Управляемая светодиодная система RGB для вашего дома или офиса: 5 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:54

Свет в вашем доме или на рабочем месте утомляет? Вы хотите добавить в свою комнату немного энергии или настроения? В этом руководстве показано, как создать управляемую светодиодную матрицу RGB для использования в вашем доме или офисе. Ваш красный, зеленый, синий светодиодный дисплей обеспечит часы удовольствия вам и вашей семье, а также вызовет зависть у ваших технических друзей! Это руководство основано на двух системах, созданных нами, Brilldea, с использованием продуктов, которые мы разработали. Одна система была построена для нашего дома, а другая - для нашей церкви. Посмотрите видео о системах в действии! Это наша светодиодная система для гостиной. Это светодиодная система, которую мы создали для Island ECC в Гонконге. Вы можете познакомиться с нашими продуктами на нашем веб-сайте: Brilldea.com

Шаг 1: планирование системы

Все хорошие светодиодные системы RGB начинаются с небольшого планирования и обдумывания. Этот шаг имеет решающее значение для определения ваших инженерных требований к системе, таких как размер источника питания и количество каналов управления, а также стоимость системы. И не забывайте о художественном замысле - планирование поможет вам визуализировать внешний вид системы и то, как она будет взаимодействовать с вашим пространством. Первое, что нужно выяснить, это область, в которой вы хотите добавить светодиодное освещение. Вам нужно визуализировать, где будет установлена светодиодная система, и вы должны рассмотреть светодиоды, контроллер (ы), источник питания и соответствующие кабели. Самый важный аспект этого шага - определить область, в которой будут светиться светодиоды. У вас есть бухта, где вы хотите разместить освещение? Можно ли переставить мебель так, чтобы оставалась щель для светодиодов? Вы планируете реконструировать место для размещения светодиодов и сопутствующего оборудования в стене или полу? Наша система для гостиной была встроена между книжными шкафами Ikea. Система Island ECC была спроектирована в то время, когда комната строилась, поэтому для нее было выделено специальное пространство, чтобы свет поместился прямо в стены. После того, как вы выбрали область, следующая вещь, которую нужно учитывать, - это то, сколько светодиодов вы хотите использовать для покрытия этой области. Следует учитывать несколько переменных. Будут ли светодиоды проецироваться на полупрозрачную поверхность? Будут ли светодиоды просматриваться напрямую? Насколько глубоко пространство, в котором монтируются светодиоды? Насколько прозрачен ваш проецируемый материал? Вы хотите осветить формы и узоры в светодиодной матрице? Насколько ярким должен быть свет? Вам нужно будет учитывать размер каждого «пикселя» в системе. Для наших систем мы использовали нашу светодиодную ленту RGB. Это гибкая печатная плата длиной 10 см с 3 светодиодами RGB на ней. Светодиоды подключены последовательно, поэтому каждая полоса работает от 12 В постоянного тока. Светодиоды управляются как группа. Каждая система, которую мы разработали, имела разную глубину и разный полупрозрачный материал для проецирования. Ваш интервал и размер будут зависеть от вашего местоположения и бюджета. Мы использовали как плексиглас молочного цвета, так и гофрированный белый пластик. В нашей светодиодной системе для гостиной использовалось 32 части 10-сантиметровой светодиодной ленты RGB, по 16 в каждой колонке. В системе Island ECC использовалось 48 штук в каждом «окне», и было три окна. После того, как вы определили количество светодиодов для установки, вы можете приступить к планированию количества каналов управления для системы, тока для вашего источника питания и распределения проводки. На следующем видео показана установка и тестирование Island ECC. система. Видео включает примечания к компонентам и демонстрирует процедуры тестирования, используемые во время сборки и установки.

Шаг 2: Компоненты светодиодной системы

Светодиодная система состоит из нескольких компонентов. Давайте рассмотрим эти компоненты. Светодиодной системе нужен мозг, чтобы управлять всеми этими светодиодами. Этот мозг обычно представляет собой микроконтроллер, такой как Parallax Propeller, SX, PIC или Arduino. Этот контроллер может переключать светодиоды, используя предварительно запрограммированные алгоритмы, или изменять светодиоды на основе внешнего подключения к системе DMX-512A или последовательного интерфейса (RS-232). Мы разработали контроллер Prop Blade для наших конкретных приложений светодиодных систем. Prop Blade принимает от 6 В до 12 В постоянного тока и имеет соединения как для последовательного (через программный заголовок), так и для DMX-512A. Кроме того, он имеет светодиоды состояния для обратной связи и DIP-переключатели и кнопки для ввода данных пользователем. Вы можете получить Prop Blade в виде комплекта от Brilldea, если хотите использовать этот контроллер. Вы также можете сделать свой собственный. Один или несколько модулей драйверов светодиодов необходимы для управления всеми светодиодами, в конце концов, микроконтроллер имеет только определенное количество контактов ввода / вывода. Чтобы управлять таким количеством светодиодов, микроконтроллеру нужна помощь, поэтому мы разработали LED Painter. LED Painter может управлять 16 каналами светодиодов RGB. Это означает, что мы можем подключить 16 светодиодных лент RGB, по одной к каждому каналу, и контролировать цвет и интенсивность каждой ленты. LED Painter основан на микросхеме TLC5940 от Texas Instruments. В Интернете доступен код для Propeller и Arduino для управления этой микросхемой. Вы также можете приобрести комплекты LED Painter в Brilldea.3. И, конечно же, каждой светодиодной системе нужны… ну… ммм… светодиоды! Правильно, много красных, зеленых, синих светодиодов! Нам нравится удобство продаваемой нами светодиодной ленты RGB. На тыльную сторону продукта нанесен клей, поэтому он легко крепится к поверхностям. Светодиоды и резисторы уже собраны, и он работает от 12 В постоянного тока. Кроме того, при необходимости его можно согнуть для установки на изогнутые поверхности. Если хотите, можете использовать свои собственные светодиоды. Вам даже не нужно использовать светодиоды RGB, вы можете подключить 48 одноцветных светодиодов или 24 одного цвета и 24 другого цвета. Для получения более подробной информации ознакомьтесь с техническими данными LED Painter. Все оборудование в системе было бы бесполезным, если бы вы не подавали питание. Да, всем этим компонентам требуется питание постоянного тока. Наши системы рассчитаны на работу от 12 В постоянного тока. Количество светодиодов в вашей системе будет определять количество тока, которое вам потребуется обеспечить. Для нашей установки мы использовали источники питания 12 В постоянного тока, 5 А, и у нас было достаточно места для расширения. Если вы хотите быть более точным, вам нужно будет рассчитать текущее потребление светодиодов, которые вы используете в своей системе, а также ток, необходимый для вашего контроллера и драйверов. Вот еще несколько элементов, которые дополняют систему:

• Кабель и провод для распределения мощности и сигналов управления.
• Компьютер и оборудование для программирования для вашего контроллера. Если вы используете Prop Blade, который основан на пропеллере Parallax, вы захотите приобрести Prop Plug в Parallax.
• Электронные и ручные инструменты для сборки вашей системы, такие как паяльник, плоскогубцы, отвертки, режущие инструменты и устройства для зачистки проводов.
• Любое монтажное оборудование, необходимое для установки вашего контроллера, драйверов, блока питания и т. Д.
• Источник DMX-512A, если вы хотите использовать DMX для управления своей светодиодной системой; это необязательно.

6. Теперь, когда вы подумали о форме, пространстве, размере и внешнем виде вашей системы, а также о необходимых материалах, вы можете начать оценивать ее. Стоимость вашей системы будет варьироваться в зависимости от ее размера и того, какие материалы у вас уже могут быть из прошлых проектов. Если у вас есть микроконтроллер, вы можете его использовать. Не забудьте оценить систему и установить реалистичные затраты на «нетривиальные» элементы, такие как разъемы, ленточные кабели и шнуры переменного тока, потому что эти затраты могут возрасти. В следующем видео показан обзор нашей домашней светодиодной системы. Эта система была нашей первой созданной, поэтому оборудование, используемое в системе, является первой версией. Текущие модели Prop Blade и LED Painter от Brilldea - это обновленные конструкции, необходимые для создания аналогичной системы.

Шаг 3: Время строительства

К тому времени, когда вы дойдете до этого шага, вы должны будете закончить свой дизайн и приобрести все свои детали. Я люблю получать коробки с деталями, чтобы воплотить в жизнь мои великие идеи, как насчет вас? Ничто не сравнится с работой над дизайном, который вы создали на предыдущих шагах. Когда я собираю систему, я не тороплюсь, чтобы дважды проверить свою конструкцию. Я дважды проверяю компоненты перед установкой печатной платы, я дважды проверяю припаянные или оконцованные соединения, такие как кабели передачи данных, и тестирую систему с приращениями по мере продвижения. С большой светодиодной системой RGB есть много вещей, которые могут пойти не так, поэтому тестирование по ходу работы - хорошая идея. Этот метод поможет вам выявить проблемы до того, как они перерастут в более серьезные проблемы и повредят другие компоненты. Например, мы протестировали контроллер Prop Blade перед тем, как прикрепить его к печатной плате драйвера LED Painter. Когда вы начинаете конструировать свою систему, первое, что вы должны сделать, это собрать схемы контроллера и драйвера светодиода. Если вы используете такой комплект, как наш, отлично, тогда приобретение деталей было легким, а сборка не должна занимать слишком много времени. Если вы создаете собственный контроллер и драйвер светодиода, этот шаг может занять больше времени. Не волнуйтесь, потому что усилия того стоят, когда вы заставите контроллер вашей системы заработать. При сборке комплекта вы должны распечатать схему и спецификацию материалов, чтобы убедиться, что вы используете правильные компоненты и поместили компонент в нужное место. Когда вы закончите сборку вашего контроллера, найдите время, чтобы включить его и протестировать. Загрузите простую программу в контроллер, чтобы убедиться, что контроллер работает. В нашем случае мы использовали Parallax Prop Plug для загрузки программного обеспечения в Prop Blade. Как только вы закончите установку платы с драйверами, включите ее, чтобы убедиться, что ничего не взорвалось. После того, как вы пройдете этот тест, добавьте один индикатор RBG к каналу и подключите драйвер к своему контроллеру. Используйте простую программу, чтобы убедиться, что контроллер может управлять настройкой драйвера / светодиода RGB. Опять же, для Prop Blade и LED Painter у нас есть примеры программ на нашем сайте: Brilldea.com. Теперь, когда у вас есть электроника, давайте перейдем к светодиодам!

Шаг 4: сборка светодиода

Самая утомительная часть светодиодной матрицы RGB - это конструкция и соединения светодиодов. Этот шаг обычно включает в себя много отрезков проводов, зачистки, обжима и пайки. Не говоря уже о двойной проверке каждого соединения, чтобы убедиться, что все сделано правильно. Если вы найдете способы улучшить этот процесс, дайте нам знать в комментариях. Опять же, этот шаг требует времени. Планируйте дебют вашей системы соответствующим образом, чтобы вам не приходилось торопиться в последнюю минуту, чтобы завершить всю работу, которая должна быть сделана. Не спать всю ночь, чтобы создать свой шедевр, приведет к повреждению компонентов из-за неправильного подключения. Не торопитесь и дважды проверьте соединения. Наши системы были разработаны в виде модулей, поэтому мы могли легко собрать систему на месте. Системы также было легче тестировать, когда мы их собирали. Например, светодиоды для системы Island ECC были собраны на панелях длиной 1 метр и высотой 0,4 метра. Каждая панель была идентична, поэтому мы составили схему того, где устанавливать светодиоды, как проложить провода и где разместить LED Painter. Технически этот шаг довольно прост, требует лишь повторения и требует много времени. Если вы используете светодиодную ленту RGB, вы можете установить светодиоды на поверхность, сняв покрытие с клейкой подложки. Обязательно устанавливайте светодиоды на чистую поверхность. При необходимости добавьте провода, разъемы и жгуты. Нам нравятся разъемы на тот случай, если нам понадобится снять часть оборудования для проверки или замены. Вы можете припаять все соединения и отказаться от затрат и времени, необходимых для добавления разъемов. Когда светодиоды будут готовы, подключите их к схеме драйвера светодиодов или сборке LED Painter и проверьте. Возможно, вы захотите подключить каждый светодиодный канал по одному, а не все сразу. Если вы собираете систему по модулям, вам придется установить каждый модуль в его окончательном месте. При их установке обязательно включайте их по очереди. Опять же, проверьте ваши соединения перед их включением. Как упоминалось в других шагах, наши системы используют Prop Blade. Prop Blade имеет две группы ввода / вывода. Каждая группа ввода-вывода может запускать до двух LED Painter последовательно, так что это четыре LED Painter для одного контроллера. Можно было бы запустить и больше, но вам нужно обратить внимание на детали длины проводов и мощности сигналов, и мы обнаружили, что схемы буферизации должны быть построены для повышения надежности. Имейте в виду, что LED Painter должен находиться рядом с контроллером Prop Blade. Установка LED Painter на расстоянии 20 футов от вашего контроллера, который использует логические сигналы 3,3 В постоянного тока, приведет к плохим результатам или вообще не даст результатов. Тщательно продумайте место установки: как только вы установите светодиоды, вы почти у цели. На этом этапе вы, несомненно, выполнили тест при включении и почувствовали волнение от оживления системы!

Шаг 5: Последние штрихи

После того, как мы установили систему, мы расслабляемся и наслаждаемся. Ну, может, еще нет. Конечно, при сборке и установке системы возникают проблемы, поэтому к этому моменту вам, возможно, придется заняться устранением неполадок. Надеюсь, основные проблемы были обнаружены в ходе дополнительных испытаний, проведенных во время строительства. К тому времени, когда вся система запущена, обычно все в рабочем состоянии. На этом этапе вы можете завершить монтаж и электромонтаж компонентов и привести все в порядок. Вы также можете настроить (или начать писать!) Свое управляющее программное обеспечение. Написание программного обеспечения - это очень весело, особенно когда вы переходите к программному обеспечению более высокого уровня, которое описывает, как выглядят светодиоды. Я называю эти процедуры процедурами «рисования». Ранее я упоминал, что вы можете управлять своей системой с помощью различных средств. Некоторые люди просто хотят включить систему и позволить ей работать самостоятельно. В этом типе системы должны быть заранее запрограммированные процедуры или алгоритмы для затемнения, удаления или размещения случайных цветов на экране. Демонстрационный код для Prop Blade и LED Painter можно найти на сайте Parallax Propeller Object Exchange или на веб-сайте Brilldea. В примере кода показаны простые алгоритмы выцветания и изменения цвета. Остальные помешаны на контроле! Они хотят контролировать каждый пиксель и каждый цвет в точной синхронизации. Комбинация LED Painter и Prop Blade обеспечивает управление DMX-512A (например, RS-485) или последовательное управление (через штекер Prop). Это означает, что вы можете использовать программное обеспечение на своем ПК, такое как Vixen Lights, для создания шоу с синхронизацией света и музыки. С помощью LED Painter каждым каналом управления можно управлять от выключения до включения за 255 шагов. Это позволяет смешивать цвета с разной интенсивностью. Другие вещи, которые вы можете сделать со своей светодиодной системой:

• Заставьте его определять ритм песни и в зависимости от этого изменять внешний вид. Это повлечет за собой добавление микрофона к вашей системе и обработку ввода.
• Сделайте так, чтобы он обнаруживал видео и на его основе менял внешний вид, как Ambilight на телевизорах Philips с плоским экраном. Это может включать добавление компьютера, который передает потоковое видео на ваш телевизор, или добавление веб-камеры для захвата телевизионного изображения.
• Сделайте так, чтобы он автоматически включался и выключался в определенное время. Это может быть связано с дневным светом, временем суток или обнаружением кого-то в комнате или рядом с системой.
• Сделайте его управляемым через Интернет, чтобы мир мог включать и выключать светодиоды в вашей гостиной.
• Подключите светодиодную стену к кольцу настроения, чтобы светодиодная стена отражала ваше настроение!

Надеемся, вам понравилось это руководство. Обязательно узнайте больше о Brilldea и наших продуктах, посетив наш веб-сайт: Brilldea.com.