มาจาก JLC-PC และคุณภาพของมันดีมาก พวกเขาช่วยฉันประหยัดเวลาในการทำงานและสื่อต่างๆ มากมาย

ฉันยังมี 5 อย่างนี้นอนอยู่รอบ ๆ หากคุณสนใจที่จะทำโปรเจ็กต์นี้ด้วยตัวเอง ส่งข้อความมาให้เราและเราจะพยายามแก้ไขให้ อาจจะง่ายกว่าในการจัดส่งจากเยอรมนีแทนที่จะสั่งของใหม่จากจีน

ขั้นตอนที่ 4: การประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ - 8 โมดูลเมทริกซ์

เราจะเริ่มด้วยแถบเมทริกซ์ล่าง ประกอบด้วยโมดูล FC-16 8 โมดูล ประสานเข้าด้วยกันเป็นเส้นเดียว คุณสามารถใช้ขั้วต่อพิน 90° ที่ให้มาโดยดัดให้เป็นรูปร่าง 180° โดยใช้คีม ฉันแนะนำให้จับพวกเขาในรอง

เชื่อมต่อโมดูลทั้งหมดและบัดกรีสายแพ 3 ขั้วหนึ่งสายเข้ากับอินพุตข้อมูล รวมทั้งสายไฟที่ควั่นสองเส้นเข้ากับอินพุตไฟ

เมื่อทำการบัดกรีโมดูลเมทริกซ์ที่ด้านบน โปรดอย่าใช้ขั้วต่อพินตัวเมียที่ให้มา มิฉะนั้น โมดูลจะหนาเกินกว่าจะใส่ลงในเฟรมได้ เก็บตัวเชื่อมต่อไว้ตามที่คุณต้องการสำหรับสายแสดงผลอื่น ตรวจสอบให้แน่ใจด้วยว่าวางแนวอย่างถูกต้อง

ประสานตัวเก็บประจุ 1000µF ที่ส่วนท้าย (Data OUT) ของแถบกับ GND และ VCC เป็นบัฟเฟอร์เพิ่มเติม

ขั้นตอนที่ 5: การประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ - WS2812 Ring

บัดกรีสายแพอีก 3 ขั้วเข้ากับวงแหวน (พินกลางของสายเคเบิลควรเป็น GND)

ขั้นตอนที่ 6: การประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ - ตัวแปลง DC/DC

เตรียมตัวแปลง DC/DC Buck/Boost ใช้แรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสม (12V) กับอินพุตและปรับโพเทนชิออมิเตอร์ทริมเมอร์เพื่อให้เอาต์พุตเท่ากับ 5V คุณควรมีโหลดเล็กน้อยที่เชื่อมต่อกับเอาท์พุต และแตะบนทริมเมอร์สองสามครั้งเพื่อให้แน่ใจว่าได้ตั้งค่าอย่างถูกต้องและไม่กระโดด เมื่อแรงดันไฟขาออกคงที่ ให้ทากาวสองสามหยดบนทริมเมอร์ เพื่อไม่ให้เปลี่ยนโดยไม่ได้ตั้งใจ

ขั้นตอนที่ 7: การประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ - เมนบอร์ด SMD

ถัดมาเป็นเมนบอร์ด ประสานส่วนประกอบ SMD ทั้งหมดก่อน (อย่าลืมตัวต้านทานที่ด้านหน้าและไฟ LED) โดยทั่วไป แนะนำให้บัดกรีส่วนประกอบที่เล็กที่สุดก่อน เพราะจะทำให้บัดกรีง่ายขึ้น เพราะคุณสามารถวางบอร์ดให้แบนได้ หากคุณทำตามคำแนะนำเหล่านี้ในลำดับที่ถูกต้อง ก็ไม่น่าจะมีปัญหา

คุณไม่จำเป็นต้องมีสถานีบัดกรีอากาศร้อนสำหรับสิ่งนี้ จำเป็นสำหรับส่วนประกอบบัดกรี เช่น ไมโครคอนโทรลเลอร์ 44 พินเท่านั้น

ขั้นตอนที่ 8: การประกอบอิเล็กทรอนิกส์ - ตัวต้านทาน

ถัดไปคือตัวต้านทานและตัวเก็บประจุขนาดเล็กรวมถึงตัวรับ LDR และ IR

ขั้นตอนที่ 9: การประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ - แหล่งจ่ายไฟของเมนบอร์ด

เพิ่มส่วนประกอบ เช่น LDR ฟิวส์ และวงจรเรียงกระแส ตลอดจนตัวเก็บประจุที่ใหญ่กว่าบางตัว คุณสามารถประสานโมดูลตัวเปลี่ยนระดับ 4 แชนเนลเข้ากับบอร์ดได้โดยตรงโดยไม่ต้องมีขั้ว เพิ่มตัวเชื่อมต่อพินความแม่นยำตัวเมียที่คุณบันทึกไว้จากโมดูล FC-16 ที่นี่ด้วย

ใช้ลวดแกนแข็งเพื่อบัดกรีโมดูล DC/DC ที่ด้านบนของบอร์ด วางเทปพันสายไฟสั้นๆ ไว้ใต้โมดูลเพื่อป้องกันไม่ให้หมุดทริมเมอร์เจาะผ่านหน้ากากประสานของ PCB และสร้างส่วนสั้นไปที่ GND เมื่อทำการบัดกรีปลั๊กไฟและวงจรเรียงกระแสให้ตั้งบอร์ดตรงบนขอบด้านหนึ่ง (ใช้รอง) เพื่อให้บัดกรีไหลไปรอบ ๆ หน้าสัมผัส หากคุณวางมันราบเรียบ บัดกรีจะตกลงผ่านรูขนาดใหญ่และทำให้เกิดความยุ่งเหยิงอย่างมาก

ขั้นตอนที่ 10: การประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ - โมดูลและปุ่ม

สัมผัสสุดท้าย เพิ่มปุ่มกดรวมถึงส่วนประกอบขนาดใหญ่ เช่น โมดูล LAN และตัวเชื่อมต่อกล่อง

ขั้นตอนที่ 11: การประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ - เมทริกซ์ LED ของเมนบอร์ด

ในที่สุดก็ทำความสะอาดกระดานและขจัดคราบฟลักซ์ การวางโมดูล LED ต้องใช้ความอดทนเนื่องจากตัวเชื่อมต่อนั้นแน่นมาก อย่าลืมใส่จัมเปอร์และฟิวส์

ขั้นตอนที่ 12: การประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ - เมนบอร์ด Bootloader

ถึงเวลาสำหรับการทดสอบ เชื่อมต่อพอร์ต ICSP กับโปรแกรมเมอร์ AVR (ฉันใช้หนึ่งใน Arduino UNO ของฉัน) และเบิร์น Optiboot bootloader ที่มาพร้อมกับไลบรารีฮาร์ดแวร์ MightyCore

คุณสามารถค้นหาลิงก์ทั้งหมดไปยังซอฟต์แวร์ได้ในไฟล์ readme

สำคัญ: การเบิร์น bootloader เป็นครั้งแรกจะส่งผลให้เกิดข้อความแสดงข้อผิดพลาดเนื่องจากมีการตั้งค่าฟิวส์บางตัวไม่ถูกต้อง ตัดการเชื่อมต่อทุกอย่างแล้วลองเบิร์น bootloader อีกครั้งหลังจากเชื่อมต่อใหม่ มันควรจะทำงานโดยไม่มีปัญหาในขณะนี้ หากคุณยังคงพบข้อผิดพลาด ให้ตรวจสอบการเชื่อมต่อทั้งหมดบนเมนบอร์ดอีกครั้ง

อย่าดำเนินการต่อจนกว่าขั้นตอนนี้จะเสร็จสิ้น

ขั้นตอนที่ 13: การประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ - เฟิร์มแวร์เมนบอร์ด

ตอนนี้เชื่อมต่ออินเทอร์เฟซแบบอนุกรมและอัปโหลดภาพร่างไปยังบอร์ด พินเอาต์ของขั้วต่ออนุกรมได้รับการออกแบบเพื่อให้สามารถเชื่อมต่อกับโมดูล USB CP2102 ได้โดยตรง

ตั้งค่า LOAD_EEPROM เป็น 0 เมื่ออัปโหลดเป็นครั้งแรก มิฉะนั้นจะโหลดค่าสุ่มจาก EEPROM และอาจขัดขวางการเริ่มต้นที่เหมาะสม โปรดทราบว่าการดำเนินการนี้จะส่งผลให้ที่อยู่ IP ถูกตั้งค่าเป็น 192.168.178.100

หากการอัปโหลดทำงานอย่างถูกต้อง ไฟ LED ที่ด้านหลังจะสว่างขึ้น

เปิดจอภาพอนุกรม (115200 บอด) และออกคำสั่ง system:reboot การดำเนินการนี้จะบันทึกค่าทั้งหมดลงใน EEPROM และเขียนทับค่าสุ่มใดๆ อัปโหลดภาพร่างอีกครั้งหลังจากนั้นโดยตั้งค่า LOAD_EEPROM เป็น 1

จากนั้นคุณสามารถเปลี่ยนที่อยู่ IP โดยใช้มอนิเตอร์แบบอนุกรมอีกครั้ง บอร์ดควรจะทำงานอย่างเต็มที่ในขณะนี้

ขั้นตอนที่ 14: การประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ - การทดสอบเมนบอร์ด

ณ จุดนี้คุณสามารถทดสอบบอร์ดได้แล้ว เชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟที่เหมาะสมกับมัน และคุณควรได้รับข้อความต้อนรับบนจอแสดงผล คุณยังสามารถเชื่อมต่อสาย LAN กับเครือข่ายของคุณและเข้าถึงหน้าเว็บโดยพิมพ์ IP ของจอแสดงผลลงในเว็บเบราว์เซอร์ของคุณ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าทุกอย่างทำงานอย่างถูกต้องก่อนดำเนินการต่อ

ขั้นตอนที่ 15: การประกอบเฟรม

มีส่วนประกอบที่แสดงด้านบนพร้อม

ขั้นตอนที่ 16: การประกอบเฟรม - รองรับ

ติดเทปกาวสองหน้าบนฐานรองด้านบนและด้านล่าง แล้วติดกาวบนกระจกอะครีลิค ตรวจสอบให้แน่ใจว่ารองรับด้านข้างพอดีระหว่างพวกเขาและเข้าแถวกับรูที่เจาะ

ขั้นตอนที่ 17: การประกอบเฟรม - รูยึด

เจาะอะครีลิกและยึดทุกอย่างให้แน่นด้วยสลักเกลียวหัวแบนและน็อต M6 ที่มุมของเฟรม และตรวจดูให้แน่ใจว่ารูยึด M6 ที่เคาะอยู่นั้นอยู่ที่ส่วนล่างของจอแสดงผล จากนั้นเจาะรูยึดอื่นๆ ตามที่อธิบายไว้ในไฟล์ขนาดเฟรม รู M3 จะต้องจมจากด้านหน้า รูขนาดใหญ่ 12 มม. สำหรับเข้าถึงฟิวส์จากด้านหน้า คุณสามารถเก็บฟิล์มป้องกันด้านนอกไว้บนกระจกและวาดเครื่องหมายลงบนกระจกได้

ขั้นตอนที่ 18: การประกอบเฟรม - สตั๊ดและไฟ LED

กาวโปรไฟล์ L พลาสติก 4 อันที่มุมของเฟรม (สำหรับติดตั้งจอแสดงผลบนผนัง) แล้วขันสกรู 3 ตัวด้วยน็อตและแหวนรองสำหรับติดตั้ง PCB คุณควรติดตั้งที่จับ ณ จุดนี้ (ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ออฟเซ็ตไปทางด้านหน้าเล็กน้อย เพื่อไม่ให้สกรูเข้าไปยุ่งกับ PCB)

เมื่อติดกาวในวงแหวน WS2812 ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไฟ LED อยู่ในแนวที่ถูกต้อง การใส่ LED 0 ที่ด้านบนจะทำให้ง่ายขึ้น แม้ว่าคุณจะสามารถปรับค่านี้ในซอฟต์แวร์ได้ในภายหลัง เนื่องจากสนับสนุนตำแหน่งเริ่มต้นที่แตกต่างกันและการวางแนววงแหวน

ขั้นตอนที่ 19: การประกอบเฟรม - ทดสอบการติดตั้ง

ตรวจสอบว่า PCB อยู่ในแนวเดียวกับสกรูยึดหรือไม่ หากใส่ไม่พอดี พยายามงออย่างระมัดระวัง จากนั้นประสานวงแหวน WS2812 และจอแสดงผลที่สองเข้ากับเมนบอร์ด และยึดสายไฟด้วยกาวร้อนสองสามหยด

ขั้นตอนที่ 20: การประกอบเฟรม - ติดตั้ง PCB

ขันน็อตบนสลักเกลียวและเพิ่มแหวนรอง (ไม่มีแหวนรองที่สกรูด้านล่าง) จากนั้นวาง PCB ไว้ด้านบนและปรับน็อตจนกว่าบอร์ดจะอยู่ในแนวเดียวกัน ใช้แหวนรองพลาสติกและโลหะและน็อตบางตัวเพื่อยึด PCB ให้เข้าที่ในที่สุด

ขั้นตอนที่ 21: การประกอบเฟรม - LED Matrix ล่าง

เพิ่มซีลโฟมแบบมีกาวในตัวบนหน้าสัมผัสของจอแสดงผลเพื่อป้องกันการลัดวงจรกับเฟรม และวางโปรไฟล์ U ไว้ด้านบนเพื่อให้กดจอแสดงผลกับกระจกด้านหน้า ยึดให้เข้าที่ด้วยสลักเกลียว M6 อีกสองตัวที่ส่วนรองรับด้านข้าง ในที่สุดก็เพิ่ม Velcro ชิ้นสั้น ๆ เพื่อรองรับสายเคเบิลโดยใช้สกรูขนาดเล็ก

ขั้นตอนที่ 22: ขั้นตอนสุดท้าย - สิ่งดีๆ

คุณรู้ความรู้สึกของการลอกฟิล์มป้องกันออกจากอุปกรณ์ใหม่หรือไม่? คุณสามารถทำได้ในตอนนี้และเพลิดเพลินไปกับการแสดงข้อมูลที่เพิ่งประกอบขึ้นใหม่ เสียบปลั๊ก เชื่อมต่อกับเครือข่ายของคุณและตื่นตาตื่นใจกับไฟกะพริบ

หากคุณมีคำถาม ข้อสังเกต หรือแนวคิดในการปรับปรุง โปรดติดต่อฉัน