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Autor Tópico: Opiniões sobre matriz de LEDs  (Lida 1582 vezes)

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Offline samc

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Opiniões sobre matriz de LEDs
« em: 16 de Janeiro de 2015, 15:14 »
Viva, um dos projetos que pretendo realizar este ano são uns “word clocks“ para oferecer como presente. O projeto em si não é nada de extraordinário e existem centenas de projetos iguais na Internet. No entanto, após analisar os diversos projetos existentes, não cheguei a um consenso sobre qual o esquema o que apresenta mais vantagens e decidi desenvolver o meu projeto. Para isso, gostava de obter as vossas sugestões.

O relógio irá ser composto por uma matriz de 11x11 + 4 LEDs brancos (total: 125). O objetivo é ligar os “pixels” individualmente e não apenas em conjuntos.

O brilho dos LEDs será regulável e controlado como um todo (não individualmente) e o ideal seria aproveitar o brilho máximo dos LEDs quando fosse possível. Utilizarei uma LDR para controlar a luminosidade automaticamente.

A alimentação estaria a cargo de um transformador simples de telemóvel 5V 1A e poderia tanto utilizar um microcontrolador de 5V como de 3.3V consoante o que fosse mais vantajoso.

O objetivo é realizar o projeto da forma mais barata possível e com o mínimo de trabalho. Como este projeto é principalmente trabalhoso (soldar dezenas de LEDs) adicionar qualquer componente extra como resistências em série em cada LED seria de evitar.

Na minha pesquisa encontrei diversas formas de controlar os LEDs, tanto poderia utilizar um 74HC595 (shift registers) para controlar a matriz ou então controlar os LEDs com um driver como o MAX7219/7221 ( http://www.maximintegrated.com/en/products/power/display-power-control/MAX7219.html ) através de "multiplexing".
No entanto, esse IC utiliza apenas uma resistência limitadora de corrente que é calculada facilmente para os LEDs (ver anexo) utilizados supondo que se está a utilizar uma cadeia de LEDs. Como estarei a utilizar uma matriz de LEDs, o problema é quando estiver a ligar diversos LEDs simultaneamente, a resistência irá limitar demasiado a corrente e o brilho dos LEDs será muito inferior.

Os LEDs que pensei utilizar seriam um destes:
SMD 3528 – Vf: 3.0-3.2V; Iv: 6-7 lm (no eBay não mencionam a corrente mas noutros sites especificam uma Forward current de 50mA - http://www.ebay.com/itm/500-pcs-SMD-SMT-3528-Super-bright-WHITE-LED-lamp-Bulb-GOOD-QUALITY-/300809545463?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item4609a566f7 )
5mm – Vf: 3.0-3.2V;  lv: 12000-14000 mcd (no anúncio do eBay não mencionam a corrente If http://www.ebay.com/itm/500pcs-F5-5mm-White-Round-Superbright-LED-Light-LED-lamp-GOOD-QUALITY-/300819920796?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item460a43b79c )
Ainda não decidi bem os LEDs a utilizar, mas talvez utilize os tradicionais de 5 mm por facilitarem a montagem e evitarem uma PCB improvisada (é só fazer o furo e soldar os pernos uns aos outros).


Gostaria de saber qual é a vossa opinião sobre qual é a melhor forma de controlar uma matriz de LEDs desse tamanho de uma forma simples e barata.

Obrigado desde já pelas respostas.

Offline senso

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Re: Opiniões sobre matriz de LEDs
« Responder #1 em: 16 de Janeiro de 2015, 15:25 »
A maneira mais barata, isto:
http://www.ebay.com/itm/NeoPixel-1-4-60-Ring-WS2812-5050-RGB-LED-w-Integrated-Drivers-/331353796220?pt=AU_Gadgets&hash=item4d2639ae7c

Que são leds RGB endereçaveis com gerador de pwm dentro e até um attiny serve para a parte do relógio, ou um pic, ou um arm qualquer, existe milhão e meio de bibliotecas para os ws2812, bit-bang, via DMA's, SPI's, UART's, timers, N maneiras de fazer o mesmo.

EDIT:
Passou-me ao lado a parte do word-clock lol.

Sendo assim, tens muitos drivers de leds diferentes, eu usaria um driver dedicado á lá PCA98xx ou um TLC5940 e depois algum multiplexing.
« Última modificação: 16 de Janeiro de 2015, 15:29 por senso »
Avr fanboy

Offline samc

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Re: Opiniões sobre matriz de LEDs
« Responder #2 em: 16 de Janeiro de 2015, 16:30 »
Obrigado senso. Não conhecia o TLC5940, existe até um pormenor novo para mim: 6 bit current limit control!
Será que dá para resolver com isto o problema da resistência limitar demasiado a corrente no caso de estarem ligados todos os LEDs numa linha da matriz?

Offline senso

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Re: Opiniões sobre matriz de LEDs
« Responder #3 em: 16 de Janeiro de 2015, 16:49 »
O TLC5940 tens drivers de corrente constante, no caso desse chip em especifico são mesmo 16 canais independentes com uma resolução de 12 bits cada, mais 6 bits de correção para quando são usados para displays grandes para fazer correção da cor.

O TLC5940 é meio chato, porque é meio burro, só sabe contar até 4095 e depois tens de lhe fazer reset ao contador e tens de lhe dar tambem o sinal de clock, se quiseres código para atmega eu tenho mas tambem encontras muito código por ai, o "senão" é que o TLC é um driver low side, ou seja, multiplexing só no lado do anodo(positivo) do led, mas como tu controlas o sinal de clock do TLC tambem é muito facil ter multiplexing sincronizado.

Mais simples tens o PCA9685, que é tambem um driver de leds, mas não tem fontes de corrente constante á saida, mas sim saidas configuraveis, tanto push-pull como open-collector, com 16 pinos de saida, 12 bits de resolução e interface i2c, já usei, é meio teimoso quando queres mudar a frequencia do oscilador interno para variar a frequencia de pwm, mas funciona bem, e é mais barato que os TLC's.
Avr fanboy

Offline samc

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Re: Opiniões sobre matriz de LEDs
« Responder #4 em: 16 de Janeiro de 2015, 17:34 »
Será a primeira vez que irei trabalhar com matrizes de LEDs, então tudo isto é novo para mim e vai demorar algum tempo até absorver os conceitos fundamentais. Aliás não fazia ideia que seria necessário corrigir a cor em displays grandes, mas faz total sentido no caso do multiplexing.

Por acaso o PCA9685 está um bocado caro e o package dele é SOT, por isso já estará fora de questão. Como tenho espaço e quero reduzir os custos (não utilizar uma PCB personalizada) vou ter de utilizar o DIP package.
Vou estudar durante este fim de semana o TLC5940 (fica a menos de 1 Eur cada) e ver se as desvantagens que apontaste não ultrapassam as vantagens (16 canais PWM, etc.)
 ;)

Offline senso

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Re: Opiniões sobre matriz de LEDs
« Responder #5 em: 16 de Janeiro de 2015, 21:19 »
Desceu drasticamente de preço então, ainda á uns meses passava dos 3€ cada um, não são desvantagens por assim dizer, são diferenças, e se queres um micro "lento" pode ser um tiro no pé.
Avr fanboy

Offline samc

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Re: Opiniões sobre matriz de LEDs
« Responder #6 em: 02 de Junho de 2015, 19:30 »
Devido a vários pormenores, tive de deixar este "projeto em hibernação", no entanto, tenciono retoma-lo durante este ano.
Acabei por pesquisar mais a respeito do tlc5940 e com um preço tão baixo, deve ser a minha principal escolha. A minha dúvida seria se devia utilizar um driver para cada conjunto de leds ou se devia optar pelo multiplexing.
Para já vou descartar o multiplexing devido às seguintes razões:
o investimento em 8 drivers não será alto, talvez até simplifique a ligação  e solda de todos os fios (não preciso de criar uma matriz) e em termos de código até será mais fácil escrever um código onde possa ter vários leds ligados com níveis de luminosidade diferentes (pode criar uns efeitos visuais interessantes).

Caso esteja a pensar mal ficava grato se me corrigissem.
Depois coloco aqui o esquema para poderem opinar sobre estou a cometer algum erro/estou a esquecer-me de algum componente de proteção do circuito

Offline vicardosof

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Re: Opiniões sobre matriz de LEDs
« Responder #7 em: 04 de Junho de 2015, 17:36 »
Já fiz alguns projectos de paineis de LEDs, por volta de 1440 por painel. Com uns 74HC595, ULN2803, um PIC e uns TIPs comsegui de forma fácil usar tanto leds SMD quando de 5mm ao brilho máximo. Na maioria desses LEDs podemos usar a corente de pico, quando estão multiplexados de alguma forma (100mA).