افزایش ابعاد NeoPixel: دورنمایی جدید در امبدد سیستم ها

به گفته hackster

سوپر‌سایز کردن NeoPixel

تقریباً هر چیزی که می‌سازید، با چند LED آدرس‌پذیر WS2812B — همان NeoPixelهای محبوب — بهتر و چشمگیرتر می‌شود. اما Arnov Sharma یک گام جلوتر رفته و «NeoPixel غول‌پیکر (Giant NeoPixel)» را ساخته است: همان رفتار و پروتکل آشنا، فقط در ابعادی بسیار بزرگ‌تر. این واحد 150×150 mm است؛ یعنی دقیقاً 30 برابر یک WS2812B استاندارد. اگر یک NeoPixel معمولی برای نشانگر وضعیت مناسب است، این نسخه می‌تواند یک اتاق کامل را روشن کند.

برای رسیدن به این ابعاد، شارما ابتدا پکیج 5050 مربوط به WS2812B را در نرم‌افزار طراحی به کمک رایانه (CAD) بازآفرینی کرد. او با وارد کردن تصویر مرجع نمای بالا به Fusion 360، بدنه LED را تا 150 mm مقیاس داد و شکل مربعی، حفره داخلی و پدهای فلزی شاخص را ترسیم کرد. یک حفره مرکزی 98 mm برای جای‌دادن الکترونیک واقعی اضافه شد و ورق‌های آلومینیومی برای ساخت ترمینال‌های بزرگ‌شده VCC، GND، DIN و DOUT برش و خم کاری شدند. مدل نهایی با PLA سفید 3D چاپ شد تا ظاهر رزین اپوکسی پکیج‌های ریز آشنا را تداعی کند.

درون این پوسته بزرگ، یک PCB دایره‌ای سفارشی قرار دارد که حول آی‌سی درایور LED (LED driver IC) مدل WS2811 طراحی شده است. تفاوت کلیدی با WS2812B استاندارد — که درایور و چیپ‌های LED RGB را در یک پکیج 5050 یکپارچه می‌کند — این است که نسخه غول‌پیکر از 9 عدد LED مجزای 5050 RGB پشت «لنز» بهره می‌برد. هر کانال رنگی به‌صورت موازی گروه‌بندی شده و چون WS2811 به‌تنهایی توان تأمین جریان لازم برای چنین خروجی نوری بالایی را ندارد، سه عدد 8205S با توپولوژی «ماسفت (MOSFET) دو N-channel» به عنوان طبقات سوئیچینگ اضافه شده‌اند. این ماسفت‌ها نقش تقویت‌کننده توان را بازی می‌کنند: WS2811 کنترل را انجام می‌دهد و ماسفت‌ها جریان کافی را برای رسیدن به روشنایی بسیار بیشتر عبور می‌دهند.

• مسیر سیگنال: DIN وارد WS2811 می‌شود، سیگنال‌های کنترلی از طریق مقاومت‌های گیت به 8205S اعمال می‌شوند، و این ماسفت‌ها LEDهای موازی را — با مقاومت‌های محدودکننده جریان روی آندها — نسبت به VCC سوئیچ می‌کنند. GND مشترک است و DOUT برای زنجیره‌کردن واحدهای بعدی عبور داده می‌شود.

قطعات پشتیبان شامل مقاومت‌های گیت، مقاومت‌های محدودکننده جریان روی آند LEDها، و یک کانکتور چهارتایی برای دسترسی به VCC، GND، DIN و DOUT است تا بتوان چند NeoPixel غول‌پیکر را دقیقاً مانند نمونه‌های کوچک، به‌صورت زنجیره‌ای (daisy-chain) متصل کرد. مونتاژ با روش‌های استاندارد مونتاژ سطحی (SMD) انجام شده: خمیر قلع (solder paste)، پنس (tweezers) و هات‌پلیت ری‌فلو (reflow hotplate) برای تثبیت قطعات. پس از تست تک‌به‌تک LEDها با مولتی‌متر (multimeter)، PCB داخل محفظه 3D چاپ‌شده نصب شد، به ترمینال‌های آلومینیومی سیم‌کشی شد و در نهایت با یک لایه ضخیم اپوکسی شفاف (epoxy) آب‌بندی گردید.

درایو این ماژول با برد Seeed XIAO SAMD21 و کتابخانه FastLED انجام می‌شود و Giant NeoPixel دقیقاً مانند یک NeoPixel استاندارد رفتار می‌کند — فقط در مقیاسی بسیار بزرگ‌تر. شارما قصد دارد چند واحد دیگر بسازد و در نهایت یک ماتریس RGB در ابعاد دیواری سرهم کند؛ با توجه به این نمونه، بعید است چنین نمایشی از نظر کسی پنهان بماند.