基于霓虹灯串行级联LED选择脉冲频率和宽度实现调节电压

为了像使用“ neopixel”一样使用INS-1霓虹灯，我开始了此次项目。

INS-1的体积小，并且由于采用了镜头式前面板，因此可以产生漂亮的点。加上其击打电压最大为100V，低于常规数字。

 

 

 

 

拖延

在尝试制作5V至100V小型且简单的升压电源时，我才发现它的制作很简单。我们只需要达到启动电压0.5mA。由于各管之间的亮度还不均匀，因此不需要很强的电压精度。而且它没有信号发生器，只有一个二极管和一个线圈，且高频下用晶体管对地短路。

有了模仿流行的串行级联LED的想法，例如WS2812或SK6812，即所谓‘Adafruit‘NeoPixel’。

当我凭着经验选择元件时，我观察到要达到100V的关键参数是低电阻线圈和MOSFET。可通过选择脉冲频率和宽度来调节电压。

达到100v只需要几个脉冲。

通过驱动晶体管，可以直接通过pwm进行灯泡亮度控制。它是通过100KHz的脉冲频率和500Hz的PWM实现的。

 

这使我选择了微控制器。所需的外设是SPI，PWM，定时器，NCO和逻辑单元。

首先遇到的问题是SPI每日链传播延迟。数据从输入到输出需要花费一些时间。如果我们对所有设备使用相同的时钟线，则数据将相对于时钟快速异相。可通过同时延迟每个设备上的时钟，并在一侧具有数据和时钟输入信号，而在另一侧具有数据和时钟输出信号来解决该问题。

幸运的是，此PIC有4个逻辑单元，因此可以像行缓冲器一样使用一个来延迟时钟。在此项目中，逻辑单元延迟几乎与SPI逻辑相同。

剩下的唯一问题就是上升沿和下降沿检测，它们略有不同。它导致一种时钟脉冲展宽，即占空比的变化。

 

原型已经可以使用了，印刷的电路板要有最小的占位面积，同时将连接保持在灯泡的对面。

 

从OSHpark和JLCPCB订购了这些板。两者都是非常好的板子。OSHPark具有金色涂层，而JLCPCB具有V-cut选项。

 

开始漫长的焊接过程。

 

矩阵

对于显示器，制作了8×8像素的矩阵块。

 

并由ESP32控制。得到了第一个结果。

两个3D打印支脚的简单铝板，添加了几个插槽以选择倾斜度。

 

 

 

编码

使用带有arduino框架和Platform.io IDE的ESP32 。还可以扩展AdafruitGFX库。

结论

在全亮度下，每个像素大约20mA，总共384个像素大概为8A。一切都是在5V电压下进行的，因此当所有像素完全点亮时，大约需要40瓦。均由10A 5V电源供电。

它不是第一个由霓虹灯灯泡制成的矩阵，这是由Robin Sterling（@RC_sterling）制造的 一个很好的模块化矩阵：

在玩完了flipdot矩阵之后，在上面显示了一个不良的苹果动画（dot flippers投影），我忍不住要与Neon像素矩阵进行相同的配置。

因此，我从8x48更改为16x24矩阵形状，并在ESP32上使用了相同的套接字服务器代码。

我们可以猜测灰度能力，但这并不理想。
       责任编辑:pj