Псевдоголографічний дисплей на основі ефекту POV (рersistence of vision)

24.04.2019

Псевдоголографічний дисплей на основі ефекту POV (рersistence of vision)

Вступ.
POV (від англ. Persistence of vision – «сталість бачення» або «інерція зору») – оптична

ілюзія, за допомогою якої кілька дискретних зображень змішуються в одне зображення в людському розумі, тобто дискретні послідовні події здаються безперервними. Психофізична особливість зорового сприйняття дискретних послідовних зображень так, якби вони були безперервними.

На цій особливості базуються принципи кінематографу, оскільки будь-яке зображення (в кіно або на екрані монітора) являє собою безліч швидко змінюваних зображень. Тривалість персистенції залежить від інтенсивності світла, яка відбивається або випромінюється предметом, а також кольору і становить долі секунди.

Мета роботи. Демонстрація ефекту «POV» за допомогою адресної світлодіодної стрічки WS2812B, що обертається.

Основна частина роботи.

Для відображення повної суті проекту з використанням ефекту «POV» були використані наступні компоненти: Arduino Nanо, адресна світлодіодна стрічка WS2812B, двигун Nema 17HS8401, драйвер TB6560, регулятор напруги XL6019, блок живлення Venom 5V 100Вт  

Можна описати принцип роботи так: обертається планка, а на планці розташована світлодіодна стрічка, вона являє собою гнучку друковану (монтажну) плату, на якій рівновіддалено один від одного розташовані світлодіоди. Зазвичай ширина стрічки становить 8 або 10 мм, товщина (зі світлодіодами) 2-3 мм. Для обмеження струму через світлодіоди електричну схему стрічки вводяться струмообмежувальні (резистори), які також монтуються на стрічці. Адресні світлодіоди переключаються за допомогою ефекту «POV», створюється ефект цілого зображення. Стрічка сама по собі керується по спеціальному цифровому протоколу. Керуючий сигнал йде на частоті 800кгц.

Відповідно до протоколу адресної стрічки WS2812B відправка 1 біту інформації про колір займає 1,25 мкс. Колір кодується послідовністю із 24 біт, тобто, для відправлення інформації про колір 1 світлодіода буде витрачено 30 мкс. Всього кількість світлодіодів 72, тому порахувавши отримаємо цифру 2160 мкс, а також 50 мкс затримки для відправки нового пакету. Виходить, що частота оновлення 452ГЦ.

Так як стрічка розташована з обох сторін від центру обертання, то достатньо половини оберту для відображення одного кадру. З частотою 25 кадрів в секунду коло можна розбити на 36 секторів. З метою оптимізацію режиму роботи крокового двигуна було обрано кількість секторів 32. Для оновлення зображення стрічку потрібно обертати зі швидкістю 12,5 об/с, що складає 750 об/хв. Обертати стрічку на планці буде кроковий двигун Nema 17HS8401. Усі деталі, крім двигуна, живляться від 5 вольт та найкращим рішенням є блок живлення Venom 5V 100Вт, для двигуна необхідно більша напруга, тому потрібно взяти модуль регулятор напруги XL6019 та встановити напругу в 24В.

Для переведення зображення з формату BMP в декартовій системі координат у полярну систему координат було розроблено спеціальну програму.

Висновки: В результаті проведеної роботи було розроблено та виготовлено псевдоголографічний дисплей, що демонструє можливості ефекту «POV». В результаті продукт вийшов в рази дешевше, ніж готові аналоги, які мають вартість до 15000 гривень. Продукт може використовуватися в рекламних та інших цілях.

Назва конкурсу:  Конкурс передових ідей та технологій «Інтернет речей»
ПІБ Співвиконавців:  Дукач Андрій Юрійович
ПІБ конкурсанта:  Єфіменко Ярослав Володимирович
Країна:  Україна
Область:  Херсонська область
Назва НЗ:  Новокаховський політехнічний коледж ОНПУ
Учасник фіналу:  Так
Файл статті (pdf):  Завантажити