Sterowany system LED RGB do domu lub biura: 5 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:34

Czy oświetlenie w Twoim domu lub miejscu pracy jest nudne? Chcesz dodać do swojego pokoju trochę energii lub nastrojowego oświetlenia? Ta instrukcja pokazuje, jak stworzyć sterowaną tablicę LED RGB do użytku w domu lub biurze. Twój czerwony, zielony, niebieski wyświetlacz LED zapewni wiele godzin przyjemności Tobie i Twojej rodzinie, a także sprawi, że zazdrościsz swoim znajomym z dziedziny techniki! Ta instrukcja jest oparta na dwóch systemach zbudowanych przez nas, Brilldea, przy użyciu zaprojektowanych przez nas produktów. Jeden system został zbudowany dla naszego domu, a drugi dla naszego kościoła. Obejrzyj filmy przedstawiające systemy w akcji! Oto nasz system LED do salonu. To system LED, który stworzyliśmy dla Island ECC w Hongkongu. Nasze produkty można znaleźć na naszej stronie internetowej: Brilldea.com

Krok 1: Planowanie systemu

Wszystkie dobre systemy LED RGB zaczynają się od odrobiny planowania i przezorności. Ten krok ma kluczowe znaczenie dla określenia wymagań inżynieryjnych dla systemu, takich jak wielkość zasilacza i liczba kanałów sterowania, a także koszt systemu. I nie zapomnij o artystycznym zamyśle – planowanie pomoże Ci zwizualizować wygląd systemu i jego interakcję z Twoją przestrzenią.1. Pierwszą rzeczą do ustalenia jest obszar, w którym chcesz dodać oświetlenie LED. Musisz wizualizować, gdzie zostanie zamontowany system LED i należy wziąć pod uwagę diody LED, kontroler(y), zasilacz i powiązane kable. Najważniejszym aspektem tego kroku jest określenie obszaru, który będą świecić diody LED. Czy masz zatoczkę, w której chcesz umieścić oświetlenie? Czy możesz przearanżować meble, aby zrobić szczelinę na diody LED? Czy przeprowadzasz przebudowę, w której możesz zaplanować specjalne miejsce na umieszczenie swoich diod LED i związanego z nimi sprzętu w ścianie lub podłodze? Nasz system do salonu został wbudowany między regałami na książki Ikea. System Island ECC został zaprojektowany podczas budowy pokoju, więc wyrzeźbiono dla niego specjalną przestrzeń, tak aby światła pasowały do ścian.2. Po wybraniu obszaru następną rzeczą do rozważenia jest liczba diod LED, których chcesz użyć do pokrycia tego obszaru. Należy wziąć pod uwagę kilka zmiennych. Czy diody LED będą wystawać na półprzezroczystą powierzchnię? Czy diody LED będą widoczne bezpośrednio? Jak głęboka jest przestrzeń, w której zamontowane są diody LED? Jak przezroczysty jest twój materiał, na który jest wyświetlany? Chcesz oświetlić kształty i wzory w tablicy LED? Jak jasne ma być światło? Musisz wziąć pod uwagę rozmiar każdego „piksela” w systemie. Do naszych systemów użyliśmy naszej Wstążki LED RGB. Jest to 10-centymetrowa elastyczna płytka drukowana z 3 diodami LED RGB. Diody LED są połączone szeregowo, więc każdy pasek działa na 12V DC. Diody LED są sterowane jako grupa. Każdy zaprojektowany przez nas system miał inną głębokość i inny półprzezroczysty materiał do projekcji. Twoje odstępy i rozmiar będą się różnić w zależności od Twojej lokalizacji i budżetu. Użyliśmy zarówno mlecznej plexi, jak i falistego białego plastiku. Nasz system LED do salonu wykorzystał 32 sztuki 10cm taśmy LED RGB, po 16 w każdej kolumnie. System Island ECC wykorzystywał 48 sztuk w każdym „oknie” i były trzy okna.3. Po określeniu liczby diod LED do zainstalowania, możesz rozpocząć planowanie liczby kanałów sterowania dla systemu, prądu zasilania i rozmieszczenia okablowania. Poniższy film przedstawia konfigurację i testowanie wyspy ECC system. Film zawiera uwagi na temat komponentów i pokazuje procedury testowe stosowane podczas montażu i instalacji.

Krok 2: Komponenty systemu LED

System LED składa się z kilku elementów. Poświęćmy chwilę na przegląd tych komponentów.1. System LED potrzebuje mózgu do kontrolowania wszystkich tych diod LED. Ten mózg jest zwykle mikrokontrolerem, takim jak Parallax Propeller lub SX lub PIC lub Arduino. Ten kontroler może przełączać diody LED przy użyciu zaprogramowanych algorytmów lub zmieniać diody LED w oparciu o zewnętrzne połączenie z systemem DMX-512A lub szeregowym (RS-232). Zaprojektowaliśmy kontroler Prop Blade do naszych konkretnych zastosowań systemów LED. Prop Blade akceptuje napięcie od 6V do 12V DC i posiada połączenia zarówno dla portu szeregowego (poprzez nagłówek programowania), jak i DMX-512A. Ponadto posiada diody LED stanu dla sprzężenia zwrotnego oraz przełączniki DIP i przyciski do wprowadzania danych przez użytkownika. Możesz otrzymać Prop Blade jako zestaw od Brilldea, jeśli chcesz używać tego kontrolera. Zapraszamy również do tworzenia własnych.2. Do sterowania wszystkimi diodami potrzebny jest jeden lub więcej modułów sterownika LED, w końcu mikrokontroler ma tylko tyle pinów I/O. Aby sterować tyloma diodami LED, mikrokontroler potrzebuje pomocy, dlatego zaprojektowaliśmy LED Painter. Malarz LED może sterować 16 kanałami diod LED RGB. Oznacza to, że możemy podłączyć 16 sztuk wstążki LED RGB, po jednej do każdego kanału i kontrolować kolor i intensywność każdej wstążki. Malarz LED oparty jest na układzie scalonym TLC5940 firmy Texas Instruments. Istnieje kod dostępny online zarówno dla Propeller, jak i Arduino do sterowania tym układem scalonym. Możesz również kupić zestawy LED Painter od Brilldea.3. I oczywiście każdy system LED potrzebuje… cóż… umm… diod LED! Zgadza się, dużo czerwonych, zielonych, niebieskich diod LED! Podoba nam się wygoda sprzedawanej przez nas taśmy LED RGB. Tylna strona produktu jest pokryta klejem, dzięki czemu łatwo montuje się na powierzchniach. Diody i rezystory są już zmontowane i pracuje na 12V DC. Ponadto w razie potrzeby można go wygiąć, aby zamontować na zakrzywionych powierzchniach. Jeśli chcesz, możesz użyć własnych diod LED. Nie musisz nawet używać diod LED RGB, możesz dołączyć 48 jednokolorowych diod LED lub 24 jednego koloru i 24 innego koloru. Sprawdź arkusz danych LED Painter, aby uzyskać więcej informacji.4. Cały sprzęt w systemie byłby na nic, gdyby nie zasilanie. Tak, wszystkie te elementy wymagają zasilania prądem stałym. Nasze systemy są zaprojektowane do pracy na 12V DC. Ilość diod LED w twoim systemie będzie decydować o ilości prądu, którą będzie musiał dostarczyć twój zasilacz. Do naszej instalacji użyliśmy zasilaczy 12 V DC, 5 A i mieliśmy dużo miejsca na rozbudowę. Jeśli chcesz być bardziej precyzyjny, będziesz musiał obliczyć pobór prądu przez diody LED, których używasz w swoim systemie, a także prąd potrzebny do kontrolera i sterowników.5. Oto kilka dodatkowych elementów, które uzupełniają system:

• Kabel i drut do dystrybucji sygnałów zasilających i sterujących.
• Sprzęt komputerowy i programistyczny dla twojego kontrolera. Jeśli używasz Prop Blade, który jest oparty na Parallax Propeller, będziesz chciał kupić Prop Plug od Parallax.
• Narzędzia elektroniczne i ręczne do montażu systemu, takie jak lutownica, szczypce, wkrętaki, narzędzia do cięcia i ściągacze izolacji.
• Wszelkie elementy montażowe potrzebne do montażu kontrolera, sterowników, zasilacza itp.
• Źródło DMX-512A, jeśli chcesz używać DMX do sterowania systemem LED; jest to opcjonalne.

6. Teraz, gdy już zastanowiłeś się nad kształtem, przestrzenią, rozmiarem i wyglądem swojego systemu, a także rozważyłeś wymagane materiały, możesz rozpocząć jego wycenę. Koszt systemu będzie się różnić w zależności od jego rozmiaru i materiałów, które możesz już mieć z poprzednich projektów. Jeśli masz wokół siebie mikrokontroler, możesz go użyć. Pamiętaj, aby wycenić system i ustalić realistyczne koszty dla „nietrywialnych” elementów, takich jak złącza, kable taśmowe i kable AC, ponieważ te koszty mogą się sumować. Poniższy film przedstawia przegląd naszego domowego systemu LED. Ten system był naszym pierwszym stworzonym, więc sprzęt używany w systemie jest pierwszą wersją. Obecne Prop Blade i LED Painter firmy Brilldea to zaktualizowane projekty potrzebne do stworzenia podobnego systemu.

Krok 3: Czas budowy

Zanim dojdziesz do tego kroku, powinieneś mieć ukończony projekt i zakupić wszystkie części. Uwielbiam otrzymywać pudełka z częściami, aby moje wspaniałe pomysły stały się rzeczywistością, a Ty? Nic nie przebije wkładania rąk do pracy nad projektem, który stworzyłeś w poprzednich krokach. Kiedy montuję system, poświęcam swój czas na sprawdzenie konstrukcji. Dokładnie sprawdzam komponenty przed wypełnieniem płytki drukowanej, sprawdzam połączenia, które są lutowane lub zakończone, takie jak kable do transmisji danych, i testuję system w przyrostach w miarę postępów. W przypadku dużego systemu LED RGB wiele rzeczy może się nie udać, więc testowanie w trakcie pracy jest dobrym pomysłem. Ta technika pomoże Ci zidentyfikować problemy, zanim staną się większymi problemami i uszkodzą inne komponenty. Na przykład przetestowaliśmy kontroler Prop Blade, zanim podłączyliśmy go do płytki sterownika LED Painter. Kiedy zaczynasz konstruować swój system, pierwszą rzeczą, którą powinieneś zrobić, to złożyć kontroler i obwody sterownika LED. Jeśli używasz zestawu takiego jak jeden z naszych, świetnie, wtedy zakup części był łatwy, a montaż nie powinien trwać zbyt długo. Jeśli budujesz własny kontroler i sterownik LED, ten krok może zająć więcej czasu. Nie martw się jednak, ponieważ wysiłek jest tego wart, gdy kontroler twojego systemu działa. Podczas montażu zestawu należy wydrukować schemat i zestawienie materiałów, aby upewnić się, że używasz właściwych komponentów i umieszczasz je we właściwym miejscu. Po zakończeniu montażu kontrolera poświęć trochę czasu na jego włączenie i przetestowanie. Pobierz prosty program do sterownika, aby sprawdzić, czy sterownik działa. W naszym przypadku użyliśmy wtyczki Parallax Prop Plug, aby pobrać oprogramowanie do Prop Blade. Gdy skończysz płytę sterownika, włącz ją, aby upewnić się, że nic nie eksploduje. Po przejściu tego testu dodaj pojedynczą diodę LED RBG do kanału i podłącz sterownik do kontrolera. Użyj prostego programu, aby sprawdzić, czy kontroler może sterować konfiguracją sterownika/diody RGB. Ponownie, dla Prop Blade i LED Painter mamy przykładowe programy na naszej stronie: Brilldea.com. Teraz, gdy masz już skończoną elektronikę, przejdźmy do diod LED!

Krok 4: Montaż LED

Najbardziej żmudną częścią tablicy LED RGB jest konstrukcja i połączenia LED. Ten etap zwykle obejmuje wiele cięcia drutu, zdejmowania pasków, zaciskania i lutowania. Nie wspominając o podwójnym sprawdzeniu każdego połączenia, aby upewnić się, że zostało zrobione prawidłowo. Jeśli znajdziesz sposoby na ulepszenie tego procesu, daj nam znać w komentarzach. Ponownie, ten krok wymaga czasu. Odpowiednio zaplanuj debiut swojego systemu, abyś nie musiał się spieszyć w ostatniej chwili, aby zakończyć całą pracę, którą należy wykonać. Przebywanie przez całą noc, aby stworzyć swoje arcydzieło, spowoduje uszkodzenie komponentów z powodu błędnego okablowania. Nie spiesz się i dokładnie sprawdź połączenia. Nasze systemy zostały zaprojektowane w modułach, abyśmy mogli łatwo zmontować system na miejscu. Systemy były również łatwiejsze do przetestowania, gdy je montowaliśmy. Na przykład diody LED systemu Island ECC zostały zamontowane na panelach o długości 1 metra i wysokości 0,4 metra. Każdy panel był identyczny, więc stworzyliśmy wzór, gdzie zamontować diody LED, jak poprowadzić przewody i gdzie umieścić LED Painter. Ten krok jest dość łatwy technicznie, po prostu powtarzalny i czasochłonny. Jeśli używasz taśmy LED RGB, możesz zamontować diody LED na powierzchni, usuwając osłonę z podkładu samoprzylepnego. Pamiętaj, aby zamontować diody LED na czystej powierzchni. Dodaj przewody, złącza i wiązki zgodnie z wymaganiami. Lubimy mieć złącza na wypadek, gdybyśmy musieli usunąć element wyposażenia w celu sprawdzenia lub wymiany. Możesz zdecydować się na lutowanie wszystkich połączeń i zrezygnować z kosztów i czasu potrzebnego na dodanie złączy. Gdy diody LED będą gotowe, podłącz je do obwodu sterownika LED lub zespołu LED Painter i przetestuj. Możesz chcieć podłączyć każdy kanał LED pojedynczo, a nie wszystkie naraz. Jeśli zmontujesz system w moduły, będziesz musiał zainstalować każdy moduł w jego ostatecznej lokalizacji. Podczas ich instalacji pamiętaj, aby włączać je pojedynczo. Ponownie sprawdzam połączenia przed ich włączeniem. Jak wspomniano w innych krokach, nasze systemy korzystają z Prop Blade. Prop Blade ma dwie grupy wejść/wyjść. Każda grupa we/wy może obsługiwać do dwóch malarzy LED w serii, czyli czterech malarzy LED dla jednego kontrolera. Można uruchomić więcej, ale trzeba zwracać uwagę na szczegóły dotyczące długości przewodów i siły sygnałów. Odkryliśmy, że obwody buforujące powinny być budowane w celu zwiększenia niezawodności. Należy pamiętać, że malarz LED musi znajdować się blisko kontrolera Prop Blade. Zainstalowanie LED Painter 20ft od kontrolera, który używa sygnałów logicznych 3,3 V DC, przyniesie słabe wyniki lub w ogóle ich nie uzyska. Zastanów się dokładnie nad miejscami montażu. Po zainstalowaniu diod LED jesteś już prawie na miejscu. W tym momencie bez wątpienia wykonałeś jakiś test włączania i poczułeś podekscytowanie ożywieniem systemu!

Krok 5: Ostatnie poprawki

Po zainstalowaniu systemu siadamy wygodnie i cieszymy się nim. Cóż, może jeszcze nie. Oczywiście pojawiają się problemy, które pojawiają się po drodze podczas budowania i instalowania systemu, więc w tym momencie może być konieczne rozwiązanie problemu. Miejmy nadzieję, że główne problemy zostały wykryte podczas testów przyrostowych przeprowadzonych podczas budowy. Gdy cały system jest gotowy, zwykle wszystko jest już sprawne. Na tym etapie możesz sfinalizować montaż i okablowanie komponentów i wszystko uporządkować. Możesz także dostosować (lub zacząć pisać!) swoje oprogramowanie sterujące. Pisanie oprogramowania jest świetną zabawą, zwłaszcza gdy przejdziesz do oprogramowania wyższego poziomu, które opisuje, jak wyglądają diody LED. Nazywam te procedury rutynami „malowania”. Wcześniej wspomniałem, że możesz kontrolować swój system na różne sposoby. Niektórzy ludzie chcą po prostu włączyć system i pozwolić mu działać samodzielnie. W tego typu systemie powinny istnieć wstępnie zaprogramowane procedury lub algorytmy do zanikania, wycierania lub umieszczania losowych kolorów na ekranie. Kod demonstracyjny dla Prop Blade i LED Painter można znaleźć na stronie Parallax Propeller Object Exchange lub na stronie internetowej Brilldea. Przykładowy kod pokazuje proste algorytmy blaknięcia i zmiany koloru. Inni ludzie to maniacy kontroli! Chcą kontrolować każdy piksel i każdy kolor w precyzyjnej synchronizacji. Połączenie LED Painter i Prop Blade pozwala na sterowanie DMX-512A (jak RS-485) lub sterowanie szeregowe (poprzez wtyczkę Prop). Oznacza to, że możesz użyć oprogramowania na swoim komputerze, takiego jak Vixen Lights, do zaprojektowania pokazu z synchronizacją światła i muzyki. Dzięki LED Painter każdy kanał sterowania może być kontrolowany od wyłączenia do włączenia w 255 krokach. Pozwala to na mieszanie kolorów o różnej intensywności. Inne rzeczy, które możesz zrobić ze swoim systemem LED:

• Spraw, aby wykrywał rytm piosenki i na tej podstawie zmieniał wygląd. Pociągnęłoby to za sobą dodanie mikrofonu do twojego systemu i przetworzenie danych wejściowych.
• Spraw, aby wykrywał wideo i zmieniał na jego podstawie wygląd, podobnie jak Ambilight w płaskich telewizorach Philips. Może to obejmować dodanie komputera, który przesyła strumieniowo wideo do telewizora lub dodanie kamery internetowej do przechwytywania obrazu telewizyjnego.
• Spraw, aby włączał się i wyłączał automatycznie w określonych godzinach. Może to być oparte na świetle dziennym, porze dnia lub wykryciu, że ktoś znajduje się w pomieszczeniu lub w pobliżu systemu.
• Spraw, aby był kontrolowany przez Internet, aby świat mógł włączać i wyłączać diody LED w Twoim salonie.
• Połącz ścianę LED z pierścieniem nastroju, aby ściana LED odzwierciedlała Twój nastrój!

Mamy nadzieję, że podobał Ci się ten Instruktaż. Aby dowiedzieć się więcej o Brilldea i naszych produktach, odwiedź naszą stronę internetową: Brilldea.com.