Autor Tema: Como funcionan los carteles a LED RGB?  (Leído 17348 veces)

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Desconectado elgarbe

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Re: Como funcionan los carteles a LED RGB?
« Respuesta #30 en: 08 de Octubre de 2012, 14:05:14 »
Personalmente, las matrices que hice y hago siempre están encima de los 100Hz. Idealmente arriba de los 200. Si bien a 60Hz es prácticamente imperceptible para el humano, hay cámaras donde la imágen del cartel puede grabarse mal si la velocidad de refresco es baja.

En algún lugar había leido que había que estar arriba de los 200Hz

Lo que se suele hacer como remedio parcial para el problema del duty, es incrementar la potencia con que se aplica a los LEDs. Esto hace que el LED brille más, y como en este caso el LED trabaja 1/7 partes de segundo, en teoria se le da suficiente tiempo para que enfríe y no se destruya. Claro que en este caso el LED se sacrifica menos si los intervalos de encendido son menores(más Hz), hay que estar seguro que de ninguna manera una fila va a quedar permanentemente encendida (utilizando watchdog timer que resetee el uC por ejemplo en caso de que el código falle) y seguramente perdamos parte de la vida útil ideal de los LEDs.

Saludos.

Entiendo, esta forma.

Seguiré leyendo e investigando.

Saludos!
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Leonardo Garberoglio

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Re: Como funcionan los carteles a LED RGB?
« Respuesta #31 en: 08 de Octubre de 2012, 15:13:22 »
Bueno, estuve investigando un poco como lo hacen los profesionales, costos, precios, etc.

Cartel en argentina
Este vende y alquila carteles, entrada ethernet (ya vi que es el standar). Tiene mal los datos técnicos, ese panel tiene 16x16 pixel aunque tenga 32x32 led's (cada pixel se forma con 4 led, 2 rojos ya que a igual precio el led rojo ilumina menos, 1 verde 1 azul). Pitch 21mm. Cantidad de led 1024.

En cuanto al tipo de led que se usan hay de todo, desde los 5050 SMD (los que compre para algunas pruebitas), pasando por los de 5mm y llegando a 1W por color y 3 led por pixel. Suponía que los superficiales no se usaban, pero aqui hay uno que parece que si los usa:
Otro cartel argentina

En cuanto a formas de armar un cartel y manejo con la PC aquí hay un claro ejemplo:

Cartel Chino

En resumen, los módulos típicos son de 16x16 pixel, los gabinetes suelen venir en una resolucion de 640x480 y luego uniendo gabinetes se consigue el cartel final. La entrada es ethernet y en la pc 2 placas, conversor VGA a DVI y DVI a ethernet (serán estos conversores: http://www.ebay.com/sch/i.html?_trksid=p5197.m570.l1313&_nkw=dvi+to+ethernet&_sacat=0&_from=R40)
La separacion para cada módulo evidentemente debe ser por software, no conozco el standar DVI pero supongo debe ser digital en vez de analógico, con lo que se ahorraría bastante proceso.

Bueno, seguiré investigando....
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Leonardo Garberoglio

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Re: Como funcionan los carteles a LED RGB?
« Respuesta #32 en: 09 de Octubre de 2012, 23:17:40 »
Excelente AN de maxim con el diseño de un display gigante: AN Maxim.
El problema en este caso es que cada 6974 cuesta USD10, si necesita 9660 tendríamos USD96000 solo en led driver, ja, una locura. Por TI encontré el TLC5947 con 24 canales como el 6974 pero a USD2,00... tiene otro color.

Un tema con la resolucion de los carteles.
Por lo que veo en en el mejor de los caso se fabrica módulos P10 (10mm de pitch, distancia entre pixel) si quiero representar una resolucion VGA, 640x480 necesitaría un cartel de 6,4mts x 4,8mts lo que da 24mts cuadrados. Ahora, por ejemplo en mercadolibre tenemos esta http://articulo.mercadolibre.com.ar/MLA-430870392-pantalla-de-led-pitch-10mm-outdoor-4x3-m-_JM que estimo debe ser de una resolucion de 320x240. Y por lo que estoy viendo en pantallas comerciales, ninguna supera los 320x240.

Otra cosa interesante del AN de maxim es esta interfaz: TFP401A es una interfaz para dcodificar DVI con muetra gratis y con valor de USD4,00.

Bue, ya estoy empezando a ajustar la punteia con la busqueda de material. Ya iré agregando info...

Saludos!
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Leonardo Garberoglio

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Re: Como funcionan los carteles a LED RGB?
« Respuesta #33 en: 10 de Octubre de 2012, 01:15:31 »
Que pasión, siempre leo por aqui, me interesa mucho.

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Re: Como funcionan los carteles a LED RGB?
« Respuesta #34 en: 10 de Octubre de 2012, 03:22:57 »
Que pasión, siempre leo por aqui, me interesa mucho.

Gracias Jeremy.


El P10(Pitch 10mm) es de lo mejor que se puede conseguir (claro que todo está en qué resolución necesitamos, brillo y a qué distancia promedio debería poder verse bien). Lo que hace buena o mala una pantalla, suelen ser, inicialmente las siguientes características(hablemos siempre de paneles rígidos, ya que hay muchas pantallas de otro tipos, como de tipo cortina):

Pitch: Distancia entre pixeles, expresada en mm. P10, P16, P20, P25, etc.. Menor Pitch nos da más densidad de píxeles por unidad de superficie.
Resolución: Cantidad de filas y columnas que conforman a la pantalla. A mayor resolución, mayor información gráfica simultáneamente podremos mostrar.
Multiplexación: Esta suele venir expresada sencillamente como 1:1, 1:2, 1:4, 1:8 y hasta 1:16. A menor divisor, mejor la pantalla, ya que seguro obtendremos más brillo. 1:1 significa que no hay multiplexación.Cada pixel es comandado directamente con un driver asignado. 1:2 significa que se multiplexan las filas de a dos. El duty aquí entonces es del 50% máximo por fila. Teniendo la mísma pantalla, tendríamos la mitad de brillo que con una pantalla que sea 1:1. Las pantallas más comunes suelen ser 1:8 o 1:4.
Brillo: Expresado generalmente en lúmenes por metro cuadrado. Cuanto más lúmenes tenga, mejor será.
Frecuencia de refesco: Expresada en Hz, a mayor frecuencia, se evita todo posible flickering.
Profundidad de color: Expresada en bits. Por lo general suelen ser de 8, 10 o 12 bits por color. En 8 bits nos da una pantalla de 16.7Millones de colores posibles por píxel.
Configuración de píxel: Hay pantallas que conforman cada pixel mediante 1 LED rojo, uno verde y otro azul: esta configuración se abrevia como R1G1B1. Algunas traen un sólo LED RGB por pixel. Otras, pueden traer la configuración R2G1B1. Esta configuración es la correcta para poder utilizar virtual pixel (claro que el hardware también tiene que soportarlo). Explicaré el Virtual Pixel más adelante de este post.
Refrigeración: Aunque suene increíble, las pantallas, especialmente las de exterior, suelen estar construidas herméticamente, y la temperatura que se genera por el calor disipado de los LEDs y la electrónica, puede acortar drásticamente la vida útil de los LEDs, lo que genera altos gastos de mantenimiento ya que suelen quemarse regularmente pixeles aleatoriamente. Es por ello que algunas pantallas suelen tener incorporado un sistema de enfriado mediante aire acondicionado que hace circular aire frio por delante y por detrás de los paneles, para mantener la temperatura en rangos de trabajo adecuados.
Conectividad:La mayoría de las pantallas suelen traer, como he mencionado anteriormente, conexión VGA y/o Ethernet. Algunas pueden tener puerto DVI, HDMI, y otros.
Otros: Si es apta para exterior, modularizable para transportar/armar/desarmar rápidamente, peso, profundidad del panel, etc...

Una vez dicho esto, sigamos:

Virtual Pixel:

Vamos con una pantalla práctica. Supongamos que voy a diseñar una pantalla con la siguientes características:
Pitch:P10
Resolución:128x128px
Multiplexación:1:4
Configuración de píxel:R1G1B1
Frecuenca de refresco: > 400Hz
Profundidad de color:24bpp(bits per pixel, 8 bits por canal RGB)

Para esta pantalla vamos a necesitar entonces un total de 128 x 128 x 3 = 49152 LEDs.

Este es el caso más normal. Ahora, qué pasaría si agregamos 1 LED rojo más por pixel, teniendo ahora una configuración de pixel R2G1B1?

Bueno, vamos a necesitar, desde el punto de vista del hardware, evidentemente más LEDs y drivers para controlarlo. Efectivamente, necesitaremos un 33% de hardware adicional. Pero no todo es malo. Hasta acá no hemos ganado nada, sino que mas bien hemos perdido. Pero esta configuración y este hardware adicional, pueden traernos una gran ventaja:

podemos aprovechar esta nueva configuración de pixel, y generar nuevos píxeles "intermedios"(o sencillamente "virtuales"). Una imágen vale más que mil palabra dicen:



Como se puede apreciar en la imágen, vamos a poder generar hasta el doble de píxeles en ancho, y el doble en alto...Esto nos da entonces que nuestra pantalla que originalmente era de 128 x 128, puede comportarse ahora como una de 255 x 255. Es decir, que hemos gastado un 33% más en hardware(todavía no he mencionado los costos del software y ancho de banda) pero hemos multiplicado la resolución al casi 400%. Nada mal, no?


Ahora veamos rápidamente las principales pros y cons de Virtual Pixel:

Positivo:
  • Hasta casi 4 veces la resolución original;
  • Alta relación beneficio resolución / hardware adicional requerido;
  • Más resolución en la mísma cantidad de superficie(densidad) (uno se podría acercar más a la pantalla hasta lograr diferenciar los pixeles entre si);
  • Posibilidad de deshabilitar Virtual Pixel por software, sin modificar el hardware.

Negativo:
  • Requiere, mínimamente, de un 33% de hardware adicional;
  • La velocidad de refresco original se divide hasta por 4. Si teníamos 400Hz originalmente, y aplicamos Virtual Pixel en ambos ejes, tendremos 100Hz;
  • El tráfico de datos se cuadriplica, lo que es lógico y pasaría en cualquier pantalla de 4 veces mayor resolución.

Si no conocías el concepto de Virtual Pixel, puede que esto te saque el sueño... :D a mí me lo sacó hace unos años...

Saludos.
« Última modificación: 10 de Octubre de 2012, 03:37:49 por BrunoF »
"All of the books in the world contain no more information than is broadcast as video in a single large American city in a single year. Not all bits have equal value."  -- Carl Sagan

Sólo responderé a mensajes personales, por asuntos personales. El resto de las consultas DEBEN ser escritas en el foro público. Gracias.

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Re: Como funcionan los carteles a LED RGB?
« Respuesta #35 en: 10 de Octubre de 2012, 17:18:08 »
Al principio, debo reconocer que no me intersaba mucho el tema, lo leí y lo re leí, pero no le veía mucho el valor... Hasta que caí, se vincula con el tema de las resoluciones, ya que con un cartel pequeño puedo tener una resolucion tremenda... Ahora no me imagino si el pixel se forma por hardware, o software para combinar los 9 led para formar 4 pixeles... ya lo iremos desentrañando...

Otra buena noticia: TLC5947!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
Con los 5940 estaba renegando para conseguir que el uC me genere la señal de clok para el pwm, la cual debía ser lo más alta posible. El 5947 ya trae el oscilador del PWM incorporado.... ni hablar de que es de 24 salidas con lo que permite 8 led rgb directos o 6 RRGB!!!!!.

Seguramente armaré una pequeña matriz con este IC para hacer pruebas. Ya no encuentro mejores, el otro, el de maxim es muy parecido a este pero mucho más caro....

Saludos!
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Leonardo Garberoglio

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Re: Como funcionan los carteles a LED RGB?
« Respuesta #36 en: 10 de Octubre de 2012, 19:27:47 »
Al principio, debo reconocer que no me intersaba mucho el tema, lo leí y lo re leí, pero no le veía mucho el valor... Hasta que caí, se vincula con el tema de las resoluciones, ya que con un cartel pequeño puedo tener una resolucion tremenda... Ahora no me imagino si el pixel se forma por hardware, o software para combinar los 9 led para formar 4 pixeles... ya lo iremos desentrañando...

Claro que sí. El pixel se forma por hardware, utilizando los LEDs "intermedios", y el software tiene que claro comandar correctamente y ahora realizar 4 refrescos en grupos de pixeles distintos para poder armarlos.

Otra buena noticia: TLC5947!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
Con los 5940 estaba renegando para conseguir que el uC me genere la señal de clok para el pwm, la cual debía ser lo más alta posible. El 5947 ya trae el oscilador del PWM incorporado.... ni hablar de que es de 24 salidas con lo que permite 8 led rgb directos o 6 RRGB!!!!!.

Sea que pienses usar un PIC32 o un ARM, cualquiera te puede generar sin problemas por hardware un PWM digital de 1bit o 1.5bit de profundidad a alta velocidad. CREO que un 18F4550 podía generar, a lo sumo, un PWM de 4Mhz(12Mhz/3). Lo probé y hasta vi en el osciloscopio pero ahora no recuerdo bien. Un LPC1114 puede generar un PWM de 25Mhz máximo. En cualquier caso lo dejás corriendo, y si configuras el TLC para que autogenere el pulso de XBLANK, podés desligarte prácticamente por completo del problema. Personalmente estoy utilizando LPC1343 con 24Mhz de clock. El máximo de este micro es de 36Mhz, pero excede las características máximas de 33Mhz de clock permitido por el driver TLC.

Saludos.

P.D. En poco más de media hora salgo a reunirme en San Nicolás! No se si vas, pero si vas nos vemos!
« Última modificación: 10 de Octubre de 2012, 19:32:20 por BrunoF »
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Re: Como funcionan los carteles a LED RGB?
« Respuesta #37 en: 11 de Octubre de 2012, 23:05:02 »
Bruno, sigo agradeciéndote por toda la info. La reunión fue bastante productiva, aunque devo reconocer que en esta primer oportunidad estaba conociéndolos y adaptandome. La próxima seguro estaré mas suelto.
Con la explicación del virtual pixel ya no hay dudas.
Ya tengo una idea bien clara de tamaño de módulo, driver a usar y configuracion de led (seguramente 2R1G1B).
Si quisiera empezar a esbosar un diseño de un módulo (sin pensar demasiado en la escalabilidad, teniéndola en cuenta, pero no tratando de resolver todo de entrada) y abusando un poco de tu paciencia y sabiduría queria ver si me podrías orientar con los LVDS. Entiendo que la comunicacion entre módulos y con una Central sería por medio de pares diferenciales. En este momento estoy centrando mis estudios en esa parte, si pudieras escribir unas liíneas al respecto me sería de mucha ayuda como guía.

Por ahora muchas gracias!
Saludos
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Leonardo Garberoglio

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Re: Como funcionan los carteles a LED RGB?
« Respuesta #38 en: 13 de Octubre de 2012, 15:52:36 »
Hola!

Gracias por ir a la reunión "zonal". La hemos pasado muy bien.

Se suele usar pares diferenciales para transmitir la información del controlador principal a los controladores de "zonas" o módulos. LVDS sería la versión de par diferencial, pero de bajo voltaje. No sé si te va a servir LVDS, ya que si bien suelen ser muy rápidos, tienen la desventaja que no sirven para grandes distancias.
MAXIM ofrece una gama de productos muy buena para comunicación mediante par diferencial. Hay integrados que manejan tasas de hasta 40Mbps.

Como te mencionaba, el controlador principal debería poder transmitir información en simultáneo mediante varios grupos de pares diferenciales, cada grupo con varios receptores que comparten el bus, y se encargan de su respectiva zona del panel. Los FPGA suelen traer muchisimas salidas de pares diferenciales, que sumado a su alta velocidad de trabajo, los hace especialmente interesantes para ser utilizados como controladores principales.

Saludos.
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Re: Como funcionan los carteles a LED RGB?
« Respuesta #39 en: 15 de Octubre de 2012, 19:28:26 »
Una consulta existencial, vean este módulo(ver la segunda imagen de la publicación)

Módulo en mercadolibre

Ese módulo es 1R1G1B y tiene una resolucion de 16x16 pixel. Aquí el proveedor.
En la foto de la parte trasera hay 24 circuitos intgrados en la perisferia.... como controlan estos chinos ese módulo? Por lo que hablé con otro proveedor, se venden los gabinetes completos (5x5 = 25 módulos), por lo que cada gabinete tiene una resolucion de 80x80 pixeles, lo cuál no parece ser una cantidad complicada de manejar de forma local. Probablemente dividan (como me sugeriste Bruno) cada gabinete con su controlador (que no debe ser muy grande) y luego si, un procesador central....

En fin, como controlarán el módulo? por qué tantos integrados?
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Leonardo Garberoglio

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Re: Como funcionan los carteles a LED RGB?
« Respuesta #40 en: 15 de Octubre de 2012, 20:17:20 »
Una consulta existencial, vean este módulo(ver la segunda imagen de la publicación)

Módulo en mercadolibre

Ese módulo es 1R1G1B y tiene una resolucion de 16x16 pixel. Aquí el proveedor.
En la foto de la parte trasera hay 24 circuitos intgrados en la perisferia.... como controlan estos chinos ese módulo? Por lo que hablé con otro proveedor, se venden los gabinetes completos (5x5 = 25 módulos), por lo que cada gabinete tiene una resolucion de 80x80 pixeles, lo cuál no parece ser una cantidad complicada de manejar de forma local. Probablemente dividan (como me sugeriste Bruno) cada gabinete con su controlador (que no debe ser muy grande) y luego si, un procesador central....

En fin, como controlarán el módulo? por qué tantos integrados?


Por aquí NANO muestra un equipo del estilo: http://www.todopic.com.ar/foros/index.php?topic=35800.0 y aquí indica que tiene cada módulo: http://www.todopic.com.ar/foros/index.php?topic=35800.msg298385#msg298385
No contesto mensajes privados, las consultas en el foro

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Re: Como funcionan los carteles a LED RGB?
« Respuesta #41 en: 15 de Octubre de 2012, 20:28:21 »
Una consulta existencial, vean este módulo(ver la segunda imagen de la publicación)

Módulo en mercadolibre

Ese módulo es 1R1G1B y tiene una resolucion de 16x16 pixel. Aquí el proveedor.
En la foto de la parte trasera hay 24 circuitos intgrados en la perisferia.... como controlan estos chinos ese módulo? Por lo que hablé con otro proveedor, se venden los gabinetes completos (5x5 = 25 módulos), por lo que cada gabinete tiene una resolucion de 80x80 pixeles, lo cuál no parece ser una cantidad complicada de manejar de forma local. Probablemente dividan (como me sugeriste Bruno) cada gabinete con su controlador (que no debe ser muy grande) y luego si, un procesador central....

En fin, como controlarán el módulo? por qué tantos integrados?


Por aquí NANO muestra un equipo del estilo: http://www.todopic.com.ar/foros/index.php?topic=35800.0 y aquí indica que tiene cada módulo: http://www.todopic.com.ar/foros/index.php?topic=35800.msg298385#msg298385

AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA!!!!!!!!!!!!!!, por que no habrá puesto un título más acorde, jaja, jamás lo hubiese encontrado!!!

Gracias, es ese!!!!!!!!!!
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Leonardo Garberoglio

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Re: Como funcionan los carteles a LED RGB?
« Respuesta #42 en: 15 de Octubre de 2012, 20:58:43 »
De todos modos sigue mi duda, ya que esos driver son de 16 salidas, con lo cual con 12 de ellos tenemos 12*16=192 salidas. Si el modulo es de 16x16 tendríamos 16 filas x 48 columnas (3 led para cada pixel).
Evidentemente controlan de otra forma....
Si está la información de cada color, entonces usarían 4 drivers para cada color, lo que nos da 64 salidas. El cartel tiene 16 pixel de ancho lo que nos da que podríamos controlar hasta 4 veces ese ancho... quizá dividan el vertical en 4 y ese módulo de 16x16 en realidad son 4 módulos de 4x16 puestos uno arriba del otro. Con el codificador/decodificador de 2 a 4 lineas podrían elegir con 2 líneas cuál a cuál de los 4 semi-módulos corresponde la info... HA y HB podrían ser dichas líneas de seleccion... De esta forma, se puede conseguir mejores colores ya que no hay cascada de drivers.... me lo estoy imaginando mientras lo escrivo... ya Bruno saldrá a desasnarnos a todos con una explicación más logica del funcionamiento....

Saludos!
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Leonardo Garberoglio

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Re: Como funcionan los carteles a LED RGB?
« Respuesta #43 en: 15 de Octubre de 2012, 23:14:58 »
Para hacer las cuentas necesitamos saber un par de cosas:

* Cantidad de LEDs por pixel independientes: Si es full color pueden ser 3 o 4, dependiendo de si se usa R1G1B1 o R2G1B1;
En este caso tenemos 3 LEDs por pixel.

* Cantidad de filas y columnas de pixeles por módulo;
En este caso parece ser de 16 x 16 pixeles.

* El duty del panel. En este caso en las características figura como Scan: 1/2. (Es casi lo mejorcito que se puede hacer. Mejor que eso es el 1/1 pero muy alto el costo del hard). Eso significa que los drivers de los LEDs comparten sólo 2 filas, es decir que cada fila del panel va a trabajar hasta un 50% del tiempo.

Ahora, tenemos que ordenar las cosas:
Tenemos 16 filas x 16 columnas de pixeles. Si tenemos 3 LEDs por pixel, nos da que en realidad estamos frente a un módulo de 16 x 48 = 768 LEDs.
Si ahora tenemos en cuenta que el Scan es 1/2, en realidad tendremos, a nivel de refresco, un módulo de conexionado físico de 2 x ( 48 x 8 ) = 2 x 384 columnas.
Si te fijás, seguimos manteniendo la coherencia de la cantidad total de LEDs ya que 16 x 48 = 2 x 384, sólo cambia la forma del multiplexado, y la cantidad de hardware requerido, claro.
Entonces necesitamos controlar sólo 2 filas de potencia(mediante MOSFET seguramente, y puede que repartamos la carga de cada fila entre varios MOSFET que comandarán una sección del "gusanito" para no elevar los costos y requerimientos de disipadores,etc) y 384 columnas que deberán ser manejadas independientemente. Si ahora decimos que cada driver consta de 16 salidas, nos da que necesitamos: 384 / 16 =  24 drivers por módulo. Las cuentas dieron. Para un SCAN 1/2 en 16x16 pixel R1G1B1 necesitamos 24 drivers de 16 salidas c/u.

Si ahora hicieramos un SCAN 1/4 en lugar de 1/2 tendríamos 4 filas REALES en lugar de 2, pero sólo necesitaríamos controlar 192 columnas( o bien 12 integrados de 16 salidas c/u) que es lo que parecería ser el caso de los módulos que muestra NANO en su post. Seguramente sea una pantalla de SCAN 1/4, ya que el módulo también es de 16 x 16 pixeles RGB, la configuración es R1G1B1 y observamos sólo 12 drivers de 16 salidas c/u. En este caso, nos ahorramos la mitad de los drivers, pero sacrificamos la mitad del brillo.

Saludos.
« Última modificación: 15 de Octubre de 2012, 23:20:43 por BrunoF »
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Re: Como funcionan los carteles a LED RGB?
« Respuesta #44 en: 15 de Octubre de 2012, 23:53:21 »
Agrego una imágen que hice de un posible conexionado del módulo de 16x16 pixeles con configuración R1G1B1 y Scan 1:2.

Esta conexión serviría asumiendo que los transistores que comandan cada fila puedan manejar la potencia requerida. Sino la carga se deberá repartir en varios transistores por fila, pero no afecta en nada al multiplexado. Es un mero cambio en el circuito eléctrico.
« Última modificación: 16 de Octubre de 2012, 00:04:24 por BrunoF »
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