Как сделать контроллер для светодиодов

Проекты : Автоматика: управление, контроль, световые эффекты, реклама

Многоцветная светодиодная подсветка или RGB-контроллер своими руками

Для чего мне нужна многоцветная светодиодная подсветка? У меня растёт дочка и она совсем малышка. И в один прекрасный момент меня в очередной раз торкнуло сделать поделку для неё, а если быть точнее – украсить подвесной потолок детской комнаты подсветкой. Для этих целей в детскую комнату было приобретено четыре катушки светодиодной RGB ленты.

Железо и запчасти для светодиодной подсветки.

Продается светодиодная RGB лента в рулонах на катушках. В продаже встречаются экземпляры по 60 и по 30 светодиодов на метр, т.е. светодиоды плотнее или реже расположены на ленте. Берем 60 светодиодов на метр, т.к. оптом ещё дешевле и суммарно ярче.

В моем случае лента герметичная, т.е. находится в силиконовой оболочке. С силиконом лента конструктивно намного надежнее. Не знаю как вам, а мне нужна надежность и яркость.

Лента имеет маркеры мест разреза и контактных площадок (+12V, G, R, B). Может разрезаться на кусочки по три светодиода. Квадратные светодиоды под силиконом имеет по 6 выводов, три вывода с одной стороны, и три с противоположной. Визуально под общей линзой находится три кристалла.

Очень радует симпатичный пульт в комплекте. И всё это прекрасно работает, но чего-то не хватает. В этом контроллере отсутствует ручная настройка. Хочется настройки цвета энкодером. И этот подход к управлению запал в душу. Согласитесь, что радиолюбительский вариант должен быть доступным для повторения. А по сему было принято решение сделать светодиодную подсветку с управлением с помощью энкодера со встроенной кнопкой, который будет культурно монтироваться в корпус типового диммера.

Теория управления RGB светодиодами с помощью ШИМ.

Теперь кратко разберемся в теории как управляется RGB светодиод и что такое в принципе RGB. RGB-светодиод, как мы выяснили, это три близко расположенных светодиода под одной линзой: красный – Red, зелёный – Green и синий – Blue, отсюда и название. Как известно, сочетанием этих трёх цветов можно получить любой другой цвет. Обычно эти три светодиода имеют один общий вывод. В нашем случае плюсовой, т.е. общий анод. Яркость свечения светодиода зависит от протекающего через светодиод тока.

Для регулировки протекающего тока используется ШИМ. Что такое ШИМ? Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) – есть импульсный сигнал постоянной частоты и переменной скважности, то есть отношения длительности импульса к периоду его следования. С помощью задания скважности (длительности импульсов) можно менять яркость светодиода.

Говоря по простому – ШИМ это соотношение времени включенного и выключенного состояния светодиода. Переключение происходит на высокой частоте и незаметно для зрительного восприятия.

Теперь поговорим о смене цвета. Микроконтроллер каждому из основных цветов – красный, зеленый и синий может установить 256 уровней яркости (от полностью выключенного до полностью включенного), а это в свою очередь позволяет сделать 256*256*256=16777216 комбинаций оттенков. Антиреально много. Мне изначально хотелось попроще, типа радуги с её мнемоникой «Каждый Охотник Желает Знать Где Сидит Фазан», т.е. красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый и с плавными переходами между ними. Я никого не удивлю, но реализация алгоритма есть у каждого в компьютере.

Программная реализация непрерывного спектра.

Затем указатель цвета (крестик) в цветном поле ведем вдоль верхнего края и одновременно следим как меняются цифры значений цвета. В общем всё довольно просто.

Как видим, мы начали красным цветом и закончили красным цветом. Этим мы обеспечиваем непрерывность смены цвета по кругу.

Теперь определимся (точнее я уже определился экспериментально) с шагом смены значения ШИМ. Чуть выше мы перечислили шесть сцен с наращиванием и уменьшением значений цвета. Каждая сцена имеет 255 шагов. Чтобы пройти все сцены нам потребуется 255*6=1530 шагов. Или 1530 оттенков. Уже интересно. Смотрим как работает на практике. Энкодер имеет 20 кликов. 1530/20=76 полных оборотов. Мне наверняка не понравится столько крутить энкодер чтобы сделать полную смену цветов. Сделаем еще немного расчетов.

Вычисляем новый шаг приращения/уменьшения значения ШИМ. Желательно, чтобы это число было кратным 255. Приведем несколько чисел: 5, 15, 17.
Шаг = 5; одна сцена 255/5=51 клик; шесть сцен 51*6=306; оборотов энкодера 306/20=15.
Шаг = 15; одна сцена 255/15=17 клик; шесть сцен 17*6=102; оборотов энкодера 102/20=5.
Шаг = 17; одна сцена 255/17=15 клик; шесть сцен 15*6=90; оборотов энкодера 90/20=4,5.

В итоге остановимся на шаге 15. Смена цветов плавная из 102 оттенков. Реально два соседних оттенка еле различимы для глаза. Поздравляем друг друга – мы определились с алгоритмом.

Следует сказать, что в Интернете этот алгоритм также встречается под названием алгоритм непрерывного спектра. Теперь посмотрим один из вариантов реализации примитивного алгоритма на Си. Здесь алгоритм приведен для примера, на самом деле способы реализации могут быть более замороченными.

Как видим у нас две функции: min и max. В зависимости от направления вращения энкодера вызывается та или иная функция. На этом хватит теории, переходим к практике.

Реализация контроллера светодиодной подсветки на AVR.

Плата контроллера изготовлена методом ЛУТ. Значительное место на плате занимают винтовые зажимы для подключений (отдельное спасибо Александру Калмыкову за зажимы).

Плата имеет размер 4×5 см. Электрические соединения настолько просты, что конструктив можно легко реализовать на куске монтажной платы. Далее собственно схема блока управления и электрических соединений.

Основой устройства является популярный, доступный и дешевый микроконтроллер ATtiny2313. Как видим, в схеме присутствует датчик ИК приемника (TSOP1736) для управления с пульта дистанционного управления. TSOP1736 можно не устанавливать на плату и отсутствие этого датчика никак не сказывается на работе устройства.

Для пульта от заводского контроллера в программе я продублировал функции:
– включение и выключение,
– 256 уровней яркости,
– 15 фиксированных цветов,
– выбор любого (!) цвета из палитры непрерывного спектра,
+ режимы анимации и спецэффектов:
– динамичное переливание цветов,
– стробоскоп любого текущего цвета,
– случайное смешение цветов,
– плавная смена цветов палитры непрерывного спектра.
Напрограммировал от души. Выглядит потрясающе красиво и эффектно.

Как работает блок управления? Подаем питание – ничего не светится. Это сделано для того, чтобы в моё отсутствие случайный скачок напряжения в доме не включил подсветку. Далее любой кнопкой на пульте (кроме кнопки выключения) включаем необходимый режим.

Предположим, что у вас нет пульта. Вы можете нажать на кнопку энкодера и включить белый цвет свечения. Либо можете просто вращать в любую сторону и выбирать необходимый оттенок свечения из всей палитры непрерывного спектра. Очередным нажатием на кнопку энкодера светодиодная лента переводится из включенного состояния в выключенное. Повторяю, при подаче питания ничего не светится.

При прошивании микроконтроллера ATtiny2313 устанавливать следующие фьюзы.

Оформление экнодера в корпусе диммера.

Сначала разбираем диммер. Внутренности можно использовать для регулятора нагрева паяльника.

Далее делаем плату (также можно сделать на обрезке монтажки).

Энкодер монтируем со стороны фольги (пайки). Разъемы и конденсаторы монтируем с другой стороны.

В корпусе диммера сверлим отверстия (4 шт) под ввод проводов. Обтачиваем напильником плату до кондиции. На корпусе энкодера стачиваем выступ. Примеряем плату в корпус и оцениваем примыкание. До финальной фиксации желательно оценить работоспособность путем подключения к блоку управления.

Затем клеем из обычного термопистолета (GLUE GUN) делаем крепление платы в корпусе диммера. Ожидаем пять минут для отвердевания клея.

Затем собираем корпус диммера-энкодера.

Поздравляем друг друга с успешной сборкой.

Реализация контроллера светодиодной подсветки на PIC.

Плата контроллера изготовлена методом ЛУТ. Значительное место на плате занимают винтовые зажимы для подключений (отдельное спасибо Александру Калмыкову за зажимы).

Плата имеет размер 3,5×5 см. Электрические соединения настолько просты, что конструктив можно легко реализовать на куске монтажной платы. Далее собственно схема блока управления и электрических соединений.

Основой устройства является популярный, доступный и дешевый микроконтроллер PIC12F629 (можно использовать PIC12F675). Работа схемы аналогична предыдущей схеме. После подачи питания всё выключено. Нажатием на кнопку энкодера включается белый цвет свечения. Вращением выбирается любой оттенок из непрерывного спектра. Повторное нажатие на кнопку энкодера переводит светодиодную RGB ленту из включенного состояния в выключенное.

Плюсы.
Микроконтроллер ATtiny2313 имеет 4 шт аппаратных ШИМ. В микроконтроллерах PIC 12й и 16й серий 3 шт аппаратных ШИМ в одном корпусе мне не удалось обнаружить и поэтому пришлось сделать программный ШИМ. Казалось бы, какая разница, ведь и то и другое работает. Программный ШИМ ограничивает реализацию дистанционного управления; эти два процесса (ШИМ и ДУ) имеют слишком разные требования по времени исполнения программы; ДУ будет тормозить ШИМ, что приведет к мерцанию светодиодов в момент управления с пульта. Конечно можно попытаться напрячь мозг и сделать красиво, но у меня большие сомнения за конечный результат. Можно разделить эти процессы и сделать проект на двух микроконтроллерах PIC. Однако, тут нужно взвесить цену этого «двухконтроллерного» проекта.

О сайте.
Электронные устройства и модели,
обучение и консультация,
документация и средства разработки.
Принимаем на реализацию проекты,
услуги, идеи. Возмездная помощь.

Здесь может быть
ваша реклама

Понравилась конструкция,
но не можете собрать?
Обращайтесь, мы удовлетворим
ваши запросы и пожелания!
Напишите нам письмо.

Источник

Сообщества › Светодиодный Тюнинг › Блог › Контроллер для реверсивных светодиодов

Собрал контроллер для реверсивных светодиодов или сборок светодиодов.

Что бы было понятно о чем речь, реверсивный светодиод приведен ниже.
Это светодиод с двумя контактами и с двумя кристаллами разных цветов. При смене полярности светодиод меняет цвет.

Получился вот такой вот контроллер.
Контроллер выполняет функцию ДХО-поворот. Пока поворот моргает, ДХО отключается. как только поворот перестал моргать, ДХО включается.

В контроллере использованы два N/P-канальных мосфета IRF7307.
Контроллер работает по реверсивной схеме «H-мост».
Для стабилизации питания реверсивных сборок, в контроллер впаивается стабилизатор тока нужного номинала.

Вот так вот все это подключается. В место реверсивного светодиода изобразил два обычных светодиода.

Ну и как обычно видео как это все работает:

Комментарии 32

ок, а почему не использовать 2 релюхи? — включаешь первый тумблер — питание на желтый, второй тумблер снимает питание с первого и дает реверсивное питание для запитки белого светика

Если делать на тумблерах, то зачем вообще релюхи? Можно даже и без тумблеров, про сто проводами соединять.
Если честно, то хотелось бы посмотреть на опытный экземпляр с релюхами и тумблерами)))
Какого это размера все будет?)) Цена не понятно каких релюх в разы больше)). И еще не маловажное, во время моргания желтого, белый не включается, а включается только когда желтый перестал моргать.

Ок)) 2 реле. подключаешь к управляющим выводам провода с выключателей. по реле одно в прямом направлении другое в обратном, далее ограничиваешь течение тока диодами (что бы в обратку не шло и не было КЗ. между реле транзистор. включаешь габариты срабатывает реле — габариты горят, включаешь повортник транзистор отсекает габариты по питанию и как итог срабатывают поворотники…
как вариант — оптопары, транзисторы и диоды… как то как…

И кому нужен этот огород в чемодане на тележке?

дешевле и проще ИМХО. + опытный образец я не предоставлю… не совсем понимаю для чего я могу использовать… а вот идею дал))

Дешевле и проще мой вариант.
1. Мой вариант проверен и работает.
2. Твой вариант только на словах, не знаю даже его принцип действия и как его можно сравнить с моим))))
3. У меня ни каких тумблеров нет)))
4. Место занимает в 10 раз меньше
5. Если не хочешь собрать свою «схему» то хотя бы нарисуй. Вот тогда можно будет и поговорить. А так не вижу смысла, дальнейшего диалога.

В чем сложность? Ни кто и не утверждает, что это самая простая схема. Сделал как смог. Сделайте проще опытный экземпляр, мы все посмотрим.

Какие 4 или 3 провода? У реверсивного светодиода всего 2 контакта!

Данный пост идет не о двух светодиодах, а об одном реверсивном светодиоде. Два светодиода приведены для понимания как устроен реверсивный светодиод. Реверсивный светодиод с двумя контактами и в тоже время с двумя кристаллами. Реверсивный светодиод изображен на самом первом фото.
Ваш вопрос я понял и без перефразирования, естественно 2 светодиода так не стоит запитывать.

Вона че. Простите мою невнимательность — я сразу на красивые картинки засмотрелся внизу поста, на верхние даже не обратил внимания. Теперь все понятно. Тогда только + за проделанную работу. Кстати схема отчасти напоминает светодиодную контрольку с двумя СИД.

Афигенная вещь, когда надо съэкономить место на дорожках или те же 1533L2 подключить! 👍

Источник

ГАЙД ПО АДРЕСНОЙ СВЕТОДИОДНОЙ ЛЕНТЕ

Данный гайд посвящен адресной светодиодной ленте применительно к использованию с микроконтроллерами (Arduino, esp8266). Рассмотрены базовые понятия, подключение, частые ошибки и места для покупки.

КУПИТЬ АДРЕСНУЮ ЛЕНТУ

Лента WS2812

Гирлянда

Кольца

Матрицы

ПАРАМЕТРЫ ЛЕНТ С ALIEXPRESS

Адресные ленты можно подключить к готовому контроллеру и переключать режимы пультом/со смартфона.

ТИПЫ АДРЕСНЫХ ЛЕНТ

Сейчас появилось несколько разновидностей адресных светодиодных лент, они основаны на разных светодиодах. Рассмотрим линейку китайских чипов с названием WS28XX.

У двухпиновых лент из линейки WS28XX достаточно подключить к контроллеру только пин DI, пин BI подключать не нужно. При соединении кусков ленты нужно соединять все пины!

WS2811 (WS2818) и WS2812

Сейчас популярны два вида ленты: на чипах WS2812b и WS2811 (и новая WS2818). В чём их разница? Чип WS2812 размещён внутри светодиода, таким образом один чип управляет цветом одного диода, а питание ленты – 5 Вольт. Чип WS2811 и WS2818 размещён отдельно и от него питаются сразу 3 светодиода, таком образом можно управлять цветом только сегментами по 3 диода в каждом. А вот напряжение питания у таких лент составляет 12-24 Вольта!

ЧТО ТАКОЕ АДРЕСНАЯ ЛЕНТА

Итак, данный гайд посвящен адресной светодиодной ленте, я решил сделать его познавательным и подробным, поэтому дойдя до пункта “типичные ошибки и неисправности” вы сможете диагностировать и успешно излечить косорукость сборки даже не читая вышеупомянутого пункта. Что такое адресная лента? Рассмотрим эволюцию светодиодных лент.

Обычная светодиодная лента представляет собой ленту с напаянными светодиодами и резисторами, на питание имеет два провода: плюс и минус. Напряжение бывает разное: 5 и 12 вольт постоянки и 220 переменки. Да, в розетку. Для 5 и 12 вольтовых лент нужно использовать блоки питания. Светит такая лента одним цветом, которой зависит от светодиодов.

RGB светодиодная лента. На этой ленте стоят ргб (читай эргэбэ – Рэд Грин Блю) светодиоды. Такой светодиод имеет уже 4 выхода, один общий +12 (анод), и три минуса (катода) на каждый цвет, т.е. внутри одного светодиода находится три светодиода разных цветов. Соответственно такие же выходы имеет и лента: 12, G, R, B. Подавая питание на общий 12 и любой из цветов, мы включаем этот цвет. Подадим на все три – получим белый, зелёный и красный дадут жёлтый, и так далее. Для таких лент существуют контроллеры с пультами, типичный контроллер представляет собой три полевых транзистора на каждый цвет и микроконтроллер, который управляет транзисторами, таким образом давая возможность включить любой цвет. И, как вы уже поняли, да, управлять такой лентой с ардуино очень просто. Берем три полевика, и ШИМим их analogWrit’ом, изи бризи.

Адресная светодиодная лента, вершина эволюции лент. Представляет собой ленту из адресных диодов, один такой светодиод состоит из RGB светодиода и контроллера. Да, внутри светодиода уже находится контроллер с тремя транзисторными выходами! Внутри каждого! Ну дают китайцы блэт! Благодаря такой начинке у нас есть возможность управлять цветом (то бишь яркостью r g b) любого светодиода в ленте и создавать потрясающие эффекты. Адресная лента может иметь 3-4 контакта для подключения, два из них всегда питание (5V и GND например), и остальные (один или два) – логические, для управления.

Лента “умная” и управляется по специальному цифровому протоколу. Это означает, что если просто воткнуть в ленту питание не произойдет ровным счётом ничего, то есть проверить ленту без управляющего контроллера нельзя. Если вы потрогаете цифровой вход ленты, то скорее всего несколько светодиодов загорятся случайными цветами, потому что вы вносите случайные помехи, которые воспринимаются контроллерами диодов как команды. Для управления лентой используются готовые контроллеры, но гораздо интереснее рулить лентой вручную, используя, например, платформу ардуино, для чего ленту нужно правильно подключить. И вот тут есть несколько критических моментов:

Источник