La base de la persistencia de los proyectos visuales

Isabella Ortiz
Isabella Ortiz

La persistencia de la visión (POV) es una parte curiosa del sistema visual humano. Es el efecto por el cual la percepción de una imagen continúa después de que la luz deja de entrar en el ojo. Por eso una hélice giratoria aparece como un disco y una bujía encendida parece dejar un rastro en el aire. También se usa comúnmente como tecnología de visualización, donde se puede usar una serie de LED parpadeantes para crear mensajes que parecen flotar en el aire. Las pantallas POV son un proyecto de microcontrolador popular, y hoy exploraremos las técnicas y habilidades básicas necesarias en tales versiones.

Quieres conducir algunos LED

Disposición multicine para la conducción de LED. Fuente: LEDnique.com

La gran mayoría de las pantallas POV están construidas con LED monocromáticos. Se alimentan fácilmente mediante microcontroladores, con dispositivos de baja potencia que solo requieren un pin de E / S y una resistencia limitadora de corriente. Las pantallas más simples utilizan una serie de LED, barridos hacia adelante y hacia atrás, o girando, para generar sus imágenes. Hablaré más sobre las pantallas de puntos de vista que se mueven más adelante en este artículo, pero primero hablemos de las pantallas fijas a nuestro alrededor que usan el efecto de puntos de vista.

Un truco común al intentar controlar los LED es configurarlos en una disposición conocida como multiplexado. Los LED están conectados en una disposición matricial. Los ánodos están conectados en filas, mientras que los cátodos están conectados en columnas. Luego, cada fila y columna se conectan a un pin IO. La triste naturaleza de los pines IO permite que el sistema funcione, donde cada pin puede ser alto, bajo o actuar para funcionar como una entrada de alta impedancia, actuando efectivamente como si estuviera desconectado. Esta disposición permite que 2n pines controlen n2 LED o, por ejemplo, 6 pines para controlar 9 LED. Para operar un LED separado, configure su pin de fila alto y su barra de columna correspondiente baja, mientras configura las filas y columnas adyacentes a un estado de entrada de alta impedancia. Si escanea las filas de esta pantalla lo suficientemente rápido, todos los LED parecen estar encendidos gracias al efecto persistente (POV).

Diseño de LED de Charlieplexing. Tenga en cuenta el aumento significativo de la complejidad con respecto a otros arreglos.

Si eso no es suficiente charlieplexing lleva las cosas aún más lejos. Entre cada par de pines IO, se instala un par de LED opuestos. Esta disposición permite que n-pines controlen n2-n-LED o, por ejemplo, 6 pines para controlar 30 LED. Lo que compensa de muchas maneras, lo compensa, pero si necesita controlar muchos LED con unos pocos pines, es difícil de superar. De manera similar, utiliza tristats, y depende del hecho de que una serie de series de LED tendrá una caída de voltaje demasiado alta para encenderse, lo que permite controlar cada LED de forma individual.

Las tiras de LED RGB inteligentes pueden eliminar el dolor de apresurar varios LED. Además, un color completo es siempre una buena ventaja.

Por supuesto, estamos en 2019, y la idea de hacer mucho trabajo para manejar un puñado de LED monocromáticos puede parecer tediosa y aburrida. Afortunadamente, la tecnología ofrece una salida: es completamente posible simplemente conectar una cadena de LED RGB inteligente y usar una biblioteca preempaquetada para controlarlos. Los LED RGB como WS2811 y WS2812B tienen sus propios controladores integrados y es fácil enviarles comandos a través de su interfaz estándar, que solo requiere unos pocos cables. Esto funciona sin la necesidad de POV y también tiene la ventaja de proporcionar una amplia gama de colores, y vale la pena considerarlo para una visualización rápida y hermosa.

También querrás sacudirlos

Un tablero de punto de vista principal giratorio construido por Nathan Petersen aparecimos en diciembre

Ahora lo que la mayoría de la gente considera POV mostrar depende del movimiento de algunos LED, por lo que parece que tienes muchos más de los que realmente existen. El fenómeno mencionado anteriormente, que hizo que todos los LED se usaran al mismo tiempo, se usa aquí, excepto que un LED en movimiento parece estar en varios lugares al mismo tiempo. El truco es el tiempo, por lo que para esta disposición, es más útil controlar los LED directamente con los pines del microcontrolador en lugar de utilizar técnicas multicanal.

Un ventilador es una gran base para un proyecto POV genial.

Puede tomar una fila de LED y rotarlos como las aspas de un ventilador para crear la ilusión de un disco de LED completo como la pantalla. Muchos dispositivos portátiles dependen de que el usuario mueva el dispositivo hacia adelante y hacia atrás. Esto requiere algo de esfuerzo por parte del individuo para obtener la velocidad adecuada para mostrar la imagen correctamente, pero es un método rápido y sucio de obtener una imagen POV en el aire. Agregar IMU puede ayudar a que la imagen sea coherente y sencilla. Pero como muestra este gato coqueteo, dar la vuelta con la adición de un sensor de posición es la forma probada en el tiempo de construir una pantalla estable y legible. Algo tan simple como un sensor de efecto de halo y un imán puede funcionar bien.

Las pantallas giratorias de punto de vista es una construcción muy popular, ya sea en el plano horizontal o vertical. Esto crea una pantalla que es de disco plano o cilíndrico. Es una manera fácil de crear un movimiento regular y consistente para su pantalla POV. Son una gran adición a las ruedas de bicicleta o un ventilador de escritorio. Para sincronizar la pantalla y mostrar una imagen estable, su microcontrolador necesita saber cuándo regresan los LED al comienzo de la rotación, por lo que el patrón de parpadeo de los LED se sincroniza perfectamente con el movimiento. Tiene muchas opciones para sincronizar la pantalla, incluido un sensor de efecto Hall y un imán, un sensor óptico o incluso un interruptor mecánico.

Los dispositivos giratorios también pueden tener problemas con la fuente de alimentación: ¿cómo se puede elegir la electrónica giratoria? Los proyectos más pequeños suelen tener éxito al montar todos los componentes electrónicos, junto con una batería, en el propio dispositivo giratorio. Los proyectos más grandes a menudo usan anillos colectores que permiten el paso de señales de datos y energía a través de un mecanismo giratorio. Con el diseño adecuado, incluso es posible ingresar a la tercera dimensión con esta técnica, creando una pantalla POV volumétrica.

¿Quién dijo que las pantallas POV tenían que limitarse a dos dimensiones?

Otros proyectos utilizaron métodos alternativos. Hemos visto PCB flexibles que se utilizan en combinación con campos magnéticos para crear una pantalla de clic, así como una construcción de matriz recíproca impresa en 3D. De cualquier manera, el truco consiste en crear un movimiento lo suficientemente rápido como para activar la persistencia de un efecto visual, e idealmente repetible para crear una imagen coherente y clara.

Consideraciones finales

Con los conceptos básicos del control de LED y el control de movimiento, necesita producir una pantalla POV que funcione bien. Luego, se pueden considerar otros factores, como cómo comunicarse y controlar el dispositivo, cómo crear imágenes o mensajes para el dispositivo, o cómo hacerlo más robusto y confiable en servicio. Todos estos son desafíos de ingeniería que pueden diferenciar entre un experimento divertido y una pantalla útil y emocionante. Mientras lidias con estos obstáculos en tus propias compilaciones, sigue trabajando y, si has construido algo grandioso, asegúrate de hacérnoslo saber. ¡Feliz piratería!

  • alemán dice:

    Vi por primera vez POV en 1963, con un tocadiscos y un disco blanco, con diferentes cuñas.
    Una maestra de escuela jubilada explicó acerca de los colores con frecuencia y la velocidad con la que la cuña blanca pasa por delante del ojo, y el ancho hace que el blanco tome color en el ojo. A medida que el jugador subía o bajaba, la velocidad hacía que aparecieran los diferentes colores. Mirinde vere. 1963 j ..

    • rnjacobs dice:

      Los colores de Fechner no son una visión persistente, sino alguna otra ilusión.

      • alemán dice:

        Sí, aquí está.

    • reinicia dice:

      Este efecto se aprovechó para crear una rudimentaria ilusión de color en televisores en blanco y negro. Vi varios artículos de Popular Electronics que detallaban el proceso y creo que incluso hay un artículo de La-Tecnologia sobre el tema, aunque no puedo encontrarlo. Aquí hay un video de un experimento:

      • alemán dice:

        Según recuerdo, el color de la televisión en blanco y negro también fue producido por el grupo Revlon.
        Solo lo he visto una vez, pero es increíble por el momento.

      • Elliot Williams dice:

        Vaya, muy guay. Me encanta cuando algún fenómeno psicofísico desconocido conocido hace más de cien años es nuevo para mí.

        Ahora, ¿dónde puse mis LED blancos?

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *