Светодиоды

Статья с сайта Instructables на конкурс самоделок с применением станков с ЧПУ

Как по мне, самыми часто используемыми объектами в нашей жизни служат часы и календари. Течение времени всегда было одной из главных тем в жизни людей. И я такой же думаю, что это можно понять по количеству моих проектов, связанных с часами. А теперь я хочу показать вам один из моих проектов с календарём.

Проектов календарей существуют тысячи, но мне всегда нравились вечные календари. Мне всегда была близка идея календаря, который можно использовать повторно, чтобы не менять офисный календарь каждый год. Минус таких календарей в том, что многие из них большие, отнимающие пространство штуковины, которые сложно читать и интерпретировать. Или бывают ещё кубики с днями недели, или кубики с месяцами, которые надо постоянно обновлять. Ещё бывают календари из кусочков (деревянных, металлических, магнитных) с числами от 1 до 31, которые нужно подбирать и размещать на специальной панели.

Я остановился на варианте, в котором имеется два набора чисел месяца, и при помощи ползунка можно выбирать структуру дней в текущем месяце.

Далее я по шагам объясню, как всё это работает.

Шаг 1: Принцип работы

Я долго искал в интернете происхождение подобного вечного календаря, но так и не нашёл. На картинках выше вы видите, как выглядит календарь. В таблице из 13 столбцов и 6 (иногда 5) строк размещаются даты месяца, и сдвигая рамку, можно выбирать конфигурацию дней, соответствующую текущему месяцу. Для октября 2020 получится так, как на картинке ниже:



Однако с сентябрём 2020 возникает проблема:



Хотя в сентябре 30 дней, 31-е число в календаре видно. Ещё хуже ситуация с февралём 2021, поскольку в нём 28 дней, но видно даты 29, 30 и 31.

Это основной недостаток такого календаря у многих месяцев даты будут доходить до 31. Несмотря на это, в интернете можно найти тысячи продуктов или проектов, сделанных по этому принципу. Поищите на etsy, посмотрите на эти ссылки на Amazon (link1, link2) или Youtube (link1, link2, link3, link4) и вы поймёте, о чём я.

У таких календарей есть и ещё один серьёзный недостаток, как и у всех офисных календарей их нужно подстраивать ежемесячно, а иногда и ежедневно, что не всегда получается, поскольку иногда мы просто забываем об этом :)

Мой проект учитывает все эти проблемы. Для демонстрации дат текущего месяца я использую полоску светодиодов, размещённую за бумажным экраном, на котором напечатаны даты. При этом светить будут только те светодиоды, которые должны подсвечивать реальные даты текущего месяца.

Цвета можно выбирать, текущий день подсвечивается другим цветом, выходные и рабочие дни отличаются цветами и всё это делается при помощи микроконтроллера, получающего текущую дату из интернета, поэтому календарь обновляется автоматически. К примеру, февраль 2021 года может выглядеть так (первый рабочий день там понедельник):

Шаг 2: Что для этого понадобится

Необходимые компоненты:

• 2 листа дымчатого оргстекла, 3 мм и 5 мм толщиной.
• Болты с утопленной головкой на 3 мм, шайбы и гайки.
• Белая бумага А4.
• Светодиоды 72xWS2812 с ленты плотностью 60 штук на метр.
• ESP-01 модуль с ESP8266.
• Стабилизатор 5 В / 3,3 В.
• Разъём питания 5,5 х 2,5 мм мама.
• Источник питания на 5 В / 2 А с разъёмом питания 5,5 х 2,5 мм папа.
• Соединительные провода.

Инструменты

• Станок с ЧПУ, даже недорогой, поскольку нужна обработка пластика.
• Паяльная станция.
• Струйный принтер.
• Клеевой пистолет.
• Сверло на 3 мм.
• Сверло на 5 мм на конус.
• Всякие общие инструменты.

Шаг 3: Обработка компонентов на станке с ЧПУ

Самая важная часть проекта, естественно, это обработка четырёх компонентов корпуса календаря. Все необходимые векторные файлы прилагаю. Передняя часть состоит из листа 3 мм, задняя из листа 5 мм.

Подробных статей о самом процессе вырезания при помощи станка с ЧПУ в интернете можно найти множество (ссылка, ссылка, ссылка, ссылка, ссылка, ссылка, ссылка).

По большому счёту, скорость вращения сверла должна быть не очень большой, а скорость подачи материала большой, чтобы избежать расплавления материала. Из-за расплавления края отрежутся плохо, кроме того оно может вызвать вибрацию и даже повреждение фрезы. Я использовал сверло на 3 мм на скорости 10000 об/мин и скорость подачи порядка 420 мм/мин. Для проделывания углублений под головки винтов я использовал сверло диаметром 5 мм. Глубина сверления 1,5 мм. В итоге головки помещаются очень хорошо. В начале раздела приведены фотографии процесса работы и результата.

content.instructables.com/ORIG/FIH/5PZO/KEN0JZJ6/FIH5PZOKEN0JZJ6.svg

content.instructables.com/ORIG/FQE/VGPV/KEN0JZJ7/FQEVGPVKEN0JZJ7.svg

content.instructables.com/ORIG/FRV/TUUY/KEN0JZJ8/FRVTUUYKEN0JZJ8.svg

content.instructables.com/ORIG/F28/M3ON/KEN0JZJ9/F28M3ONKEN0JZJ9.svg

Шаг 4: Бумажный экран

Пока станок трудился над резкой оргстекла, я приступил к распечатке экрана.

Ниже креплю SVG-файлы в двух вариантах один на чёрном фоне, другой на белом. Также на календаре я поместил названия месяцев, логотип (замените на свой любимый) или девиз, и некоторые особые значки, которые я в дальнейшем планирую использовать для оповещения о таких важных событиях, как дни рождения, праздники и т.п.

Печать делал на обычном струйнике, только на бумаге хорошего качества, с однородной текстурой, чётким белым цветом и толщиной чуть больше, чем обычная бумага для офисных принтеров. Я распечатал один и тот же рисунок 5 раз подряд на одном и том же листочке чтобы чёрный фон был как можно более непрозрачным. Часть фотографий результата прикрепил в начале раздела.

Потом я отложил бумагу, чтобы чернила просохли, и перешёл к электронной части.

content.instructables.com/ORIG/FYA/VY88/KEN0K2O3/FYAVY88KEN0K2O3.svg

content.instructables.com/ORIG/F7V/R8IP/KEN0K2O4/F7VR8IPKEN0K2O4.svg

Шаг 5: Электроника

Схема очень проста, я прикрепил её выше. Для её реализации я сделал следующее:

• Вырезал 5 кусочков ленты по 13 светодиодов, и один кусочек с 7 светодиодами. Залудил края для облегчения пайки всех соединительных проводов.
• Приклеил ленты в вырезанные каналы на задней стенке календаря согласно схеме (мои светодиодные ленты идут с клеящим слоем).
• Синими проводами я соединил контакты Data Out и Data In светодиодных лент.
• Припаял питание красными проводами (+ 5 В), а между отрезками ленты использовал зелёные провода (земля) с соблюдением полярности.
• Припаял провода от ленты к стабилизатору, и от него к ESP-01.
• На ESP соединил Vcc и CH_PD, затем соединил контакт GPIO2 модуля ESP-01 и Data In с первого отрезка ленты.
• Наконец, припаял провод питания.

Шаг 6: Сборка

Закончив с пайкой электроники, закрепил всё, что мог, при помощи горячего клея модуль ESP-01, стабилизатор, провода. Потом:

• Вырезал распечатанный рисунок с полями в 1 см. Проделал в вырезке 2 отверстия на противоположных углах. Вставил винты через заднюю стенку корпуса в отверстия, соответствующие отверстиям в бумажной вырезке, и привинтил к этому среднюю часть корпуса с решёткой.
• Аккуратно продел винты через отверстия в бумаге так, чтобы распечатка как можно лучше совпадала с решёткой и светодиодами.
• На бумагу положил фронтальную часть корпуса.
• Вставил остальные 4 винта, затянул их шайбами с гайками.
• Первые два винта вытащил, вставил с другой стороны, затянул.
• Отрезал лишнюю бумагу как можно ближе к краям.

Шаг 7: Программирование

Программа сделана на основе того же фреймворка, который я использовал в своём проекте с ESP8266 ESP 8266 Arduino IDE WebConfig и BVB_WebConfig_OTA_V7.

Фреймворк предлагает веб-интерфейс для настройки доступа модуля ESP8266 к роутеру, а также доступ к дате и времени, которые модуль получает с NTP-сервера. Оставалось лишь добавить функцию вывода дней текущего месяца и текущей даты, но мне хотелось иметь возможность ещё и выбирать, считать ли первым днём недели воскресенье или понедельник. Также я хотел использовать другие светодиоды, поэтому решил, что будет интересно подсвечивать специальные иконки, соответствующие важным событиям дням рождения или праздникам. Исходник программы лежит на Github.

В других своих статьях я подробнее писал об этом фреймворке (ссылка, ссылка, ссылка, ссылка).

Программировал я микроконтроллер при помощи адаптера ESP-01 и адаптера USB to TTL.

Для компиляции и загрузки программы в ESP я использовал Eclipse IDE для Arduino под названием Sloeber, библиотеку esp8266 версии 2.7.4 и библиотеку FastLED версии 3.3.3.

Шаг 8: Оно живое!

Я провёл испытания для разных дат в будущем, их можно посмотреть на видео ниже. Думаю, из него вполне понятно, как работает календарь.



Видно, что мой девиз видно плохо. Я думал, что его будет нормально подсвечивать светодиодом стабилизатора, но видимо, мне придётся добавить ещё парочку светодиодов специально для него.

Шаг 9: Варианты, что дальше?

Я сделал календарь из оргстекла, потому что оно было у меня под рукой. Ничто не мешает вам сделать решётку и заднюю часть из другого пластика или дерева только передняя часть должна быть прозрачной или полупрозрачной.

Размер может показаться слишком большим если хотите его уменьшить, можно использовать светодиодные полоски со 120 светодиодами на метр, или даже две светодиодные матрицы 8х8.

Хотя я делал всё на станке с ЧПУ, это же можно сделать при помощи лазерной резки или 3D-принтера. Однако в последнем случае потребуется принтер, способный вместить детали размером 235120 мм.

В программу можно внести несколько событий, однако очевидно, что проще было бы сделать специальный интерфейс для их передачи. Также было бы интересно синхронизировать вечный календарь со своим мобильным приложением.

На днях в сети появилось описание оригинального DIY-проекта на основе Raspberry Pi и светодиодных панелей. Цель проекта визуализировать уровень загрузки процессора ПК. Для этого используются анимация на LED-панелях самодельного устройства.

Чем выше нагрузка на CPU, тем выше температура чипа и тем более горячими становятся цвета светодиодных панелей. Минимальная нагрузка голубой и синий цвета, максимальная оранжевый и красный. Общее количество задействованных светодиодов достигает 12 000. Под катом описание проекта, его элементов, плюс исходный код ПО, которое обеспечивает работу гаджета.

Вот как все это выглядит:

Как возникла идея проекта

В прошлом году автор принял участие в 36th Chaos Communication Congress (36C3), где увидел огромное количество DIY-проектов, включая светодиодные кубы. Его это очень впечатлило.


Большая часть этих проектов заключалась в реагировании устройства на внешние факторы. Так, при вращении устройства в руке оно переливалось всеми цветами радуги, показывая красочные картинки.

Себастиан Стаакс (Sebastian Staacks) решил разработать собственный проект устройство, которое сможет показывать уровень нагрузки процессора ПК. Особого практического смысла нет, это проект just for fun.Общая стоимость системы в сборке составила $150.

Реализация проекта

То, как выглядит и работает светодиодный куб, показано выше. Теперь немного подробностей. Устройство включается автоматически после загрузки ПК, к которому оно подключено.


Автор говорит, что постарался сделать цвета и анимацию максимально нейтральными, чтобы не отвлекать внимание пользователя ПК во время работы (или игры).

Железо и ПО

Конструкция устройства очень простая. Вот, что увидит человек, который захочет разобрать девайс.


У куба только три грани. Это сделано для того, чтобы удешевить и несколько упростить конструкцию. Если бы работали все грани, проект получился бы слишком дорогим.

Светодиодные панели автор заказал с Aliexpress, выбрав лучшее сочетание цены и качества. По его словам, это было непросто, поскольку поставщики редко прописывали подробные технические характеристики своего товара. Соответственно, не всегда было понятно, подходят ли эти панели для проекта. В итоге разработчик купил панели с 64x64 RGB LED и 5В питанием.


Для питания этих панелей был использован 50W блок с 10А и 5В. Адаптер питает драйвер матрицы Adafruit, который подключен к панелям через Raspberry Pi. Главное чтобы характеристики блока питания перекрывали потребление системы.

Управление панелями

Что касается малинки, разработчик использовал Raspberry Pi 2. На данный момент этот одноплатник нельзя считать слишком устаревшим морально, для подобных целей его вполне хватает. Кроме того, он почти не нагревается в процессе работы, чего нельзя сказать о третьем и четвертом поколениях.


К плате был подключен внешний WiFi-модуль, чтобы избавиться от кабелей для подключения к сети. Паять почти ничего не нужно было, за исключением пары операций с Adafruit RGB Matrix Bonnet.


Вот так финальная конструкция выглядит в собранном виде. Для того, чтобы придать всему этому форму, автор использовал корпус, распечатав его на 3D-принтере.


Панели не приклеиваются, чтобы их в любой момент можно было снять с корпуса. Предусмотрены также крепления для Raspberry Pi. Еще можно распечатать основу для куба, но, в целом, все выглядит неплохо и так.


Теперь о программном обеспечении. С железом все проще, а вот с управляющим ПО придется повозиться. Для анимации используется OpenGL-шейдер. Кроме того, на ПК запущен скрипт, который передает характеристики работы процессора на малинку.

Самый важный элемент программного обеспечения небольшая программа на С++, которая управляет кубом. Она использует специальную библиотеку rpi-rgb-led-matrix. В частности, она нужна для открытия UDP-порта, чтобы получить характеристики работы процессора с ПК, а также OpenGL для рендеринга анимации. Подробности работы библиотеки здесь.

Для установки нужен скрипт от Adafruit. Инструкция по установке доступна по указанной ссылке.

Вот параметры для настройки панелей

//LED Matrix settings
RGBMatrix::Options defaults;
rgb_matrix::RuntimeOptions runtime;
defaults.hardware_mapping = "adafruit-hat-pwm";
defaults.led_rgb_sequence = "RGB";
defaults.pwm_bits = 11;
defaults.pwm_lsb_nanoseconds = 50;
defaults.panel_type = "FM6126A";
defaults.rows = 64;
defaults.cols = 192;
defaults.chain_length = 1;
defaults.parallel = 1;

Обратите внимание, pwm_bits и pwm_lsb_nanoseconds выглядят не слишком важными, но они критичны в первую очередь для качества изображения. В частности, pwm_bits определяет количество битов ШИМ, которое задает количество цветовых шагов. Обратной стороной увеличения этого значения является уменьшение частоты обновления светодиодной панели. Улучшить параметр можно, уменьшив настройки pwm_lsb_nanoseconds если ваши панели поддерживают такие низкие значения. Если собираетесь снимать куб на камеру, лучше увеличить частоту обновления, чтобы все выглядело красиво.

Важно, чтобы Pi непрерывно работал с RGB Bonnet, в противном случае могут появиться артефакты. Для этого рекомендуется зарезервировать целое ядро процессора.

В проекте можно найти cpu-stats-gl.cpp, чтобы использовать это в собственном проекте. Для использования потребуются библиотеки g++ -g -o cpu-stats-gl cpu-stats-gl.cpp -std=c++11 -lbrcmEGL -lbrcmGLESv2 -I/opt/vc/include -L/opt/vc/lib -Lrpi-rgb-led-matrix/lib -lrgbmatrix -lrt -lm -lpthread -lstdc++ -Irpi-rgb-led-matrix/include/. Ну а для того, чтобы добавить поддержку OpenGl, стоит воспользоваться инструкциями от Matus Novak.

Шейдер OpenGl

Хорошо, на этом этапе полностью готово железо, плюс важный код для управления панелями. В частности, уже можно выводить текст, изображения и гифки. Но для красочной визуализации необходимо добавить OpenGL.

Анимация, которая отображает статус процессора, реализуется путем фрагментного шейдера, т.е. небольшого участка кода, который работает параллельно с коллегами. Такие участки нужны для каждого пикселя панели.

Чтобы правильно спроецировать изображение на куб, автор визуализирует три пары треугольников, каждый из которых покрывает одну грань куба. Дело в том, что если вы смотрите на куб как на трехмерный объект и хотите показать двухмерную форму, такую как круг, вы можете назначить координаты воображаемого двухмерного холста перед вашим лицом на каждый край куба.


Если мы теперь развернем куб в прямоугольный массив пикселей, который мы фактически адресуем, мы можем покрыть этот массив несколькими треугольниками. Мы также можем сопоставить координаты виртуального холста с каждой вершиной, чтобы получить отображение координат нашего холста на фактические пиксели в массиве панели.

Для шейдеров это просто нужно предоставить координаты холста для каждой вершины в качестве дополнительного буфера массива для графического процессора, позволив ему интерполировать эти координаты для каждого пикселя.

Получаем статус процессора

Информацию о режиме работы процессора можно получить по протоколу UDP скриптом на питоне.

#!/usr/bin/python3import psutilimport socketimport time TARGET_IP="192.168.2.45"TARGET_PORT=1234 while True:  temperature = 0.0  time.sleep(0.5)  temperature += psutil.sensors_temperatures()["k10temp"][0].current  time.sleep(0.5)  temperature += psutil.sensors_temperatures()["k10temp"][0].current  time.sleep(0.5)  temperature += psutil.sensors_temperatures()["k10temp"][0].current  time.sleep(0.5)  temperature += psutil.sensors_temperatures()["k10temp"][0].current  time.sleep(0.5)  temperature += psutil.sensors_temperatures()["k10temp"][0].current  temperature /= 5.0   cores = psutil.cpu_percent(percpu=True)   out = str(temperature) + "," + ",".join(map(str, sorted(cores, reverse=True)))  socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM).sendto(out.encode("utf-8"), (TARGET_IP, TARGET_PORT))

На ПК автора скрипт запускается автоматически, для работы используется статический IP, зарезервированный под светодиодный куб.

На этом этапе все должно работать так, как и задумано.


Понравился ли вам этот проект? Возможно, вы разрабатывали нечто похожее или, наоборот, уникальное? Расскажите об этом в комментариях.

Пришел новый русский в магазин, чтобы сдать новогоднюю гирлянду.
Не работает? спрашивает его продавец.
Почему? Очень даже работает, отвечает тот.
А в чем тогда дело?
Покупатель вздохнул и ответил:
Не радует.

Привет, друзья!

Очень надеемся, что гирлянда, изготовление которой мы опишем в статье, порадует вас и своим видом, и тем фактом, что вы можете ее сделать сами. Совсем не претендуя на то, что эта гирлянда станет серьезным конкурентом недорогих китайских вариантов, мы все же считаем, что такой небольшой DIY в преддверии новогоднего праздника может стать прекрасным развлечением для всей семьи, ведь тут и сборка железочек, и программирование, и составление сценария логики работы гирлянды, и, в конечном счете, созидание красоты, сделанной собственной руками!

Под катом:

1. Собираем прототип гирлянды
2. Пишем код для нескольких режимов работы
3. Подключаем к платформе Rightech IoT Cloud
4. Придумываем и реализовываем сценарий работы гирлянды
5. Создаем праздничное настроение

Идея сделать гирлянду возникла не случайно. Украшая офис, мы нашли в мешке маленькую елочку, которой совершенно не холодно в офисе зимой, но совсем одиноко без огоньков, тем более что основной елке в офисе достались и игрушки, и гирлянды, а маленькой ничего. Но мы посчитали, что это не беда, а даже ее преимущество. Значит сделаем для нее не только уникальную гирлянду своими руками, но и сами выберем ей цвета светодиодов (возьмем цвета нашей компании: белый и голубой) и даже организуем ей беспроводное управление режимами по Zigbee-кнопке. А для гарантии безопасности еще и добавим автоматическое выключение по расписанию.

Модели устройств, файлы со сценариями автоматов, код для NodeMCU в конце статьи (не пытайтесь повторить это дома попробуйте повторить это дома!).

Собираем прототип

Создание прототипов это процесс сборки простой рабочей модели продукта или системы. Для начала построим его на макетной плате, а затем, как водится, красиво спаяем.

Итак, для маленькой гирлянды нам понадобится:

• 12 белых и 6 голубых светодиодов, управление которыми производится независимо (назначение: гореть и радовать)
• 2 резистора на 220 Ом, подбираемые исходя из расчета сопротивления и мощности по закону Ома (назначение: защита светодиодов от перегрева и выхода из строя)
• 2 биполярных NPN транзистора (назначение: управляем транзистором маленьким током от управляющего пина, а пропускаем на диоды большой ток с выхода 3.3 В, так мы защищаем управляющий пин платы)
• 2 резистора на 1 кОм на базу транзистора (назначение аналогичное, ограничиваем ток)
• плата NodeMCU (назначение: подключение к IoT-платформе и управление транзисторами)
• батарейки или блок питания (назначение: источник питания для платы)

Все светодиоды подключаем параллельно друг другу. Это значит, что все длинные выводы всех светодиодов должны быть соединены вместе и подключаться к общему плюсу; все короткие выводы также соединены и подключаются к общему минусу.

Если изобразить на схеме, то это выглядит так:



При таком соединении повреждение и перегорание одного светодиода не приведёт к поломке всей гирлянды, всё будет работать, только без выбывшего диода. Также добавляем по одному резистору на каждую группу светодиодов. Управляющие пины платы подключаем к базе транзисторов через резисторы.

Пишем код

Ниже представлен код для управления режимами гирлянды. Его функции:

1) установить Wi-Fi соединение и подключиться к платформе;

2) подписаться на команды сообщения с топиками led_on, led_off, led_attenuation, led_flashing и выполнять соответствующие действия по управлению светодиодами.

Команды led_on и led_off включают и выключают гирлянду, а команды led_attenuation и led_flashing задают режимы плавного горения и быстрого мигания с периодом, указанным в payload команды.

Обратите внимание, в коде мы используем библиотека Sheduler, которая нужна для того, чтобы одновременно запускать несколько потоков с задачами. Если этого не сделать, то при запуске бесконечного цикла горения светодиодов параллельно получать команды с платформы уже не получится.

#include "Arduino.h"#include "Scheduler.h"      /* https://github.com/nrwiersma/ESP8266Scheduler */#include "EspMQTTClient.h"  /* https://github.com/plapointe6/EspMQTTClient */                           /* https://github.com/knolleary/pubsubclient */// Даем разумные имена для пинов, управляемых светодиодами#define BLUE_LED_PIN 12#define WHITE_LED_PIN 13EspMQTTClient client( "<wifi-ssid>", "<wifi-password>" "dev.rightech.io", "<ric-mqtt-client-id>");// Задача для обработки поступающих командclass ClientTask : public Task { public:   void loop() {     client.loop();   }} client_task;// Задача для включения светодиодовclass LedOnTask : public Task { protected:   void loop()   {     digitalWrite(WHITE_LED_PIN, HIGH);     digitalWrite(BLUE_LED_PIN, HIGH);     shouldRunValue = false; // останавливаем этот цикл сразу после включения   }   bool shouldRun()   {     return shouldRunValue;   } public:   bool shouldRunValue = false;} led_on_task;// Задача для выключения светодиодовclass LedOffTask : public Task { protected:   void loop()   {     digitalWrite(WHITE_LED_PIN, LOW);     digitalWrite(BLUE_LED_PIN, LOW);     shouldRunValue = false; // останавливаем этот цикл сразу после выключения   }   bool shouldRun()   {     return shouldRunValue;   } public:   bool shouldRunValue = false;} led_off_task;// Задача для плавного горения светодиодов в противофазеclass LedAttenuationTask : public Task { protected:   void loop()   {     // Вычисляем задержку на один проход цикла в зависимости от полученного в payload значения     float delayValue = period.toInt() * 1000 /*в миллисекунды*/ / 2 /*на два цикла*/ / 1024 /*на каждую итерацию в цикле*/;     for (int i = 0; i <= 1023; i++) {       analogWrite(WHITE_LED_PIN, i); // горит ярче       analogWrite(BLUE_LED_PIN, 1023 - i); // тускнеет       delay(delayValue);     }     for (int i = 1023; i >= 0; i--) {       analogWrite(WHITE_LED_PIN, i); // тускнеет       analogWrite(BLUE_LED_PIN, 1023 - i); // горит ярче       delay(delayValue);     }   }   bool shouldRun()   {     updateDelayTimer();     if (isDelayed()) return false;     if (!run_group_active) return false;     return shouldRunValue;   } public:   bool shouldRunValue = false;   String period;} led_attenuation_task;// Задача для быстрого мигания светодиодов в противофазеclass LedFlashingTask : public Task { protected:   void loop()   {     float delayValue = period.toInt() * 1000 /*в миллисекунды*/;     digitalWrite(WHITE_LED_PIN, HIGH);     digitalWrite(BLUE_LED_PIN, LOW);     delay(delayValue);     digitalWrite(WHITE_LED_PIN, LOW);     digitalWrite(BLUE_LED_PIN, HIGH);     delay(delayValue);   }   bool shouldRun()   {     updateDelayTimer();     if (isDelayed()) return false;     if (!run_group_active) return false;     return shouldRunValue;   } public:   bool shouldRunValue = false;   String period;} led_flashing_task;void setup() { // Настраиваем пины в режим выхода, т.е. в режим источника напряжения pinMode(WHITE_LED_PIN, OUTPUT); pinMode(BLUE_LED_PIN, OUTPUT); // Библиотека Scheduler позволяет при необходимости запустить несколько потоков Scheduler.start(&led_on_task); Scheduler.start(&led_off_task); Scheduler.start(&led_attenuation_task); Scheduler.start(&led_flashing_task); Scheduler.start(&client_task); Scheduler.begin();}void onConnectionEstablished() { // Подписываемся на команды и запускаем нужный поток путем изменения переменной shouldRunValue client.subscribe("led_on", [] (const String & payload)  {   client.publish("base/state/light", "on");   led_off_task.shouldRunValue = false;   led_attenuation_task.shouldRunValue = false;   led_flashing_task.shouldRunValue = false;   led_on_task.shouldRunValue = true; }); client.subscribe("led_off", [] (const String & payload)  {   client.publish("base/state/light", "off");   led_on_task.shouldRunValue = false;   led_attenuation_task.shouldRunValue = false;   led_flashing_task.shouldRunValue = false;   led_off_task.shouldRunValue = true; }); client.subscribe("led_attenuation", [] (const String & payload)  {   client.publish("base/state/light", "attenuation " + payload + " sec");   led_on_task.shouldRunValue = false;   led_off_task.shouldRunValue = false;   led_flashing_task.shouldRunValue = false;   led_attenuation_task.period = payload;   led_attenuation_task.shouldRunValue = true; }); client.subscribe("led_flashing", [] (const String & payload)  {   client.publish("base/state/light", "flashing " + payload + " sec");   led_on_task.shouldRunValue = false;   led_off_task.shouldRunValue = false;   led_attenuation_task.shouldRunValue = false;   led_flashing_task.period = payload;   led_flashing_task.shouldRunValue = true; });}void loop() {}

Подключаем к платформе Rightech IoT Cloud

Подключение гирлянды:

1) Создаем модель




2) Создаем объект с этой моделью

Подключение кнопки:

1) Создаем модель




2) Создаем объект с этой моделью




Подробнее о том, как подключать ZigBee устройства, можно посмотреть в видеоуроке и почитать в статье.

Разрабатываем сценарий работы

От сценария автоматизации мы хотим следующей логики:

1) один клик (single) режим постоянного свечения и выключения;

2) два клика (double) режим плавного свечения;

3) три клика (triple) режим мигания;

4) после 20:00 автоматическое выключение гирлянды (здесь также можно использовать не просто расписание, а данные еще из одного объекта СКУДа, который собирает информацию о том, есть ли люди в офисе. Если вам интересен материал по такой теме, дайте обратную связь в комментариях ).

Готовый автомат




Давайте вкратце разберем, что тут происходит и зачем:

1. Первым делом при старте автомата запускаем планировщик, который выключит гирлянду по расписанию, обезопасив нас от забывчивости. Запустили и забыли, он будет срабатывать каждый день автоматически.
2. В следующем состоянии не делаем ничего, просто ждем нажатия кнопки. В это состояние мы возвращаемся каждый раз после отработки определенного режима гирлянды. Из него есть переход по событию получения данных и срабатыванию планировщика.
3. Если получили какой-то пакет от кнопки, то переходим в состояние Получен пакет, из которого по таймеру и типу клика переходим в соответствующие режимы. Вы можете спросить, зачем тут таймер. А причина в том, что кнопка работает довольно интересненько. При нажатии три раза, она сначала присылает пакет с double, а сразу за ним triple. Такой нюанс мы и обходим таймером, иначе срабатывало бы по неактуальному клику.
4. Также есть промежуточное состояние для одинарного клика. Как мы помним, вкл/выкл у нас работают по одному и тому же событию. Поэтому, если гирлянда не выключена (находится в любом из режимов активной работы), то мы ее выключаем, а если выключена, то включаем.

Запускаем автомат на наших объектах, проверяем фуууух, работает! Время паять!

Собираем готовое устройство

Самый простой вариант пайки гирлянды это один за другим спаивать светодиоды, предварительно надевая термоусадку. Примерно вот так:



Но можно пойти немного другим путем сделать не просто гирлянду, которой мы обвяжем елку, облачив ее дополнительно во все эти провода. Вместо этого на каждую веточку посадим по светодиоду (в цветочках это смотрится особенно чудесно, см. итоговое фото), стянем провода по стеблю вниз и спаяем, спрятав всю электронику в горшочке. На выходе остается только разъем под кабель питания. Ювелирно, аккуратно и очень симпатично получается. Судите сами.



термоусадку нагреваем паяльным феном



помещаем провод перед пайкой в канифоль (в таком случае не образуется тонкой оксидной пленки на поверхности провода, в результате спайка проходит легче и получается надежнее)



и лудим (наносим небольшой слой припоя)



проводок готов воссоединяться со светодиодом



соединяем (паяем поверхности, на которых уже есть припой)



фиксируем на веточке, сгибая ножки (необходимо предварительно оставить не менее 10 мм) светодиода



на данном этапе проводим последнее тестирование



готово!

---

В заключение хотим сказать, что неважно, какие гирлянды именно в вашем доме цветные или однотонные, ультрасовременные или, напротив, винтажные, светодиодные или галогеновые. Главное, чтобы они создавали праздничное настроение перед Новым годом, несли тепло и радость в сердца ваших близких.

С наступающим праздником!

Материалы к статье

Пришел новый русский в магазин, чтобы сдать новогоднюю гирлянду.
Не работает? спрашивает его продавец.
Почему? Очень даже работает, отвечает тот.
А в чем тогда дело?
Покупатель вздохнул и ответил:
Не радует.

Привет, друзья!

Очень надеемся, что гирлянда, изготовление которой мы опишем в статье, порадует вас и своим видом, и тем фактом, что вы можете ее сделать сами. Совсем не претендуя на то, что эта гирлянда станет серьезным конкурентом недорогих китайских вариантов, мы все же считаем, что такой небольшой DIY в преддверии новогоднего праздника может стать прекрасным развлечением для всей семьи, ведь тут и сборка железочек, и программирование, и составление сценария логики работы гирлянды, и, в конечном счете, созидание красоты, сделанной собственной руками!

Под катом:

1. Собираем прототип гирлянды
2. Пишем код для нескольких режимов работы
3. Подключаем к платформе Rightech IoT Cloud
4. Придумываем и реализовываем сценарий работы гирлянды
5. Создаем праздничное настроение

Идея сделать гирлянду возникла не случайно. Украшая офис, мы нашли в мешке маленькую елочку, которой совершенно не холодно в офисе зимой, но совсем одиноко без огоньков, тем более что основной елке в офисе достались и игрушки, и гирлянды, а маленькой ничего. Но мы посчитали, что это не беда, а даже ее преимущество. Значит сделаем для нее не только уникальную гирлянду своими руками, но и сами выберем ей цвета светодиодов (возьмем цвета нашей компании: белый и голубой) и даже организуем ей беспроводное управление режимами по Zigbee-кнопке. А для гарантии безопасности еще и добавим автоматическое выключение по расписанию.

Модели устройств, файлы со сценариями автоматов, код для NodeMCU в конце статьи (не пытайтесь повторить это дома попробуйте повторить это дома!).

Собираем прототип

Создание прототипов это процесс сборки простой рабочей модели продукта или системы. Для начала построим его на макетной плате, а затем, как водится, красиво спаяем.

Итак, для маленькой гирлянды нам понадобится:

• 12 белых и 6 голубых светодиодов, управление которыми производится независимо (назначение: гореть и радовать)
• 2 резистора на 220 Ом, подбираемые исходя из расчета сопротивления и мощности по закону Ома (назначение: защита светодиодов от перегрева и выхода из строя)
• 2 биполярных NPN транзистора (назначение: управляем транзистором маленьким током от управляющего пина, а пропускаем на диоды большой ток с выхода 3.3 В, так мы защищаем управляющий пин платы)
• 2 резистора на 1 кОм на базу транзистора (назначение аналогичное, ограничиваем ток)
• плата NodeMCU (назначение: подключение к IoT-платформе и управление транзисторами)
• батарейки или блок питания (назначение: источник питания для платы)

Все светодиоды подключаем параллельно друг другу. Это значит, что все длинные выводы всех светодиодов должны быть соединены вместе и подключаться к общему плюсу; все короткие выводы также соединены и подключаются к общему минусу.

Если изобразить на схеме, то это выглядит так:



При таком соединении повреждение и перегорание одного светодиода не приведёт к поломке всей гирлянды, всё будет работать, только без выбывшего диода. Также добавляем по одному резистору на каждую группу светодиодов. Управляющие пины платы подключаем к базе транзисторов через резисторы.

Пишем код

Ниже представлен код для управления режимами гирлянды. Его функции:

1. установить Wi-Fi соединение и подключиться к платформе;
2. подписаться на команды сообщения с топиками led_on, led_off, led_attenuation, led_flashing и выполнять соответствующие действия по управлению светодиодами.

Команды led_on и led_off включают и выключают гирлянду, а команды led_attenuation и led_flashing задают режимы плавного горения и быстрого мигания с периодом, указанным в payload команды.

Обратите внимание, в коде мы используем библиотека Sheduler, которая нужна для того, чтобы одновременно запускать несколько потоков с задачами. Если этого не сделать, то при запуске бесконечного цикла горения светодиодов параллельно получать команды с платформы уже не получится.

#include "Arduino.h"#include "Scheduler.h"      /* https://github.com/nrwiersma/ESP8266Scheduler */#include "EspMQTTClient.h"  /* https://github.com/plapointe6/EspMQTTClient */                           /* https://github.com/knolleary/pubsubclient */// Даем разумные имена для пинов, управляемых светодиодами#define BLUE_LED_PIN 12#define WHITE_LED_PIN 13EspMQTTClient client( "<wifi-ssid>", "<wifi-password>" "dev.rightech.io", "<ric-mqtt-client-id>");// Задача для обработки поступающих командclass ClientTask : public Task { public:   void loop() {     client.loop();   }} client_task;// Задача для включения светодиодовclass LedOnTask : public Task { protected:   void loop()   {     digitalWrite(WHITE_LED_PIN, HIGH);     digitalWrite(BLUE_LED_PIN, HIGH);     shouldRunValue = false; // останавливаем этот цикл сразу после включения   }   bool shouldRun()   {     return shouldRunValue;   } public:   bool shouldRunValue = false;} led_on_task;// Задача для выключения светодиодовclass LedOffTask : public Task { protected:   void loop()   {     digitalWrite(WHITE_LED_PIN, LOW);     digitalWrite(BLUE_LED_PIN, LOW);     shouldRunValue = false; // останавливаем этот цикл сразу после выключения   }   bool shouldRun()   {     return shouldRunValue;   } public:   bool shouldRunValue = false;} led_off_task;// Задача для плавного горения светодиодов в противофазеclass LedAttenuationTask : public Task { protected:   void loop()   {     // Вычисляем задержку на один проход цикла в зависимости от полученного в payload значения     float delayValue = period.toInt() * 1000 /*в миллисекунды*/ / 2 /*на два цикла*/ / 1024 /*на каждую итерацию в цикле*/;     for (int i = 0; i <= 1023; i++) {       analogWrite(WHITE_LED_PIN, i); // горит ярче       analogWrite(BLUE_LED_PIN, 1023 - i); // тускнеет       delay(delayValue);     }     for (int i = 1023; i >= 0; i--) {       analogWrite(WHITE_LED_PIN, i); // тускнеет       analogWrite(BLUE_LED_PIN, 1023 - i); // горит ярче       delay(delayValue);     }   }   bool shouldRun()   {     updateDelayTimer();     if (isDelayed()) return false;     if (!run_group_active) return false;     return shouldRunValue;   } public:   bool shouldRunValue = false;   String period;} led_attenuation_task;// Задача для быстрого мигания светодиодов в противофазеclass LedFlashingTask : public Task { protected:   void loop()   {     float delayValue = period.toInt() * 1000 /*в миллисекунды*/;     digitalWrite(WHITE_LED_PIN, HIGH);     digitalWrite(BLUE_LED_PIN, LOW);     delay(delayValue);     digitalWrite(WHITE_LED_PIN, LOW);     digitalWrite(BLUE_LED_PIN, HIGH);     delay(delayValue);   }   bool shouldRun()   {     updateDelayTimer();     if (isDelayed()) return false;     if (!run_group_active) return false;     return shouldRunValue;   } public:   bool shouldRunValue = false;   String period;} led_flashing_task;void setup() { // Настраиваем пины в режим выхода, т.е. в режим источника напряжения pinMode(WHITE_LED_PIN, OUTPUT); pinMode(BLUE_LED_PIN, OUTPUT); // Библиотека Scheduler позволяет при необходимости запустить несколько потоков Scheduler.start(&led_on_task); Scheduler.start(&led_off_task); Scheduler.start(&led_attenuation_task); Scheduler.start(&led_flashing_task); Scheduler.start(&client_task); Scheduler.begin();}void onConnectionEstablished() { // Подписываемся на команды и запускаем нужный поток путем изменения переменной shouldRunValue client.subscribe("led_on", [] (const String & payload)  {   client.publish("base/state/light", "on");   led_off_task.shouldRunValue = false;   led_attenuation_task.shouldRunValue = false;   led_flashing_task.shouldRunValue = false;   led_on_task.shouldRunValue = true; }); client.subscribe("led_off", [] (const String & payload)  {   client.publish("base/state/light", "off");   led_on_task.shouldRunValue = false;   led_attenuation_task.shouldRunValue = false;   led_flashing_task.shouldRunValue = false;   led_off_task.shouldRunValue = true; }); client.subscribe("led_attenuation", [] (const String & payload)  {   client.publish("base/state/light", "attenuation " + payload + " sec");   led_on_task.shouldRunValue = false;   led_off_task.shouldRunValue = false;   led_flashing_task.shouldRunValue = false;   led_attenuation_task.period = payload;   led_attenuation_task.shouldRunValue = true; }); client.subscribe("led_flashing", [] (const String & payload)  {   client.publish("base/state/light", "flashing " + payload + " sec");   led_on_task.shouldRunValue = false;   led_off_task.shouldRunValue = false;   led_attenuation_task.shouldRunValue = false;   led_flashing_task.period = payload;   led_flashing_task.shouldRunValue = true; });}void loop() {}

Подключаем к платформе Rightech IoT Cloud

Подключение гирлянды:

1) Создаем модель




2) Создаем объект с этой моделью

Подключение кнопки:

1) Создаем модель




2) Создаем объект с этой моделью




Подробнее о том, как подключать ZigBee устройства, можно посмотреть в видеоуроке и почитать в статье.

Разрабатываем сценарий работы

От сценария автоматизации мы хотим следующей логики:

1) один клик (single) режим постоянного свечения и выключения;

2) два клика (double) режим плавного свечения;

3) три клика (triple) режим мигания;

4) после 20:00 автоматическое выключение гирлянды (здесь также можно использовать не просто расписание, а данные еще из одного объекта СКУДа, который собирает информацию о том, есть ли люди в офисе. Если вам интересен материал по такой теме, дайте обратную связь в комментариях ).

Готовый автомат




Давайте вкратце разберем, что тут происходит и зачем:

1. Первым делом при старте автомата запускаем планировщик, который выключит гирлянду по расписанию, обезопасив нас от забывчивости. Запустили и забыли, он будет срабатывать каждый день автоматически.
2. В следующем состоянии не делаем ничего, просто ждем нажатия кнопки. В это состояние мы возвращаемся каждый раз после отработки определенного режима гирлянды. Из него есть переход по событию получения данных и срабатыванию планировщика.
3. Если получили какой-то пакет от кнопки, то переходим в состояние Получен пакет, из которого по таймеру и типу клика переходим в соответствующие режимы. Вы можете спросить, зачем тут таймер. А причина в том, что кнопка работает довольно интересненько. При нажатии три раза, она сначала присылает пакет с double, а сразу за ним triple. Такой нюанс мы и обходим таймером, иначе срабатывало бы по неактуальному клику.
4. Также есть промежуточное состояние для одинарного клика. Как мы помним, вкл/выкл у нас работают по одному и тому же событию. Поэтому, если гирлянда не выключена (находится в любом из режимов активной работы), то мы ее выключаем, а если выключена, то включаем.

Запускаем автомат на наших объектах, проверяем фуууух, работает! Время паять!

Собираем готовое устройство

Самый простой вариант пайки гирлянды это один за другим спаивать светодиоды, предварительно надевая термоусадку. Примерно вот так:



Но можно пойти немного другим путем сделать не просто гирлянду, которой мы обвяжем елку, облачив ее дополнительно во все эти провода. Вместо этого на каждую веточку посадим по светодиоду (в цветочках это смотрится особенно чудесно, см. итоговое фото), стянем провода по стеблю вниз и спаяем, спрятав всю электронику в горшочке. На выходе остается только разъем под кабель питания. Ювелирно, аккуратно и очень симпатично получается. Судите сами.



термоусадку нагреваем паяльным феном



помещаем провод перед пайкой в канифоль (в таком случае не образуется тонкой оксидной пленки на поверхности провода, в результате спайка проходит легче и получается надежнее)



и лудим (наносим небольшой слой припоя)



проводок готов воссоединяться со светодиодом



соединяем (паяем поверхности, на которых уже есть припой)



фиксируем на веточке, сгибая ножки (необходимо предварительно оставить не менее 10 мм) светодиода



на данном этапе проводим последнее тестирование



готово!

---

В заключение хотим сказать, что неважно, какие гирлянды именно в вашем доме цветные или однотонные, ультрасовременные или, напротив, винтажные, светодиодные или галогеновые. Главное, чтобы они создавали праздничное настроение перед Новым годом, несли тепло и радость в сердца ваших близких.

С наступающим праздником!

Материалы к статье

Каждый организм нуждается в питательных веществах, поддерживающих его жизнедеятельность. А каждый вид нуждается в определенных условиях окружающей среды, чтобы избежать вымирания и продолжить род. Если эти требования не выполняются, организм или вид в целом может погибнуть. К людям это также относится, однако мы научились перекраивать окружающую среду под себя так, как это не умеет ни один другой вид на планете. Одной из самых очевидных черт нашего вида является потребление планетарных ресурсов. Технологический прогресс привел к геометрическому росту спроса на топливо, которого, как неудивительно, катастрофически не хватает. Если же учесть, что все рано или поздно заканчивается, то выход из сложившейся ситуации в виде поиска альтернативных источников топлива становится чуть ли не единственным. Одной из таких альтернатив могут быть одноклеточные водоросли. Ученые из Американского института физики (США) провели опыты, в ходе которых воздействовали на водоросли Dunaliella salina (дуналиелла солоноводная) монохроматическим красным и синим светом. Зачем было освещать водоросли, что это дало в результате, и как это связано с альтернативным топливом? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых. Поехали.

Основа исследования

Многие любители творчества профессора Толкиена, читая его произведения, сопоставляют себя с разными героями. Кто-то видит себя в образе мудрого старца, знающего ответы на все вопросы, кто-то предпочитает воображать себя эльфом с +100 к меткости, кто-то видит себя героем, спасающим весь мир. Но в реальности, если применить существ Средиземья в качестве аналогии, наш вид скорее похож на гномов Мории, которые копали слишком жадно и слишком глубоко. Пусть это сравнение покажется кому-то слишком утрированным либо слишком гиперболизированным, но факт остается фактом людей много, а ресурсов становится очень и очень мало.

Поскольку нефть, газ, уголь и прочие ископаемые сложно назвать возобновляемыми, ученые по всему миру начали мозговой штурм в области топливных альтернатив. Одним из возможных вариантов решения энергетического кризиса может оказаться микроскопическая водоросль вида дуналиелла солоноводная (D. salina).


Dunaliella salina

D. salina известна людям уже довольно давно и даже нашла свое применение в пищевой промышленности в виде биологически активных добавок и в косметологии, так как способна вырабатывать внушительное количество каротина.

Другие микро-водоросли также интересны ученым, однако у D. salina имеется ряд преимуществ над своими собратьями. Этот вид водорослей крайне быстро размножается, обладает высокой устойчивостью к условиям окружающей среде (особенно к уровню солености), а также не имеет клеточных стенок, что облегчает процесс разрушение клетки (важный аспект производства биотоплива).


Озеро в Турции, поменявшее свой цвет из-за водорослей D. salina.

Учитывая все плюсы, почему мы до сих пор не заправляем свои авто водорослями? Проблема в стоимости производства такого биотоплива. Это еще одна причина использовать для этого именно D. salina, так как она одна из немногих микроводорослей, используемых коммерчески из-за ее способности накапливать большое количество каротиноидов и других побочных продуктов. Другими словами, в процессе производства биотоплива наличие используемых где-либо побочных продуктов помогает снизить стоимость этого процесса.

Помимо липидов и каротиноидов, из культивирования D. salina можно также получить белки и углеводы, которые в последствии также можно использовать в корме для сельскохозяйственных животных.

Однако, чтобы получить эту заманчивую выходу, необходимо разработать методику ускорения роста D. salina. А одним из самых важных факторов роста (следовательно, и синтеза биокомпонентов) для водорослей этого вида является освещение. Любопытно, что для D. salina необходима определенная доза света, т.е. рост будет медленный, если света мало, но при его избытке синтез веществ будет подавляться. Поэтому, как отмечают ученые, оптимизация условий освещения очень важна для производства биоматериалов водорослями.

Отличным источником света для выращивания водорослей считается LED, т.е. светодиод, из-за его точности и стабильности в излучении света с определенной длиной волны и высокой энергоэффективности в течение длительного времени по сравнению с люминесцентными лампами. В некоторых исследованиях светодиоды применялись в качестве осветителей в фотобиореакторах, излучающих монохроматический свет для культивирования микроводорослей.

К примеру, в ходе одних исследований фотобиореактор с красной и синей светодиодной подсветкой использовался для увеличения производства бета-каротина D. salina. Также известно, что клетки одноклеточных зеленых водорослей Chlamydomonas reinhardtii и Chlorella variabilis регулируют свои светопоглощающие функции в ответ на разное качество монохроматического света (синий 477 нм, зеленый 514 нм, и красный 666 нм). Согласно некоторым данным, система со смещением длины волны (использование синего и красного светодиодов по очереди по 5 дней) увеличивала плотность клеток и продуктивность бета-каротина D. salina по сравнению с культивированием в условиях освещения без смещения длины волны. Проблема в том, что эти исследования были сосредоточены либо на самом росте водорослей, либо на синтезе ими бета-каротина. Но мало кто уделял внимание влиянию света на синтез липидов.

Авторы рассматриваемого нами сегодня труда решили проверить, какие условия освещения должны быть, чтобы положительно повлиять на рост и производство биокомпонентов, особенно на биомассу и липидную продуктивность D. salina. Дополнительно были исследованы изменения содержания каротиноидов, углеводов и белков.

Результаты исследования

В качестве источников света использовались девять различных светодиодных ламп, излучающих белый свет, монохроматический красный свет (пиковая длина волны 660 нм), монохроматический синий свет (пиковая длина волны 455 нм) и несколько комбинаций синего и красного. Каждый осветитель состоял из семи единиц (т.е. отдельных светодиодов), излучающих свет с определенной длиной волны. Чтобы избежать возможного светового насыщения, освещение было спроектировано с низкой плотностью фотонов. Рабочая мощность каждого светодиода составляла 1 Вт, следовательно, общая мощность для каждой лампы была 7 Вт (1b).


Изображение 1

Лампы, в которых использовались комбинации синих и красных светодиодов обозначены nRmB, где n число красных, а m число синих светодиодов в комбинации (пример на 1b: 3R4B 3 красных и 4 синих). В ходе опытов использовались следующие варианты: 0R7B (синий без красного), 1R6B, 2R5B, 3R4B, 4R3B, 5R2B, 6R1B и 7R0B (красный без синего).

Белый свет использовался в качестве контрольной группы. Спектральные характеристики каждой лампы были проанализированы с помощью анализатора освещения для растений (PLA-30; 1a). Плотность фотонов всех осветителей была измерена с помощью PLA-30 и составила 81.64 4.58 мкмоль/м²/с.

Емкости с культурой водорослей были расположены в картонных контейнерах (25 х 25 х 35 см) с отверстиями ( = 8 см) для освещения, покрытых фольгой во избежание утечки света и для защиты образов от любого внешнего освещения (1b).


Изображение 2

Влияние того или иного освещения на D. salina оценивалось спустя 22 дня. В течение этого времени плотность клеток D. salina постепенно возрастала (2a).

Было обнаружено, что монохроматический красный свет оказывает негативное влияние на рост D. salina. Показатель плотности клеток при красном свете в любой промежуток времени всегда был ниже, чем у других вариантов освещения, даже у контрольной группы (белый свет). Синий свет показал плотность клеток лучше, чем красный, но все еще хуже, чем контрольный белый.

Ситуация радикально менялась, когда использовались различные комбинации красного и синего. К примеру, комбинации 4R3B, 5R2B и 6R1B всегда показывали большую плотность клеток, чем белый свет.

Скорость роста и скорость деления клеток, рассчитанные на основе изменений плотности клеток, также оказались зависимыми от условий освещения (2b). Скорость роста (l) и скорость удвоения (K) при красном освещении была по-прежнему ниже, чем при белом, но комбинированные варианты были лучше контрольного белого света.

Эти два показателя (I и K) в результате повлияли на время генерации (T) D. salina, т.е. на показатель времени, необходимого для завершения роста водорослей. T D. salina при красном свете было самым продолжительным (5.956 0.088 дней), затем следовал синий свет, самое же малое T наблюдалось при белом освещении (5.510 0.065 дней).

Как и предыдущие показатели, T было значительно лучше в случае комбинированного освещения: самое малое T было при 4R3B (5.173 0.022 дня).

Промежуточный вывод заключается в том, что использование чисто красного или чисто синего освещения не имело никаких преимуществ по сравнению с контрольным белым освещением. Однако использование комбинаций красного и синего позволяло достичь улучшенных значений различных показателей (скорость роста, скорость удвоения, время генерации и плотность клеток).


Изображение 3

По завершению периода культивирования плотность клеток при комбинированных вариантах освещения была значительно выше, чем при красном, синем или белом по отдельности (3a).

Максимальная плотность клеток была достигнута в условиях 4R3B и составила 0.873 0.011 х 106 мл^-1, что на 19.60% больше, чем при белом свете, на 35.02% при синем и на 47.07% при красном.

Сравнение плотности высушенной биомассы D. salina (3b) разных вариантов освещения не показало существенных отличий. Единственным исключением был вариант 6R1B, при котором была достигнута максимальная плотность в 0.407 0.004 г/л.

Любопытно, что каждая клетка при обработке чисто синим светом была намного тяжелее, чем клетки при других условиях освещения. Подобное наблюдалось в ранее проведенных исследованиях Chaetoceros muelleri. Следовательно, комбинации монохроматического красного и синего света были полезны для роста D. salina, а синий свет имел тенденцию ингибировать деление клеток, но способствовал накоплению клеточного содержимого, что и приводит к увеличению высушенной биомассы.

Далее ученые сравнивали показатели липидов, каротиноидов, углеводов и белков D. salina в условиях разного освещения.


Изображение 4

При синем и комбинированном освещении содержание липидов были значительно выше, чем при белом и красном свете (4a). Наибольшее содержание липидов было именно при синем освещении и достигло значения 70.128 7.499 пг/клетку (1 пг (пикограмм) = 10¹² грамма). При этом влияние хорошо показавшего себя в предыдущих сравнительных анализах комбинированного освещения на содержание липидов было не столь существенным.

Показатели каротиноидов D. salina также отличались в зависимости от освещения (4b). После 22 дней культивирования D. salina под воздействием белого света был получен самый высокий выход каротиноидов (2.335 0.033 пг/клетку) по сравнению с другими источниками света. К примеру, при красном освещении этот показатель был вдвое ниже.

Белый свет обогнал конкурентов и по содержанию углеводов (4c), показав максимальное значение в 44.818 2.636 пг/клетку. А вот при комбинированном свете 5R2B было достигнуто минимальное содержание углеводов в 31.678 7.985 пг/клетку.

Содержание белка в клетках D. salina увеличивалось с разной скоростью в разных условиях освещения (4d). Существенную разницу показал лишь синий свет, в случае которого содержание белка увеличилось до 122.988 9.201 пг/клетку.

Из этих результатов следует, что в аспекте накопления биокомпонентов самым продуктивным был синий и белый свет. Но в аспекте роста D. salina первенство все же за комбинированным освещением.

В заключении была выполнена оценка влияния разного освещения на общую выработку сухой биомассы, липидов, каротиноидов, углеводов и белков D. salina.


Таблица сравнения выработки сухой биомассы, липидов, каротиноидов, углеводов и белков D. salina при разном освещении спустя 22 дня культивирования.

При красном свете наблюдалась минимальная выработка. Белый свет оказался лучше всех в аспекте выработки углеводов (0.106 0.002 мг/л в день) и каротиноидов (1.486 0.075 мг/л в день). По сухой биомассе и липидам лучшими оказались комбинированное и синее освещение. В случае выработки белков превзойти белый свет удалось лишь одной комбинации красного и синего, а именно 6R1B. Максимальные значения выработки биомассы и белков для 6R1B составили 18.506 0.175 и 3.800 0.172 мг/л в день, что на 14.61% и 9.07% выше значений для белого света.

При этом выработка липидов всех комбинированных вариантов была выше, чем у контрольной группы. Максимальная липидная выработка была достигнута в условиях 4R3B и составила 2.325 0.130 мг/л в день, что на 35.33% выше, чем при белом свете. Другими словами, именно 4R3B была идеальной комбинацией, если совокупно оценивать все показатели, от скорости роста до значений выработки липидов.

Для более дентального ознакомления с нюансами исследования рекомендую заглянуть в доклад ученых.

Эпилог

Для развития того или иного организма, одноклеточного или многоклеточного, требуются определенные условия. Во многом нам они известны, но порой не до конца изучены. В случае D. salina нам было известно, что для роста этих одноклеточных водорослей нужен свет, но никто особо не задавался вопросом, что будет, если свет будет разноцветный.

В данном труде ученые провели опыты, в ходе которых на культивируемые клетки водорослей D. salina воздействовал белый, синий, красный и красно-синий свет. На первый взгляд самым эффективным освещением казался классический белый. Скорость роста, скорость удвоения, время генерации и плотность клеток при синем или красном освещении были существенно ниже, чем при белом. Однако комбинация первых двух показала совершенно иную картину.

Что касается биокомпонентов клеток D. salina (липидов, каротиноидов, углеводов и белков), то их содержание также варьировалось в зависимости от освещения. Какой-то свет был лучше для липидов, но негативно влиял на белки, и наоборот: липидов было больше всего при синем и комбинированном свете, белков при синем свете, а каротиноидов и углеводов при белом.

Учитывая, что одни показатели хороши в одних условиях, а другие в других, ученым необходимо было установить, какая комбинация каких цветов освещения позволит получить лучший результат. Для выработки биомассы и белков такой комбинацией стала 6R1B (т.е. 6 красных и 1 синий), а для выработки липидов 4R3B (4 красных и 3 синих).

По словам ученых, эти результаты многообещающее, но требуют дополнительного анализа, так как идеальная комбинация, удовлетворяющая всем параметрам, пока еще не была найдена. В будущем они намерены провести еще немало тестов, чтобы найти ее, а также уделить внимание анализу состава жирных кислот, синтезируемых в водорослях при благоприятном комбинированном освещении для увеличения производства липидов.

И то, и другое напрямую связано с перспективой использования водорослей вида D. salina в качестве сырья для биодизеля, характеристики которого зависят от состава жирных кислот, меняющегося при разном освещении.

Говорить о скором появлении биодизеля на водорослях пока не приходится, так как процесс его производства пока еще слишком сложен и дорог, чтобы это было выгодно. Однако это направление остается очень заманчивым и многообещающим, остается лишь отшлифовать процесс производства для максимизации качества и объемов выработки. Как бы то ни было, остается надеяться, что подобного рода исследования в области альтернативного топлива дадут плоды раньше, чем иссякнут запасы ископаемых ресурсов.

Благодарю за внимание, оставайтесь любопытствующими и хорошей всем рабочей недели, ребята. :)

Немного рекламы

Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, облачные VPS для разработчиков от $4.99, уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).

Dell R730xd в 2 раза дешевле в дата-центре Maincubes Tier IV в Амстердаме? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?

Продолжаем рассказывать о программах факультета, проектах студентов и выпускников, а также оборудовании лабораторий рентгеновских лазерах и электронных микроскопах.


^{Фото Andrew FastLizard4 Adams / Flickr.com}

Светодиодные технологии и оптоэлектроника

Оптоэлектроника лежит в основе систем связи, солнечных панелей, твердотельных светильников, медицинский и навигационных приборов. Ключевую роль здесь играют лазерные технологии.

По этой теме в Университете ИТМО нас открыта индустриальная магистратура Светодиодные технологии и оптоэлектроника. Она формирует набор навыков, позволяющий работать и строить научную карьеру в самых разных сферах деятельности, связанных с данной областью.

Как проходит обучение. Базу программы составляют курсы Фотоника и Современные тенденции развития оптоэлектроники. Первый посвящен физическим основам и принципам работы приборов, второй знакомит студентов с задачами оптоэлектроники. Ключевые предметы Солнечная фотовольтаика, Полупроводниковые лазеры и приборы на их основе и Светодиодные нанотехнологии. Курсы здесь читают специалисты профильных предприятий.

Помимо теории, студенты, разумеется, реализуют практические проекты и выполняют лабораторные работы они проходят в учебной лаборатории. В начале года на Хабре мы проводили по ней фотоэкскурсию, где привели примеры коммерческих проектов, в них можно принимать участие.

Студенты также реализуют проекты на базе Международного научного центра (МНЦ) функциональных материалов и устройств оптоэлектроники. В его состав входит шесть международных лабораторий с лучшим оборудованием. Например, там есть сканирующий электронный микроскоп Tescan MIRA-3 для получения изображений с разрешением до 1,2 нм. Другое устройство European XFEL крупнейший в мире рентгеновский лазер на свободных электронах. Он помогает решать задачи в области фундаментальной и прикладной науки, а также медицины.


^{Факультет лазерной фотоники и оптоэлектроники Университет ИТМО}

Где работают выпускники. Многие из них устраиваются в профильные организации и компании-партнеры Университета ИТМО. Это холдинг GS Group, выпускающий оборудование для цифрового ТВ, или Connector Optics производитель эпитаксиальных пластин для высокоскоростных вертикально-излучающих лазеров (VCSEL) и фотодиодов. Магистры работают в ГК Хевел и Клевер, где разрабатывают солнечные элементы и светодиоды. Некоторые выпускники продолжают научные изыскания и поступают в аспирантуру Университета ИТМО и других технических вузов.

Информационные технологии в теплофизике

Здесь изучают энерго- и ресурсосберегающие технологии, методы повышения энергоэффективности зданий и управления тепловыми процессами. Факультет занимается и возобновляемой энергетикой полупроводниковыми преобразователями энергии, тепло-насосами и другими установками.

Обучение. Базовые дисциплины теплофизика и термодинамика. Также программа затрагивает компьютерные технологии, математическое моделирование и энергоэффективность процессов.

Где работают выпускники. Факультет сотрудничает с большим количеством компаний, занятых в сфере сжиженного природного газа, его хранения и транспортировки. Также студенты трудоустраиваются на оптико-механические предприятия. Среди них ЛОМО, ЦНИИ Электроприбор, Электроавтоматика и другие компании. Студентов на практику и в штат.

Среди компаний-работодателей есть как тяжеловесы, входящие в структуры Росатома, Газпрома, Новатека с местами для трудоустройства, так и небольшие компании, которые предлагают сотрудникам быстрый карьерный рост и гибкую систему оплаты труда, зависящую от эффективности специалиста. Студенты, которые ищут себе подходящее место работы, уже сами могут выбрать, что им больше подходит стабильность или быстрые победы и взлёты

Андрей Никитин, декан факультета низкотемпературной энергетики

Как поступить

Для поступления в магистратуру по направлениям Светодиодные технологии и оптоэлектроника и Информационные технологии в теплофизике нужно:

• Зарегистрироватьсяна сайте магистратуры и податьдокументы диплом бакалавра или специалиста, паспорт, фотография.
• Пройти вступительные испытания вопросы есть на сайте приемной комиссии. Для подготовки можно воспользоваться подборкой рекомендуемых материалов.

Вы всегда можете написать или позвонить сотрудникам отдела магистратуры они помогут разобраться с формальностями и дадут ответы на вопросы об образовательном процессе.

---

Что еще у нас есть по теме учебного процесса:

• Навигационные системы магистратура мегафакультета компьютерных технологий
• Оптические чипы в чашке Петри и квантовые сети магистратура мегафакультета фотоники
• Еда, экономика и управление ресурсами: рассказываем о биотехнологиях в магистратуре

---

Тестируемые светильники относятся к популярным универсальным моделям. За счет простоты установки размещение возможно в качестве подсветки стола, в подсобном помещении, в качестве дизайнерского освещения.

Образцы почти одинаковые, отличаются только мощностью и размерами. Система крепление одинаковая, поэтому можно с легкостью заменить маломощный на линейный светодиодный светильник помощнее.

При обращении на тестирование продукции заранее ставлю условие, что необходимо прислать только качественные образцы. Заказных обзоров не пишу, если характеристики не соответствуют заявленным, то лучше ничего не присылать.

Светильники предоставлены компанией ISVET, полное обозначение:

1. FX-LTO-101-D-20W-6К
2. FX-LTO-101-D-30W-6К
3. FX-LTO-101-D-40W-6К
Модельный ряд состоит из двух вариантов цветовых температур света, на 4000К и 6000К. Показатель 6000К относится с белому холодному свету. Значение 4000К соответствует нейтральному белому свету с теплым оттенком. У лампы накаливания цветотемпература в среднем 3000К.

Конструкция

Корпус линейного светодиодного светильника литой, выполнен из пластика. Корпус и рассеиватель соединены во время литья, это обеспечивает отсутствие соединительных швов и защищает от проникновения влаги на уровне IP44. Эксплуатировать можно в помещениях и на улице в летний и зимний период, например, разместив под навесом для освещения веранды или беседки.

Внутри находится две светодиодные линейки шириной 10мм, соединены последовательно. На концах расположены декоративный заглушки, а одной из них находится блок питания (драйвер).





Все 3 модели отличаются только длиной, ширина одинаковая и составляет 75мм. Длина 60см, 90см и 120см.

Энергопотребление

Реальная мощность светильников от компании ISVET соответствует заявленным показателям.

Световой поток

Количество люмен измерялось в фотометрическом кубе, предназначенном для больших светильников типа армстронг 60 на 60см. Прибор откалиброван и проверен. Длинные светильники, которые не помещаются, вставляются только на половину, затем результат умножается на 2.
Реальный световой поток соответствует заявленному, с учетом погрешности измерительных приборов. Так же полностью отсутствуют пульсации светового потока.

Нагрев

Температуру нагрева светодиодов замеряем на линейном светильнике мощность 20W, длиной 60см. Мощность образцов пропорциональна их размеру, то есть светильник с длиной 120см имеет мощность 40w. Температура нагрева будет примерно одинакова независимо от размера образца.

Образец прогревается в собранном виде, перед замером снимается заглушка и выдвигаются линейки со светодиодами.
Современные светодиоды, используемые для бытового освещения выдерживают нагрев до 110 градусов без снижения характеристик.

Драйвер

Блок питания очень компактных размеров и размещается в торцевой заглушке. Малые размеры реализованы за счёт последовательного включения всех светодиодов и линеек. Из-за этого напряжение на светодиодных линейках высокое, при этом сила тока получается низкой.







Минимальное напряжение, при котором яркость не снижается, составило 112 вольт. Это очень хороший показатель. Обычно минимальное рабочее напряжение находится в диапазоне 160-180 вольт.

Цветовая температура

Замеры проводятся спектрометром UPRtek MK350. Комплектующие использованы одинаковые, поэтому результаты у 3 образцов одинаковые. Показатель цветовой температуры равен 6116К, при обещанном 6000К.

Масса

Данные линейные светодиодные светильники имеют низкую массу, вес длинного на 120см составляет всего 250 грамм. Конструкция получается жестче и легче за счет рассеивателя, который не снимается.

Приборы

Список используемых приборов:

1. тепловизор Seek Thermal Compact PRO;
   
2. ваттметр Robiton PM-3M;
   
3. спектрометр UPRtek MK350;
   
4. люксметр Radex Lupin;
   
5. фотометрический куб.
   

Все приборы проверены и настроены в сертифицированных светотехнических и электротехнических лабораториях.

Где купить?

Приобрести протестированные линейные светильники можно в интернет-магазине Beru от Yandex по адресу https://u.to/sry7Fw

Итоги

Результаты тестирования светодиодных светильников компании ISVET показывают полное соответствие обещанным параметрам по световому потоку, цветовой температуре. Низкий нагрев светодиодов максимально увеличивает срок службы. Универсальная система крепления позволит вам легко заменить установленный светильник на более мощный.

Для проведения тестирования были получены светодиодные лампы Е14 и Е27 от компании Remez. Компания первая в России начала выпуск лампочек с новыми уникальными корейскими светодиодами Sunlike световой поток которых аналогичен солнечному свету. Обычные светодиоды выполнены на кристаллах излучающих синий цвет, который проходит через люминофор и становится белым. В светодиодах Sunlike используются фиолетовые кристаллы для получения солнечного света.

У них немного ниже эффективность люмен на ватт по сравнению с классическими светодиодами.

Узнать все подробности технологии Sunlike можно узнать у моего коллеги Алексея Надёжина .

Небольшое пояснение

1. На Хабре публикует обзоры мой коллега Алексей Надежин, образцы для обзоров у нас иногда совпадают. Он проводит в основном только основные замеры, у меня полное тестирование, включая обследование начинки, нагрев светодиодов, срок службы.
2. Алексей выкладывает обзоры первым, мои обострившиеся проблемы со спиной и ногами не позволяют писать обзоры и тесты быстрее.
3. На Хабре у меня полукоммерческий аккаунт, поэтому не надо возмущаться наличию ссылок.
4. Некоторые считают, если про лампы было уже написано, то второй раз не должны писать про них. По этой причине активно минусуют мой контент и испытывают личную неприязнь. Предлагаю таким посетителям простое решение, если вам не нравится мой контент, то просто не смотрите. Получается вы давитесь кактусом, но продолжаете его есть, не терзайте себя так и берегите здоровье.

Характеристики

Образцы светодиодные лампы Е27 и Е14 с цветовой температурой 3000К и 4100К, это соответствует теплому свету как от лампочек накаливания и нейтрально белому. Так же существуют модели с белым холодным светом на 5700К.

Начинка

Приборы

Мощность

Образцы прогреваются до рабочей температуры в течение 30 минут. За этот период мощность немного снижается в среднем на 5%, это обычный показатель для большинства лампочек Е14 и Е27.

Мощность оказалась в пределах заявленных значений.

Световой поток

Для измерения светового потока используем фотометрическую сферу. Предварительно прогреваем светодиодные лампы в течение 60 минут.

Замеры показали, что измеренный световой поток соответствует заявленному. Следует учитывать, что на производстве допускается отклонение 5%. Так же погрешность измерительного прибора 3%

Нагрев

Важный параметр, который непосредственно влияет на срок службы изделия это нагрев светодиодов. Лампы прогревались полностью в собранном виде, перед замером рассеиватель снимался и проводился замер.

Нормальный нагрев современных светодиодов, используемых в обычном освещении, составляет 100 110 градусов. При этом сохраняется заявленный срок службы изделия. У светодиодных ламп Remez Е14 и Е27 срок службы составляет 30.000 часов по стандарту LM80. Через указанный период времени световой поток снизится до 80% от первоначального. Гарантийный срок эксплуатации 5 лет.

Цветовая температура

Чтобы не показывать таблицу, заполненную однотипными результаты, цветовая температура соответствует заявленным показателям 4100К и 3000К. Индекс цветопередачи находится на уровне CRI 96-98, что соответствует цветопередаче солнечного света.

Совместимость с подсветкой выключателя

Многие сталкиваются с проблемой несовместимости светодиодных ламп с выключателем, в котором есть подсветка. Для этого в выключателе устанавливается светодиод или неоновая лампа. Когда они светятся, через них проходит небольшой ток, из-за которого лампочка может постоянно немного светится или вспыхивать с периодичностью 2-5 секунд. Такую проблему имеют 90% лампочек.

Тесты показали, что все лампы Remez адаптированы к работе с выключателями с подсветкой.

Упаковка

Где купить?

Если вас интересуют эти светодиодные лампы Remez, то вы можно приобрести на
Ozon и Wildberries.
Полный список по ссылке.

Итоги

Лампы Remez соответствуют характеристикам, заявленным производителем. Минимальная частота пульсаций <2% (для сравнения у большинства светодиодных ламп она колеблется в пределах 4-7%). Самая высокая цветопередача, которая максимально точно передает восприятие цвета CRI=95-98 Ra.

За счет света, максимально близкого к естественному солнечному, глаза испытывают меньшую нагрузку. Такие лампы могут быть востребованы у фотографов, художников, дизайнеров, стилистов.

Уже не первый год утечки кричат, что Apple инвестирует много миллионов долларов в компании по разработке дисплеев на основе microLED.

Многие аналитики, в том числе анонимный китайский инсайдер @L0vetodream, заявляли в Твиттере, что в Apple Watch Series 6 будет совершенно новый дисплей, но этого не произошло.

Возможно виноват COVID-19, который затормозил процессы в технологической сфере и уже по новым данным нам известно, что новый тип дисплеев, microLED, мир увидит в гаджетах от яблочной компании не раньше 2023 года и, возможно, в совершенно новом гаджете!


Прошу не путать с miniLED, хоть названия и похожи разница колоссальная. Сегодня мы заглянем в настоящее будущее дисплеев и разберемся во всём, как вы любите.

Почему не развивать дальше OLED?

Прежде чем отправиться в будущее давайте разберемся с проблемами настоящего. Сейчас идет эпоха OLED, но мы по-прежнему миримся с некоторыми болячками данных экранов: выгорание, время отклика, яркость, да и энергопотребление неплохо было бы понизить! И часть из этих проблем ушла бы в прошлое с уменьшением числа светодиодов!

Вы спросите, а почему нельзя было дальше развивать OLED просто уменьшая светодиоды?Дело в том, что если уменьшить размер элемента снизится количество производимого света. А если повысить мощность, чтобы компенсировать уменьшение света увеличится энергопотребление и нагрев, что в разы снизит срок службы органических соединений, который на фоне неорганических и так слишком мал.

Получается, что OLED в тупике но почему же microLED видится как единственная правильная альтернатива и какие же продукты с этими экранами стоит ждать в первую очередь?

Что такое microLED?

Хоть о технологии мы услышали недавно microLED начали создавать ещё в далёком 2000-ом году, два профессора в Канзасском государственном университете Хунсин Цзян и Цзинюй Линь. Всеэти 20 лет технология совершенствовалась. Если всё начиналось с простых несенсорных панелей с буквально несколькими субпикселями, крошечными огоньками красного, зелёного и синих цветов, то теперь это уже настоящее поле из миллионов таких огоньков.



К слову, только в 2011 году группа учёных наконец преодолела планку разрешения 640 на 480 пикселей в формате Video Graphics Array или VGA, где были хромовые синие и зеленые микродисплеи, способные передавать видео.Основная сложность в процессе создания таких дисплеев заключается в том, что. microLED использует очень маленькие светодиоды субпикселей, тех самых: RGB.Их размеры составляют порядка 5 микрон, у OLED размеры выше в разы красный 64 на 46 мкм, зелёный 95 на 15 мкм, синий 95 на 49 мкм. (порядка 5 микрон в сравнении с миллиметровыми пикселями LED).

Кроме того время их отклика вместе с тем в разы меньше. И это один из первых бонусов, о котором мы еще поговорим подробнее.

Копнем глубже, и разберемся из чего же делаются и те, и другие светодиоды ведь именно материалы стали ключом к уменьшению размера.

MicroLED в отличие от OLED в качестве пикселей использует не органические светодиоды, а диоды на основе нитрида галлия, который широко используется для создания светодиодов полупроводниковых лазеров и сверхвысокочастотных транзисторов, в общем, для всего того, где нужна высокая точность и резкость.Такие диоды очень малы около одной десятой толщины человеческого волоса!

В чём главный плюс в microLED от того, что используется неорганический светодиод?

Да в том, что он просто не выцветает в процессе использования, как его органический конкурент OLED.

Чтобы было проще понять, представьте: на солнце лежат две футболки одна из 100% хлопка, а вторая синтетическая. Так вот та, что выполнена из натурального хлопка, выцветет или выгорит, а синтетическая продолжит лежать как ни в чём не бывало.Примерно то же происходит и с дисплеями у OLED при длительном использовании будет постепенно проявляться те самые выцветшие пиксели, вы их заметите по жёлтому оттенку на дисплее.

microLED придёт на смену OLED?

А теперь посмотрим что же мы получим при переходе от OLED к MicroLED. Внимание на табличку.



В итоге мы получаем: более высокую яркость, эффективность, скорость, высокую термостабильность и контрастность.

Так, например, компания LuxVue, купленная Apple, в какой-то момент сообщила, что разработанная ею технология в девять раз ярче, чем OLED и LCD!

Да-да, вы не ослышались, Apple уже купила компанию по производству microLED! То есть уже с 2023 года в гаджетах изКупертино могут стоять собственные microLED-матрицы.

Продукты на microLED

Но если не заглядывать в будущее, что мы имеем сегодня на microLED?

Первым, кто попытался (именно попытался) представить технологию microLED свету, была компания Sony и их телевизор Crystal LED Display в 2012 году. В нём компания использовала всего 6,22 миллиона микросветодиодов, но исходя из тех показателей, что были заложены в модели, контрастность изображения по сравнению с ЖК-дисплеями стала в 3,5 раза выше, цветовой диапазон в 1,4 раза выше, углы обзора составляли более 180 градусов, а также вышло более низкое энергопотребление (менее 70 Вт) по сравнению с моделями на LCD.

Лёд тронулся благодаря Sony, но у телевизора безусловно присутствовали детские болезни, а главное, дисплей был целиком воспроизведён из одного куска microLED-панели, а не был модульным, какэто предусматривается изначально.



Но прошло 5 лет, и Samsung ответила Sony, выпустив 146-дюймовый дисплей под названием Стена. И здесь корейская компания уже продемонстрировала возможность собирать экран под свои нужды и по необходимым размерам.



Хочешь небольшой телевизор с microLED на кухню? Да запросто! А, хочешь из тех же частей дособрать огромный телевизор в гостиную? Легко! Похоже, что использование модульного подхода становится промышленным стандартом для производства больших экранов.

Но увы, даже такой подход слишком дорого обходится потенциальному массовому покупателю чего уж говорить, Стена выставлялась на продажу исключительно под заказ и ценник на них составлял от 490 000 долларов, а заканчивался на отметке в 1,68 млн долларов! И это без учёта налогов.

Почему же так дорого и где другие гаджеты с microLED-ом?

Трудности microLED

Технология хоть и новая, но трудности с выходом на массовый рынок всё те же, что и когда-то были и с OLED-ом. Всё дело в том, что производить в огромных количествах на первых порах и под каждого конкретного производителя (той же Apple) и его гаджеты, очень трудно!

Заводов ещё слишком мало, производство не такое масштабное, отсюда и цена! Сейчас, когда OLED-дисплеи стали массовыми цена постепенно опускается всё ниже и ниже, а сами дисплеи проверены временем, производителям проще сделать выбор в пользу имеющихся технологий.

Но уже сейчас сами создатели технологии microLED заявляют: В связи с быстрым прогрессом, достигнутым в последнее время в этой области, вопрос уже не в том, сможет ли microLED, а в том, когда данные дисплеи проникнут на массовые рынки для различных применений. Получается, это уже вопрос времени!

Будущее с microLEDКакие же устройства будут первыми массовыми юзерамиmicroLED-а?

Еще раз упоминая доклад по этой технологии, процитирую: Внастоящее время microLED находится под пристальным вниманием почти всех крупных компаний в области технологий для умных часов, смартфонов,умных очков, приборных панелей и пико-проекторов и 3D/AR/VR дисплеев.

Почему именно эти области?Говоря о часах или Apple Watch, которые часто всплывали в слухах там важнейшими параметрами являются энергопотребление и яркость microLED даст прирост по обоим пунктам.

iPhone само собой перейдет на microLED, но тут нужно будет обеспечить огромные объемы производства.Что действительно интересно загадочные Apple Glass могут также стать носителем microLED, на это даже намекает схематичное изображение в том самом докладе, оно перед вами.



Другое подтверждение далее по тексту: microLED был исследован в качестве источника света для применения в оптогенетике и для связи с видимым светом.

Если оптогенетика это перспективное направление в медицине, то вот последняя фраза про связь с видимым светом намекает нам, что эти дисплеи, из-за своих конструктивных особенностей, будут использоваться не только в наших смартфонах, но и в умных очках, будь-то VR или AR.

Говоря другими словами, глаз находится в непосредственной близости от экрана и он способен разглядеть рисунок, в то время как расположение диодов OLED бы мешало погружению. У ЖК-дисплеев такой проблемы нет, но там по-прежнему нет и идеального черного.У microLED маленькие диоды, рисунок будет замечен меньше и черный также идеальный еще и время отклика выше одни бонусы.

Выводы

Подведём итог. microLED исправляет проблемы OLED, такие как выгорание, у него более высокая яркость и контрастность, а также возможность уменьшать или увеличивать дисплей под свои задачи модульность.Осталось удешевить производство, чем сейчас и занимаются Apple и Samsung, инвестировав в данную технологию уже несколько заводов переквалифицировались в производство microLED-дисплеев.

Но это не единственный тип дисплея неизученный нами: еще же есть какой-то miniLED.

Привет, эта заметка не тянет полноценный пост, но будет интересна для начинающих электронщиков. Как то раз увидел у знакомого китайский фонарик, который работал на одной мизинчиковой батарейке и при этом давал яркий луч. Сразу понял, что внутри имеется какой-то преобразователь. И когда фонарик развалился мне его отдали на вскрытие.



Вынул плату припаял проводники к импровизированному стенду и попытался реверсить схему. К сожалению, я паять и монтировать элементы могу намного лучше, чем понимаю процессы происходящие в схеме. Думаю, опытные электронщики не откажут в любезности и объяснят принцип работы.


На плате имеется три детали: трехлапая с надписью E16D2 (полагаю это биполярный транзистор), керамический конденсатор и дроссель-гантелька с принтом 100.





Припаял некоторые проводники по ошибке в одинаковые места, но ничего страшного. Давайте посмотрим осциллограммы в контрольных точках:

Земля. Одно деление = 0,5 В


Точка номер 1, VCC. Прибор показывает частоту, захваченную триггером 685 кГц.


Точка номер 2.


Точка номер 3. 2,7 вольта на светодиоде, ожидаемо.


Вот так схема ведет себя в динамике, на графиках видны какие-то сложные колебания и резонансы о причинах которых я могу лишь догадываться.


Я был бы рад, если кто-то объяснил что происходит. В общих чертах суть ясна, это примитивный DC-DC бустер, но как именно он работает не понятно. Как включен транзистор и транзистор ли это вообще?

Спасибо!