Модульные пиксельные экраны PIXBOX, часть 8: внутреннее устройство модулей

Прежде чем перейти к продуктовой части, расскажу пару абзацев про внутренее устройство, помимо смолы, от которой уже подташнивает. Получилось больше похоже на техническую подводку, чем на рассказ, но наверное тоже будет полезно для истории

Концепция модульных экранов строится на такой базе:

1. Модули безопасны

2. Легко подключаются, без сложных схем настроек

3. Надежно фиксируются и не падают

4. Подключаются массово, можно собрать максимально доступный экран (сейчас это 16 модулей для одного мозга)

Безопасность

Обычный модуль состоит из простых частей: корпус с рассеивателем, гибкая матрица светодиодов, монтажная панель, магнитные коннекторы и переключатели. Ну и проводка с клеммами.

Я не электрик, но сделал разводку внутренней проводки настолько чисто, насколько смог для плюс-минус мелкой серии: внутри стоит специальная монтажная панель с держателями переключателей и клеммами. Её дизайн претерпел десятки итераций, и теперь я могу сказать, что она сильно удобная для сборки.

Провода внутри модуля скручиваются, вставляются в печатную клемму, внутри которой зажимаются с помощью квадратной гайки с болтом. Так получается надёжная фиксация + гайка проводит ток. Я бы хотел пропаивать скрутки или гильзовать, но скручивание происходит на этапе финальной сборки, и паять или обжимать внутри самого модуля очень сложно

Легкое подключение

Я не самый умный человек, поэтому еще с самой первой, большой версии, прикидывал варианты проводки, чтобы оно для начала хотя бы работало. Самый первый контроллер в панелях мог тянуть 2048 светодиодов на 4 порта. И тогда я придумал, что все порты проходят сквозь все панели, а юзер на каждом модуле выбирает, к какому порту подключиться, ахахахаххахахаххахахаххха. Это забавно. И конечно, это не работало, нельзя было подключить больше 2 панелей, все ломалось

Впоследствии я перебрал еще разные схемы, например, где все модули одновременно и отдают и принимают сигнал. Я не думал тогда, что сигнальный провод может коротить, если оба провода отдают сигнал, но они могут и коротят.

Позже получилось допереть до схемы, где все модули всегда раздают исходящий сигнал, а принимают отдельным проводом, причем принимающий всегда совпадают с отдающим у прошлого модуля, а приём физически разорван переключателем. И когда переключатель активен — то принимает нужная сторона. Это позволяет юзеру просто ткнуть переключатель в сторону, к которой он собирается подключить модуль

Фиксация

Изначально хотелось максимально простого соединения, а значит магнитного. Я смотрел на все эти зажимы у twinkly squares и думал, как это портит опыт сборки. Потом конечно стало понятно, почему так, когда я узнал про стоимость магнитов и их количество, хаха.

У первых версий было по 2 магнита с каждой стороны, диаметром 10мм и толщиной 1мм. Хоть они и располагались с внешней стороны (просто вклеивались), для нормального соединения они оказались очень слабыми. В последствии сами панели стали меньше в 2 раза, а магниты я увеличил их до 15мм и толщину до 3мм, и располагаться они стали внутри корпуса (толщина стенки в том месте 0.8мм). Возможно, такая сила сцепления даже перебор для них, но мне нравится. Это позволяет примагнитить 10 и больше модулей к одному модулю, и они будут держаться на весу. Вот первый вариант крепления магнитов и вариант с чистыми стенками, когда они внутри

Подключаются массово

Матрицы WS2812b предполагают, что ток передается через сами матрицы: с одной стороны заходят плюс, минус и данные, а с другой стороны выходят они же. В пиксбоксах каждая матрица получает ток, но передает только данные, а провода питания общие и разведены на все стороны. Это позволяет сделает перекрестное питание, когда собран например квадратный экран. Я думал, что могут возникать критические проблемы, если собрать длинную колбасу, тогда питание до последнего будет идти слишком далеко, + погопины не идеальное соединение, но в итоге все работает

Чтобы беспроводное соединение работало, нужны подпружиненные контакты pogo pins. Они классные, но дорогие, + содержат неодимовые магниты, которые по факту мне не нужны, но стоят денег. В базовом модуле половина цены — это пого пины. Такое невозможно для экономики каждого модуля, ценность такого пина не пропорциональна стоимости, поэтому в будущем планирую просто печатать отверстия в корпусе и самостоятельно заряжать туда подпружиненные контакты + паять их. Это муторно, но сильно дешевле, чем покупать готовые + можно пропускание тока увеличить

Все пункты выглядят просто, но за ними стоят не десятки, а сотни итераций корпуса, монтажных панелей, крышек и переключателей. Работа по сборке тоже муторная, например, в одном модуле 4 переключателя, значит чтобы разорвать контакт на приём сигнала, надо впаять в середину переключатель (2 контакта), а их 4, значит 8 точек пайки только для одного модуля.

Но клянусь вам, весь проект получается замечательным, лучше для кейсовой истории и не придумаешь. Правда, немного дорогим 😁😁😁