LED Pit Board: 6 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

Detta instruerbara är för en digital LED Pit Board som vi använder för Karting. Det är särskilt användbart för inomhus och utomhus nattlopp inklusive 24 -timmarslopp. Brädan är klar i solljus och sticker ut på natten. På grund av kartserien vi deltar i kan kartnumret vara olika vid varje lopp och vi kan ha 2 eller 3 Karts som körs i det loppet så vi måste snabbt ändra antalet på tavlan. Detta görs via en 16 -siffrig knappsats på baksidan av kortet.

Brädan består av 14 segment med 4 vita stråhatt -LED: er i varje segment. Det hela styrs via en Arduino Nano (den med den inbyggda USB -porten). Kortet kan dimmas vid behov och kan också blinka för att ytterligare fånga förarens uppmärksamhet.

Framsidan och baksidan är 3 mm akrylplåt med en trädbevuxen ram emellan. Detta borrades sedan för varje enskild lysdiod. Den totala storleken är densamma som ett A4 -papper.

Obs: Denna instruerbara visar exakt vad jag gjorde, några av komponenterna som jag redan hade liggande så jag använde det jag hade. Det finns bättre lösningar på vissa delar av detta bygge, och jag hade lite lärande under vägen, jag kommer att diskutera dessa i slutet.

Vad du behöver:

1 x Arduino Nano

1 x USB Power Bank (1A, större än 2200mOhm - helst utan egen switch)

1 x USB -kabel

1 x omkopplare

1 x 16 sifferknappsats

3 x 7K5Ω motstånd (för knappsatsen)

3 x 2KΩ motstånd (för knappsatsen)

2 x 3 mm akrylark A4 -storlek

1 x IRF9530 (P -kanal MOSFET)

14 x IRL510 (N -kanal MOSFET)

15 x 220Ω motstånd (MOSFET -resistorer)

15 x 10K neddragningsmotstånd

56 x vit halmhatt LED: er 5 mm

56 x Lämpligt motstånd för lysdioder (220Ω är vanligtvis bra)

Någon ledning för att ansluta lysdioderna/MOSFET osv

Något Strip Board

Lite trä till ramen

Svart tejp

12 x skruvar

1 x lådhandtag

Steg 1: Bygg ramen

Här använde jag 18 mm x 44 mm x 2400 mm som skärs i 2 bitar på 261 mm och 2 bitar på 210 mm så att den yttre dimensionen skulle matcha de akrylark som jag hade köpt (A4 -pappersstorlek i detta fall). Dessa skruvades helt enkelt ihop med några lämpliga träskruvar. Vid den här tiden bestämmer du vilken som ska vara toppen och markera mittpunkten på toppstycket. Från den här mittenpunkten mäta lika mycket på båda sidor för att passa ditt lådhandtag, borra hål som passar handtagets skruvstorlek. Vira utsidan av träet med det svarta gaffatejpen för att ge en fin finish. Montera slutligen lådhandtaget med de medföljande skruvarna.

Steg 2: Borra LED -hålen och montera lysdioderna

Markera akryl (bandskydd fortfarande på) med segmentdesignen i detta fall 2 siffror med 7 segment i varje siffra och 4 lysdioder i varje segment.

Borra akryl mycket noggrant, jag använde en liten bit skrot för att borra i på baksidan och började med en borr med mindre diameter (2,5 mm) och slutade med ett 5 mm hål för att acceptera 5 mm lysdioderna. Akryl är ganska sprött och kan lätt flisas när det borras så var försiktig.

Slutligen (och den noggranna delen) monterar varje LED i varje hål med en liten mängd lim. Använd inte för mycket om du behöver byta en lysdiod senare i testet. Om du klistrar hela vägen är det enda sättet att ta bort en lysdiod genom att borra ut den. Jag hittade en liten klump på ena sidan av lysdioden tillräckligt för att säkert hålla den på plats och ta lite missbruk också.

På bakpanelen skär du ut hålet för knappsatsen och omkopplaren så att dessa är i linje med mittdelen av lysdioderna i motsatt kort så att du har tillräckligt med spelrum. Montera knappsatsen och omkopplaren och borra hål för powerbanken

Steg 3: Kretsen

Kretsen har delats upp i 3 sektioner eftersom det är lättare för mig att beskriva.

1 - Kraftsidan:

Ström levereras till Arduino, den enda IRF9530 och knappsatsen via strömbrytaren. Strömbrytaren är direkt ansluten till 5v powerbank. IRF9530 sitter mellan 5v -effekten och vart och ett av LED -segmenten. Det är denna P -kanal MOSFET som kommer att ansvara för PWM -dimning och blinkande LED -segmenten. Den är ansluten till digital stift 10 via ett 220Ω skyddsmotstånd.

2 - LED -segmenten:

Varje LED -segment tar sedan sin kraft från IRF9530. Segmenten består av 4 lysdioder som alla är parallellkopplade, var och en med ett eget strömbegränsande motstånd som bör vara lämpligt för din LED: s framström.

Den andra sidan av lysdioderna är sedan ansluten till en IRL510 N -kanal MOSFET (lite över kill men jag hade några liggande). Varje segment har sin egen IRL510 eftersom detta är "switch" för varje segment. Varje IRL510 är ansluten tillbaka till motsvarande Arduino -stift via ett 220Ω skyddsmotstånd och har ett 10K neddragningsmotstånd för att säkerställa att det slås av helt. (neddragningsmotstånden kan utelämnas eftersom Arduino kommer att hålla låg när den inte är på).

3 - Tangentbordets anslutning:

På grund av antalet Arduino -stift som används för att styra segmenten kan vi inte använda 8 -stifts matrisanslutningsmetoden för knappsatsen så jag utvecklade en 1 -stifts anslutningsmetod för detta projekt. Genom att lägga till motstånd över knappsatsstiften kan vi skapa en annan spänningsdelare för varje knapp. Genom att ansluta detta till en analog stift på Arduino kan vi sedan avgöra vilken knapp som har tryckts enligt knappsatsdiagrammet.

Steg 4: Anslut styrelsen

Jag använde stripboard för att skapa ett "PCB" för varje segment. På varje segment PCB finns lysdioderna x 4, LED -motstånden x 4 och en IRL510 MOSFET. Varje segment har sedan en 5v -anslutning från IRF9530 och en 0v -anslutning (nästan som en ringledare). Porten från IRL510 ansluts sedan till Arduino 'PCB' i mitten.

220Ω motstånden för IRL510 är på den centrala Arduino PCB tillsammans med IRF9530.

Anslut knappsatsen till 5V, 0V och signalstiftet till Arduino.

Skär slutligen den oönskade änden av USB -kabeln och trä genom den bakre panelen och lämna tillräckligt för att ansluta till strömbanken. Insidan försiktigt ta bort ytterhöljet och separera trådarna. Vi behöver bara 5v och 0v linjerna. Du kan använda en multimeter här för att hitta vilken som är vilken. Anslut 5v -kabeln till omkopplaren och 0v till Arduino -kretskortet och knappsatsen.

När alla anslutningar har gjorts laddar du Arduino Sketch via Arduinos USB -port.

Steg 5: Start och drift

Anslut en Power Bank som kan leverera minst 1A och helst bör detta vara 2200mAh eller högre (detta borde vara tillräckligt för att köra kortet med full intensitet med alla segment tända i cirka 1,5 timmar) och slå på strömmen.

Obs: Power Banks anger en mAh-klassificering, men den är för det interna batteripaketet (vanligtvis ett li-ion 18650-batteri) som nominellt är 3,7v. Kraftbanken har en intern boostkrets som likström-DC gör om spänningen till 5v. Denna konvertering innebär att några mAh går förlorade. t.ex. en 2200mAh powerbank kommer verkligen att vara (2200*3,7)/5 = 1628mAh vid 5v. Tyvärr är detta inte slutet på våningen eftersom de flesta likström -omvandlare inte är 100% effektiva (kretsen som gör omvandlingen behöver också lite ström) så du kan förvänta dig att förlora ytterligare 10% - 15% inuti täckmaskinen. Så 1628mAh förlorar nu i bästa fall ytterligare 162,8mAh vilket innebär att du äntligen kommer runt 1465,2mAh.

När Arduino har startat kommer den högra siffran att visa en nolla. Vid denna tidpunkt kan varje enskilt eller tvåsiffrigt nummer knappas in och det numret kommer att visas på tavlan. Om ett ensiffrigt nummer angavs kommer tavlan att visa en nolla på den vänstra siffran.

Andra funktioner är:

"*" -Knappen slår på eller av en blinkande display

"A" -knappen visar FL på tavlan (kan användas för att berätta för föraren att de har ställt snabbaste varvet, eller så kan vi påminna föraren om att få bränsle vid nästa stopp).

"B" -knappen lägger till bokstaven P i den vänstra siffran och du kan sedan lägga till valfritt nummer till den högra siffran för att visa tävlingspositionen e'g P4.

'C' Öka ljusstyrkan

'D' Minska ljusstyrkan.

Steg 6: Lektioner / förbättringar

Steg 6 - Förbättring / Bättre lösningar

Som jag sa i början byggdes denna bräda med tillgängliga komponenter snarare än att köpa nya, men det äventyrade designen en del och ledde till en del överkomplikation. Även om den slutliga designen fungerar bra och ser bra ut här är några förbättringar eller andra idéer för att skapa samma slutresultat.

1 Använd 5v LED -remsor (vita lysdioder på svart remsa 60/m) för att skapa varje segment istället för att bygga från grunden. Dessa är billiga och tillgängliga på ebay och kan fästas på brädans framsida snarare än att borra varje lysdiod. Remsorna är redan förkopplade och innehåller vanligtvis också strömmotståndet. Detta kan göra designen lättare och tunnare eftersom det inte behövs så mycket inre utrymme.

2 Liknar ovan men använd remsor som är individuellt skrivbara som WS2812B -typ RGB -lysdioder och det finns biblioteksnedladdningar för Arduino också. Du måste överväga den tillgängliga strömmen från powerbanken, eftersom det kan kräva mer än 3 ampere att visa vitt. Men att visa rött, blått eller grönt individuellt skulle förbruka samma kraft som min design. Fördelen med individuellt adresserbara lysdioder är att du kan ta bort IRL510 MOFETS och den stora vinsten är att du bara skulle behöva en Arduino -stift för att styra alla lysdioder. Eftersom denna metod frigör Arduino -stift gör det kablarna mycket enklare och du kan använda Matrix -knappsatsbiblioteket så att du inte heller behöver motstånden på knappsatsen. Möjligheten att använda olika färger kan också vara användbar.

3 En mer grundläggande version av kortet kan göras genom att ta bort knappsatsen och Arduino och använda små skjutreglage bredvid varje segment och manuellt byta kortet. Detta är ok om du bara kör en kart och du inte behöver ändra numret snabbt. Du skulle också förlora dimnings- och blinkningsfunktionen men det skulle vara en mycket enklare konstruktion. Jag byggde ursprungligen en så här men fann att vi inte hade tillräckligt med tid att byta siffror mellan karts i vissa fall.

4 Jag övervägde att använda en gammal bärbar datorskärm istället för lysdioderna så att eventuell text kunde visas, men skärmen är inte tillräckligt ljus, särskilt i starkt solsken, men även på en regnig kväll var det svagt bakom ett vått visir. Föraren har också bara tid för en förbigående blick så läsningen är svår så undvik detta.