Continuum - Slow Motion LED Art Display: 22 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-31 10:23

Finn ut mer om PixelmatixFølg mer om forfatteren:

Om: Pixelmatix lager SmartMatrix -serien med maskinvare med åpen kildekode og SmartMatrix -biblioteket for Teensy 3.1. Mer om Pixelmatix »

Continuum er en lys kunstdisplay som er i kontinuerlig bevegelse, med alternativer for å bevege seg raskt, sakte eller utrolig sakte. RGB -lysdiodene i displayet oppdateres 240 ganger i sekundet, med unike farger beregnet hver oppdatering. En glidebryter på siden av skjermen styrer om lysdiodene spiller av innholdet - for tiden animerte-g.webp

Rammen drives av Teensy 4.1 og SmartMatrix Library, ved bruk av SmartLED Shield for Teensy 4. LED -panelene er 32x32 piksler P5 (5 mm tonehøyde) RGB HUB75 -paneler kombinert for å lage en 96x96 piksler 480 mm (18,9”) firkantet skjerm som passer inn i en Ikea Ribba skyggeboksramme. HUB75-paneler krever konstant oppdatering med data for å vise et bilde med høy hastighet: oppdateres minst 100 ganger i sekundet for å se flimmerfritt ut for de fleste, og minst 200 ganger i sekundet for å se bra ut SmartMatrix-biblioteket og SmartLED-skjoldet er designet for å oppdatere HUB75-paneler raskt og med grafikk av høy kvalitet, og bruker opptil 48-biters fargedybde for å unngå trinneffekten ved subtile fargeendringer med lav fargedybde. Normalt er SmartMatrix-biblioteket fungerer med kildeinnhold som oppdateres mye langsommere enn oppdateringsfrekvens, for eksempel 30 bilder per sekund for videoer og et enkelt bilde om gangen. Med dette prosjektet ser biblioteket på to bilder om gangen for hver oppdatering, og lager et nytt bilde for oppdatering ved hjelp av lineær interpolasjon. Dette ville ikke vært mulig uten den kraftige Teensy 4, som har nok minne til å lagre ytterligere pikseldata og gjøre all beregning som er nødvendig for å beregne unike piksler for en 96x96 HUB75 -skjerm og oppdatere skjermen 240 ganger i sekundet.

I tillegg til å kjøre HUB75 LED, bruker jeg APA102 LED-støtte i SmartMatrix Library, og JST-SM-kabelen og 5V buffere innebygd i SmartLED Shield for å kjøre to meter med 60 LED/meter APA102 LED-stripe for å lyse opp veggen bak rammen i en Amibilight-lignende effekt. APA102-lysdioder er et godt valg for dette sammenlignet med WS2812/Neopixels, ettersom de har en 5-bits global lysstyringskontrollinnstilling per LED, slik at de kan kjøres med pseudo 39-biters fargedybde vs 24-biters WS2812/Neopixels. Dette muliggjør jevne fargeendringer uten å gå på trinn med lavere fargedybde -LED. Fargene på APA102 -lysdiodene er tatt fra kantene på bildene som er drevet til panelet, og interpolert over tid akkurat som hovedpanelene.

Skjermens kontroller er bevisst enkle, med en mikser-glidebryter (lineært potensiometer) for å kontrollere avspillingshastigheten, og to roterende kodere: en for å endre innholdet, den andre for å kontrollere lysstyrken.

Lysdiodene er diffust med et frostet akrylpanel som er plassert langt nok fra lysdiodene til at tilstøtende lys blander seg litt. Det forbedrer utseendet til visse typer innhold dramatisk, og gir skjermen et veldig unikt utseende.

Jeg hadde en generell idé for denne skjermen en stund, inspirert av Very Slow Movie Player -prosjektet og den jevne lineære interpolasjonen som ble brukt av Fadecandy LED -kontrolleren. Jeg likte ideen bak Very Slow Movie Player: en skjerm som så ut til å være stasjonær, men når du så på den igjen, kunne den vise nytt innhold. I motsetning til det prosjektet, ønsket jeg å skjule overgangene, så selv om du stirret direkte på skjermen mens den gikk over til en ny ramme, ville du ikke kunne se overgangen eller noen bevegelse i det hele tatt.

Rekvisita

For å bygge 96x96 rammen trenger du

• Ikea Ribba 50x50cm ramme

• Akrylitt Satinice 0D010 3 mm ark kuttet til 500x500 mm

  En alternativ diffusor kan brukes til billigere, selv skriverpapir (hvis du finner den i riktig størrelse) kan fungere godt som diffuser, men rammen ser virkelig fantastisk ut med en kvalitetsdiffusor

• 9x P5 32x32 HUB75 paneler

  Jeg brukte paneler jeg kjøpte for mange år siden, og det virker som om billige P5 32x32 paneler har blitt avviklet siden de ble erstattet med P5 64x32 paneler som ikke fungerer for en 96x96 skjerm. P5 32x32 "Utendørs" paneler er tilgjengelige, men de er dyrere ettersom de er lysere og har vanntette belegg. De kan også være tykkere, så du må justere plasseringen av panelene lenger bak i rammen for å få det samme diffuse utseendet

• SmartLED Shield for Teensy 4

  Dette er for tiden i en crowdfunding -kampanje på Crowd Supply, men det er Open Source Hardware og maskinvaredesignet til prototypen og den nyeste SmartMatrix Library -koden er tilgjengelig på GitHub hvis du vil bygge din egen

• Tenåring 4.1

  Få den med pins allerede loddet fra PJRC eller SparkFun hvis du vil bygge dette uten lodding

• microSD -kort

  • En liten størrelse er greit
  • Du trenger også en leser for å laste-g.webp" />

• Lengre 16-pinners IDC-båndkabler

  • Du trenger lengre kabler enn det som vanligvis følger med HUB75 -panelene for å koble HUB75 -panelene mellom radene
  • Det billigste alternativet er sannsynligvis å få en rulle med 16-leder båndkabel, og en pakke med 16-pinners IDC-kontakter, og å krympe din egen. Vær oppmerksom på at hvis du ikke finner en 16-lederkabel, kan du finne bredere (f.eks. 20-pinners) og bare skille de 16 ledningene du trenger.
  • Du kan få et spesielt IDC krympeverktøy, eller bare bruke en benkskrue

• 2x Rotary Encoders

  Jeg brukte modell KY-040, tilgjengelig fra nettsteder som selger kinesisk elektronikk

• Skyv potensiometer

  Jeg brukte 10k potensiometer med kinesisk kilde med rødt kretskort, gul glidebryter og dobbel lineær utgang

• M-F “Dupont” -kabler, eller wire og krymper

• ~ 100uF elektrolytisk kondensator gjennom hullet

  Verdien spiller ingen rolle, jeg brukte også en 220uF jeg hadde for hånden

• Ting som bør komme med HUB75 -panelene

  • Strømkabler for hvert panel
  • Korte båndkabler (du trenger 9x)
• Brødbrett eller perfboard

• 2x 14-pinners hoder egnet for tilkobling av SmartLED Shield til brødbrettet eller perfboardet

  Hvis du bruker et brødbrett, trenger du lange pinner som disse:

• Strømforsyning og veggkabel og støpsel

  Disse panelene bruker opptil 3A ved full lysstyrke, så jeg trenger totalt 27A, pluss nok til LED -stripene. En mindre forsyning ville trolig fungert ettersom jeg ikke kjører innhold som inneholder full lysstyrke hvitt over alle panelene. Jeg hadde tilfeldigvis en forsyning på 40A, og den passet bak skjermen, så jeg brukte det bare i stedet for å optimalisere

• M3 8 mm skruer for å feste HUB75 paneler på baksiden av rammen

  Et par lengre skruer ville også være nyttig for å potensielt koble strømforsyningen til baksiden av rammen

• Treskruer for å feste Encoder og Slide Potentiometer til rammen

  Jeg hadde tilfeldigvis #4 1/2 "skruer, så jeg brukte dem

• Avstand og skruer for skjoldmontering

  • Dette er for å montere SmartLED -skjoldet på rammen
  • Jeg brukte en 20 mm M3 M-F standoff skrudd inn i et av HUB75 panelhullene, og en 6 mm M3 skrue for å feste skjoldet til distansen. Hvis du bruker perfboard i stedet for et brødbrett, blir det tynnere, og du trenger en kortere avstand
• Skriverpapir

• Avtakbar tape

  f.eks. Maskeringstape

• Blyant

• Knott for encoder

  Koderen kommer ikke med en plastknott, bare metallkoderakselen. Finn en du synes ser bra ut

• Lue til glidebryteren

  Glidebryteren kommer med en hette, men den er lysegul, og kanskje ikke det riktige utseendet mot den svarte bilderammen. Finn en du synes ser bra ut

• Valgfri

  • 2m 60 LED/m APA102 stripe

  • APA102 stripe rettvinklede kontakter

    Dette gjør det lettere å koble de rette vinklene, ellers bruk bare kort ledning

  • JST-SM hann- og hunngrise
  • Tønneplugg til terminalblokkadapter (for APA102 Strip)
  • Jumper Wire for å koble til strømforsyning og fatkontakt
  • Ledning/krympeklemmer for å koble APA102 fatplugg til strømforsyning

  • Ikea Mosslanda Hylle

    å holde rammen på veggen

  • 3 mm MDF

    2 mm MDF inkludert i Ribba -rammen er ikke solid nok til å holde panelene med bøyning i midten. Det er ikke et problem i det minste i utgangspunktet hvis rammen er montert oppreist på en vegg, men over tid kan den synke. Hvis du har lett tilgang til 3 mm MDF eller et annet tykkere trepanel, kan det være en god oppgradering å gjøre i begynnelsen

• Verktøy

  • 34 mm hullsag

    • Jeg brukte den lille sagen i Ikea Fixa Kit
    • Et litt større hull er nok greit
  • Bore

  • Drillbits

    • Jeg brukte en 5/32 "(~ 4 mm) bor for skruehullene
    • En større bit for de polariserende pinnene
    • En 17/64 "(6,75 mm) bor for encoderakselen
    • En forstmmerskrue på 16 mm (eller 18 mm?) For boring av plass til kodere og potensiometer
    • En liten bit for encoder og potensiometer pilothull
  • Skrutrekkere
  • Hobbykniv
  • Nåltang
  • Pin eller noe skarpt, for eksempel fra en nål eller en tommelstang
  • Blyant og/eller penn

Trinn 1: Planlegg bygg

Instruksjonene er for å bygge en ramme på 96x96, men dette prosjektet kan skaleres til andre størrelser. Du kan starte i det små med et 32x32 P6 (6 mm pitch) panel som også passer fint inn i vanlige skyggeboksrammer (se SmartMatrix Display). Du kan få fire ganger så mange piksler med ramme i samme størrelse ved å bruke et 64x64 P3 -panel i stedet. Det er mulig å kjøre en skjerm større enn 96x96, 128x128 er mulig, men med et kompromiss med en lavere oppdateringsfrekvens (ca. 160 Hz).

Trinn 2: Lag en mal

Du lager en mal som kan brukes til å markere hullene som trenger boring på baksiden av rammen. Du kan lage en mal ved hjelp av et stort ark eller noen få ark som er limt sammen.

Legg ut alle panelene slik de blir installert i rammen, med LED -siden ned. Påfør tape på ytterkantene der to paneler møtes, og pass på at panelene skyves tett sammen. Du vil at malen skal holde panelene tett sammen, ellers kan det være et synlig gap i lysene der det er ekstra plass mellom to paneler.

Malen må fange opp funksjonene til senterpanelet, og minst de nærmeste skruehullene på de ytre panelene, ett fra hvert panel. Sørg for at papiret er stort nok til å fange alle disse funksjonene.

Legg papiret på baksiden av panelene. Det er noen funksjoner på baksiden av panelene som forhindrer at papiret sitter flatt. Polarisasjonspinnene (pinnene som stikker opp fra baksiden av panelet) er i veien, det samme er strømkontaktene. Lag noen små hull slik at disse funksjonene kan gå gjennom papiret slik at det sitter flatt. Tape nå papiret ned slik at det trekkes tett flatt mot baksiden av panelene.

Bruk fingeren til å gni inn funksjonene på panelene under malen slik at de er preget på papiret. Sørg for at du dekker alle skruehullene, 2x8 HUB75 -kontaktene og strømkontakten fra sentralpanelet, og minst de nærmeste skruehullene fra de ytre panelene. Fjern nå tapen fra panelene.

Merk siden av malen som var vendt mot deg under preging med en blyant. Malen representerer bunnen av panelene, så skriv "BUNN" på siden som vender mot deg. Finn ut hvilken side av panelene som er "opp" (panelene har vanligvis piler på baksiden, en som indikerer dataflyten fra en HUB75 -kontakt til den andre, og en annen som peker mot toppen av panelet). Tegn en pil som peker opp, og skriv opp på malen.

Trinn 3: Overfør malen til baksiden av rammen

Bøy tappene på baksiden av rammen og demonter rammen hvis du ikke allerede har gjort det. Ta tak i MDF -arket som utgjør baksiden av rammen, og sett de andre bitene til side. Hvis du bestemte deg for å bruke et tykkere 3 mm MDF -ark, ta det i stedet. Hvis du bryr deg om orienteringen til MDF -arket når det er inne i rammen, legger du siden du vil vende ut på et bord som vender mot deg, og legger kanten du vil være på toppen, vekk fra deg på bordet. Legg nå malen på toppen, med "BUNN" synlig, og "Opp" -pilen vendt bort fra deg. Sentrer malen slik at midten av senterpanelet er i midten av MDF -arket. Tape malen ned slik at den ikke beveger seg under merkingen.

Lag hull i midten av hver funksjon som trenger boring på malen: skruehull, polariserende pinner (det skal allerede være hull der), HUB75 -kontakt, strømkontakt. Bruk nå en penn eller blyant til å markere midten av disse funksjonene på MDF -arket. Hvis malen din ikke var stor nok til å fange opp alle funksjonene til alle panelene, fjerner du malen og plasserer den på nytt slik at du dekker til et annet panel ved hjelp av skruehullfunksjonene du allerede har merket for å justere malen. Gjenta til alle funksjonene er merket.

Gå nå tilbake over MDF og sørg for at alle funksjonene er merket. Alternativt kan du skrive “PEG” ved siden av polariserende pinner, og “BIG” ved siden av HUB75 og strømkontakter, slik at du vet hvilke hull som må bores større.

Trinn 4: Bor hull i MDF -ark

Bor alle senterpanelhullene først. Start med 5/32 (4 mm) bits. Bytt til en litt større bit for polariserende pinner, som ikke er merket like nøyaktig på malen, og trenger derfor et større hull for de løsere toleransene. Bruk hullsagen til å bor HUB75 -kontakten og strømkontakthullene.

Tilpass en test med et av panelene - husk at panelet skal monteres med LED -siden ned på bordet, under MDF -arket - er hullene på linje med panelet? Bor på nytt om nødvendig.

Trinn 5: Test passform før du borer flere hull

Bor nå noen (ikke alle) hull for panelene ved siden av midtpanelet. Bare to skruehull per panel, pluss de større hullene for polariserende pinner er nok. Fest senterpanelet løst med et par skruer. Bruk nå et annet panel for å kontrollere at de få hullene du boret for de ytre panelene var riktig justert. Hvis du ikke ser midten av panelets skruehull når du presser panelet tett mot sentralpanelet, er det noe som skjer. Gjør alle nødvendige justeringer i de gjenværende merkene for å sikre at panelene monteres tett sammen, før du borer gjenværende hull for de tilstøtende panelene.

Nå forlater det bare hjørnepanelene. Du vet hva du skal gjøre nå: bore noen hull, sjekk passform, juster og bor deretter de gjenværende hullene.

Trinn 6: Monter og test strømforsyningen

Strømforsyningen kan monteres på baksiden av MDF -arket. Se om eksisterende hull for panelet er et praktisk sted å montere strømforsyningen, og bruk en lengre skrue om nødvendig for å feste strømforsyningen gjennom MDF til et av panelene.

Koble strømforsyningen til veggstrøm hvis den ikke kommer forhåndskoblet. Vær veldig forsiktig med dette trinnet, og se strømforsyningsinstruksjonene og advarslene og andre opplæringsprogrammer for instruksjoner, ettersom du arbeider med farlige spenningsnivåer. Når du er sikker på ledningene, kobler du strømmen til veggen og bruker et multimeter for å kontrollere at det kommer 5V ut av strømforsyningen. Noen rekvisita har en justeringsskrue som kan være nødvendig å snu for å slå inn spenningen til riktig nivå.

Trinn 7: Monter paneler

Bruk skruer for å feste alle panelene på baksiden av MDF. Fire skruer per panel er nok nok, men bruk gjerne alle skruene hvis du vil.

Trinn 8: Tråd opp paneler

Koble båndkablene til HUB75 -panelene. SmartLED -skjoldet monteres nederst til høyre på rammen (når du ser det bakfra). Bruk en lang båndkabel for å koble skjermen til inngangen på det nederste venstre panelet. Led nå panelene med korte båndkabler fra venstre til høyre, og lange båndkabler fra utgangene på høyre side av panelene, til inngangene på venstre side av panelet, fra bunn til topp. La den siste HUB75 -utgangen være tilkoblet.

Koble strømforsyningskabler til panelene, og koble dem til 5V strømforsyningsutgangene (rød ledning er 5V, svart ledning er jord).

Trinn 9: Monter SmartLED Shield og Teensy 4

Følg [SmartLED Shield for Teensy 4 instruksjonene] (https://docs.pixelmatix.com/SmartMatrix/shield-t4.html) for å montere Teensy og skjold.

Trinn 10: Programmer Teensy med enkel skisse for testing

Bruk FastLED_Functions -skissen for å teste panelene dine. Endre eksempelet slik at det samsvarer med størrelsen på panelene og ledningsretningen (topp til bunn eller bunn til topp). Slå på panelene og Teensy, og last opp skissen via USB. Hvis du ser nei problemer, juster ledningene eller skissen til alt vises som det skal.

Trinn 11: Valgfritt: Wire Up APA102 Strips

APA102 -stripene krever litt mer arbeid å montere og lodde for å få stripene til å passe på baksiden av rammen. Klipp strimlene i lengden for å passe på baksiden, og lodd hjørnene ved hjelp av rettvinklede adaptere som starter fra nedre høyre og dekker toppen, venstre og deretter bunnen. Hvis du monterer rammen på en hylle, vil du kanskje at bunnlisten skal monteres under hyllen, i så fall må du lodde JST-SM pigtails for å få tilkoblingen, og la hyllelisten være avtagbar når du trekker rammen ned.

Trinn 12: Planlegg å kutte hull i rammen

De roterende koderne og glidepotensiometret trenger hull boret i sidene av rammen for montering og tilgang. Jeg brukte en forstner -bit til å bore hull som ikke gikk helt gjennom MDF -rammen, men hvis jeg skulle gjøre dette igjen ville jeg brukt forskjellige verktøy. MDF tilstoppet bitene ofte og ville begynne å brenne av friksjonen. Jeg har en følelse av at en kombinasjon av kniv og meisel (eller noe annet for å rive ut materiale), ville fungere bedre.

Merk posisjonen for koderne og Slide -potensiometeret. Koderne har flere tilkoblinger, så jeg legger dem på høyre side av rammen (når du vender mot baksiden), så de er nærmere SmartLED -skjoldet for å forenkle ledningen. Jeg satte glidebryteren på motsatt side av rammen slik at det er enkelt å bruke kontrollene etter å føle, uten at det ved et uhell berører feil kontroll. Sett gjerne kontrollene på et annet sted. I så fall kan det være lurt å flytte SmartLED -skjoldet for å være nærmere kontrollene.

Trinn 13: Klipp hull for kodere

Merk plasseringen for den første koderen på innsiden av rammen. Sørg for at hullet er sentrert i rammens dybde, målt fra utsiden. Hvis du bruker en forsterbit, borer du ned det meste, men ikke går helt gjennom rammen. Gå minst like dypt som metallskallet på koderen. Bor nå senterhullet med en 6,75 mm (17/64 ) bit.

Koderen passer ikke inn som den er, men du kan i det minste markere plasseringen av monteringshullet og deretter bore et lite styrehull for monteringsskruen.

Gjenta for den andre koderen.

Trinn 14: Klipp hull for lysbildepotensiometer

Merk plasseringen for lysbildepotensiometret på innsiden av rammen. Jeg markerte plasseringen av metallskjoldet og lengden på sporet. Sørg for at sporet for lysbildet er sentrert i rammens dybde, målt fra utsiden. Hvis du bruker en forsterbit, borer du ned det meste, men ikke går helt gjennom rammen. Gå minst like dypt som metallskallet på potensiometeret. Gjenta boringen for lengden på metallskjermen. Bruk en kniv og stållinjal til å kutte sporet på utsiden av rammen. Fortsett å ta bort materiale til det er bredt nok til at lysbildet kan gå gjennom hele bevegelsesområdet uten å komme i kontakt.

Lysbildet passer ikke inn som det er, men du kan i det minste markere plasseringen av monteringshullet, og deretter bore et lite pilothull for monteringsskruen.

Trinn 15: Bøy kontakter for kontroller og testtilpasning

Kontrollene har alle pinner som er upraktisk vendt inn i rammen i stedet for vekk fra rammen hvor du kan få tilgang til dem. Du kan bruke et loddejern for å omorientere kontaktene, men det er raskere og enklere å bare bruke nåletang. Vri forsiktig plastavstandsstykket av pinnene. Bøy deretter hver pinne slik at den fortsatt er en rett vinkel, men flat mot brettet. Bøy den litt lenger, så den peker litt tilbake og det er plass til å koble en krympet ledning til den.

Nå skal kontaktene kunne passe inn i rammen. Gjør en testpass, og ta bort materiale etter behov til det sitter godt. Ikke monter dem enda, da det er lettere å gjøre etter at diffusoren er lagt til.

Trinn 16: Skjær hull i MDF -ark for kontrollkontakter

MDF -arket trenger hull for at kontrollkontaktene skal stikke ut. Klipp bort noen mm fra arket der kontaktene skal gå.

Trinn 17: Legg til diffusor

Hvis du bruker akrylitt frostet akryl, kan du legge den til rammen nå. Hvis du bruker en annen stiv diffusor, kan du legge den til i stedet. Hvis du bruker et papir eller en film for diffusor, kan det være lurt å tape den på den fleksible plasten som følger med rammen, slik at den forblir på plass etter at rammen er montert. Legg til hvilken diffuser du bruker nå.

Trinn 18: Fest lysbilde og kodere

Nå kan kontrollene legges til rammen, med monteringsskruer for å holde dem på plass. Noter navnene på pinnene før de skrus inn og er utilgjengelige. Det kan være lurt å skrive signalnavnene på baksiden av MDF -arket. Stram mutrene på koderne på utsiden av rammen.

Trinn 19: Monter rammen

Nå kan skjermdelen av rammen monteres og testes. Sett avstandsstykket forsiktig inn i rammen, unngå kontrollene. Sett inn MDF -arket med paneler, og brett noen få tapper ned for å unngå at det faller ut. Slå på og gjør en visuell inspeksjon for å sikre at det ikke er støv eller rusk eller noe på innsiden av diffusoren som blir vanskelig å fjerne når hele rammen er satt sammen. Rydd opp etter behov, og brett deretter ned alle tappene.

Trinn 20: Wire Up Slide og Encoders

Bruk jumperkabler for å koble kontrollsignalene til brødbrettet eller perfboardet. Du må opprette flere tilkoblinger til disse signalene, så dediker en rad til hver hvis du bruker et brødbrett: 3.3V, GND.

Glidebryterforbindelser:

• 3.3V
• AGND
• Pin 23
• Legg til kondensatoren mellom 3,3V og AGND ("-" merking går til AGND)

Encoder 1 -tilkoblinger:

• 3.3V
• GND
• CLK 16
• DAT 17
• SW 18

Encoder 2 -tilkoblinger:

• 3.3V
• GND
• CLK 19
• DAT 20
• SW 21

Trinn 21: Forbered-g.webp" />

Følg denne opplæringen om Adafruit Learning System for å forberede-g.webp

• Tunnel av u/rddigi på Reddit/r/perfectloops
• Trippy psykedelisk flytende-g.webp" />
• “Jungle Terror” av Protobacillus CC BY-SA
• "Prosessvekstsmerter"

Last-g.webp

Trinn 22: Last inn skisse og test

Last ned GifInterpolation -skissen, kompiler og last opp.

Sørg for at koderne fungerer (endrer lysstyrke og-g.webp