三角形のディスプレイを作ってみる①

正三角形にLEDを並べたらどうなるだろうと考えた。というのも正三角形はディスプレイのベースとしては汎用性があり、平面上に並べることも、立体状に組み立てることもできるからである。球体に近い立体だと正4面体、正8面体、正20面体があり、正5角形も作ればより球に近い切頂二十面体(サッカーボール型)も作ることができる。要はバーサライタで実現していたような立体のディスプレイを回転なしに作りたいのである。

最小単位

正三角形ディスプレイの最小単位は正三角形の重心に1つのLEDが配置されている形である。

単色LEDかフルカラーLEDか

単色のチップLED+I2C通信のLEDドライバーICの組み合わせ、もしくはマイコン内蔵フルカラーLEDで作るかの検討。

単色LED+I2C通信LEDドライバー

・単色256諧調
・16個、または9個のLED+ドライバICで1セット
・I2Cなので、複数つなげる時の配線の自由度が高い
・各LEDに抵抗が必要
・I2Cアドレスの設定が必要
https://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-13211/

マイコン内蔵フルカラーLED (WS2812-2020)

・フルカラー(256^3諧調)
・一つのモジュールでの数の制限はなし
・モジュール同士は信号線を1列に接続する必要あり
・パスコンを追加する必要がある?
https://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-15068/

マイコン内蔵フルカラーLEDを使用した方が部品数の少なさと、コスト面でも有利そうなため、この方式での作成を検討する。

回路設計

一つの基板(モジュール)にはLEDを4,9,16,…個載せることができるが少なすぎると基板が小さく配線が大変で、多すぎるとLEDの数が膨大になる。

LEDが16個のバージョン

信号と電源のパッドは真ん中に集約。パスコンは配置し忘れてる。一辺28mm(LED同士の距離は4mm)なので十分小さいのだが、正20面体とか作ると320個もLEDが必要なので、9個バージョンの設計に移行。

LEDが9個のバージョン

一辺は21mm。面付した時に信号と電源をどうやって隣のモジュールに渡すかが課題で、信号のOUTを底辺、INを他2辺に配置し、基板を傾けることでOUTとINをつなぐことができる。設計しているときは天才的なヒラメキ!と思っていたが、LEDの並びが斜めになるのでプログラミングの時に位置関係が面倒になりそう。。。ということでこの案はボツに

試行錯誤の上、最終的には3つの角それぞれにINを1個(頂点)、OUTを2個(底辺側)配置し、どの角度でも隣り合わせで配線できるようにした。面付では上下を入れ替えて隣り合わせに配置した。パスコンは3個まで配置可能。

表面(LED側)

裏面(信号と電源のパッド側)

面付(100mmx100mm以内になるように、40個分配置)

基板の発注

発注はPCBgogoで行いました。最安条件で10枚までなら5ドルという驚異的な安さ。
今回はリフローにも挑戦したいのでメタルマスクも発注。こちらは枠なしで10ドル。

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