LED Pit Board: 6 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

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

คำแนะนำนี้มีไว้สำหรับ Digital LED Pit Board ที่เราใช้สำหรับ Karting มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการแข่งขันกลางคืนในร่มและกลางแจ้งรวมถึงการแข่งขัน 24 ชั่วโมง กระดานมีความชัดเจนในแสงแดดและโดดเด่นในเวลากลางคืน เนื่องจากการแข่งขันโกคาร์ทที่เราเข้าร่วม จำนวนคาร์ทอาจแตกต่างกันในแต่ละการแข่งขัน และเราอาจมีคาร์ท 2 หรือ 3 คันในการแข่งขันนั้น เราจึงต้องเปลี่ยนหมายเลขบนกระดานอย่างรวดเร็ว ทำได้โดยใช้ปุ่มกด 16 หลักที่ด้านหลังของบอร์ด

กระดานประกอบด้วย 14 ส่วนโดยมีไฟ LED หมวกฟางสีขาว 4 ดวงในแต่ละส่วน สิ่งทั้งหมดถูกควบคุมผ่าน Arduino Nano (อันที่มีพอร์ต USB ในตัว) บอร์ดสามารถหรี่แสงได้หากต้องการ และยังสามารถแฟลชเพื่อดึงดูดความสนใจของผู้ขับขี่ได้อีกด้วย

ด้านหน้าและด้านหลังเป็นแผ่นอะครีลิค 3 มม. พร้อมกรอบไม้ตรงกลาง จากนั้นจึงเจาะ LED แต่ละตัว ขนาดโดยรวมเท่ากับกระดาษ A4

หมายเหตุ: คำแนะนำนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงสิ่งที่ฉันทำ ส่วนประกอบบางอย่างที่ฉันมีอยู่แล้ว ดังนั้นฉันจึงใช้สิ่งที่ฉันมี มีวิธีแก้ปัญหาที่ดีกว่าสำหรับบางส่วนของงานสร้างนี้ และฉันได้เรียนรู้ไปบ้างแล้ว และฉันจะพูดถึงสิ่งเหล่านี้ในตอนท้าย

สิ่งที่คุณต้องการ:

1 x Arduino นาโน

1 x USB Power Bank (1A, มากกว่า 2200mOhm – ไม่ควรมีสวิตช์ของตัวเอง)

1 x สาย USB

1 x สวิตช์

ปุ่มกด 1 x 16 หลัก

ตัวต้านทาน 3 x 7K5Ω (สำหรับปุ่มกด)

ตัวต้านทาน 3 x 2KΩ (สำหรับปุ่มกด)

แผ่นอะครีลิค 2 x 3 มม. ขนาด A4

1 x IRF9530 (ช่อง P MOSFET)

14 x IRL510 (N ช่อง MOSFET)

ตัวต้านทาน 15 x 220Ω (ตัวต้านทาน MOSFET)

ตัวต้านทานแบบดึงลง 15 x 10K

56 x LED หมวกฟางสีขาว 5mm

56 x ตัวต้านทานที่เหมาะสมสำหรับ LED (220Ωมักจะดี)

สายไฟบางส่วนเพื่อเชื่อมต่อ LED's/MOSFET's etc

กระดานรางบาง

ไม้สำหรับทำโครง

เทปพันท่อดำ

สกรู 12 ตัว

1 x ที่จับลิ้นชัก

ขั้นตอนที่ 1: สร้างเฟรม

ที่นี่ฉันใช้ 18 มม. x 44 มม. x 2400 มม. ซึ่งตัดเป็น 2 ชิ้นที่ 261 มม. และ 2 ชิ้นที่ 210 มม. เพื่อที่ว่าเมื่อประกอบเข้าด้วยกันมิติภายนอกจะตรงกับแผ่นอะคริลิกที่ฉันซื้อ (ขนาดกระดาษ A4 ในกรณีนี้) สิ่งเหล่านี้ถูกขันเข้าด้วยกันโดยใช้สกรูไม้ที่เหมาะสม ณ จุดนี้ตัดสินใจว่าอันไหนจะเป็นตัวบนและทำเครื่องหมายจุดกึ่งกลางที่ชิ้นบนสุด จากจุดศูนย์กลางนี้ วัดปริมาณเท่ากันด้านใดด้านหนึ่งเพื่อให้เหมาะกับที่จับลิ้นชักของคุณ เจาะรูให้เหมาะกับขนาดสกรูของที่จับ พันด้านนอกของไม้ด้วยเทปพันสายไฟสีดำเพื่อให้ได้ผิวที่สวยงาม สุดท้ายติดที่จับลิ้นชักโดยใช้สกรูที่ให้มา

ขั้นตอนที่ 2: เจาะรูของ Led และติดตั้ง LED's

ทำเครื่องหมายอะคริลิก (เทปป้องกันยังคงเปิดอยู่) ด้วยการออกแบบส่วนในกรณีนี้คือ 2 หลักโดยมี 7 ส่วนในแต่ละหลักและ 4 LED ในแต่ละส่วน

เจาะอะคริลิกอย่างระมัดระวัง ฉันใช้เศษไม้ชิ้นเล็กๆ เจาะที่ด้านหลัง และเริ่มด้วยสว่านที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่า (2.5 มม.) และจบด้วยรู 5 มม. เพื่อรับ LED 5 มม. อะคริลิกค่อนข้างเปราะและสามารถบิ่นได้ง่ายเมื่อเจาะ ดังนั้นควรระมัดระวัง

สุดท้าย (และส่วนที่ต้องใช้ความอุตสาหะ) ติดตั้ง LED แต่ละดวงในแต่ละรูโดยใช้ superglue จำนวนเล็กน้อย อย่าใช้มากเกินไปในกรณีที่คุณจำเป็นต้องสลับ LED ในภายหลังในการทดสอบ หากคุณติดกาวจนสุด วิธีเดียวที่จะเอา LED ออกคือการเจาะออก ฉันพบหยดเล็กๆ ที่ด้านหนึ่งของ LED เพียงพอที่จะยึดเข้าที่อย่างแน่นหนาและใช้ในทางที่ผิดได้เช่นกัน

ที่แผงด้านหลัง ให้เจาะรูสำหรับแป้นกดและสวิตช์เพื่อให้แน่ใจว่าสิ่งเหล่านี้อยู่ในแนวเดียวกับส่วนตรงกลางของ LED ในบอร์ดฝั่งตรงข้าม เพื่อให้คุณมีระยะห่างเพียงพอ ติดตั้งแป้นกด สวิตช์ และรูเจาะสำหรับพาวเวอร์แบงค์

ขั้นตอนที่ 3: วงจร

วงจรถูกแบ่งออกเป็น 3 ส่วนตามที่อธิบายได้ง่ายขึ้น

1 - ด้านพลังงาน:

พลังงานถูกส่งไปยัง Arduino, IRF9530 เดียวและปุ่มกดผ่านสวิตช์ไฟ สวิตช์ไฟเชื่อมต่อโดยตรงกับธนาคารพลังงาน 5v IRF9530 อยู่ระหว่างกำลังไฟ 5v และไฟ LED แต่ละส่วน นี่คือ P channel MOSFET ที่จะรับผิดชอบ PWM dimming และไฟ LED กระพริบ มันเชื่อมต่อกับพินดิจิตอล 10 ผ่านตัวต้านทานป้องกัน220Ω

2 - ส่วน LED:

LED แต่ละส่วนจะใช้พลังงานจาก IRF9530 เซ็กเมนต์ประกอบด้วย LED 4 ดวงที่ต่อสายขนานกันโดยมีตัวต้านทาน จำกัด กระแสของตัวเองซึ่งควรจะเหมาะสำหรับกระแสไฟไปข้างหน้าของ LED ของคุณ

ด้าน –ve ของ LED นั้นเชื่อมต่อกับ IRL510 N channel MOSFET (มากกว่าการฆ่าเล็กน้อย แต่ฉันมีบางอย่างอยู่รอบๆ) แต่ละเซ็กเมนต์มี IRL510 ของตัวเอง เนื่องจากเป็น 'สวิตช์' สำหรับแต่ละเซ็กเมนต์ IRL510 แต่ละตัวเชื่อมต่อกลับไปที่พิน Arduino ที่สอดคล้องกันผ่านตัวต้านทานป้องกัน220Ωและมีตัวต้านทานแบบดึงลง 10K เพื่อให้แน่ใจว่าสวิตช์นั้นเปิดเต็มที่ (สามารถละเว้นตัวต้านทานแบบดึงลงได้เนื่องจาก Arduino จะค้างเมื่อไม่เปิด)

3 - การเดินสายปุ่มกด:

เนื่องจากจำนวนพิน Arduino ที่ใช้ในการควบคุมเซ็กเมนต์ เราจึงไม่สามารถใช้วิธีการเชื่อมต่อเมทริกซ์ 8 พินสำหรับปุ่มกดได้ ดังนั้นฉันจึงพัฒนาวิธีการเชื่อมต่อ 1 พินสำหรับโปรเจ็กต์นี้ โดยการเพิ่มตัวต้านทานข้ามหมุดของปุ่มกด เราสามารถสร้างตัวแบ่งแรงดันไฟที่แตกต่างกันสำหรับแต่ละปุ่มได้ การเชื่อมต่อสิ่งนี้กับ Analog Pin บน Arduino เราสามารถระบุได้ว่ามีการกดปุ่มใดตามแผนภาพปุ่มกด

ขั้นตอนที่ 4: ต่อสายบอร์ด

ฉันใช้แถบแถบเพื่อสร้าง 'PCB' สำหรับแต่ละส่วน ในแต่ละเซ็กเมนต์ PCB คือ LED x 4, ตัวต้านทาน LED x 4 และ IRL510 MOSFET แต่ละเซ็กเมนต์จะมีการเชื่อมต่อ 5v จาก IRF9530 และการเชื่อมต่อ 0v (เกือบจะเหมือนกับวงแหวนหลัก) ประตูจาก IRL510 จะเชื่อมต่อกับ Arduino 'PCB' ที่อยู่ตรงกลาง

ตัวต้านทาน220Ωสำหรับ IRL510 อยู่บน Arduino PCB ส่วนกลางพร้อมกับ IRF9530

เชื่อมต่อปุ่มกดกับ 5V, 0V และพินสัญญาณเข้ากับ Arduino

สุดท้ายตัดปลายสาย USB และเกลียวที่ไม่ต้องการผ่านแผงด้านหลังทิ้งไว้ให้เพียงพอสำหรับเชื่อมต่อกับพาวเวอร์แบงค์ ด้านในดึงเคสด้านนอกอย่างระมัดระวังและแยกสายไฟ เราต้องการสาย 5v และ 0v เท่านั้น คุณสามารถใช้มัลติมิเตอร์ที่นี่เพื่อค้นหาอันไหน เชื่อมต่อสาย 5v เข้ากับสวิตช์และ 0v กับ Arduino PCB และปุ่มกด

เมื่อทำการเชื่อมต่อทั้งหมดแล้ว ให้โหลด Arduino Sketch ผ่านพอร์ต USB ของ Arduino

ขั้นตอนที่ 5: เปิดเครื่องและใช้งาน

เชื่อมต่อ Power Bank ที่สามารถจ่ายไฟได้อย่างน้อย 1A และควรเป็น 2200mAh หรือมากกว่า (ซึ่งน่าจะเพียงพอสำหรับการทำงานของบอร์ดที่ระดับความเข้มข้นเต็มที่โดยที่ทุกส่วนจะติดสว่างประมาณ 1.5 ชั่วโมง) และเปิดเครื่องหลัก

หมายเหตุ: Power Banks ระบุระดับ mAh แต่ระดับนั้นมีไว้สำหรับชุดแบตเตอรี่ภายใน (โดยปกติคือแบตเตอรี่ li-ion 18650) ซึ่งในนาม 3.7v ธนาคารพลังงานมีวงจรเพิ่มภายในซึ่ง dc-dc แปลงแรงดันไฟฟ้าเป็น 5v การแปลงนี้หมายความว่า mAh บางส่วนหายไป เช่น power bank 2200mAh จริงๆ (2200*3.7)/5=1628mAh ที่ 5v. น่าเสียดายที่นี่ไม่ใช่จุดสิ้นสุดของชั้นเนื่องจากตัวแปลง dc-dc ส่วนใหญ่ไม่มีประสิทธิภาพ 100% (วงจรที่ทำการแปลงยังต้องการพลังงานบางส่วน) ดังนั้นคุณสามารถคาดหวังว่าจะสูญเสียอีก 10% - 15% ภายในตัวแปลง ดังนั้นตอนนี้ 1628mAh สูญเสียอีก 162.8mAh อย่างดีที่สุดซึ่งหมายความว่าในที่สุดคุณจะได้รับประมาณ 1465.2mAh ในที่สุด

เมื่อ Arduino เริ่มทำงานแล้ว ตัวเลขที่ถูกต้องจะแสดงเป็นศูนย์ ณ จุดนี้คุณสามารถป้อนตัวเลขหลักเดียวหรือสองหลักและหมายเลขนั้นจะแสดงบนกระดาน หากป้อนตัวเลขหลักเดียว กระดานจะแสดงเลขศูนย์ที่ตัวเลขด้านซ้าย

ฟังก์ชั่นอื่น ๆ ได้แก่:

ปุ่ม '*' จะเปิดหรือปิดการแสดงผลที่กะพริบ

ปุ่ม 'A' จะแสดง FL บนกระดาน (สามารถใช้เพื่อบอกคนขับว่าพวกเขาตั้งรอบที่เร็วที่สุดแล้ว หรือเราใช้ปุ่มนี้เพื่อเตือนคนขับให้เติมน้ำมันที่ป้ายถัดไป)

ปุ่ม 'B' จะเพิ่มตัวอักษร P ไปที่ตัวเลขด้านซ้าย จากนั้นคุณสามารถเพิ่มตัวเลขใดๆ ลงในหลักด้านขวาเพื่อแสดงตำแหน่งการแข่งขัน เช่น P4

'C' เพิ่มความสว่าง

'D' ลดความสว่าง

ขั้นตอนที่ 6: บทเรียน / การปรับปรุง

ขั้นตอนที่ 6 – การปรับปรุง / การแก้ปัญหาที่ดีขึ้น

ดังที่ฉันได้กล่าวไว้ตอนเริ่มต้น บอร์ดนี้สร้างขึ้นโดยใช้ส่วนประกอบที่มีอยู่แทนที่จะซื้อส่วนประกอบใหม่ อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ทำให้การออกแบบเสียหายบางส่วนและนำไปสู่ความยุ่งยากบางอย่าง แม้ว่าการออกแบบขั้นสุดท้ายจะทำงานได้ดีและดูดี แต่ก็มีการปรับปรุงหรือแนวคิดอื่นๆ เพื่อสร้างผลลัพธ์ที่เหมือนกัน

1 ใช้แถบ LED 5v (ไฟ LED สีขาวบนแถบสีดำ 60/ม.) เพื่อสร้างแต่ละส่วนแทนที่จะสร้างใหม่ทั้งหมด สิ่งเหล่านี้มีราคาถูกและมีจำหน่ายบนอีเบย์และสามารถยึดติดกับด้านหน้าของบอร์ดแทนที่จะเจาะ LED แต่ละอัน แถบนี้ต่อสายไว้แล้วและมักจะมีตัวต้านทานกระแสไฟด้วย ซึ่งจะทำให้การออกแบบมีน้ำหนักเบาและบางลง เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้พื้นที่ภายในมากนัก

2 คล้ายกับด้านบน แต่ใช้แถบ LED ซึ่งสามารถเขียนได้ทีละรายการเช่น LED RGB ชนิด WS2812B และมีการดาวน์โหลดไลบรารีสำหรับ Arduino ด้วย คุณจะต้องพิจารณาถึงพลังงานที่มีอยู่จากพาวเวอร์แบงค์ เนื่องจากการแสดงสีขาวอาจต้องใช้ไฟเกิน 3 แอมป์ แต่การแสดงสีแดง น้ำเงิน หรือเขียวแยกกันจะใช้พลังงานใกล้เคียงกับการออกแบบของฉัน ข้อได้เปรียบของ LED ที่สามารถระบุตำแหน่งแยกกันได้คือ คุณสามารถถอด IRL510 MOFETS ออกได้ และข้อดีคือคุณจะต้องใช้ Arduino Pin เพียง 1 พินเพื่อควบคุม LED ทั้งหมด เนื่องจากวิธีนี้ทำให้พิน Arduino ว่างขึ้น จึงทำให้การเดินสายง่ายขึ้นมากและคุณสามารถใช้ไลบรารี Matrix Keypad ได้ ดังนั้นคุณจึงไม่ต้องการตัวต้านทานบนแป้นพิมพ์ด้วย ความสามารถในการใช้สีต่างๆ ก็มีประโยชน์เช่นกัน

3 สามารถสร้างเวอร์ชันพื้นฐานของบอร์ดได้โดยการถอดปุ่มกดและ Arduino ออก และใช้สวิตช์สไลด์ขนาดเล็กที่อยู่ถัดจากแต่ละส่วนและสลับบอร์ดด้วยตนเอง ไม่เป็นไรถ้าใช้โกคาร์ทเพียงคันเดียวและคุณไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนหมายเลขอย่างรวดเร็ว คุณจะสูญเสียฟังก์ชันลดแสงและกะพริบเช่นกัน แต่มันจะเป็นโครงสร้างที่ง่ายกว่ามาก เดิมทีฉันสร้างแบบนี้ แต่พบว่าเราไม่มีเวลาเพียงพอที่จะสลับตัวเลขระหว่างโกคาร์ทในบางกรณี

4 ฉันเคยพิจารณาใช้หน้าจอแล็ปท็อปเครื่องเก่าแทน LED เพื่อให้สามารถแสดงข้อความใดๆ ได้ แต่หน้าจอไม่สว่างเพียงพอโดยเฉพาะในแสงแดดจ้า แต่แม้ในตอนเย็นที่ฝนตก แสงจากด้านหลังกระบังหน้าเปียกก็ยังสลัว นอกจากนี้ คนขับมีเวลาเพียงแวบเดียว ดังนั้นการอ่านจึงยาก ให้หลีกเลี่ยงสิ่งนี้