目次:
これは私たちがカートに使用するデジタルLEDピットボード用です。 24時間レースを含む屋内と屋外のナイトレースに特に便利です。板は日光の下ではっきりしており、夜に際立っている。私達が参加するカートシリーズのために、カート番号は各レースで異なるかもしれません、そして私達はそのレースで走っている2つか3つのカートを持っているかもしれないのでボード上で素早くその数を変える必要があります。これは、ボード背面の16桁のキーパッドを介して行われます。
ボードは14のセグメントで構成され、各セグメントに4つの白い麦わら帽子LEDがあります。全体はArduino Nano（作り付けのUSBポートを持つもの）を介して制御されます。必要に応じてボードを暗くすることができ、さらにドライバーの注意を引くために点滅させることもできます。
前面と背面は間に樹木が茂ったフレームと3ミリメートルのアクリルシートです。その後、これを個々のLEDごとにドリルで穴を開けました。全体のサイズはA4用紙と同じです。
注：このインストラクターは私が作ったもの、私がすでに横になっていたコンポーネントのいくつかを正確に示しているので、私は自分の持っていたものを使いました。このビルドのいくつかの部分に対するより良い解決策があります、そして、私は途中でいくらかの学習をしました、私はこれらを最後に議論します。
あなたが必要なもの：
1×Arduinoのナノ
1×USBパワーバンク（1A、2200mOhm以上 - できれば独自のスイッチなし）
1×USBケーブル
1×スイッチ
1 x 16桁のキーパッド
3×7K5Ω抵抗器（キーパッド用）
3 x2KΩ抵抗器（キーパッド用）
2 x 3 mmアクリルシートA4サイズ
1×IRF9530（PチャネルMOSFET）
14 x IRL510（NチャネルMOSFET）
15 x220Ω抵抗器（MOSFET抵抗器）
15×10Kプルダウン抵抗
56×ホワイト麦わら帽子LED 5mm
56×LED用抵抗（220Ωが通常良いです）
LED / MOSFETなどを接続するためのワイヤ
いくつかのストリップボード
フレーム用の木
黒ダクトテープ
12×ネジ
1×引き出しハンドル
用品：
ステップ1：フレームを組み立てる
ここでは18mm x 44mm x 2400mmを使用しました。これは261mmで2個と210mmで2個にカットされているので、組み立てたときに外形寸法が購入したアクリルシート（この場合はA4用紙サイズ）と一致します。これらは単にいくつかの適切な木ねじを使って一緒にねじ込まれていました。この時点でどちらが一番上になるかを決定し、一番上のピースの中心点をマークします。この中心点から、引き出しのハンドルに合うように左右どちらかに等量を測り、ハンドルのネジのサイズに合うように穴を開けます。黒いダクトテープで木材の外側を包み、素敵な仕上がりにします。最後に、付属のネジを使って引き出しハンドルを取り付けます。
ステップ2：LEDの穴をあけ、LEDを取り付ける
この場合のセグメントデザインでアクリル（テープ保護はまだオン）をマークしてください。各桁に7つのセグメントと各セグメントに4つのLEDがある2つの数字。
アクリルを非常に慎重に穴をあけます。私は裏側に小さい木屑を使って穴を開け、小さい直径のドリル（2.5mm）から始め、5mmのLEDを受け入れるために5mmの穴で仕上げました。アクリルは非常にもろくて穴があいていると簡単に欠けますので注意してください。
最後に（そして骨の折れる部分）少量の接着剤を使用して各穴に各LEDを取り付けます。テストの後半でLEDを交換する必要がある場合に備えて、あまり使用しないでください。 LEDを取り外す唯一の方法は、接着剤を使用することです。私は、LEDの片側に小さなブロブがしっかりと所定の位置に固定され、同様に虐待を受けるのに十分な大きさであることを発見しました。
背面パネルのキーパッドとスイッチ用の穴を切り取り、反対側のボードのLEDの中央部分に合わせて、十分なスペースを確保します。キーパッドとスイッチを取り付け、パワーバンク用の穴を開けます
ステップ3：回路
説明しやすいように、回路は3つのセクションに分割されています。
1 - パワーサイド：
電力は、電源スイッチを介してArduino、1台のIRF9530、およびキーパッドに供給されます。電源スイッチは5 V電源バンクに直接接続されています。 IRF9530は、5V電源と各LEDセグメントの間にあります。 PWM調光とLEDセグメントの点滅を制御するのは、このPチャネルMOSFETです。 220Ωの保護抵抗を介してデジタルピン10に接続されています。
2 - LEDセグメント：
各LEDセグメントはIRF9530から電力を得ます。各セグメントは4つのLEDで構成されており、それぞれのLEDの順方向電流に適した電流制限抵抗が並列に接続されています。
それから、LEDの5辺はIRL510 NチャネルMOSFETに接続されます（少しオーバーキルしましたが、いくつか横になっていました）。これは各セグメントの「スイッチ」であるため、各セグメントには独自のIRL510があります。各IRL510は220Ωの保護抵抗を介して対応するArduinoピンに接続されており、10Kのプルダウン抵抗を備えています。 （Arduinoがオンでないときはローに保持されるため、プルダウン抵抗を省略することができます）。
3 - キーパッド配線：
セグメントの制御に使用されているArduinoのピン数が多いため、キーパッドに8ピンマトリックス接続方法を使用することはできないため、このプロジェクトでは1ピン接続方法を開発しました。キーパッドのピン間に抵抗を追加することで、ボタンごとに異なる分圧器を作成できます。これをArduinoのアナログピンに接続すると、キーパッドの図に従ってどのボタンが押されたかを判断できます。
ステップ4：ボードを配線する
私はストリップボードを使って各セグメントの「PCB」を作成しました。各セグメントのPCBには、LED×4、LED抵抗×4、およびIRL510 MOSFETがあります。各セグメントはIRF9530からの5V接続と0V接続を持っています（リングメインのように）。 IRL510のゲートは、中央のArduinoの「PCB」に接続されています。
IRL510用の220Ω抵抗はIRF9530と一緒に中央のArduino PCB上にあります。
キーパッドを5V、0Vに、信号ピンをArduinoに接続します。
最後にUSBケーブルの不要な端を切り、リアパネルに通して、電源バンクに接続するのに十分なだけ残します。内側で慎重に外側のケースを剥ぎ取り、ワイヤーを分けます。 5vと0vのラインだけが必要です。あなたはどれがどれであるかを見つけるためにここでマルチメーターを使うことができました。 5 Vワイヤをスイッチに接続し、0 VをArduinoのPCBとキーパッドに接続します。
すべての接続が完了したら、ArduinoのUSBポートを介してArduinoスケッチを読み込みます。
ステップ5：電源投入と操作
少なくとも1Aを供給することができ、理想的にはこれが2200mAh以上であるべきである全てのセグメントを約1.5時間点灯させてボードを最大輝度で動作させるのに十分であるべきである電源バンクを接続します。
注：パワーバンクはmAh定格を述べていますが、その定格は公称3.7Vである内部バッテリパック（通常リチウムイオン18650バッテリ）のためのものです。パワーバンクには、電圧を5VにDC-DC変換する内部ブースト回路があります。この変換はいくらかのmAhが失われることを意味します。例えば、2200mAhのパワーバンクは実際には5Vで（2200 * 3.7）/ 5 = 1628mAhになります。残念ながら、ほとんどのDC-DCコンバータは100％効率的ではない（変換を行う回路にもいくらかの電力が必要なので）これで階級の終わりではないので、変換器の内部でさらに10％〜15％を失うことが予想できます。そのため、1628mAhでは最大でも別の162.8mAhが失われ、最終的には1465.2mAhになります。
Arduinoが起動すると、正しい数字にゼロが表示されます。この時点で、1桁または2桁の数字をキー入力でき、その数字がボードに表示されます。 1桁の数字が入力された場合、ボードは左側の桁にゼロを表示します。
その他の機能は以下のとおりです。
「*」キーは点滅表示のオンとオフを切り替えます
「A」キーを押すと、ボードにFLが表示されます（最速ラップを設定したドライバーに通知するために使用することも、次の停車時にFuelを使用するようドライバーに通知するために使用することもできます）。
「B」キーを押すと、左の桁にPの文字が追加され、右の桁に任意の数字を追加すると、P4などのレースポジションが表示されます。
「C」明るさを上げる
「D」明るさを減らします。
ステップ6：レッスン/改善
ステップ6 - 改善/より良い解決策
最初に述べたように、このボードは新しいものを購入するのではなく利用可能なコンポーネントを使用して構築されていましたが、これは設計をある程度妥協し、過度に複雑になりました。最終的なデザインはうまく機能し、良さそうに見えますが、ここでは同じ最終結果を生み出すためのいくつかの改善点や他のアイデアがあります。
1最初から構築するのではなく、5VのLEDストリップ（黒いLEDの上に60個/ mの白いLED）を使用して各セグメントを作成します。これらは安くてeBayで入手可能で、各LEDに穴を開けるのではなくボードの前面に接着することができます。ストリップはすでに配線済みで、通常は電流抵抗も含まれています。内部スペースがそれほど必要とされないので、これは設計をより軽量かつより薄くすることができる。
2上記と同じですが、WS2812BタイプのRGB LEDのように個別に書き込み可能なストリップLEDを使用し、Arduino用のライブラリダウンロードもあります。白を表示するには3Ampsを超えることが必要になる可能性があるので、電源銀行から利用可能な電力を考慮する必要があります。しかし、赤、青、または緑を個別に表示すると、私のデザインと同じような電力を消費することになります。個別にアドレス指定可能なLEDの利点は、IRL510 MOFETを削除できることです。大きな利点は、すべてのLEDを制御するのに必要なArduinoピンは1本だけであるということです。この方法ではArduinoのピンが解放されるため、配線が非常に簡単になり、Matrix Keypadライブラリを使用できるので、キーパッドに抵抗器は必要ありません。異なる色を利用する能力もまた有用であり得る。
3キーパッドとArduinoを取り外し、各セグメントの横にある小さなスライドスイッチを使用して手動でボードを切り替えることで、ボードのより基本的なバージョンを作成できます。カートを1つだけ実行していて、番号をすばやく変更する必要がない場合は、これで問題ありません。調光と点滅の機能も失うでしょうが、もっと単純なビルドになります。私はもともとこのようなものを構築しましたが、場合によってはカート間で数字を交換するのに十分な時間がないことがわかりました。
4テキストを表示できるようにLEDの代わりに古いノートパソコンのスクリーンを使用することを検討しましたが、特に明るい日差しの中では画面が明るくなりませんが、雨の夜でも濡れたバイザーの後ろからは暗くなりました。また、運転手は一目でわかる時間しかないので、読むのは難しいので避けてください。