Visor de matriz de LED em rede Mirolo para sinalização digital: 22 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

A sinalização digital pode ser útil em eventos para informar os visitantes sobre os próximos painéis, mudanças na programação ou fornecer informações dinamicamente. O uso de monitores LED Matrix para isso torna as mensagens legíveis mesmo de longe e é um recurso atraente.

Características incluem:

• 2 linhas de módulos matriciais, 1 indicador RGB Ring
• interface da web http para gerenciamento simples de fallback
• API REST / JSON para gerenciamento remoto avançado
• controle de brilho automático
• Controle remoto infravermelho
• Conector de interface I²C para módulos externos (por exemplo, DS1307 RTC)
• entrada de energia de ampla faixa: 10-20VAC / 10-30VDC
• módulo de quadro de mensagens e programação de eventos para operação manual independente da rede

As instruções a seguir abordarão o processo de construção de um desses monitores com os componentes eletrônicos e a estrutura de suporte em mente. O processo de construção requer algumas ferramentas especializadas e habilidades de soldagem avançadas. Portanto, eu descreveria o nível de dificuldade como médio-difícil e não adequado para iniciantes.

A documentação completa do software e hardware pode ser encontrada em gitlab / mirolo-2M05081R16

Etapa 1: O que você precisa

Você precisará de uma variedade de ferramentas para concluir este projeto. Este é o conjunto básico. Quaisquer ferramentas como máquinas CNC ou lixadeiras de cinta e suportes de perfuração tornarão sua vida muito mais fácil.

• Estação de solda incluindo pontas capazes de soldar componentes SMD
• Equipamento de solda
• Furadeira
• Pistola de cola quente
• Serra alternativa e lâminas de serra de metal
• Alicate
• Chaves de fenda
• Chaves e soquetes
• Multímetro
• Toque e morra
• Brocas de escarear
• Drillset
• Vice
• Serrote
• Cola de dois componentes
• Lixa
• Arquivo de metal
• Fita dupla face

Claro, você também precisa de material de construção. Você pode encontrar uma lista completa de todas as peças necessárias aqui: Lista de Materiais

Importante: Ao comprar componentes como capacitores eletrolíticos, certifique-se de que sua altura não exceda 12 mm. Caso contrário, eles serão mais altos do que o display de matriz e a placa não se encaixará corretamente.

Etapa 2: Preparando as peças

Primeiro você precisa fazer as peças necessárias para a estrutura que mantém tudo junto. Se você deseja projetar sua própria moldura, pode pular totalmente essas etapas. Vou mantê-lo bem curto e apenas linkar para os arquivos que descrevem as dimensões da peça. Na verdade, fazê-los envolve perfuração, serragem e paciência, mas você deve saber como manusear uma furadeira, serra e lima para fazer isso.

Dimensões da peça

Etapa 3: Montagem de eletrônicos

Vamos começar com o blinky. Tenha todas as peças mostradas acima prontas. A lista completa de materiais está vinculada na etapa 1.

Quanto ao PCB, eu recomendo fortemente que seja feito por uma empresa profissional. Alguns traços são muito finos e precisei de várias tentativas até mesmo para conseguir um protótipo funcional que não foi completamente malfeito e eu ainda tinha problemas elétricos por causa de erros de gravação que eram um pesadelo para resolver. O design funciona muito bem, mas o quadro é um pouco complexo demais para gravação em casa. A menos que você tenha um equipamento de gravação semi-profissional em mãos, realmente não vale a pena o esforço. Especialmente considerando que você precisa dobrar 48 fios de jumper para cada um deles ao usar o design de lado único. Isso é o que vai te dar pesadelos. Consegui o meu no JLC-PC e a qualidade deles é muito boa. Eles me pouparam horas de trabalho e muito material.

Eu ainda tenho 5 desses espalhados. Se você estiver interessado em fazer este projeto sozinho, envie-me uma nota e nós trabalharemos em algo. Pode ser mais fácil despachá-los da Alemanha em vez de encomendar novos da China.

Etapa 4: Montagem de eletrônicos - Matriz de 8 módulos

Começaremos com a barra de matriz inferior. Este consiste em 8 módulos FC-16. Solde-os para formar uma única linha. Você pode usar os conectores de pino de 90 ° incluídos dobrando-os em um formato de 180 ° usando um alicate. Eu recomendo prendê-los em um torno.

Conecte todos os módulos e solde um dos cabos de fita de 3 pólos à entrada de dados, bem como os dois fios trançados à entrada de energia.

Ao soldar os módulos de matriz na parte superior, NÃO USE os conectores de pino fêmea fornecidos. Caso contrário, o módulo será muito espesso para caber na estrutura. Guarde os conectores, pois você precisará deles para a outra linha do display. Verifique também se eles estão orientados corretamente.

Solde o capacitor 1000µF no final (Data OUT) da tira para GND e VCC como um buffer adicional.

Etapa 5: Montagem de eletrônicos - Anel WS2812

Solde o outro cabo de fita de 3 pólos ao anel (o pino do meio do cabo deve ser GND)

Etapa 6: Montagem de eletrônicos - Conversor DC / DC

Prepare o conversor DC / DC Buck / Boost. Aplique uma tensão decente (12 V) à entrada e ajuste o potenciômetro do trimmer para que a saída seja exatamente 5 V. Você deve ter uma leve carga conectada à saída e bater algumas vezes no aparador para certificar-se de que está configurado corretamente e não pula. Quando a tensão de saída estiver estável, coloque algumas gotas de cola no aparador para que não possa ser trocada acidentalmente.

Etapa 7: Montagem de eletrônicos - SMD da placa-mãe

Em seguida está a placa-mãe. Solde todos os componentes SMD primeiro (não se esqueça dos resistores na frente e dos LEDs). Em geral, é recomendável soldar os menores componentes primeiro, pois isso tornará a soldagem mais fácil, pois você pode colocar a placa plana. Se você seguir essas instruções na ordem certa, isso não deve ser um problema.

Você não precisa de uma estação de solda a ar quente para isso. Ele só é necessário para componentes de soldagem como o microcontrolador de 44 pinos.

Etapa 8: Montagem de eletrônicos - resistores

Em seguida, estão os resistores e pequenos capacitores, bem como o receptor LDR e IR.

Etapa 9: Montagem de eletrônicos - Fonte de alimentação da placa-mãe

Adicione componentes como o LDR, fusível e retificador, bem como alguns capacitores maiores. Você pode soldar o módulo de deslocamento de nível de 4 canais diretamente na placa sem os espaçadores. Adicione também os conectores de pino de precisão fêmea que você salvou dos módulos FC-16 aqui.

Use um fio de núcleo sólido para soldar o módulo DC / DC na parte superior da placa. Coloque uma tira curta de fita isolante sob o módulo para evitar que os pinos do aparador perfurem a máscara de solda do PCB e crie um curto para o GND. Ao soldar o conector de força e o retificador, coloque a placa na vertical em uma das bordas (use um torno) para que a solda flua ao redor dos contatos. Se você o tiver deitado, a solda cairá pelos grandes orifícios e fará uma grande bagunça.

Etapa 10: Montagem de eletrônicos - Módulos e botões

Toques finais. Adicione os botões de pressão, bem como componentes grandes, como o módulo LAN e os conectores de caixa.

Etapa 11: Montagem de eletrônicos - matriz de LED da placa-mãe

finalmente limpe a placa e remova qualquer resíduo de fluxo. Colocar os módulos de LED requer um pouco de paciência, pois os conectores se encaixam muito bem. Não se esqueça de colocar o jumper e o fusível.

Etapa 12: Montagem de eletrônicos - carregador de inicialização da placa-mãe

É hora de testar. Conecte a porta ICSP a um programador AVR (eu uso um dos meus Arduino UNO) e grave o bootloader Optiboot incluído com a biblioteca de hardware mightyCore.

Você pode encontrar todos os links para o software no arquivo leia-me.

IMPORTANTE: Gravar o bootloader pela primeira vez resultará em uma mensagem de erro devido a alguns fusíveis não estarem configurados corretamente. Desconecte tudo e tente gravar o bootloader novamente após reconectar. Deve funcionar sem problemas agora. Se você ainda encontrar erros, verifique todas as conexões na placa-mãe novamente.

Não prossiga até que esta etapa seja concluída.

Etapa 13: Montagem de eletrônicos - Firmware da placa-mãe

Agora conecte a interface serial e carregue o esboço para a placa. A pinagem do conector serial é projetada para que ele possa ser conectado diretamente a um módulo USB CP2102.

Defina LOAD_EEPROM como 0 ao enviar pela primeira vez. Caso contrário, ele carregará valores aleatórios da EEPROM e possivelmente inibirá a inicialização adequada. Observe que isso resultará na definição do endereço IP para 192.168.178.100.

Se o upload funcionou corretamente, os LEDs na parte traseira devem acender.

Abra o monitor serial (115200 baud) e emita um sistema: comando reboot. Isso salvará todos os valores na EEPROM e substituirá quaisquer valores aleatórios. Depois disso, carregue o esboço novamente com LOAD_EEPROM definido como 1.

Você pode então alterar o endereço IP usando o monitor serial novamente. A placa deve estar funcionando totalmente agora.

Etapa 14: Montagem de eletrônicos - Teste da placa-mãe

Neste ponto você já pode testar a placa. Conecte uma fonte de alimentação adequada a ele e você será saudado por uma mensagem na linha do display. Você também pode conectar um cabo LAN à sua rede e acessar a página da web digitando o IP do monitor no navegador da web. Certifique-se de que tudo está funcionando corretamente antes de continuar.

Etapa 15: Montagem da Estrutura

Tenha os componentes mostrados acima em mãos.

Etapa 16: Montagem da Estrutura - Suportes

Aplique fita dupla-face no suporte superior e inferior e cole-os no vidro acrílico. Certifique-se de que os suportes laterais se encaixem bem entre eles e se alinhem com os orifícios perfurados.

Etapa 17: Montagem da estrutura - Orifícios de montagem

Perfure através do acrílico e prenda tudo com os parafusos de cabeça chata e porcas M6 nos cantos da estrutura e certifique-se de que os orifícios de montagem M6 roscados estão na parte inferior da tela. Em seguida, faça os outros orifícios de montagem conforme descrito no arquivo de dimensões da estrutura. Os orifícios M3 precisam ser rebaixados pela frente. O grande orifício de 12 mm é para acessar o fusível pela frente. Você pode manter o filme protetor externo no vidro e fazer marcações nele.

Etapa 18: Montagem da estrutura - prisioneiros e LEDs

Cole os 4 perfis L de plástico nos cantos da moldura (são para montar os visores na parede) e aparafuse 3 parafusos com porcas e arruelas para montar o PCB. Você também deve instalar a alça neste ponto (certifique-se de que esteja ligeiramente deslocada para a frente para que os parafusos não interfiram com a placa de circuito impresso).

Ao colar o anel WS2812, certifique-se de que os LEDs estejam alinhados corretamente. Colocar o LED 0 no topo tornará tudo mais fácil, embora você possa ajustar isso no software mais tarde, pois ele suporta diferentes posições iniciais e orientações de anel.

Etapa 19: Montagem da estrutura - encaixe de teste

Verifique se o PCB está alinhado corretamente com os parafusos de montagem. Se eles não se encaixarem perfeitamente, tente dobrá-los com cuidado. Em seguida, solde o anel WS2812 e a segunda linha do display na placa-mãe e prenda os fios com algumas gotas de cola quente.

Etapa 20: Montagem da Estrutura - Montagem da PCB

Aparafuse as porcas nos parafusos e acrescente arruelas (nenhuma arruela no parafuso inferior), coloque a placa de circuito impresso na parte superior e ajuste as porcas até que a placa esteja devidamente alinhada. Use as arruelas de plástico e metal e algumas porcas para finalmente fixar o PCB no lugar.

Etapa 21: Montagem da Estrutura - Matriz de LED Inferior

Adicione a vedação de espuma autoadesiva nos contatos da linha do display para evitar curtos-circuitos contra a moldura e coloque o perfil em U em cima dele de forma que pressione o display contra o vidro frontal. Prenda-o no lugar com mais dois parafusos M6 contra os suportes laterais. Por fim, adicione um pequeno pedaço de velcro como suporte do cabo usando um pequeno parafuso.

Etapa 22: Etapa final - as coisas boas

Você conhece a sensação de descascar a película protetora de novos dispositivos? Você pode fazer isso agora e desfrutar de sua exibição de informações recém-montada. Conecte-o, conecte-o à sua rede e maravilhe-se com as luzes que piscam.

Se você tiver quaisquer perguntas, comentários ou ideias para melhorias, não hesite em contactar-me.