Globe POV (Persistance Rétinienne) DIY – Art LED avec Arduino Mega & NeoPixel

Principe de la Persistance Rétinienne (POV)

Une LED clignotante à > 50 Hz apparaît allumée en continu. En faisant tourner une rangée de LED à grande vitesse et en allumant chaque LED au bon moment angulaire, on « dessine » une image 2D dans l'espace 3D. Un globe POV utilise deux demi-cercles de LED (58 par demi-cercle = 116 LED totales) montés sur un axe motorisé.

Matériel

Arduino Mega 2560 (mémoire suffisante pour les patterns)	1
Anneaux NeoPixel WS2812B 5050 RGB (ou bande découpée) – 116 LED total	1
Résistance 330 Ω (sur ligne DATA)	1
Capteur de proximité (effet Hall ou optique) – détection position angulaire	1
Moteur DC + réducteur (vitesse stable ~ 1000–1500 tr/min)	1
Roulement à billes 625 2RS (5×16×5 mm) pour l'axe	1
Pièces imprimées 3D (structure globe, support moteur, capteur)	1 jeu

Outils

• Imprimante 3D
• Fer à souder (câblage LED, capteur)

Câblage

• NeoPixel DATA → Pin 6 (via R 330 Ω)
• NeoPixel VCC → 5V alim externe (3–4 A pointe), GND commun
• Capteur proximité → Pin 3 (interruption INT1)
• Moteur DC → Driver MOSFET/PWM sur pin 9–10 (non géré par le code POV, contrôle séparé)

Logiciel – Gestion du timing

Le code utilise :

• Bibliothèque FastLED pour piloter les WS2812B.
• Une interruption matérielle (pin 3, front montant) déclenchée par le capteur à chaque tour → référence angulaire (zéro).
• Un tableau 2D kalp[40][75] (booléens) stockant l'image (cœur, texte, logo…). 40 lignes radiales × 75 colonnes angulaires.
• Boucle principale : à chaque tour (flag hall), balayage des 75 colonnes, mise à jour des 40 LED radiales (offset +7 pour centrer), FastLED.show(), micro-délai wait (≈ 1–10 µs) pour résolution angulaire.

Sketch principal (d_nya.ino)

#include "FastLED.h"
#define NUM_LEDS 58
#define DATA_PIN 6

CRGB leds[NUM_LEDS];
// kalp[40][75] = patterns (0/1) – défini en dur dans le code source complet
bool kalp[40][75] = { ... }; // voir fichier original

unsigned char i, m;
unsigned int wait = 1;     // µs par colonne
unsigned int wait2 = 10;   // µs entre frames
byte hall = 0;

void setup() {
  FastLED.addLeds<WS2812B, DATA_PIN, RGB>(leds, NUM_LEDS);
  attachInterrupt(1, LEDiyak, RISING); // Pin 3 sur Mega = INT1
  for (int i = 0; i < NUM_LEDS; i++) leds[i] = CRGB::Black;
  FastLED.show();
}

void LEDiyak() { hall++; if (hall > 2) hall = 0; }

void loop() {
  if (hall > 0) {
    for (m = 0; m < 75; m++) {
      for (i = 0; i < 40; i++) {
        leds[i + 7] = kalp[i][m] ? CRGB::Green : CRGB::Blue;
      }
      FastLED.show();
      delayMicroseconds(wait);
    }
    // Effacement / frame suivante
    for (i = 0; i < NUM_LEDS; i++) leds[i] = CRGB::Blue;
    FastLED.show(); delayMicroseconds(wait2);
    for (i = 0; i < NUM_LEDS; i++) leds[i] = CRGB::White;
    FastLED.show(); delayMicroseconds(wait2);
  }
}

Création des patterns (images)

Le tableau kalp est généré hors ligne :

1. Image cible (ex. 40×75 px, noir/blanc).
2. Script Python (PIL/OpenCV) → conversion en tableau C booléen.
3. Intégration dans le sketch.

Pour du texte défilant ou animations, pré-calculer une séquence de frames.

Construction mécanique

• Imprimer les deux demi-globes et le moyeu central.
• Insérer la bande NeoPixel dans la rainure du pourtour de chaque demi-globe.
• Monter l'axe sur roulement 625, entraînement par moteur DC + courroie ou direct.
• Positionner le capteur (Hall + aimant sur l'axe, ou optique fourche + drapeau) pour 1 impulsion/tour.
• Équilibrer dynamiquement (masse symétrique) pour éviter vibrations.

Alimentation

116 LED × 60 mA (blanc max) ≈ 7 A ! En pratique, avec motifs partiels et luminosité réduite (FastLED setBrightness(64)), 3–4 A suffisent. Utilisez une LiPo 3S/4S + BEC 5V 5A ou alim secteur 5V 10A. Condensateur 1000 µF 6,3V au plus près des LED.

Améliorations & variantes

• Double rangée de LED (haute/basse) pour résolution verticale doublée.
• Capteur absolu (encodeur magnétique AS5600) pour position angulaire précise sans impulsion unique.
• Contrôle vitesse moteur en boucle fermée (PID) pour stabilité RPM.
• Communication sans fil (ESP32) pour changer d'image à la volée.
• Version « baguette POV » (linéaire) plus simple pour débuter.

Ressources

• Bibliothèque FastLED : GitHub
• Schéma : schéma.png (inclus dans le projet)