Continuum - Slow Motion LED Art Display: 22 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-31 10:25

Läs mer om PixelmatixFölj mer av författaren:

Om: Pixelmatix gör SmartMatrix -serien med hårdvaruprodukter med öppen källkod och SmartMatrix -biblioteket för Teensy 3.1. Mer om Pixelmatix »

Continuum är en ljuskonstskärm som är kontinuerligt i rörelse, med alternativ för att röra sig snabbt, långsamt eller otroligt långsamt. RGB -lysdioderna i displayen uppdateras 240 gånger per sekund, med unika färger beräknade varje uppdatering. En reglage på sidan av skärmen styr om lysdioderna spelar upp innehållet - för närvarande animerade-g.webp

Ramen drivs av Teensy 4.1 och SmartMatrix -biblioteket med SmartLED Shield för Teensy 4. LED -panelerna är 32x32 pixlar P5 (5mm pitch) RGB HUB75 -paneler kombinerade för att skapa en 96x96 pixel 480mm (18,9 ) fyrkantig skärm som passar in i en Ikea Ribba shadowbox-ram. HUB75-paneler kräver konstant uppdatering med data för att visa en bild i hög takt: uppdateras minst 100 gånger i sekunden för att se flimmerfritt ut för de flesta och minst 200 gånger i sekunden för att se bra ut SmartMatrix-biblioteket och SmartLED-skölden är utformade för att uppdatera HUB75-paneler snabbt och med högkvalitativ grafik, med upp till 48-bitars färgdjup för att undvika stegeffekten vid subtila färgändringar med lågt färgdjup. Normalt är SmartMatrix-biblioteket fungerar med källinnehåll som uppdateras mycket långsammare än uppdateringsfrekvens, till exempel 30 bildrutor per sekund för videor och en enda bild i taget. Med detta projekt tittar biblioteket på två bilder åt gången för varje uppdatering, och skapar en ny bild att uppdatera med linjär interpolation. Detta skulle inte vara möjligt utan den kraftfulla Teensy 4, som har tillräckligt med minne för att lagra ytterligare pixeldata och göra all beräkning som krävs för att beräkna unika pixlar för en 96x96 HUB75 -skärm och uppdatera skärmen 240 gånger per sekund.

Förutom att köra HUB75-lysdioder använder jag APA102 LED-stödet i SmartMatrix Library och JST-SM-kabeln och 5V-buffertar inbyggda i SmartLED Shield för att driva två meter 60 LED/meter APA102 LED-remsa för att lysa upp väggen bakom ramen i en Amibilight-liknande effekt. APA102 lysdioder är ett bra val för detta jämfört med WS2812/Neopixels eftersom de har en 5-bitars Global Brightness Control-inställning per LED, så att de kan köras med pseudo 39-bitars färgdjup kontra 24-bitars WS2812/Neopixels. Detta möjliggör smidiga färgförändringar utan att stiga med lägre färgdjup -lysdioder. Färgerna för APA102 -lysdioderna tas från kanterna på bilderna som drivs till panelen och interpoleras över tiden precis som huvudpanelerna.

Skärmens kontroller är avsiktligt enkla, med en reglage i mixer-stil (linjär potentiometer) för att styra uppspelningshastigheten och två roterande kodare: en för att ändra innehållet, den andra för att styra ljusstyrkan.

Lysdioderna är spridda med en frostad akrylpanel som är tillräckligt långt från lysdioderna så att intilliggande lampor blandas ihop lite. Det förbättrar utseendet på vissa typer av innehåll dramatiskt, vilket ger skärmen ett mycket unikt utseende.

Jag hade den allmänna idén för den här skärmen under en tid, inspirerad av projektet Very Slow Movie Player och den smidiga linjära interpoleringen som används av Fadecandy LED -styrenhet. Jag gillade verkligen tanken bakom Very Slow Movie Player: en skärm som verkade vara stationär men när du tittade på den igen kunde den visa nytt innehåll. Till skillnad från det projektet ville jag dölja övergångarna så även om du stirrade direkt på displayen när den övergick till en ny ram skulle du inte kunna se övergången eller någon rörelse alls.

Tillbehör

För att bygga 96x96 -ramen behöver du

• Ikea Ribba 50x50cm ram

• Akrylit Satinice 0D010 3 mm ark skuren till 500x500 mm

  En alternativ diffusor kan användas för billigare, även skrivarpapper (om du hittar det i rätt storlek) kan fungera bra som diffusor, men ramen ser verkligen fantastisk ut med en kvalitetsdiffusor

• 9x P5 32x32 HUB75 -paneler

  Jag använde paneler som jag köpte för flera år sedan, och det verkar som att billiga P5 32x32 -paneler har avbrutits, sedan ersättas med P5 64x32 -paneler som inte fungerar för en 96x96 -skärm. P5 32x32 "Utomhus" paneler finns, men de är dyrare eftersom de är ljusare och har vattentäta beläggningar. De kan också vara tjockare, så du måste justera panelernas placering längre bak i ramen på något sätt för att få samma diffusa utseende

• SmartLED Shield för Teensy 4

  Detta är för närvarande i en crowdfunding -kampanj på Crowd Supply, men det är Open Source Hardware och hårdvarudesignen av prototypen och den senaste SmartMatrix Library -koden är tillgänglig på GitHub om du vill bygga din egen

• Tonåringar 4.1

  Få det med stift som redan är lödda från PJRC eller SparkFun om du vill bygga detta utan lödning

• microSD -kort

  • En liten storlek är bra
  • Du behöver också en läsare för att ladda-g.webp" />

• Längre 16-poliga IDC-bandkablar

  • Du behöver längre kablar än normalt levereras med HUB75 -panelerna för att ansluta HUB75 -panelerna mellan raderna
  • Det billigaste alternativet är förmodligen att skaffa en rulle med 16-ledars bandkabel och ett paket med 16-poliga IDC-kontakter och att krympa din egen. Observera att om du inte kan hitta 16-ledarkabel kan du hitta bredare (t.ex. 20-stift) och bara skilja de 16 ledningar du behöver behöver du
  • Du kan få ett speciellt IDC -pressverktyg, eller bara använda en bänkskruv

• 2x roterande kodare

  Jag använde modell KY-040, tillgänglig från webbplatser som säljer kinesisk elektronik

• Skjut potentiometer

  Jag använde den kinesiska källan 10k potentiometer med rött kretskort, gul reglage och dubbel linjär utgång

• M-F "Dupont" -bygelkablar, eller tråd och press

• ~ 100uF elektrolytkondensator genom hålet

  Värdet spelar ingen större roll, jag använde också en 220uF jag hade till hands

• Saker som bör följa med dina HUB75 -paneler

  • Strömkablar för varje panel
  • Korta bandkablar (du behöver 9x)
• Brödbräda eller perfboard

• 2x 14-stifts huvuden lämpliga för anslutning av SmartLED-skölden till brödbrädan eller perfboard

  Om du använder en brödbräda behöver du långa stift som dessa:

• Strömförsörjning och väggströmkabel och -kontakt

  Dessa paneler använder upp till 3A vid full ljusstyrka, så jag skulle behöva totalt 27A, plus tillräckligt för LED -remsorna. Ett mindre utbud skulle förmodligen fungera eftersom jag inte kör innehåll som innehåller full ljusstyrka vitt över alla paneler. Jag råkade ha en 40A -matning till hands, och den passade bakom skärmen, så jag använde det bara istället för att optimera

• M3 8 mm skruvar för att fästa HUB75 -paneler på baksidan av ramen

  Ett par längre skruvar skulle också vara praktiskt för att eventuellt ansluta strömförsörjningen till baksidan av ramen

• Träskruvar för att fästa Encoder och Slide Potentiometer till ramen

  Jag råkade ha #4 1/2 "skruvar så jag använde dem

• Avstånd och skruvar för skärmmontering

  • Detta för att montera SmartLED -skölden på ramen
  • Jag använde en 20 mm M3 M-F avstängning skruvad i ett av HUB75 panelhålen och en 6 mm M3 skruv för att fästa skärmen på avståndet. Om du använder perfboard istället för en brödbräda blir det tunnare och du behöver en kortare distans
• Skrivarpapper

• Avtagbar tejp

  t.ex. Maskeringstejp

• Penna

• Vred för pulsgivare

  Kodaren levereras inte med en plastvred, bara metallkodaraxeln. Hitta en du tycker ser bra ut

• Keps för reglaget

  Reglaget har visserligen ett lock, men det är ljusgult och kanske inte rätt blick mot den svarta bildramen. Hitta en du tycker är snygg

• Frivillig

  • 2m 60 LED/m APA102 -remsa

  • APA102 Strip rätvinkliga kontakter

    Detta gör det mycket lättare att koppla upp de rätta vinklarna, annars använder du bara kort tråd

  • JST-SM hankön och hona
  • Fatkontakt till kopplingsplintadapter (för APA102 Strip)
  • Jumper Wire för att ansluta strömförsörjning och fatkontakt
  • Kabel-/krympterminaler för anslutning av APA102 fatkontakt till strömförsörjning
  • Ikea Mosslanda Hylla

    att hålla ramen på väggen

  • 3 mm MDF

    2 mm MDF som ingår i Ribba -ramen är inte tillräckligt robust för att hålla panelerna med böjning i mitten. Det är inte ett problem åtminstone inledningsvis om ramen är monterad upprätt på en vägg, men med tiden kan den sjunka. Om du har enkel åtkomst till 3 mm MDF eller en annan tjockare träpanel kan det vara en bra uppgradering att göra i början

• Verktyg

  • 34 mm hålsåg

    • Jag använde den lilla sågen i Ikea Fixa Kit
    • Ett lite större hål är nog bra
  • Borra

  • Drillbits

    • Jag använde en 5/32 "(~ 4 mm) borr för skruvhålen
    • En större bit för de polariserande pinnarna
    • En 17/64 "(6,75 mm) borr för pulsgivaraxeln
    • En 16 mm (eller 18 mm?) Forstnerbit för borrutrymme för pulsgivare och potentiometer
    • En liten bit för pulsgivaren och potentiometer pilothål
  • Skruvmejslar
  • Hobbykniv
  • Nåltång
  • Stift eller något skarpt, som från en nål eller en tumme
  • Penna och/eller penna

Steg 1: Planera bygg

Instruktionerna är att bygga en ram på 96x96, men det här projektet kan skala till andra storlekar. Du kan börja i det lilla med en 32x32 P6 (6 mm pitch) panel som också passar bra in i vanliga skuggboxramar (se SmartMatrix Display). Du kan få fyra gånger så många pixlar med ram i samma storlek med en 64x64 P3 -panel istället. Det är möjligt att köra en bildskärm större än 96x96, 128x128 är möjlig men med en kompromiss med en lägre uppdateringsfrekvens (cirka 160 Hz).

Steg 2: Gör mall

Du gör en mall som kan användas för att markera hålen som behöver borras på baksidan av ramen. Du kan göra en mall med ett stort pappersark eller några ark som är tejpade ihop.

Lägg ut alla dina paneler som de kommer att installeras i ramen, med LED -sidan nedåt. Applicera tejp på ytterkanterna där två paneler möts, se till att panelerna skjuts nära varandra. Du vill att mallen ska hålla panelerna tätt ihop, annars kan det finnas ett synligt gap i ljusen där det finns extra utrymme mellan två paneler.

Mallen måste fånga funktionerna i mittpanelen och minst de närmaste skruvhålen på de yttre panelerna, ett från varje panel. Se till att ditt papper är tillräckligt stort för att fånga alla dessa funktioner.

Lägg ner papperet på baksidan av panelerna. Det finns några funktioner på baksidan av panelerna som hindrar papperet från att sitta plant. Polariseringspinnarna (pinnarna som sticker upp från panelens baksida) är i vägen, liksom strömkontakterna. Gör några små hål så att dessa funktioner kan gå igenom papperet så att det sitter plant. Tejpa nu ner papperet så att det dras tätt platt mot panelernas baksida.

Gnid med fingret på panelens funktioner under mallen så att de är präglade på pappret. Se till att du täcker alla skruvhål, 2x8 HUB75 -kontakterna och strömkontakten från den centrala panelen och åtminstone de närmaste skruvhålen från de yttre panelerna. Ta nu bort tejpen från panelerna.

Markera sidan av mallen som var vänd mot dig under präglingen med en penna. Mallen representerar panelernas botten, så skriv "BOTTOM" på sidan mot dig. Ta reda på vilken sida av panelerna som är "upp" (panelerna har vanligtvis pilar på baksidan, en som indikerar dataflödet från en HUB75 -kontakt till den andra och en annan som pekar mot panelens ovansida). Rita en pil som pekar uppåt och skriv upp på mallen.

Steg 3: Överför mall till baksidan av ramen

Böj ut flikarna på baksidan av ramen och demontera ramen om du inte redan har gjort det. Ta tag i MDF -arket som utgör baksidan av ramen och lägg de andra bitarna åt sidan. Om du bestämde dig för att använda ett tjockare 3 mm MDF -ark, ta det istället. Om du bryr dig om orienteringen av MDF -arket när det väl är inuti ramen, lägg den sida du vill ha utåt på ett bord som vetter mot dig och lägg den kant du vill ha ovanpå, bort från dig på bordet. Lägg nu mallen ovanpå, med "BOTTOM" synligt och pilen uppåt vänd från dig. Centrera mallen så att mitten av mittpanelen ligger i mitten av MDF -arket. Tejpa ner mallen så att den inte rör sig under markeringen.

Gör stifthål i mitten av varje funktion som behöver borras på mallen: skruvhål, polariserande pinnar (det borde redan finnas hål där), HUB75 -kontakt, strömkontakt. Använd nu en penna eller penna för att markera mitten av dessa funktioner på MDF -arket. Om din mall inte var tillräckligt stor för att fånga alla funktioner i alla paneler, ta bort mallen och flytta så att du täcker en annan panel med hjälp av skruvhålsfunktionerna som du redan har markerat för att justera mallen. Upprepa tills alla funktioner är markerade.

Gå nu tillbaka över MDF och se till att alla funktioner är markerade. Alternativt kan du skriva "PEG" bredvid polariseringspinnarna och "BIG" bredvid HUB75 och strömkontakter, så att du vet vilka hål som behöver borras större.

Steg 4: Borrhål i MDF -ark

Borra först alla mittpanelhål. Börja med 5/32 (4 mm) biten. Byt till en något större borr för polariseringspinnarna, som inte är markerade lika exakt på mallen, och behöver därför ett större hål för de lösare toleranserna. Använd hålsågen för att borra HUB75 -kontakten och strömkontakthålen.

Passar ett test med en av panelerna - kom ihåg att panelen kommer att monteras med LED -sidan nedåt på bordet, under MDF -arket - är hålen i linje med panelen? Borra om det behövs.

Steg 5: Testa passformen innan du borar fler hål

Borra nu några (inte alla) hål för panelerna intill mittpanelen. Bara två skruvhål per panel, plus de större hålen för polariserande pinnar räcker. Fäst mittpanelen löst med ett par skruvar. Använd nu en annan panel för att se till att de få hål som du borrade för de yttre panelerna var rätt inriktade. Om du inte ser mitten av panelens skruvhål när du trycker panelen tätt mot centralpanelen, är något avstängd. Gör alla justeringar som behövs i dina återstående märken för att se till att panelerna monteras tätt ihop innan du borrar kvarvarande hål för de intilliggande panelerna.

Nu lämnar det bara hörnpanelerna. Du vet vad du ska göra nu: borra några hål, kontrollera passform, justera och borra sedan de återstående hålen.

Steg 6: Montera och testa strömförsörjningen

Strömförsörjningen kan monteras på baksidan av MDF -arket. Se om befintliga hål för panelen är på ett lämpligt ställe för att montera strömförsörjningen, och använd en längre skruv om det behövs för att fästa strömförsörjningen via MDF till en av panelerna.

Anslut strömförsörjningen till väggström om den inte kommer förkopplad. Var mycket försiktig med det här steget, och se strömförsörjningsinstruktionerna och varningarna och andra handledning för instruktioner, eftersom du arbetar med farliga spänningsnivåer. När du är säker på kablarna, koppla in strömmen till väggen och använd en multimeter för att kontrollera att du har 5V ur strömförsörjningen. Vissa förbrukningsmaterial har en justeringsskruv som kan behöva vridas för att slå in spänningen till rätt nivå.

Steg 7: Montera paneler

Använd skruvar för att fästa alla panelerna på baksidan av MDF. Fyra skruvar per panel räcker nog, men använd gärna alla skruvar om du vill.

Steg 8: Anslut paneler

Anslut bandkablarna till HUB75 -panelerna. SmartLED -skärmen kommer att monteras längst ner till höger på ramen (när du tittar bakifrån). Använd en lång bandkabel för att ansluta skärmen till ingången på den nedre vänstra panelen. Dra nu upp panelerna med korta bandkablar från vänster till höger och långa bandkablar från utgångarna på panelernas högra sida, till ingångarna på panelens vänstra sida, från botten till toppen. Låt den sista HUB75 -utgången vara ansluten.

Anslut strömförsörjningskablar till panelerna och anslut dem till 5V -utgångarna (den röda ledningen är 5V, den svarta ledningen är jordad).

Steg 9: Montera SmartLED Shield och Teensy 4

Följ [SmartLED Shield for Teensy 4-instruktionerna] (https://docs.pixelmatix.com/SmartMatrix/shield-t4.html) för att montera Teensy och skärmen.

Steg 10: Programmera Teensy med enkel skiss för testning

Använd FastLED_Functions -skissen för att testa dina paneler. Ändra exemplet för att matcha storleken på dina paneler och ledningsorientering (uppifrån och ner eller nedifrån till topp). Slå på panelerna och Teensy och ladda upp skissen via USB. Om du ser nej problem, justera ledningarna eller skissen tills allt visas korrekt.

Steg 11: Valfritt: Anslut APA102 -remsor

APA102 -remsorna kräver lite mer arbete att montera och lödda för att få remsorna att passa på baksidan av ramen. Klipp remsorna i längd så att de passar på baksidan och löd hörnen med rätvinkliga adaptrar som börjar från nedre högra och täcker överst, vänster och sedan botten. Om du monterar ramen på en hylla kanske du vill att bottenlisten ska monteras under hyllan, i så fall måste du löda JST-SM-svansar för att göra anslutningen och låta hyllremsan vara avtagbar när du drar ner ramen.

Steg 12: Planera att klippa hål i ram

De roterande givarna och glidpotentiometern behöver hål som borras i rammens sidor för montering och åtkomst. Jag använde en forstner -bit för att borra hål som inte gick hela vägen genom MDF -ramen, men om jag skulle göra detta igen skulle jag använda olika verktyg. MDF täppte till bitarna ofta och skulle börja brinna av friktionen. Jag har en känsla av att en kombination av kniv och mejsel (eller något annat för att rycka ut material) skulle fungera bättre.

Markera positionen för givarna och skjutpotentiometern. Kodarna har fler anslutningar så jag lägger dem på höger sida av ramen (när de vetter mot baksidan), så de är närmare SmartLED Shield för att förenkla kabeldragning. Jag lägger reglaget på motsatt sida av ramen så att det är lätt att använda kontrollerna genom att känna utan att röra vid fel kontroll. Lägg gärna kontrollerna på en annan plats, i så fall kanske du vill flytta SmartLED Shield för att vara närmare kontrollerna.

Steg 13: Klipp hål för kodare

Markera platsen för den första kodaren på insidan av ramen. Se till att hålet är centrerat i ramens djup, mätt utifrån. Om du använder en forsterbit, borra ner det mesta, men gå inte hela vägen genom ramen. Gå minst lika djupt som kodarens metallskal. Borra nu mitthålet med en 17/64 (6,75 mm) bit.

Kodaren passar inte in som den är, men du kan åtminstone markera monteringshålets position och sedan borra ett litet pilothål för monteringsskruven.

Upprepa för den andra kodaren.

Steg 14: Skär hål för objektglasmeter

Markera platsen för glidpotentiometern på insidan av ramen. Jag markerade platsen för metallskölden och längden på spåret. Se till att spåret för objektglaset är centrerat i ramens djup, mätt utifrån. Om du använder en forsterbit, borra ner det mesta, men gå inte hela vägen genom ramen. Gå minst lika djupt som metallskalet på potentiometern. Upprepa borrning för metallsköldens längd. Skär spåret på utsidan av ramen med en kniv och stållinjal. Fortsätt ta bort material tills det är tillräckligt brett för att objektglaset ska gå igenom hela sitt rörelseområde utan att komma i kontakt.

Sliden passar inte in som den är, men du kan åtminstone markera monteringshålets position och sedan borra ett litet pilothål för monteringsskruven.

Steg 15: Böj kontaktdon för kontroller och testpassning

Kontrollerna har alla stift som är obekvämt vända in i ramen istället för bort från ramen där de kan nås. Du kan använda ett lödkolv för att omorientera kontakterna, men det är snabbare och enklare att bara använda nåltång. Vrid försiktigt av plastdistansen från tapparna. Böj sedan varje stift så att det fortfarande är en rätt vinkel, men platt mot brädet. Nu böja den lite längre så den pekar lite bakåt och det finns plats att ansluta en krympad tråd till den.

Nu ska kontakterna kunna passa in i ramen. Gör en testpassning och ta bort material efter behov tills det passar bra. Montera inte dem ännu, eftersom det är lättare att göra efter att diffusorn har lagts till.

Steg 16: Skär hål i MDF -ark för kontrollkontakter

MDF -arket behöver hål för att låta kontrollanslutningarna sticka ut. Klipp bort några mm från arket där kontakterna ska gå.

Steg 17: Lägg till diffusor

Om du använder Acrylite frostad akryl, lägg till den i ramen nu. Om du använder en annan styv diffusor, lägg till den istället. Om du använder ett papper eller en film för diffusor kanske du vill tejpa fast den på den flexibla plasten som medföljer ramen, så att den håller sig på plats efter att ramen har monterats. Lägg till vilken diffusor du än använder.

Steg 18: Fäst bild och kodare

Nu kan kontrollerna läggas till ramen, med monteringsskruvar för att hålla dem på plats. Anteckna namnen på stiften innan de skruvas fast och är otillgängliga. Du kanske vill skriva signalnamnen på baksidan av MDF -arket. Dra åt muttrarna på kodarna på utsidan av ramen.

Steg 19: Montera ram

Nu kan bildskärmsdelen av ramen monteras och testas. För försiktigt in distanshållaren i ramen, undvik kontrollerna. Sätt i MDF -arket med paneler och vik ner några flikar så att det inte faller ut. Slå på och gör en visuell inspektion för att se till att det inte finns damm eller skräp eller något på insidan av diffusorn som kommer att bli svårt att ta bort när hela ramen är monterad. Rensa vid behov och vik sedan ner alla flikarna.

Steg 20: Koppla upp bild och kodare

Använd bygelkablar för att ansluta styrsignalerna till brödbrädan eller perfboard. Du måste göra flera anslutningar till dessa signaler, så avsätt en rad till var och en om du använder en brödbräda: 3.3V, GND.

Reglageanslutningar:

• 3.3V
• AGND
• Stift 23
• Lägg till kondensatorn mellan 3,3V och AGND ("-" märkning går till AGND)

Encoder 1 -anslutningar:

• 3.3V
• GND
• CLK 16
• DAT 17
• SW 18

Encoder 2 -anslutningar:

• 3.3V
• GND
• CLK 19
• DAT 20
• SW 21

Steg 21: Förbered-g.webp" />

Följ denna handledning om Adafruit Learning System för att förbereda-g.webp

• Tunnel av u/rddigi på Reddit/r/perfectloops
• Trippy psykedelisk flytande-g.webp" />
• “Jungle Terror” av Protobacillus CC BY-SA
• "Process tillväxt smärtor"

Ladda GIF: erna på ett nytt microSD -kort, lägg i ett nytt katalognamn "gif". Mata ut kortet och lägg till Teensy 4.1.

Steg 22: Ladda Sketch and Test

Ladda ner GifInterpolation -skissen, kompilera och ladda upp.

Se till att kodarna fungerar (ändrar ljusstyrka och-g.webp