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基于霓虹灯串行级联LED选择脉冲频率和宽度实现调节电压

电子设计 来源:电路城 作者:电路城 2021-04-27 11:38 次阅读

为了像使用“ neopixel”一样使用INS-1霓虹灯,我开始了此次项目。

INS-1的体积小,并且由于采用了镜头式前面板,因此可以产生漂亮的点。加上其击打电压最大为100V,低于常规数字。

基于霓虹灯串行级联LED选择脉冲频率和宽度实现调节电压

基于霓虹灯串行级联LED选择脉冲频率和宽度实现调节电压

拖延

基于霓虹灯串行级联LED选择脉冲频率和宽度实现调节电压

在尝试制作5V至100V小型且简单的升压电源时,我才发现它的制作很简单。我们只需要达到启动电压0.5mA。由于各管之间的亮度还不均匀,因此不需要很强的电压精度。而且它没有信号发生器,只有一个二极管和一个线圈,且高频下用晶体管对地短路。

有了模仿流行的串行级联LED的想法,例如WS2812或SK6812,即所谓‘Adafruit‘NeoPixel’。

当我凭着经验选择元件时,我观察到要达到100V的关键参数是低电阻线圈和MOSFET。可通过选择脉冲频率和宽度来调节电压。

基于霓虹灯串行级联LED选择脉冲频率和宽度实现调节电压

达到100v只需要几个脉冲。

通过驱动晶体管,可以直接通过pwm进行灯泡亮度控制。它是通过100KHz的脉冲频率和500Hz的PWM实现的。

基于霓虹灯串行级联LED选择脉冲频率和宽度实现调节电压

这使我选择了微控制器。所需的外设是SPI,PWM,定时器,NCO和逻辑单元。

基于霓虹灯串行级联LED选择脉冲频率和宽度实现调节电压

首先遇到的问题是SPI每日链传播延迟。数据从输入到输出需要花费一些时间。如果我们对所有设备使用相同的时钟线,则数据将相对于时钟快速异相。可通过同时延迟每个设备上的时钟,并在一侧具有数据和时钟输入信号,而在另一侧具有数据和时钟输出信号来解决该问题。

幸运的是,此PIC有4个逻辑单元,因此可以像行缓冲器一样使用一个来延迟时钟。在此项目中,逻辑单元延迟几乎与SPI逻辑相同。

剩下的唯一问题就是上升沿和下降沿检测,它们略有不同。它导致一种时钟脉冲展宽,即占空比的变化。

基于霓虹灯串行级联LED选择脉冲频率和宽度实现调节电压

原型已经可以使用了,印刷的电路板要有最小的占位面积,同时将连接保持在灯泡的对面。

基于霓虹灯串行级联LED选择脉冲频率和宽度实现调节电压

从OSHpark和JLCPCB订购了这些板。两者都是非常好的板子。OSHPark具有金色涂层,而JLCPCB具有V-cut选项。

基于霓虹灯串行级联LED选择脉冲频率和宽度实现调节电压

开始漫长的焊接过程。

基于霓虹灯串行级联LED选择脉冲频率和宽度实现调节电压

矩阵

对于显示器,制作了8×8像素的矩阵块。

基于霓虹灯串行级联LED选择脉冲频率和宽度实现调节电压

并由ESP32控制。得到了第一个结果。

基于霓虹灯串行级联LED选择脉冲频率和宽度实现调节电压

两个3D打印支脚的简单铝板,添加了几个插槽以选择倾斜度。

基于霓虹灯串行级联LED选择脉冲频率和宽度实现调节电压

编码

使用带有arduino框架和Platform.io IDE的ESP32 。还可以扩展AdafruitGFX库。

结论

在全亮度下,每个像素大约20mA,总共384个像素大概为8A。一切都是在5V电压下进行的,因此当所有像素完全点亮时,大约需要40瓦。均由10A 5V电源供电

它不是第一个由霓虹灯灯泡制成的矩阵,这是由Robin Sterling(@RC_sterling)制造的 一个很好的模块化矩阵:

基于霓虹灯串行级联LED选择脉冲频率和宽度实现调节电压

在玩完了flipdot矩阵之后,在上面显示了一个不良的苹果动画(dot flippers投影),我忍不住要与Neon像素矩阵进行相同的配置。

因此,我从8x48更改为16x24矩阵形状,并在ESP32上使用了相同的套接字服务器代码。

我们可以猜测灰度能力,但这并不理想。
责任编辑:pj

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