Постоянство зрения (POV) - любопытная часть зрительной системы человека. Это эффект, благодаря которому восприятие изображения задерживается после того, как свет перестал попадать в глаз. Вот почему вращающийся пропеллер выглядит как диск, а горящий бенгальский огонь оставляет след в воздухе. Он также широко используется в качестве технологии отображения, где серия мигающих светодиодов может использоваться для создания сообщений, которые кажутся парящими в воздухе. Дисплеи POV - популярный проект микроконтроллеров, и сегодня мы рассмотрим основные методы и навыки, необходимые для таких сборок.
Вы захотите управлять некоторыми светодиодами
Схема светодиодов charlieplexing. Обратите внимание на значительное увеличение сложности по сравнению с другими установками.
Если этого недостаточно, charlieplexing идет еще дальше. Между каждой парой контактов ввода-вывода установлена пара противоположных светодиодов. Такое расположение позволяет n контактам управлять n2-n светодиодами или, например, 6 контактам управлять 30 светодиодами. То, что он компенсирует количеством, окупается сложностью, но если вам нужно управлять большим количеством светодиодов с помощью нескольких контактов, его трудно превзойти. Он также использует три состояния и полагается на тот факт, что пара светодиодов, соединенных последовательно, будет иметь слишком высокое падение напряжения, чтобы загореться, что позволяет управлять каждым светодиодом по отдельности.
Смарт-светодиодные ленты RGB избавят вас от необходимости управлять большим количеством светодиодов. Кроме того, полноцветность - это всегда приятный бонус.
Конечно, сейчас 2019 год, и идея проделать кучу тяжелой работы, чтобы управлять горсткой монохромных светодиодов, может показаться обременительной и скучной. К счастью, технология предлагает выход - вполне возможно просто подключить интеллектуальную цепочку светодиодов RGB и вместо этого использовать предварительно подготовленную библиотеку для их управления. RGB-светодиоды, такие как WS2811 и WS2812B, имеют свои собственные встроенные контроллеры, и им легко отправлять команды с помощью их стандартного интерфейса, для чего требуется всего пара проводов. Это работает без необходимости POV, а также обеспечивает широкую цветовую гамму, и ее стоит рассмотреть для быстрого и красивого отображения.
Ты тоже захочешь их потрясти
Вращающаяся доска POV, созданная Натаном Петерсеном, которую мы показывали еще в декабре
То, что большинство людей считают дисплеем POV, зависит от быстрого перемещения некоторых светодиодов, так что кажется, что у вас их намного больше, чем на самом деле. Здесь используется явление, описанное выше, при котором все светодиоды кажутся включенными одновременно, за исключением того, что движущийся светодиод будет отображаться в нескольких местах одновременно. Хитрость заключается в синхронизации, и поэтому для этой схемы наиболее полезно управлять светодиодами напрямую с выводов микроконтроллера, а не использовать методы мультиплексирования.
Фан - отличная основа для крутого проекта от первого лица.
Вы можете взять ряд светодиодов и вращать их, как лопасти вентилятора, чтобы создать иллюзию полного диска светодиодов в качестве дисплея. Многие портативные устройства полагаются на то, что пользователь встряхивает устройство вперед и назад. Это требует некоторых усилий со стороны человека, чтобы получить правильную скорость для правильного отображения изображения, но это быстрый и грязный метод получения изображения POV в воздухе. Добавление IMU может помочь в получении последовательного и прямого изображения. Но, как показывает этот машущий кот, вращение с добавлением датчика положения - это проверенный временем способ создания стабильного и читаемого дисплея. Что-то такое простое, как датчик Холла и магнит, может прекрасно справиться с этой задачей.
Вращающиеся дисплеи POV очень популярны как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. Это создает дисплей, который представляет собой либо плоский диск, либо цилиндрическую форму. Это простой способ создать регулярное последовательное движение для вашего POV-дисплея. Они станут отличным дополнением к велосипедным колесам или настольному вентилятору. Чтобы синхронизировать дисплей и отображать устойчивое изображение, ваш микроконтроллер должен знать, когда светодиоды возвращаются в начало вращения, чтобы шаблон мигания светодиодов идеально синхронизировался с движением. У вас есть много вариантов синхронизации дисплея, включая датчик Холла и магнит, оптический датчик или даже механический переключатель.
Вращающиеся устройства также могут столкнуться с проблемами с электропитанием - как обеспечить электропитание вращающейся электроники? В небольших проектах часто можно обойтись установкой всей электроники вместе с батареей на самом вращающемся механизме. В более крупных проектах часто используются токосъемные кольца, которые позволяют передавать сигналы питания и данных через вращающийся механизм. При правильном дизайне с помощью этой техники можно даже перенести вещи в третье измерение, создав объемный дисплей POV.
Кто сказал, что отображение POV должно быть ограничено двумя измерениями?
В других проектах использовались альтернативные методы. Мы видели гибкие печатные платы, используемые в сочетании с магнитными полями для создания колеблющегося дисплея, а также построение возвратно-поступательной матрицы, напечатанной на 3D-принтере. В обоих случаях хитрость заключается в том, чтобы создать достаточно быстрое движение, чтобы вызвать эффект постоянства видения, и в идеале воспроизводимое, чтобы создать устойчивое и четкое изображение.
Заключительные соображения
Изучив основы управления светодиодами и движением, вы должны быть на пути к созданию жизнеспособного дисплея POV. Затем можно рассмотреть другие факторы, например, как взаимодействовать с устройством и управлять им, как создавать изображения или сообщения для устройства или как сделать его более надежным и надежным в обслуживании. Все это инженерные задачи, которые могут превратить забавный эксперимент в полезный и захватывающий дисплей. Преодолев эти препятствия в своих сборках, продолжайте работать, и если вы создали что-то отличное, обязательно сообщите нам об этом. Удачного взлома!