POV Display:
POV ist eine Abkürzung für "Persistence of Vision". Mein Display besteht aus 10 funktionsfähigen LEDs, die senkrecht zueinander auf einer Platine platziert sind. Du denkst dir jetzt bestimmt "wieso Display?". Diese Frage wird spätestens in der Funktionsweise erklärt, doch bis dahin erstmal die Teile und der Aufbau.
| Bezeichnung | Preis (bzg. AliExpress) |
|---|---|
| Motor | 3 € |
| LEDs | 100 Stücke / 1,37 € |
| Arduino Pro Mini | 1,58 € |
| 3,7 Volt LiPo | 3 € |
| Kabel | variiert |
| Lochraster Platine | 2 € |
| Schalter + Brett + Stromversorgung | 3 € |
| Magnet | Haushalt |
| Hall Effekt Sensor | 10 Stücke / 0,69 € |
| Arduino Programmier Kentnisse | kostenlos (Robotik AG, Youtube) |
Aufbau:
Motor + LEDs (Grundplattform)
Als erstes brauch man ein stabiles Brett, auf das später alles verbaut werden kann. Nun suchen wir uns die Mitte und bohren oder sägen dort ein Loch für den kleinen Motor. Dieser Motor soll unsere Plattform später drehen. An dem Motor wird eine dementsprechende Stromversorgung angeschlossen und durch einen Schalter unterbrochen, um das Ganze später einzuschalten.
Als nächstes ist die Plattform wichtig. Hierbei ist es einem selbst überlassen, wie man sie baut. Das wichtige ist später, das man ein Gleichgewicht auf beiden Seiten hat. Auf der einen Seite befinden sich nämlich die LEDs und auf der anderen der Akku und der Arduino Pro Mini. Ich habe die Seite mit den LEDs länger ausgeschnitten als die Seite mit dem Akku. Später musste ich unter den LEDs noch eine kleine Mutter kleben, um die Seiten auszubalancieren, sonst würde das Brett später über den ganzen Tisch hüpfen.
Arduino Pro Mini
Der Arduino Pro Mini ist das Herzstück und steuert die LEDs an. Bei diesem Projekt geht es um extrem schnelles an und ausschalten der LEDs im Mikrosekunden bereich. Der Arduino Pro Mini kann das mit Leichtigkeit und ist deshalb sehr nützlich, weil er auch sehr klein ist und mit einer mindest Spannung von 3,3 Volt arbeitet.
Hall Effekt Sensor
Der Hall Effekt Sensor ist für dieses POV Display ziemlich wichtig. Dieser befindet sich ganz außen an der Platine auf der Unterseite. Auf dem Brett ist dann noch ein Magnet etwas höher gelegen, der sich ganz knapp unter dem Hall Effekt Sensoren befindet, natürlich nur, wenn der "Rotor" genau an dieser Position ist. Die Funktionsweise des Sensors ist ziemlich einfach. Sobald er über den Magnet wandert, ändert sich der Widerstand und man kann mit der digitalRead Funktion von Arduino ein HIGH Signal messen. Näheres in der folgenden Funktionsweise.
Funktionsweise:
Wir haben nun die 10 LEDs und nennen das Ganze ein Display. Doch warum ein Display ? Angenommen der Rotor mit den LEDs dem Akku und dem Arduino Pro Mini dreht sich durch den Motor. Würde man nun eine von den 10 LEDs einschalten, würde man in dem vollen Kreis eine Linie kriegen, die auch einen vollen Kreis bildet und so hoch wie eine LED ist. Hätte man alle 10 LEDs übereinander an, wäre es auch ein Kreis, jedoch ein voll ausgefüllter, da alle LEDs durch die schnelle Kreisbewegung an allen Orten an zu sein scheinen. Das Auge wird durch die schnelle Rotation getäuscht. Um aber nun Buchstaben oder ähnliches anzeigen zu können, brauchen wir die LED nicht immer an, sondern immer nur zu bestimmten Zeiten. Als erstes kommt der Hall Effekt Sensor ins Spiel. Bei dem Magnet ist die Null Position des Displays. Immer wenn der Rotor über den Magnet fährt, werden die LEDs zurückgesetzt. Um als Beispiel ein H darzustellen, bräuchte man eine Reihe mit allen LEDs an, dann eine, wo nur die mittlere LED an ist und die anderen nach oben und unten hin aus und dann wieder eine komplette Reihe an. Für mein POV Display habe ich eine An / Aus Dauer von 150 Mikrosekunden. Das heißt in der schnellen Kreisbewegung wären die LEDs anfangs nur für 150 Mikrosekunden an, was dazu führt, dass diese keinen ganzen Kreis mehr bilden sondern nur einen Punkt im ganzen Kreis beleuchten. Das ist das Prinzip und wird an dem unterem Bild vielleicht etwas klarer.
Bei der Blume fehlt ein kleiner Teil, da die Bildwiederholungsfrequenz meiner Handy Kamera zu hoch ist und das ganze schneller sieht als das menschliche Auge. Bei dem Bild hier rechts kann man nochmal sehen, wie die LEDs bei den Buchstaben in die Länge gezogen sind. Sollte z.B. der erste "Strich" vom E nicht so stark in die Länge gezogen sein, müsste man einfach die An Zeit der LEDs verkürzen, so leuchtet sie dann einen kleineren Teil der Strecke. Ich hoffe das war einigermaßen gut erklärt.
