基于霓虹燈串行級聯(lián)LED選擇脈沖頻率和寬度實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)電壓

為了像使用“ neopixel”一樣使用INS-1霓虹燈，我開始了此次項(xiàng)目。

INS-1的體積小，并且由于采用了鏡頭式前面板，因此可以產(chǎn)生漂亮的點(diǎn)。加上其擊打電壓最大為100V，低于常規(guī)數(shù)字。

拖延

在嘗試制作5V至100V小型且簡單的升壓電源時(shí)，我才發(fā)現(xiàn)它的制作很簡單。我們只需要達(dá)到啟動電壓0.5mA。由于各管之間的亮度還不均勻，因此不需要很強(qiáng)的電壓精度。而且它沒有信號發(fā)生器，只有一個(gè)二極管和一個(gè)線圈，且高頻下用晶體管對地短路。

有了模仿流行的串行級聯(lián)LED的想法，例如WS2812或SK6812，即所謂‘Adafruit‘NeoPixel’。

當(dāng)我憑著經(jīng)驗(yàn)選擇元件時(shí)，我觀察到要達(dá)到100V的關(guān)鍵參數(shù)是低電阻線圈和MOSFET。可通過選擇脈沖頻率和寬度來調(diào)節(jié)電壓。

達(dá)到100v只需要幾個(gè)脈沖。

通過驅(qū)動晶體管，可以直接通過pwm進(jìn)行燈泡亮度控制。它是通過100KHz的脈沖頻率和500Hz的PWM實(shí)現(xiàn)的。

這使我選擇了微控制器。所需的外設(shè)是SPI，PWM，定時(shí)器，NCO和邏輯單元。

首先遇到的問題是SPI每日鏈傳播延遲。數(shù)據(jù)從輸入到輸出需要花費(fèi)一些時(shí)間。如果我們對所有設(shè)備使用相同的時(shí)鐘線，則數(shù)據(jù)將相對于時(shí)鐘快速異相。可通過同時(shí)延遲每個(gè)設(shè)備上的時(shí)鐘，并在一側(cè)具有數(shù)據(jù)和時(shí)鐘輸入信號，而在另一側(cè)具有數(shù)據(jù)和時(shí)鐘輸出信號來解決該問題。

幸運(yùn)的是，此PIC有4個(gè)邏輯單元，因此可以像行緩沖器一樣使用一個(gè)來延遲時(shí)鐘。在此項(xiàng)目中，邏輯單元延遲幾乎與SPI邏輯相同。

剩下的唯一問題就是上升沿和下降沿檢測，它們略有不同。它導(dǎo)致一種時(shí)鐘脈沖展寬，即占空比的變化。

原型已經(jīng)可以使用了，印刷的電路板要有最小的占位面積，同時(shí)將連接保持在燈泡的對面。

從OSHpark和JLCPCB訂購了這些板。兩者都是非常好的板子。OSHPark具有金色涂層，而JLCPCB具有V-cut選項(xiàng)。

開始漫長的焊接過程。

矩陣

對于顯示器，制作了8×8像素的矩陣塊。

并由ESP32控制。得到了第一個(gè)結(jié)果。

兩個(gè)3D打印支腳的簡單鋁板，添加了幾個(gè)插槽以選擇傾斜度。

編碼

使用帶有arduino框架和Platform.io IDE的ESP32 。還可以擴(kuò)展AdafruitGFX庫。

結(jié)論

在全亮度下，每個(gè)像素大約20mA，總共384個(gè)像素大概為8A。一切都是在5V電壓下進(jìn)行的，因此當(dāng)所有像素完全點(diǎn)亮?xí)r，大約需要40瓦。均由10A 5V電源供電。

它不是第一個(gè)由霓虹燈燈泡制成的矩陣，這是由Robin Sterling（@RC_sterling）制造的 一個(gè)很好的模塊化矩陣：

在玩完了flipdot矩陣之后，在上面顯示了一個(gè)不良的蘋果動畫（dot flippers投影），我忍不住要與Neon像素矩陣進(jìn)行相同的配置。

因此，我從8x48更改為16x24矩陣形狀，并在ESP32上使用了相同的套接字服務(wù)器代碼。

我們可以猜測灰度能力，但這并不理想。
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