Sistema LED RGB controllabile per la tua casa o ufficio: 5 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:05

Le luci della tua casa o del tuo spazio di lavoro sono noiose? Vuoi aggiungere un po' di energia o illuminazione d'atmosfera alla tua stanza? Questo Instructable ti mostra come creare un array di LED RGB controllabile da utilizzare a casa o in ufficio. Il tuo display a LED rosso, verde e blu offrirà ore di divertimento per te e la tua famiglia, oltre a farti invidiare dai tuoi amici tecnologici! Questo Instructable si basa su due sistemi costruiti da noi, Brilldea, utilizzando prodotti da noi progettati. Un sistema è stato costruito per la nostra casa e l'altro per la nostra chiesa. Guarda i video dei sistemi in azione! Questo è il nostro sistema LED da soggiorno. Questo è il sistema LED che abbiamo creato per Island ECC a Hong Kong. Puoi scoprire i nostri prodotti sul nostro sito web: Brilldea.com

Passaggio 1: pianificazione del sistema

Tutti i buoni sistemi LED RGB iniziano con un po' di pianificazione e previdenza. Questo passaggio è fondamentale per determinare i requisiti di progettazione del sistema, come le dimensioni dell'alimentatore e il numero di canali di controllo, nonché il costo del sistema. E non dimenticare l'intento artistico: la pianificazione ti aiuterà a visualizzare l'aspetto del sistema e come interagirà con il tuo spazio.1. La prima cosa da capire è l'area in cui si desidera aggiungere l'illuminazione a LED. È necessario visualizzare dove verrà montato il sistema LED e considerare i LED, i controller, l'alimentatore e i relativi cavi. L'aspetto più importante di questo passaggio è determinare l'area in cui i LED si illumineranno. Hai una baia dove vuoi posizionare l'illuminazione? Puoi riorganizzare i mobili per creare uno spazio vuoto per i LED? Stai ristrutturando dove puoi pianificare un posto speciale per i tuoi LED e l'hardware associato da incorporare in una parete o nel pavimento? Il nostro sistema di soggiorno è stato integrato tra le nostre librerie Ikea. Il sistema Island ECC è stato progettato durante la costruzione della stanza, quindi è stato ricavato uno spazio speciale in modo che le luci si adattino perfettamente alle pareti.2. Una volta selezionata un'area, la prossima cosa da considerare è quanti LED si desidera utilizzare per coprire quell'area. Ci sono diverse variabili da considerare. I LED proietteranno su una superficie traslucida? I LED verranno visualizzati direttamente? Quanto è profondo lo spazio in cui sono montati i LED? Quanto è traslucente il materiale su cui viene proiettato? Vuoi illuminare forme e motivi nell'array LED? Quanto brillante vuoi che sia la luce? Dovrai considerare la dimensione di ogni "pixel" nel sistema. Per i nostri sistemi abbiamo utilizzato il nostro nastro LED RGB. Questo è un circuito stampato flessibile da 10 cm con 3 LED RGB su di esso. I LED sono collegati in serie in modo che ogni striscia funzioni a 12V DC. I LED sono controllati come un gruppo. Ogni sistema che abbiamo progettato aveva diverse profondità e diversi materiali traslucidi su cui proiettare. La spaziatura e le dimensioni variano in base alla posizione e al budget. Abbiamo usato sia un plexiglass lattiginoso che una plastica bianca ondulata. Il nostro sistema LED per il soggiorno ha utilizzato 32 pezzi del nastro LED RGB da 10 cm, 16 in ogni colonna. Il sistema Island ECC utilizzava 48 pezzi in ogni "finestra" e c'erano tre finestre.3. Una volta determinata la quantità di LED da installare, puoi iniziare a pianificare il numero di canali di controllo per il sistema, la corrente per l'alimentazione e la distribuzione del cablaggio. Il video seguente mostra la configurazione e il test dell'isola ECC sistema. Il video include note sui componenti e mostra le routine di test utilizzate durante il montaggio e l'installazione.

Passaggio 2: componenti del sistema LED

Un sistema LED è composto da diversi componenti. Prendiamoci un momento per rivedere quei componenti.1. Il sistema LED ha bisogno di un cervello per controllare tutti quei LED. Questo cervello è solitamente un microcontrollore come il Parallax Propeller o SX o PIC o Arduino. Questo controller può eseguire il ciclo dei LED utilizzando algoritmi preprogrammati o modificare i LED in base a una connessione esterna a un sistema DMX-512A o seriale (RS-232). Abbiamo progettato il controller Prop Blade per le nostre applicazioni specifiche dei sistemi LED. Il Prop Blade accetta da 6V a 12V DC e dispone di connessioni sia seriali (tramite l'intestazione di programmazione) che DMX-512A. Inoltre dispone di LED di stato per il feedback e interruttori DIP e pulsanti per l'input dell'utente. Puoi ottenere la Prop Blade come kit da Brilldea se desideri utilizzare questo controller. Siete anche invitati a crearne uno vostro.2. Sono necessari uno o più moduli driver LED per controllare tutti i LED, dopotutto un microcontrollore ha solo tanti pin I/O. Per controllare così tanti LED, il microcontrollore ha bisogno di aiuto, quindi abbiamo progettato il LED Painter. Il LED Painter può controllare 16 canali di LED RGB. Ciò significa che possiamo collegare 16 pezzi di nastro LED RGB, uno per ogni canale, e controllare il colore e l'intensità di ciascun nastro. Il LED Painter è basato sull'IC TLC5940 di Texas Instruments. È disponibile un codice online sia per Propeller che per Arduino per il controllo di questo IC. Puoi anche ottenere i kit LED Painter da Brilldea.3. E, naturalmente, ogni sistema LED ha bisogno… beh… ehm… LED! Esatto, molti LED rossi, verdi e blu! Ci piace la comodità del nastro LED RGB che vendiamo. Il lato posteriore del prodotto ha un adesivo su di esso in modo che si attacchi facilmente alle superfici. I LED e le resistenze sono già assemblati e funziona a 12V DC. Inoltre può essere flesso per essere montato su superfici curve se necessario. Se vuoi, puoi usare i tuoi LED. Non devi nemmeno utilizzare LED RGB, puoi collegare 48 LED monocolore o 24 di un colore e 24 di un altro colore. Consulta la scheda tecnica di LED Painter per maggiori dettagli.4. Tutta l'attrezzatura nel sistema sarebbe inutile se non fornissi energia. Sì, tutti questi componenti necessitano di alimentazione CC. I nostri sistemi sono progettati per funzionare a 12V DC. La quantità di LED nel tuo sistema determinerà la quantità di corrente che la tua alimentazione dovrà fornire. Per la nostra installazione abbiamo utilizzato alimentatori da 12 V CC, 5 amp e abbiamo avuto molto spazio per l'espansione. Se vuoi essere più preciso, dovrai calcolare l'assorbimento di corrente dei LED che usi nel tuo sistema e la corrente necessaria per il tuo controller e driver.5. Ecco alcuni altri elementi che completano il sistema:

• Cavo e filo per la distribuzione di potenza e segnali di controllo.
• Un computer e un hardware di programmazione per il tuo controller. Se stai usando la Prop Blade che si basa sull'elica Parallax, vorrai acquistare un Prop Plug da Parallax.
• Strumenti elettronici e manuali per assemblare il tuo sistema come saldatore, pinze, cacciaviti, utensili da taglio e spellafili.
• Qualsiasi hardware di montaggio necessario per montare il controller, i driver, l'alimentatore, ecc.
• Una sorgente DMX-512A, se vuoi usare DMX per controllare il tuo sistema LED; questo è facoltativo.

6. Ora che hai pensato alla forma, allo spazio, alle dimensioni e all'aspetto del tuo sistema, oltre a considerare i materiali necessari, puoi iniziare a valutarlo. Il costo del tuo sistema varierà in base alle sue dimensioni e ai materiali che potresti già avere da progetti passati. Se hai un microcontrollore in giro, potresti essere in grado di usarlo. Ricorda di valutare il sistema e di impostare costi realistici per gli elementi "non banali" come connettori, cavi a nastro e cavi CA perché questi costi possono sommarsi. Il video seguente mostra una panoramica del nostro sistema LED domestico. Questo sistema è stato il nostro primo creato, quindi l'hardware utilizzato nel sistema è una prima revisione. L'attuale Prop Blade e LED Painter di Brilldea sono progetti aggiornati necessari per realizzare un sistema simile.

Passaggio 3: tempo di costruzione

Quando raggiungi questo passaggio, dovresti aver completato il tuo progetto e aver acquistato tutte le tue parti. Adoro ricevere scatole di pezzi per trasformare le mie grandi idee in realtà, e tu? Non c'è niente di meglio che mettere le mani al lavoro per costruire il design che hai creato nei passaggi precedenti. Quando assemblo un sistema, mi prendo il mio tempo per ricontrollare la mia costruzione. Controllo due volte i componenti prima di popolare un PCB, controllo due volte le connessioni che sono saldate o terminate, come i cavi dati, e provo il sistema ad incrementi man mano che procedo. Con un grande sistema LED RGB ci sono molte cose che possono andare storte, quindi testare mentre procedi è una buona idea. Questa tecnica ti aiuterà a identificare i problemi prima che diventino problemi più grandi e danneggino altri componenti. Ad esempio, abbiamo testato il controller Prop Blade prima di collegarlo al PCB del driver LED Painter. Quando inizi a costruire il tuo sistema, la prima cosa che dovresti fare è assemblare il controller e i circuiti del driver LED. Se stai usando un kit come uno dei nostri, ottimo, allora l'approvvigionamento delle parti è stato facile e il montaggio non dovrebbe richiedere troppo tempo. Se stai costruendo il tuo controller e driver LED, questo passaggio potrebbe richiedere più tempo. Non preoccuparti però perché lo sforzo ne vale la pena quando il controller del tuo sistema funziona. Quando si assembla un kit, è necessario stampare lo schema e la distinta dei materiali per assicurarsi di utilizzare i componenti giusti e posizionare il componente nel posto giusto. Quando hai finito di assemblare il controller, prenditi il tempo necessario per accenderlo e testarlo. Scarica un semplice programma sul controller per verificare che il controller funzioni. Nel nostro caso, abbiamo utilizzato il Parallax Prop Plug per scaricare il software sul Prop Blade. Una volta terminata una scheda driver, accendila per assicurarti che nulla esploda. Una volta superato il test, aggiungi un singolo LED RBG a un canale e collega il driver al controller. Utilizzare un semplice programma per verificare che il controller possa controllare la configurazione del driver/LED RGB. Anche in questo caso, per Prop Blade e LED Painter abbiamo programmi di esempio sul nostro sito: Brilldea.com. Ora che hai fatto l'elettronica, passiamo ai LED!

Passaggio 4: montaggio LED

La parte più noiosa di un array di LED RGB è la costruzione e le connessioni dei LED. Questo passaggio di solito comporta molto taglio, spelatura, crimpatura e saldatura del filo. Per non parlare del doppio controllo di ogni connessione per assicurarsi che sia stato fatto bene. Se trovi modi per migliorare questo processo, faccelo sapere nei commenti. Anche in questo caso, questo passaggio richiede tempo. Pianifica il debutto del tuo sistema di conseguenza in modo da non dover correre all'ultimo minuto per completare tutto il lavoro che deve essere fatto. Stare sveglio tutta la notte per creare il tuo capolavoro causerà danni ai tuoi componenti a causa di collegamenti errati. Prenditi il tuo tempo e ricontrolla le connessioni. I nostri sistemi sono stati progettati in moduli in modo da poter assemblare facilmente il sistema in loco. I sistemi erano anche più facili da testare mentre li assemblavamo. Ad esempio, i LED per il sistema Island ECC sono stati assemblati su pannelli lunghi 1 metro per 0,4 metri di altezza. Ogni pannello era identico, quindi abbiamo creato uno schema per dove montare i LED, come instradare i cavi e dove posizionare il LED Painter. Questo passaggio è abbastanza semplice tecnicamente, solo ripetitivo e richiede tempo. Se utilizzi il nastro LED RGB, puoi montare i LED su una superficie rimuovendo la copertura sul retro adesivo. Assicurati di montare i LED su una superficie pulita. Aggiungi fili, connettori e cablaggi come richiesto. Ci piace avere connettori nel caso in cui abbiamo bisogno di rimuovere un pezzo di attrezzatura per l'ispezione o la sostituzione. Puoi scegliere di saldare tutte le connessioni e rinunciare alle spese e al tempo necessari per aggiungere i connettori. Una volta che i LED sono pronti, collegarli al circuito del driver LED o al gruppo LED Painter e testarli. Potresti voler collegare ogni canale LED uno alla volta piuttosto che tutti in una volta. Se monti il sistema in moduli, dovrai installare ciascun modulo nella sua posizione finale. Quando li installi, assicurati di accenderli uno alla volta. Ancora una volta, controlla le connessioni prima di accenderle. Come menzionato negli altri passaggi, i nostri sistemi utilizzano Prop Blade. Il Prop Blade ha due gruppi di I/O. Ciascun gruppo I/O può eseguire fino a due LED Painter in serie, quindi quattro LED Painter per un controller. Potrebbe essere eseguito di più, ma è necessario prestare attenzione ai dettagli della lunghezza del cavo e della potenza del segnale, e abbiamo scoperto che i circuiti di buffering dovrebbero essere costruiti per aumentare l'affidabilità. Tieni presente che il LED Painter deve essere vicino al controller Prop Blade. L'installazione di un LED Painter da 20 piedi dal controller che utilizza segnali logici a 3,3 V CC produrrà risultati scadenti o nessun risultato. Considera attentamente le posizioni di montaggio. Una volta installati i LED, sei quasi arrivato. A questo punto hai senza dubbio fatto qualche test di accensione e hai sentito l'eccitazione del sistema prendere vita!

Passaggio 5: ritocchi finali

Una volta installato il sistema, ci sediamo e ci divertiamo. Beh, forse non ancora. Naturalmente, ci sono problemi che si verificano durante la creazione e l'installazione del sistema, quindi a questo punto potresti dover risolvere alcuni problemi. Si spera che i maggiori problemi siano stati scoperti nei test incrementali effettuati durante la costruzione. Quando l'intero sistema è attivo, di solito tutto è in ordine. In questa fase è possibile finalizzare il montaggio e il cablaggio dei componenti e rendere tutto in ordine. Puoi anche modificare (o iniziare a scrivere!) Il tuo software di controllo. Scrivere il software è molto divertente, soprattutto quando si arriva al software di livello superiore che descrive l'aspetto dei LED. Chiamo queste routine le routine di "pittura". In precedenza ho detto che è possibile controllare il sistema con mezzi diversi. Alcune persone vogliono solo accendere il sistema e lasciarlo funzionare da solo. In questo tipo di sistema dovrebbero esserci routine o algoritmi preprogrammati per sfumare, cancellare o posizionare colori casuali sullo schermo. Il codice demo per Prop Blade e LED Painter può essere trovato sul Parallax Propeller Object Exchange o sul sito web di Brilldea. Il codice di esempio mostra semplici algoritmi per sbiadire e cambiare colore. Altre persone sono maniaci del controllo! Vogliono controllare ogni pixel e ogni colore in una sincronizzazione precisa. La combinazione LED Painter e Prop Blade consente il controllo DMX-512A (come RS-485) o il controllo seriale (tramite la spina Prop). Ciò significa che puoi utilizzare un software sul tuo PC come Vixen Lights per progettare uno spettacolo con la sincronizzazione di luci e musica. Con il LED Painter, ogni canale di controllo può essere controllato da spento a acceso in 255 passaggi. Ciò consente di mescolare i colori a varie intensità. Altre cose che potresti fare con il tuo sistema LED:

• Fai in modo che rilevi il ritmo di una canzone e cambia l'aspetto in base a quello. Ciò comporterebbe l'aggiunta di un microfono al sistema e l'elaborazione dell'input.
• Fai in modo che rilevi il video e cambi l'aspetto in base a quello, un po' come Ambilight sui televisori a schermo piatto Philips. Ciò potrebbe comportare l'aggiunta di un computer che trasmette video in streaming alla TV o l'aggiunta di una web cam per acquisire l'immagine della TV.
• Fai in modo che si accenda e si spenga automaticamente in determinati momenti. Questo potrebbe essere basato sulla luce del giorno, sull'ora del giorno o sul rilevamento di qualcuno nella stanza o vicino al sistema.
• Rendilo controllato tramite Internet in modo che il mondo possa accendere e spegnere i LED nel tuo salotto.
• Collega il LED wall al tuo anello dell'umore in modo che il LED wall possa riflettere il tuo umore!

Speriamo che ti sia piaciuto questo Instructable. Assicurati di saperne di più su Brilldea e sui nostri prodotti visitando il nostro sito web: Brilldea.com.