基于Arduino Mega的磁流体显示器

方案介绍

显示器的分辨率为 12x21（我们预算中最接近 16:9 的分辨率），目前处于最终测试阶段。该矩阵将控制铁磁流体并充当简化功能的显示器，这意味着它有一些限制。

最明显的是由铁磁流体本身的缓慢引起的机械时间延迟。它只能被移动“这么快”，它有上移反重力-这意味着它是不可能的，奇迹般地把一个像素上无章可循。然而，“如此之快”已经足够快，以至于它由于重力而很快落下。这意味着我们不会像普通屏幕那样从视觉暂留中获得任何帮助。此外，重力确保如果你为一列相邻的磁铁供电：更多的铁磁流体将积聚在较低的像素上，而使较高的像素耗尽。因此，我们的系统要求基本上说明：

1. 每个像素必须单独供电。
2. 系统必须实现对每个像素施加不同保持力的方式。

现在，对于第 2 点，显而易见的解决方案是 PWM 调制为每个磁铁供电的信号（如第 1 点所述）。但是，我们不知道有任何具有 252 个 PWM 引脚的微控制器。我们不知道用的252实惠的微控制器的任何引脚。因此，首先我们必须想出一种方法来扩展所需的引脚数量，无论我们有多少引脚。我们使用的解决方案是串行->并行移位寄存器。这解决了第 1 点，但让我们摆脱了关于单个 PWM 功能，解决这个问题的方法是在软件中实现 PWM。这根本不是最佳选择，因为它使我们的 PWM 频率取决于主循环的执行时间。但是，通过最近的一些升级，我们使它运行得足够快的同时在频率抖动方面给我们一些余地。

原型（基于 Arduino Mega）
当我们开始时，我们不确定如何做与这个项目相关的任何事情，所以唯一合乎逻辑的事情是从比我们计划的 252 像素“怪物”更小的规模开始。因此，我们构建了一个较小的 6x6 原型，将其连接到单个驱动器 PCB（最多 28 个磁铁，所以我们只连接了其中的 6x5 个）以测试一切如何运作。结果出人意料地好，因此我们继续致力于可以在最终展示中使用的设计。

当我们完成全尺寸显示时，我们可能会重新访问较小的版本并在其上进行单独的项目，因为对于其他铁磁流体爱好者来说，它更便宜且更容易复制。