概要

16x16 LED MATRIXの素子を砂に見立てて、センサーで傾きを検知し、本物の砂時計のような挙動をすることを目指しました。

主な使用部品

16x16 LED MATRIX
鈴商で扱っている2mmピッチのLED MATRIX LT5013Tです。

加速度センサー
ADXL345
足が無いので、クリームはんだ+ヒートガン or リフローが必要です。

LEDドライバ
部品点数を少なくするため、中華チップ構成にしました。
アノード側 : ICN2012 カスケード接続にして16bitを確保
カソード側 : MBI5024 デイジーチェーン接続で32bitを確保

バッテリー
砂時計のくびれ部分を細くするため、18650を使用。
USBからの充電にも対応。

CPU
18650の幅に収まるサイズ性を重視してSTM32F042を選択。

スピーカー
秋月電子のUGCT7525AN4です。
タイマー出力からトランジスタ一本で駆動。

ブロック図

ブロック図は下記のようになります

加速度センサーで傾きを検知し、仮想の粒子の移動を行いLEDを点灯する場所を決めます。
LED MATRIXはカソード側を1ms毎に更新、アノード側の切り替えを16回行うので1フレーム16ms。62.5fpsの画面更新となります。
ICN2012は焼き付き防止回路が入っており、定期的な更新が無いと出力が停止します。Debugの際は注意が必要です。

作成した基板

LED MATRIXのピンピッチが特殊なことや表面実装部品を多用するため、基板を起こしました。

U4, U5はICN2012ですが、LED MATRIXの下になるので、先に実装が必要です。半田不良があったらアウトです。

MAIN BOARDにはバッテリが載らないためバッテリ用に別基板を作成しました。充電回路も載っています。

裏には何もありません。

実装

実装すると以下のようになります。

ピンヘッダを通してMAIN BOARDに電源を供給します。

スペーサーを使用して2枚を合わせると以下のようになります。

右横から見ると以下のようになります。こちら側には電源スイッチと、リセット用のスイッチがあります。

左横から見ると以下のようになります。こちら側には充電用のUSB端子があります。

動作

電源を入れると重力に従ってLEDの点灯が移動します。

スモークのアクリルを前面に付けるとLEDが光っている部分のみが残りますので、見た目が良くなります。
(アクリルの加工が雑であまり綺麗ではありませんが…)

動作時の動画は以下になります。
砂に見立てたLEDは1秒に1つ落ちるようになっており、リセットスイッチを押すと重力とは反対側のLED MATRIXに180個が集まります。
重力側に全部移動(3分経過)するとアラームが鳴ります。

ここに動画が表示されます

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