Сборка бегущей строки на базе светодиодной матрицы и Arduino – это несложная задача, которую можно выполнить даже в домашних условиях. Чтобы заставить буквы перемещаться на светодиодном табло не нужно быть программистом и владеть углублёнными знаниями электроники. В данной статье разберем, как собрать бегущую строку из готовых светодиодных матриц и Arduino Nano.
Что потребуется?
Для реализации идеи потребуется совсем немного деталей:
- два светодиодных модуля, состоящих из четырёх матриц 8 на 8 пикселей;
- держатель для батарейки типоразмера «Крона»;
- батарейка на 9 вольт (CR-9V, ER-9V или их аналоги);
- двухконтактный переключатель;
- соединительные провода;
- плата Arduino Nano;
- термоклей.
Схема
На печатной плате используемого светодиодного модуля расположено 4 матрицы размером 8 на 8 пикселей. Каждое светодиодное табло управляется интегральной микросхемой (ИМС) MAX7219. Данная ИМС представляет собой контроллер управления led-дисплеями, матрицами с общим катодом и дискретными светодиодами в количестве до 64 шт.
Для более комфортного восприятия информации, выводимой на светодиодное табло, рекомендуется устанавливать несколько модулей. Для этого их объединяют в последовательно включенные группы, то есть выход первого модуля (out) подключают к входу второго модуля (in). Данная сборка состоит из двух модулей (16 матриц), длины которых вполне хватит для удобного прочтения целых предложений.
Сборка
Матричный модуль может иметь штырьковое соединение или контакты на плате в виде печатных проводников. От этого зависит способ их соединения. В первом случае для получения надежного электрического контакта задействуют жгут из проводков с коннекторами, а во втором придётся установить и запаять перемычки.
Но сначала необходимо объединить оба модуля в единое целое с помощью термоклея. Термопластичный клей не проводит электрический ток, а значит, его можно смело наносить на печатную плату. Клей наносят с торцов обеих плат, прижимают и оставляют на несколько минут. После затвердевания выходные контакты первого блока подключают к входным контактам второго блока по схеме:
- VCC – VCC
- GND – GND
- D IN – D OUT
- CS – CS
- CLK – CLK
С обратной стороны печатной платы с помощью термоклея прикрепляют Arduino Nano, отсек для батарейки и выключатель. Детали располагают таким образом, чтобы можно было удобно ими пользоваться. 
На следующем этапе производят подключение Arduino со светодиодным модулем, подсоединяя провода на вход первой матрицы. В зависимости от варианта исполнения модуля, операцию выполняют через разъёмное соединение или путем пайки по приведенной схеме:
- VCC – 5V
- GND – GND
- D IN – PIN 11
- CS – PIN 10
- CLK – PIN 13.
На заключительной стадии сборки необходимо подключить питание от батарейки. Для этого минусовой контакт (черный провод) из отсека для кроны подключается на вывод GND Arduino. Плюсовой контакт (красный провод) соединяют с выключателем, а затем с выводом №30 Arduino, предназначенный для подачи питающего напряжения от нерегулируемого источника. В тестовом режиме сделанная своими руками бегущая строка может быть запитана через микро USB от компьютера. 
Убедившись в надежности креплений и качестве электрических соединений, приступают к сборке корпуса. Его можно сделать из алюминиевого или пластикового профиля, так как элементы схемы не греются. Цвет, размеры, степень защиты и крепление корпуса зависят от будущего назначения устройства. В простейшем случае подойдёт защитный экран из строительного пластикового углового профиля с вырезом под выключатель.
Программирование бегущей строки
Бегущая строка из Arduino и светодиодных модулей под управлением MAX7219 практически готова. Настало время перейти к заключающей, программной части. На компьютере должно быть установлено программное обеспечение (ПО) для используемого Arduino и драйвер к нему. Далее необходимо скачать две библиотеки и скетч (специальную программу, которая будет загружаться и выполняться процессором Arduino). Установку библиотек производят при закрытом Arduino IDE в папку «Documents – Arduino – Libraries». Затем скачивают и запускают скетч и проверяют наличие библиотек и корректность других данных.
Настройка скетча:
- «number of horizontal displays» указывают количество строк, в нашем случае 1;
- «number of vertical displays» указывают количество матриц, в нашем случае 8;
- «string tape» указывают надпись, выводимую на дисплей;
- «int wait» задают скорость вывода в миллисекундах.
После проверки введенных данных остаётся щелкнуть мышкой на кнопку «загрузить». Затем отключиться от ПЭВМ, вставить батарейку и произвести запуск устройства.
В заключение хочется добавить, что бегущая строка своими руками собирается довольно быстро даже без навыков работы с Arduino. Поэтому бояться этой замысловатой платы не стоит. Также стоит отметить, что сделать бегущую строку можно длиннее, увеличив количество светодиодных матриц.
Читайте так же
Когда мы идем по улицам города, нас окружают многочисленные яркие подвижные рекламные конструкции. Устанавливают их как на постройках, рекламных носителях, оконных проемах офисов и кафешек, так и просто крепят на окна машин. Размерами они тоже сильно могут отличаться друг от друга. Однако есть то, что все их объединяет – их основой является бегущая светодиодная строка.
Благодаря такой конструкции, как табло с бегущей строкой, до потребителей можно донести много информации. Впервые ответ на вопрос, как ее собрать, смогли дать жители Поднебесной. А сегодня сделать светодиодную бегущую строку своими руками может каждый. Важное правило: заранее подготовить все, что потребуется для работы.
Табло можно собрать своими силами из модулей и разнообразных приспособлений, перечисленных ниже. Но при сборке будьте внимательны, следите за инструкцией.
Что вам понадобится?
Сборка бегущей строки возможна только в том случае, если у вас под рукой есть:
- материнская плата – ее также называют контроллером;
- несколько светодиодных модулей;
- пара блоков питания;
- магнитики;
- профиль и уголки из алюминия;
- 2-миллиметровые провода;
- винты с саморезами и герметиком;
- пила, дрель, шуруповерт.
Предназначение светодиодных модулей
Светодиодное табло считается носителем информации. Различают несколько их разновидностей в зависимости от цветовой палитры:
- белые;
- красные;
- синие;
- зеленые;
- из нескольких цветов.
Их к тому же различают по шагам среди пикселей. Блоки питания выполняют важную роль – они преображают напряжение с 220 В в 5 вольт. Провода необходимы для объединения блока питания с модулем. Сборка бегущей строки возможна только с помощью магнитов. Профили с уголками из алюминия после их сборки – это корпус светодиодного табло.
Принимая во внимание тот факт, для чего нужна светодиодная панель, важное значение имеет и ее размер. В зависимости от габаритов корпуса они делятся на следующие категории:
- Узкие – отличное решение для рекламы на автомобилях.
- Средние – используются для сборки табло своими руками размерами до 6 м.
- Широкие – получили широкое применение для корпуса более 6 м, их размеры могут быть любыми.
Виды LED-панелей
Процесс сборки строки
Рассмотрим подробный процесс сборки бегущей строки:
- На стол кладем модули в направлении слева направо. Их соединяем друг с другом проводами вместе со шлейфами питания. У модулей имеются соответствующие гнезда для проводов.
- Потом соединяем модуль с помощью направляющих. Накладываем направляющие на модули и закручиваем болты.
- Соединяем блок питания с контролером 1,5-миллиметровым проводом. В нем к тому же имеется отверстие для того, чтобы прикрепить шлейф и провода.
- Материнская плата соединяется с модулем шлейфом.
- Одного блока питания, мощность которого 40 ампер, будет достаточно для 8 модулей.
- Затем нужно все загерметизировать. Герметиком смазываем стыки между модулей. Подобные работы необходимо выполнять очень тщательно. В результате у вас должна выйти герметичная работающая бегущая строка на светодиодах из цифровых модулей.
LED-панель на машине
На данном этапе смотрим инструкцию по сборке корпуса бегущей строки:
- С помощью различных размеров профиля вы можете получить корпус какой угодно формы, в него вы впоследствии поместите светодиодную LED-панель с бегущей строкой.
- Профиль из алюминия нарезаем согласно определенным габаритам, однако сокращаем длину на несколько миллиметров. С помощью уголков собираем корпус нашего устройства.
- Вкладываем подготовленную бегущую строку, сделанную своими руками, в алюминиевый корпус. В корпусе делаем отверстие, чтобы вывести провода питания и USB-выход.
- Из любого металлического листа вырезаем необходимую заднюю панель. Саморезами и шуруповертом крепим к основанию корпус. Герметиком замазываем все стыки.
- В конце нужно произвести программирование светодиодной бегущей LED-строки. Программа для них бывает разной сложности. Эти манипуляции возможно выполнить на любом программном обеспечении.
Если вы учитывали все советы и строго следовали инструкции по установке светодиодной бегущей строки, то у вас все должно получиться.
Где применяется бегущая строка?
Светодиодная бегущая строка, благодаря своим конструктивным особенностям, позволяет монтировать ее как в помещении, так и снаружи его. Изделие способно работать в автономном состоянии, при котором даже не нужно его подключать к ПК. Сборка светодиодной бегущей строки своими силами сегодня очень актуальна.
Она незаменима для рекламы разной продукции и услуг. Как всем известно, движущийся объект привлекает намного больше внимания, чем неподвижный, а при применении электронного табло у вас будет одновременно статическая и динамическая рекламная конструкция. Схему бегущей строки вы можете подобрать индивидуально, стиль дизайна текста тоже можно подобрать исходя из собственных предпочтений.
А если Вы желеате все сделать самостоятельно, то вот наша инструкция:
Сборка бегущей строки из наших комплектующих не составит труда.
Также Вам возможно будет полезно посмотреть видео-инструкцию по работе с программой управления светодиодными табло на основе контроллеров Onbon BX - LedshowTW 2015-2016
Для сборки светодиодного табло (бегущей строки) Вам понадобятся:
- торцевая пила с диском по алюминию и металлу или пила по металлу,
- шуруповерт или отвертка,
- прозрачный силиконовый герметик,
- саморезы,
- провод
Перед началом сборки необходимо проверить модули и БП на работоспособность.
Подключаем как показано на фото. Важно!!! Питание модуля 5V, Контроллер 5V. Плюс на модуле VCC, минус GND.
На контроллере плюс 5V Минус - GND
На БП, все подписано.
L и N -питание БП 220V.
-V - минус 5 вольт
+V - плюс 5 вольт
Подключаем модули один за другим.
Для запуска модули достаточно подключить только плюс и шлейф 16pin
Включая каждый модуль жмем на контроллере кнопку тест
При полной работоспособности, как на фото, начинаем сборку строки.
Первым делом собирается каркас.
Нарезка профиля:
Длина профиля не должна превышать длину выложенных модулей по горизонтали.
Выкладываем модули маской вниз.
Количество должно соответствовать длине строки. Измеряем модули по горизонтали
То же самое проделываем с вертикалью, замерив высоту строки, отрезаем профиль для вертикалей (2 штуки).
Собираем каркас
Вставляем уголки в профиль.
Важно укрепить стык саморезом
Советуем также промазать силиконом стык профиля и уголка.
На свободой поверхности выкладываем модули внутри каркаса.
Внимательно следим за стрелками.
Стрелки на модуле должны идти слева направо и снизу вверх.
Затем промазываем все стыки силиконом.
И стыки между модулями, и между модулями и профилем.
Важно!!! Силикон не должен попасть в желоб на торце модуля.
Желоб предназначен для слива воды.
Профиль для магнитов. Важно вымерять длину реза с краю каркаса, а не по середине. От полученного результат замера режем на 2мм меньше.
Вкручиваем магниты в модули.
Крепим профили для магнитов на стыках между модулями
Следующий этап один из самых важных. Проводка.
В зависимости от производителя модулей можно использовать родные провода идущие в комплекте, но многие не надеясь на производителя предпочитают ставить свои провода.
При приобретении модулей у нас, мы расскажем какие провода можно использовать, какие лучше не применять
.
Провод для соединения модулей между собой лучше брать с запасом 1.5 более чем достаточно.
В России у большинства поставщиков БП идут мощностью 200Вт. Этот вариант и рассмотрим.
На БП 200Вт, мы, как и производитель рекомендуем соединять не более шести модулей. Если Вы все таки хотите сэкономить то точно не более 8ми.
Мы уверены, что наш БП точно будет работать с 8 модулями и даже 10, но мы же стремимся сделать качественное изделие (да и нам неизвестно каокй БП вы используете).
БП разных производителей отличаются в качестве.
При использовании БП 200 Вт и подключении к нему 6ти модулей не соединяйте все модули в одну последовательную цепь, разбейте на 2 максимум три модуля в одну цепь.
На БП есть три разъема подключения плюс и три разъема подключения минус (фото18).
К ним и подводите ваши три полученные цепи.
Очень важно не перепутать на модулях + и -.
Из-за неправильного подключения, на модулях могут выйти из строя чипы.
На модклях некоторых производителей достаточно и 2-х секунд работы с неправильным подключением. Некоторые производители выдерживают и 10 секунд без последствий.
Но лучше не рисковать, а все внимательно проверить.
Сгоревший чип это не гарантийный случай!!! 
Теперь между модулями нужно сделать соединение при помощи шлейфа 16pin, он идет в комплекте с каждым модулем.
Если на модуле на разъеме нет корпуса, то шлейф ставим красной полосой вверх.
Если же паз есть, то вставляем так, как позволяют замки на шлейфе. Если красная полоса окажется снизу не пугайтесь.
Сигнал все равно пройдет.
Главное что бы Вы потом не запутались.
Из первых модулей, откуда начинаются стрелки выведете по шлейфу. Они потом подключатся к контроллеру
Блоки питания между собой подключаем в последовательную цепь, при условии, что их больше одного.
Очень важно БП прикрутить к верхней части корпуса саморезами с прессшайбой 4.2х13мм. что бы не пробить каркас
К БП, который находится слева, если смотреть на строку сзади, подключаем контроллер. Не перепутайте + и - !
Подключаем шлейфы к контроллеру.
На котроллере есть разъемы с надписями JK1, JK2, может как то еще, но номер обязательно есть.
Этот номер обозначает номер строки.
Одна строка соответствует горизонтали из одного модуля. Отсчет идет не снизу, как идут стрелки, а сверху.
Подключаем каждый ряд модулей к соответствующему разъему.
Контроллер желательно закрепить на какой либо поверхности, например на тонком ПВХ и закрепить это все в корпусе строки.
Подключаем удлинитель USB, RJ45(LAN) возможно и оба в зависимости от котроллера.
Их можно вывести просверлив отверстие в задней стенке.
Также выводим кабель питания от БП.
Затем отверстие покрываем силиконом для влагозащиты.
Программируем строку.
Программу и инструкцию к ней можно .
Если все работает ставим заднюю стенку. Вариантов много.
Ради удешевления многие ставят ПВХ или вообще Сотовый поликарбонат.
На строку небольшого размера это может и подойдет, но на большую строку такая задняя стенка не даст нужной прочности.
Мы рекомендуем чуть более дорогой вариант Композитную панель. Она держит форму. И даже небольшие строки с ней намного надежнее. При установке задней крышки не забываем просиликонить весь торец.
Или поставить уплотнитель для пластиковых окон. Монтаж небольших строк на ровную поверхность мы рекомендуем на монтажные уголки.
Уверены, что данный материал будет для Вас полезен!
И сборка бегущей строки больше не будет для Вас секретом!
Теперь, когда Вы знаете как собрать бегущую строку, предлагаем Вам весь спектр необходимых комплектующих: модули, контроллеры, блоки питания, шлейфы и магниты.
Получите предложение на комплектующие для Вашей бегущей строки
Все необходимое для сборки бегущей строки отправим уже завтра!Еще одна простая конструкция для начинающих радиолюбителей - бегущая строка на таймере 555. Микросхема включена по схеме генератора прямоугольных импульсов. Частота генерируемых импульсов порядка 2-3 герц, их можно регулировать подбором электролитического конденсатора (10мкФ) и регулировкой сопротивления переменного резистора.
Рассматриваемая схема может работать в широком диапазоне питающих напряжений, генерация начинается от 5 Вольт (ниже не пробовал). Это простая и несколько раз перепроверенная схема бегущей строки может стать отличным подарком для ваших любимых. На основе трех таких схем, можно получить очень красивые зрительные эффекты. После подачи питания, микросхема (генератор) будет подавать низкочастотные импульсы на вход счетчика, тот будет считывать каждый импульс, поочередно переключая светодиоды. Можно также подключить несколько последовательно соединенных светодиодов для каждого канала. Оптимальное рабочее напряжение схемы 9-12 Вольт.
Счетчик СD4017 включен по стандартной схеме без дополнительных комплектующих компонентов. НЧ сигнал с микросхемы NE555 подается на счетчик. Счетчик имеет 10 каналов с отдельными дешифраторами. Светодиоды можно взять буквально любые, цвет и рабочее напряжение не столь важно, в моем случае были использованы полностью идентичные синие ЧИП светодиоды.
Ток потребления бегущей строки не превышает 50 мА, в редких случаях может доходить до 80. Потребление схемы в основном зависит от времени переключений светодиодов, при пониженной частоте переключений (1-3 Герц) токопотребление может быть минимальным - 20-30 мА.
Монтаж сделан на макетной плате, количество компонентов минимальное. В схеме даже не задействован вывод контроля генератора. Для ограничения напряжения светодиодов, использован резистор, но если планируется использовать последовательное соединение светодиодов (скажем 3-4шт), то резистор может быть исключен из схемы. Видео работы LED бегущей строки:
Область применения - различные автоматы световых эффектов, новогодние гирлянды, оформление витрин магазинов и рекламных стендов. Естественно в этом случае подключают более мощные светодиоды, с коммутацией их полевыми транзисторами.
Собрать бегущую строку на светодиодах промышленного образца, без навыков программирования микроконтроллеров и знания протоколов обмена данными, практически нереально. Ниже представлена простая схема небольшого табло на светодиодах. Если вы не боитесь трудностей и не хотите переплачивать за готовое изделие, можно закупить базовые модули, из которых будет собрано изделие.
Но я хотел бы рассказать о нестандартном решении задачи с минимальными финансовыми вложениями – как сделать бегущую строку из светодиодов с использованием в качестве контроллера Arduino.
Принципиальная схема бегущей строки на светодиодах
Контроллер взаимодействует через специальный интерфейс с внешними устройствами ввода. Это может быть обычная клавиатура, компьютер, смартфон. На основании полученных данных формируется полная цифровая матрица изображения, которая впоследствии выводится на плату с индикаторами.
Самостоятельную сборку бегущей строки можно выполнить на модуле управления на основе Arduino и несколько светодиодных блоков на контроллере
Модуль состоит и контроллера, и блока светодиодов 8х8 элементов. Такой размер элемента минимальный для вывода символов. Дело в том, что все матричные принтеры формировали изображение на печать именно на основе такого формата.
Контроллер max7219
Контроллер max7219 представляет собой блок интерфейса обмена информацией и памяти на 64 ячейки для управления светодиодами. В памяти все данные хранится в виде двухмерного массива.
Передача информации осуществляется через SPI интерфейс. SPI — трехпроводной интерфейс для двусторонней передачи данных между устройствами. Более подробно о принципе работы этого интерфейса можно прочитать .
Для взаимодействия контроллера с платой ардуино используется лишь три канала: DIN, CS, CLK.
К стандартным разъёмам платы контроллера можно подключить до четырёх таких led модулей, создав табло 8 х 32 точки. Для увеличения количества подключаемых сегментов можно собрать простейший мультиплексор, который будет переключать управляющие сигналы на нужный модуль. Таким образом возможно выводить информацию на десятки матриц. На этом принципе построена работа всех ЖК-дисплеев.
Для облегчения передачи потока данных в ардуино есть специальная библиотека LedControlMS.
Это видео примера работы библиотеки со светодиодным дисплеем:
Более подробно об управлении матрицей при помощи микроконтроллера можно прочитать по ссылке .
Интерфейс ввода информации для последующего вывода на светодиодную матрицу
Для того что бы менять выводимый текст на своё усмотрение потребуется устройство ввода информации.
Способы передачи информации на контроллер Arduino:
- через клавиатуру с PS2 интерфейсом;
- через программную клавиатуру;
- через смартфон.
Вариантов обмена данными с платой контроллера, помимо стандартного подключения к компьютеру через ICP протокол, существует много.
В оболочку Аrduino IDE встроена библиотека для работы с PS2 клавиатурой. Можно использовать программные модули для работы со стандартной восьмикнопочной клавиатурой Аrduino. Организация ввода построена по принципу мобильных телефонов, когда на одной кнопке «подвешено» несколько символов. Подключив к плате Аrduino блютуз модуль возможно передавать тестовую информацию через смартфон.
Когда вы разберётесь с организаций бегущей строки на стандартных модулях Arduino, можно будет переходить к следующему этапу.