Сборка LED-сканера за 4 шага: практическое руководство

LED стали доступными и дешёвыми источниками света. Из них делают красивые световые проекты — например, LED-сканер (бегущая строка).

LED-сканеры дают интенсивное светодиммирование, улучшая освещение и создавая эффектные визуальные эффекты. Применяются в автоматизированных программах анти-кражи, защищая данные карт.

Мощность сканера растёт — и цена. В статье соберём простой LED-сканер без печатных плат и множества компонентов. Используется эффект «туда-обратно» для эффекта «преследования» (chaser).

Как собрать простую схему LED-сканера

Используем MOSFET, Arduino и 16 LED. Схемы:

Шаги

Шаг 1: Материалы, размеры и компоненты

• 10 Вт LED — 16 шт.
• Резистор 750 Ом 1 Вт — 1 шт.
• Плата TLC5940 Breakout — 1 шт.
• Радиаторы — 16 шт.
• Алюминиевый уголок ½" × 1½" × 6 фут — 1 шт.
• БП 12 В — 1 шт.
• Стойка для сканера — 1 шт.
• Arduino Pro Mini — 1 шт.
• Транзистор 2N3904 — 1 шт.
• Провод 22 AWG для сигналов — 1 шт.
• Провод 18 AWG для питания — 1 шт.
• Винты, гайки, паяльник, припой, резьбовые инструменты (8-32, 4-40), дрель, термоусадка, стяжки.

Шаг 2: Сборка LED-модулей

Каждый модуль нужен стабилизатор тока. Берём радиаторы, сверлим отверстия 4-40 под LED. В алюминиевом уголке — отверстия 8-32. Крепим радиаторы винтами 4-40. Выводы эмиттера гнем для радиатора. Средний вывод оставляем прямым. Правый вывод транзистора гнем под 90°.

Остальные выводы расходим под ~45°, делаем полупетли на концах. Припаиваем полупетли к выводам радиатора. К правому выводу подключаем резистор 75 Ом. Правый вывод (90°) делаем петлю для земли. Работаем точно — избегаем ошибок измерений.

Центральный вывод радиатора → катод (минус) LED. Повторяем для 15 остальных модулей.

Шаг 3: Подключение Arduino и Breakout Board

Объединяем земли плат. Нестабилизированный вход RAW Arduino соединяем с VCC breakout (до 17 В на обоих стабилизаторах 5 В). Сначала прошиваем Arduino.

Код: назначаем fade-функцию на один LED, ждём 40 мс, переключаемся на следующий. Время затухания 470 мс. После сканирования в одну сторону — в обратную. Легко изменить направление или количество LED.

Диапазон fade: 0–4095 (полностью вкл → полностью выкл).

#include "Tlc5940.h"
#include "tlc_fades.h"
TLC_CHANNEL_TYPE channel;
void setup() {
  Tlc.init(4095);
}
uint16_t duration = 470;
int maxValue = 4095;
int fadeTime = 40;
uint32_t startMillis;
uint32_t endMillis;
void loop() {
  if (tlc_fadeBufferSize == 0) {
    startMillis = millis();
    endMillis = startMillis + duration;
    for (int i=0; i<16; ++i) {
      tlc_addFade(15-i, 0, maxValue, startMillis+fadeTime*i, endMillis+fadeTime*i);
    }
  }
  tlc_updateFades();
  delay(5);
  if (tlc_fadeBufferSize == 0) {
    startMillis = millis();
    endMillis = startMillis + duration;
    for (int i=0; i<16; ++i) {
      tlc_addFade(i, 0, maxValue, startMillis+fadeTime*i, endMillis+fadeTime*i);
    }
  }
  tlc_updateFades();
  delay(5);
}

Шаг 4: Монтаж LED-модулей

На алюминиевом уголке отмеряем 16 равных отверстий, крепим модули. Добавляем отверстия для Arduino и breakout.

Крепим радиаторы винтами 8-32. 16 LED делим на 4 группы по 4. Соединяем каждую группу в точку с проводом 18 AWG. Все 4 силовые линии + питание платы → провод 16 AWG → БП 12 В.

Управляющие линии модулей → коллекторы транзисторов → breakout board. Стяжки для порядка.

Проверяем соединения перед включением — ошибки сгорят LED. Включаем — наблюдаем свечение.

Итоги

LED-сканеру нужен стабилизатор тока. Главный компонент — NPN-транзистор 2N3904. На прямом смещении база-эмиттер даёт падение напряжения, которое работает на токосенсорном резисторе — туда уходит ток LED к земле.

Стабилизатор тока работает в трёх режимах: 1) постоянный ток без управления, 2) прямое управление Arduino, 3) управление через SparkFun breakout.

Вопросы — обращайтесь, всегда рады помочь.