Схема RGB контроллера
Устройство является простым драйвером трехцветных (RGB) светодиодов. Он предназначен для того, чтобы разукрасить кристалл, имитацию камня или другого подобного предмета.
Применение микроконтроллера позволяет разместить устройство на небольшой плате, получить простоту конструкции и добиться очень хорошего визуального эффекта, благодаря генерации всей палитры цветов. В схеме RGB контроллера применен микроконтроллер AT89C4051 и несколько вспомогательных элементов.
Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор
Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…
Подробнее
Устройство состоит из двух частей. Плата с процессором и светодиодами вставлена в основание кристалла, в то время как в корпусе адаптера электропитания размещен стабилизатор и двухкнопочная клавиатура, позволяющая регулировать скорость анимации.
На приведенном ниже рисунке показана схема контроллера:
Основным элементом схемы является процессор U1 (AT89C4051), работающий с кварцевым резонатором X (12MHz) и конденсаторами C1 (33пф) и C2 (33пф). Диод D1 защищает от неправильной полярности подключения питания. Конденсатор C4 (100мкф) фильтрует напряжение питания, а C3 (4,7мкф) работает в цепи сброса микроконтроллера и позволяет ему правильно начать работу после включения питания.
Разъем GP1обеспечивает соединение с блоком питания и кнопками. Резисторы R5 (180 Ом), R6 (180 Ом) и R7 (100 Ом) ограничивают ток светодиода D2 (LED, RGB), а резисторы R8 (180 Ом), R9 (180 Ом) и R10 (100 Ом) ограничивают ток светодиода D3 (LED, RGB). Элементы R7 и R10 имеют меньшие значения из-за низкого КПД красных светодиодов и необходимости питания их большим током. Диоды D2 и D3 подключены к разным выводам микроконтроллера, поскольку максимальный ток портов процессора мал.
Принципиальная схема источника питания показана ниже:
Микросхема U1 (7805) вместе с конденсаторами C1 (1000мкф) и C2 (47мкф) обеспечивает стабилизированное напряжение 5 В для микроконтроллера и сопутствующих элементов. Кнопки S1 (N. C.) и S2 (N. C.) служат для установки скорости изменения цветов. Светодиод D1 указывает состояние устройства, а резистор R1 (510R) ограничивает ток светодиода. Разъем GP1 обеспечивает соединение с платой драйвера.
Плата RGB контроллера выполнена методом ЛУТ. Сборка устройства очень проста
Следует обратить внимание на правильное подключение RGB светодиодов. Под микроконтроллер U1 необходимо установить панельку
Плату драйвера необходимо поместить в прозрачный матовый корпус, чтобы обеспечить оптимальные условия перемешивания цветов (лучшее, если это будет какой-нибудь кристалл).
Блок питания и кнопки спаяны навесным монтажом, без печатной платы и установлены в корпусе адаптера питания. Кнопки, используемые в системе, относятся к типу N. C. (нормально-замкнуты).
(15,6 KiB, скачано: 229)
Источник
Профессиональный цифровой осциллограф
Количество каналов: 1, размер экрана: 2,4 дюйма, разрешен…
Подробнее
Подключение светодиодной ленты более 5 метров
Если вы хотите, чтобы устройство проработало как можно дольше, не используйте последовательное подключение мощных светодиодных лент более 5 метров.
Светодиоды на конце потускнеют, а светодиоды в начале станут подвергаться увеличенной нагрузке, что поспособствует скорейшему выводу их из строя.
Подключение контроллера к светодиодной ленте
Существует 2 способа подключения:
- Параллельное подключение;
- Добавление RGB-усилителя.
Эти 2 способа можно комбинировать для достижения более качественной подсветки.
В варианте с параллельным подключением вторая лента также присоединяется к RGB-контроллеру или к проводам, соединяющим первый отрезок ленты и контроллер. Необходимо учесть, что общая мощность всех RGB-осветителей не должна превышать мощность блока питания и контроллера. Освещение больших пространств, реализуемое с помощью параллельного подключения, требует использования мощных блоков питания и контроллеров, которые создают назойливый шум.
Можете ознакомиться со схемой:
Подключение контроллера к светодиодной ленте. Второй вариант
заключается в присоединении усилителя к концу первой части ленты, что усилит сигнал управления. Он запитывается от БП. С помощью RGB-усилителя можно обеспечить энергией светодиодную подсветку различной длины, используя лишь один контроллер.
Когда не обойтись без усилителя
Если возможности контроллера по мощности исчерпаны, а необходимо нарастить длину полотна светильника, можно использовать усилитель – в зарубежной терминологии «повторитель RGB-сигнала». И на самом деле, по напряжению он повторяет сигнал, поданный на вход, но усиливает его по току. Выбирают усилитель по нескольким параметрам:
- напряжение должно соответствовать напряжению контроллера (соответственно, напряжению блока питания и светильника);
- мощность должна с запасом обеспечивать энергоснабжение предполагаемого участка ленты;
- количество каналов — не менее трех для RGB-светильника;
- исполнение – в большинстве случаев с общим анодом, но проверить не помешает.
Также можно обратить внимание и на другие параметры – диапазон рабочих температур, степень защиты и т.д. Большей частью это нужно, если предполагается монтировать повторитель в сложных условиях (на улице и т.д.)
Адресная лента ws2813
Поэтому прогресс не стоял на месте и позже были разработаны более совершенные ленты – ws2813 (5V), ws2815 (12V).
У таких лент добавлена четвертая дублирующая дорожка. По ней передаются данные, если какой-то из диодов сгорел и вышел из строя.
Как это работает? Сигнал в нормальном состоянии поступает на Data Input (DIN) и выходит с чипа на Data Out (DO). По такой цепочке данные проходят по всей ленте.
Когда первый чип выходит из строя и данные перестают выходить с DO, благодаря дублирующей дорожке сигнал продолжает поступать на разъем BIN.
Второй чип анализирует пропажу сигнала на DIN, но
видит его наличие на BIN и продолжает
работать как ни в чем не бывало.
Самое главное, чтобы при выходе из строя первого диода не
произошло замыкания между VDD и GND.
Ошибка №1
Никогда не используйте подсветку на чипах типа WS2812b при съемке видео.
Если захотите снимать кино или видеоклип с такой
подсветкой, то применяйте только ленту WS2813, не
меньше.
Дело здесь в частоте регенерации. У старых моделей она
всего 400Гц.
Для человеческого глаза это может быть и незаметно, а вот камера вам такой ошибки не простит.
Вот очень наглядный эксперимент с такими светодиодами в динамике. Подключите отрезок ленты с двумя разными чипами и попробуйте помахать ими из стороны в сторону.
Результат на пойманом стопкадре.
Надо заметить, что это всего лишь один подключенный светодиод 2812b и 2813, а не несколько их штук в одном ряду.
Как выполнить подключение RGB ленты через контроллер
Как подключить RGB ленту к контроллеру стоит разобрать отдельно, так как есть некоторые особенности.
На фото ниже изображена схема подключения РГБ ленты к контроллеру, соединяющаяся при помощи четырех проводов: 3 из них цветные и 1 соединительный для подачи тока от блока питания. Контроллер должен строго устанавливаться между трансформатором и диодным отрезком.
- Первое, что нужно сделать – с одной стороны где только два провода «+» и «-», соединить контроллер с трансформатором, соблюдая полярность проводов.
- Далее, с другой стороны, нужно подключить отрезок светодиодной ленты с контроллером, как это сделать смотрите подробно на картинке выше. Соедините четыре провода, 3 из них с соблюдением цветной маркировки, а четвертый провод прикрепите на оставшееся место (он обычно белого или черного цвета).
На деле, если выполнить подключение правильно, процесс оказывается совсем не сложным. Если с первого раза не получилось выполнить соединение верно, то не волнуйтесь – током не ударит. Просто поменяйте провода местами.
Основные схемы подключения RGB-ленты
Когда разобрались с подключением контроллера к RGB-ленте, ваш следующий шаг – соединить все оставшиеся детали в общую цепь. Рассмотрим несколько схем подключения, когда требуется соединить один и более отрезок, а также в каком случае необходим усилитель.
- Простой вариант установки всех элементов между собой. Эта схема будет полезна для тех, кто собирается подключить только одну диодную ленту, длиной не более, чем 5 метров. При этом способе достаточно применить один блок питания и RGB контроллер. Если требуемая мощность блока рассчитана правильно, то усилитель не понадобится. Ниже представлена наглядная схема подключения.
- Способ для подключения двух светодиодных отрезков, каждый длиной не более 5 м. Этот метод подключения RGB ленты также прост, но требует некоторых условий для его реализации:
- мощности блока питания и контроллера должно быть достаточно для обслуживания током нескольких диодных отрезков, у которых суммарная длина не более 10 м.
- потребуются дополнительные провода. Как показано на схеме ниже, это можно выполнить путем присоединения к соответствующим выходам контроллера по два провода, которые идут на две разные ленты, соединяя их параллельно друг другу. То есть к одному контакту контроллера присоединяются сразу два провода.
Насколько эффективен этот способ остается только гадать. Ведь мощности одного блока питания может не хватить на долгое время обслуживания двух отрезков лент, а если вы допустили ошибки в расчетах, то конструкция может вовсе не работать.
Для подключения двух отрезков диодных лент существуют более надежные способы. Подразумевается два основных метода соединения всей цепи, длиной свыше 5 м: при помощи дополнительного блока питания и при помощи усилителя.
- Рассмотрим схему подключения РГБ ленты к двум источникам питания, которая представлена ниже. Эта цепь гораздо лучше подходит для обслуживания более длинных участков лент, так как мощность распределяется равномерно на оба отрезка в необходимом объеме. Недостаток этого способа кроется в том, что трансформатор стоит дороже, чем усилитель.
- Следующий метод соединения заключается в добавлении нового элемента – усилителя. При его выборе не требуется рассчитывать мощность всей ленты, а только отдельного отрезка, к которому он присоединяется. Его удобнее использовать, так как трансформатор выглядит более громоздким и тяжелым. К тому же не каждый контроллер выдерживает такое напряжение тока. Здесь на помощь приходит использование RGB усилителей сигнала. В итоге оба отрезка будут синхронно работать. Чтобы было понятнее, взгляните на схему.
- Способ подключения, который позволяет создать более сложную конструкцию из светодиодов любой длины и сложности. Для этого потребуется несколько блоков питания и усилителей, в соответствии с количеством светодиодных лент. Нужно ли добавлять дополнительный трансформатор зависит от мощности освещения. Ниже следует схема того, как вы сможете постепенно наращивать длину подсветки, добавляя через каждые 5 метров по одному усилителю.
Вот еще одна возможная схема подключения сложных конструкций, схожая с предыдущими. Как ее выполнить смотрите ниже.
Вот такое существует разнообразие вариаций подключения, и это не предел, дальше все зависит от вашей фантазии. Главное, найти место для размещения всего этого оборудования.
Типы и виды
Перед подключением светодиодной ленты стоит разобраться в их видах и маркировке. Так вы не ошибетесь с выбором блока питания и точно рассчитаете требуемую интенсивность свечения, длину ленты и другие параметры.
Наиболее востребованы в подсветке интерьеров ленты из однотонных — монохромных — кристаллов. Постоянная смена цветов слишком напрягает, не дает расслабиться. Это — иллюминация, а не освещение
Потому используются универсальные ленты для создания рекламы, подсветки автомобилей — там, где необходимо привлечь внимание. При оформлении интерьеров применяют в основном SMD ленты
Степень защиты
Так как область применения обширна, то и степень защиты бывает разной. Для сухих помещений выпускаются обычные открытые — без защитного покрытия. Есть влагозащищенные — их можно использовать во влажных помещениях — в ванных например. Они залиты слоем лака. Есть еще один вариант — влагостойкие. Они запаяны в герметичный корпус и могут быть смонтированы прямо в воде — в аквариуме, в пруду или бассейне. Их же можно использовать для подсветки на улице.
Герметичные ленты для подсветки аквариумов, бассейнов или декоративных прудов
Для наружного стайлинга автомобилей чаще всего используют светодиодные ленты, помещенные в прозрачную полимерную трубку. Она защищает не только от попадания влаги, но и от механических повреждений, но и стоимость их выше.
Размеры светодиодов, их яркость и плотность
Разберемся с размерами. Если взять несколько лент, можно увидеть, что сделаны они из светодиодов разного размера. Кроме того располагаются они иногда плотно один возле другого, в некоторых — на довольно приличном расстоянии, а еще есть ленты со светодиодами в две линии.
Самые популярные размеры светодиодов
Размеры элементов внешне отличить несложно, но как понять это по маркировке. Размеры отображены в цифрах, которые стоят после букв, обозначающих тип светодиода. Например, LED-R-SMD3528 (красный) и LED-RGB3528 (универсальный) собраны из элементов размерами 3,5*2,8 мм, LED-G-SMD5050 (зеленый) и LED-RGB5050 (универсальный) — 5,0*5.0 мм.
Это — два самых распространенных типа, хотя есть и более крупные — 56*30 мм, а также встречаются более мелкие — 20*20 мм.
Чем больше размер кристалла, тем большую интенсивность света они выдают. Для монохромных кристаллов показатели такие:
- размером 3,2*2,8 мм выдает световой поток от 0,6 до 2,2 лм;
- размером 5,0*5,0 мм — от 2 до 8 лм.
Универсальные светодиоды при одинаковых размерах имеют меньшую интенсивность: в одном корпусе запаяны три мелких кристалла разных цветов, потому и интенсивность свечения RGB ниже:
- 3,2*2,8 мм выдает 0,3 до 1,6 лм;
- размером 5,0*5,0 мм — от 0,6 до 2,5 лм.
Все значения даны для кристаллов без защитного покрытия. Любое из них снижает интенсивность свечения и это необходимо учитывать при расчете яркости свечения.
Расчет длины
Выше речь шла о каждом отдельном светодиоде на ленте, а на ленте их много и они располагаются с разной плотностью, соответственно выдавать могут поток света разной интенсивности. Минимальное количество кристаллов на одном метре — 30 шт, самая высокая плотность в один ряд — 120 шт/м, в два ряда — 240 шт/м.
В зависимости от количества кристаллов меняется и суммарная интенсивность свечения и электрическая потребляемая мощность. Для удобства расчета требуемой интенсивности освещения и электрических параметров, технические данные сведены в таблицу.
Таблица мощности светодиодных лент с разной плотностью установки светодиодов
По этой таблице можно определить, какой длины необходима лента для подсветки. Например, хотите сделать подсветку в комнате, свечение средней интенсивности. Заменить необходимо две лампы накаливания по 80 Вт. Необходимо организовать световой поток порядка 140 Вт (две лампы по 80 Вт никогда не дадут 160 Вт).
Если для этих целей взять SMD3528 с количеством светодиодов 120 шт/м необходимо будет около 5 метров ленты (берем с с запасом 20%), SMD5050 с плотностью установки 60 шт/м потребуется 4-4,5 метров.
Вообще светодиодную ленту продают на метры. С завода она приходит бобинами по 5 м и далеко не всегда необходим кусок такой длины. Потому имеется возможность отрезать необходимое количество: по нанесенным пунктирным линиям с изображением ножниц. Строго по этим линиям и можно резать.
Разрезают светодиодную ленту ножницами строго по разметке
Если ножницы не нарисованы, то обязательно есть пунктир. Также линию реза можно определить по наличию контактных площадок с обеих сторон от линии.
Подключение к блоку питания и контроллеру
Сигналы по программируемой ленте передаются от
контроллера с SPI микросхемами по цифровым протоколам
связи. После того, как на первый светодиод пришли 24 бита информации, данный
диод переходит в режим передачи.
Все данные, которые до него доходят, транслируются на
выход, то есть на следующий диод в последовательной цепочке.
Ошибка №2
Если к такой ленте напрямую подключить блок питания, работать она не будет.
В данном случае наличие контроллера обязательно.
В управляемые светодиоды нужно “загрузить” их цвета.
Кроме того, отличается и сам принцип передачи сигнала
между элементами. Если присмотреться, то можно увидеть на каждой умной ленте
стрелочки строго в одном направлении.
Они показывают, что управляющий сигнал будет передаваться
от одного элемента к другому именно в эту сторону, а не наоборот.
Ошибка №3
Встроенные микросхемы боятся переполюсовки!
Поэтому, если вы подключаетесь не через специальные коннекторы, а методом прямой пайки, всегда проверяйте “+” и “-” (GND).
Иначе адресная светодиодная лента у вас при первом же подключении сгорит.
SPI контроллер и SPI RGB лента – принцип действия.
Формируется управляющий сигнал специальным внешним устройством – SPI контроллером, часто содержащим также импульсный стабилизатор для силового питания. В некоторых моделях его напряжение переключается на 5, 12 и 24 В для совместимости с любой лентой. Амплитуды же сигналов (как и сам протокол) на информационных выходах DATA и CLK унифицированы на всех устройствах под уровни TTL. В некоторых системах для управления используется только один провод DATA, но двухпроводные работают стабильнее, имеют выше частоту обновления и скорость обмена данными, что позволяет воспроизводить более сложные и динамичные световые эффекты.
Кроме соответствия напряжения и мощности, при выборе SPI контроллера для светодиодной ленты следует убедиться, что применяемые в ней драйвера входят в список поддерживаемых контроллером. Обычно их перечень достаточно велик, но лучше всего просто приобретать компоненты от одного производителя, специально сконструированные друг для друга и совместимые априори – от совпадения соединителей и наиболее полной реализации всех возможностей до гармоничного сочетания цвета проводников и корпуса.
SPI контроллер и SPI RGB лента – принципиальная схема.
На SPI RGB лентах изображены стрелки, обозначающие направление передачи управляющих сигналов (так, кстати, легче всего – не разглядывая мелкие буквы – отличать их от обычных RGB лент, концы которых равноправны). Подключение следует производить так, чтобы стрелки указывали в направлении ОТ контроллера к дальнему концу ленты. Другими словами, чтобы выход DATA на SPI контроллере соединялся с входом DI (или DIN) ленты, а её выход DO (или DOUT) – со следующей лентой, если таковая используется. Аналогично при двухпроводном управлении подключаются входы/выходы CLK, CIN и COUT. Вообще суммарная длина подключаемых лент выбирается так, чтобы количество пикселей в них не превышало поддерживаемое данным контроллером. Для значений свыше 1024 существуют контроллеры с несколькими выходными портами.
Назначение и технические характеристики контроллера LN-IR24B
Для реализации всех световых возможностей RGB светодиодных лент, они подключаются через контроллер. Контроллер это электронное устройство, позволяющее дистанционно управлять режимом работы светодиодной ленты.
Хотя контроллеры и надежные, но случается, выходят из строя, зачастую в результате нарушения правил эксплуатации – перегрузке по выходу, короткое замыкание выходных клемм, подача повышенного питающего напряжения или из-за неправильной полярности подключения к блоку питания. Иногда отказывают и не надежные электронные компоненты, из которых собран контроллер. Контроллер может не включаться и потому, что в пульте дистанционного управления села батарейка. Контроллер для лент дорогостоящее изделие и в случае поломки есть смысл попробовать отремонтировать его своими руками.
Рассмотрим на примере порядок диагностики и технологию ремонта широко распространенного контроллера типа LN-IR24B, применяемого для управления светоизлучением RGB светодиодных лент. Внешний вид контроллера LN-IR24B представлен на фото выше.
Контроллер RGB не является самостоятельным устройством и для его работы, как видно из структурной схемы, необходимо подать с блока питания постоянного тока напряжение 12 В или 24 В (в зависимости от модели контроллера), и подключить светодиодную ленту. Более подробно вопрос подключения светодиодной RGB ленты рассмотрен в статье сайта «Подключение RGB светодиодных лент».
В комплекте поставки контроллера отсутствует информация по техническим характеристикам и описание назначения кнопок пульта дистанционного управления. Дополню этот пробел.
Технические характеристики RGB-контроллер LN-IR24B
| ˚С | минус 10…+50 |
| V | DC 12 или 24 |
| — | коаксиальный DC Jack 5,5 мм |
| — | три канала (RGB) |
| — | широтно импульсная модуляция (ШИМ) |
| A | 2 |
| — | плюсовой (анод) |
| м | 8 |
| — | инфракрасные лучи IR |
| штук | 1 батарейка CR2025 (3V) |
Назначение кнопок ПДУ RGB-контроллера LN-IR24BУ
Внешний вид пульта дистанционного управления приведен на фотографии. На нем имеется 24 кнопки для управления режимом свечения светодиодной RGB ленты.
Инфракрасный сигнал излучается со стороны верхнего ряда кнопок и для управления необходимо перед нажатием кнопок этой стороной пульт направлять с сторону размещения контроллера.
На некоторых кнопках нанесены пиктограммы и надписи. Функциональное назначение каждой кнопки и эффект от нажатия каждой из них приведены в таблице ниже.
| Включить (ON) | Лента RGB начнет светится |
| Выключить (OFF) | Лента RGB прекратит светится |
| Яркость больше | Яркость увеличивается на одну ступень при каждом нажатии на кнопку |
| Яркость меньше | |
| Красный цвет (R) | Включение, выключение свечения одного из указанных цветов |
| Зеленый цвет (G) | |
| Синий цвет (B) | |
| Белый цвет (W) | |
| Вспышка, мигание (FLASH) | Режим чередования включения цветов с изменением скорости и яркости их свечения |
| Стробоскоп (STROBE) | Режим изменения скорости и яркости |
| Исчезать, угасать, затухать (FADE) | Переливание цветов во времени |
| Плавный, мягкий (SMOOTH) | Плавное изменение цветов во времени |
При нажатии на кнопку без надписи, лента будет светиться цветом, соответствующему цвету нажатой кнопки.
TO DO
— Разобраться с «наводкой» цветов на соседние ряды. Похоже на плохую разводку самой панели (ключи мусорят), но надо проверить. Только приехала новая панель — буду проверять; — Сделать новую версию платы — с уже разведённым RE и добавлением выходных преобразователей уровней в 5В; — Сделать класс META_LED_PANEL, который позволит объединять несколько LED_PANEL в один виртуальный экран — это даст возможность создавать очень большие экраны с несколькими контроллерами; — В перспективе уйти на более мощную серию CPLD, например CycloneIV. Это бы существенно расширило возможности при сохранении невысокой стоимости (EP4CE6E22 стоит у китайцев порядка 5$ штука, при этом там в 100 раз больше макроячеек и порядка 32 кБ встроенной памяти). Но этим я буду заниматься когда-нибудь потом. Если захочу. Так как подобные разработки отнимают уж слишком много времени.
Пошаговая инструкция по монтажу
Первое, что необходимо сделать – обезжирить поверхность для установки RGB полосы. Основание из металла обязательно покрывается материалом, обеспечивающим электроизоляцию.
Последовательность действий:
- проверка целостности полосы и соответствия ее мощности вольтажу источника питания;
- приклеивание на основание (чтобы не навредить системе, радиус изгибов не должен превышать 2 см);
- выбор места размещения управляющего устройства и источника электропитания, доступного для обслуживания (если управление на основе инфракрасных лучей, контроллер должен быть видимым во время эксплуатации);
- нарезание отрезков (при необходимости) по указанным производителем линиям, соединение и изоляция;
- удаление с клеевого слоя защиты, наклеивание отрезков на основание;
- подключение ленты к контроллеру, регулятора – к электропитанию (обязательно соблюдение полярности);
- подача напряжения.
Отрезки соединяются между собой при помощи проводов с сечением от 0,75 м2.
К «R» на контроллере присоединяется красный провод, к «G» – зеленый, к «B» – синий. Четвертый провод (может быть любого цвета) подключается к «V+». Для подключения питания к контроллеру красный провод присоединяют к «V+», черный – к «V-». К бытовой электросети система подключается при помощи обычной вилки с проводом, подключенным к разъемам «L+» И «N-».
Источник:
