Sistema LED RGB controlável para sua casa ou escritório: 5 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:40

As luzes da sua casa ou do seu espaço de trabalho são entediantes? Quer adicionar um pouco de energia ou iluminação ambiente ao seu ambiente? Este Instructable mostra como criar uma matriz de LED RGB controlável para uso em sua casa ou escritório. Seu display LED vermelho, verde e azul proporcionará horas de diversão para você e sua família, além de causar inveja aos seus amigos técnicos! Este Instructable é baseado em dois sistemas construídos por nós, Brilldea, usando produtos que projetamos. Um sistema foi construído para nossa casa e outro para nossa igreja. Confira os vídeos dos sistemas em ação! Este é o nosso sistema de LED para sala. Este é o sistema de LED que criamos para a Island ECC em Hong Kong. Você pode descobrir nossos produtos em nosso site: Brilldea.com

Etapa 1: Planejando o Sistema

Todos os bons sistemas de LED RGB começam com um pouco de planejamento e premeditação. Esta etapa é crucial para determinar seus requisitos de engenharia para o sistema, como tamanho da fonte de alimentação e número de canais de controle, bem como quanto o sistema custará. E não se esqueça da intenção artística - o planejamento o ajudará a visualizar a aparência do sistema e como ele irá interagir com o seu espaço. A primeira coisa a descobrir é a área onde você deseja adicionar a iluminação LED. Você precisa visualizar onde o sistema de LED será montado e deve considerar os LEDs, o (s) controlador (es), a fonte de alimentação e os cabos relacionados. O aspecto mais importante desta etapa é determinar a área que os LEDs iluminarão. Você tem uma enseada onde deseja colocar a iluminação? Você pode reorganizar os móveis para abrir espaço para os LEDs? Você está reformando onde pode planejar um local especial para seus LEDs e hardware associado a serem embutidos em uma parede ou no chão? Nosso sistema de sala de estar foi construído entre nossas estantes de livros Ikea. O sistema Island ECC foi projetado enquanto a sala estava sendo construída, de modo que um espaço especial foi criado para ela, de modo que as luzes se encaixassem perfeitamente nas paredes.2. Depois de escolher uma área, a próxima coisa a considerar é quantos LEDs você deseja usar para cobrir essa área. Existem várias variáveis a serem consideradas. Os LEDs serão projetados em uma superfície translúcida? Os LEDs serão vistos diretamente? Qual a profundidade do espaço onde os LEDS são montados? Quão translúcido é o seu material que está sendo projetado? Você quer iluminar formas e padrões na matriz de LED? Quão brilhante você deseja que a luz seja? Você precisará considerar o tamanho de cada "pixel" no sistema. Para nossos sistemas, usamos nossa fita RGB LED. Esta é uma placa de circuito impresso flexível de 10 cm com 3 LEDs RGB. Os LEDs são conectados em série para que cada faixa opere em 12 Vcc. Os LEDs são controlados como um grupo. Cada sistema que projetamos tinha diferentes profundidades e diferentes materiais translúcidos para projetar. Seu espaçamento e tamanho variam de acordo com sua localização e orçamento. Usamos um plexiglass leitoso e um plástico branco corugado. Nosso sistema de LED de sala de estar usou 32 peças de fita de LED RGB de 10 cm, 16 em cada coluna. O sistema Island ECC usava 48 peças em cada "janela" e havia três janelas.3. Depois de determinar a quantidade de LEDs a serem instalados, você pode começar a planejar o número de canais de controle para o sistema, a corrente para sua fonte de alimentação e a distribuição da fiação. O vídeo a seguir mostra a configuração e o teste do Island ECC sistema. O vídeo inclui notas sobre os componentes e mostra as rotinas de teste usadas durante a montagem e instalação.

Etapa 2: Componentes do sistema de LED

Um sistema de LED é composto por vários componentes. Vamos dar uma olhada nesses componentes.1. O sistema de LED precisa de um cérebro para controlar todos esses LEDs. Este cérebro é geralmente um microcontrolador como o Parallax Propeller ou SX ou PIC ou Arduino. Este controlador pode alternar os LEDs usando algoritmos pré-programados ou alterar os LEDs com base em uma conexão externa a um sistema DMX-512A ou serial (RS-232). Projetamos o controlador Prop Blade para nossas aplicações específicas de sistemas LED. O Prop Blade aceita 6V a 12V DC e tem conexões para serial (através do cabeçalho de programação) e DMX-512A. Além disso, possui LEDs de status para feedback e interruptores DIP e botões para entrada do usuário. Você pode obter o Prop Blade como um kit da Brilldea se quiser usar este controlador. Você também pode fazer o seu próprio. Um ou mais módulos de driver de LED são necessários para controlar todos os LEDs, afinal um microcontrolador tem apenas alguns pinos de E / S. Para controlar tantos LEDs, o microcontrolador precisa de ajuda, por isso projetamos o LED Painter. O LED Painter pode controlar 16 canais de LEDs RGB. Isso significa que podemos conectar 16 peças de fita RGB LED, uma em cada canal, e controlar a cor e a intensidade de cada fita. O LED Painter é baseado no IC TLC5940 da Texas Instruments. Há um código disponível online para o Propeller e o Arduino para controlar este IC. Você também pode obter kits de pintores de LED na Brilldea.3. E, claro, todo sistema de LED precisa … bem … umm … LEDs! Isso mesmo, muitos LEDs vermelhos, verdes e azuis! Gostamos da conveniência da fita LED RGB que vendemos. A parte de trás do produto tem um adesivo para que possa ser facilmente encaixado nas superfícies. Os LEDs e resistores já estão montados e funciona com 12 Vcc. Além disso, pode ser flexionado para montagem em superfícies curvas, se necessário. Se quiser, você pode usar seus próprios LEDs. Você nem precisa usar LEDs RGB, você pode conectar 48 LEDs de uma cor ou 24 de uma cor e 24 de outra cor. Verifique a folha de dados do LED Painter para obter mais detalhes.4. Todo o equipamento do sistema serviria para nada se você não fornecesse energia. Sim, todos esses componentes precisam de energia DC. Nossos sistemas são projetados para funcionar em 12 Vcc. A quantidade de LEDs em seu sistema determinará a quantidade de corrente que seu suprimento precisará fornecer. Usamos 12 Vcc, fontes de 5 A para nossa instalação e sobrou bastante espaço para expansão. Se quiser ser mais preciso, você precisará calcular o consumo atual dos LEDs usados no sistema, bem como a corrente necessária para o controlador e os drivers.5. Aqui estão mais alguns itens que completam o sistema:

• Cabo e fio para distribuição de energia e sinais de controle.
• Um computador e hardware de programação para o seu controlador. Se você estiver usando o Prop Blade que é baseado no Parallax Propeller, você vai querer comprar um Prop Plug da Parallax.
• Ferramentas eletrônicas e manuais para a montagem do seu sistema, como ferro de solda, alicate, chave de fenda, ferramenta de corte e descascador de fio.
• Qualquer hardware de montagem necessário para montar seu controlador, drivers, fonte de alimentação, etc.
• Uma fonte DMX-512A, se você quiser usar DMX para controlar seu sistema de LED; isso é opcional.

6. Agora que você pensou na forma, espaço, tamanho e aparência do seu sistema, bem como considerou os materiais necessários, você pode começar a definir o preço. O custo do sistema irá variar com base no tamanho e nos materiais que você já pode ter de projetos anteriores. Se você tiver um microcontrolador instalado, talvez seja capaz de usá-lo. Lembre-se de definir o preço do sistema e definir custos realistas para os itens "não triviais", como conectores, cabos de fita e cabos de CA, porque esses custos podem aumentar. O vídeo a seguir mostra uma visão geral do nosso sistema de LED doméstico. Este sistema foi o nosso primeiro criado, então o hardware usado no sistema é uma primeira revisão. Os atuais Prop Blade e LED Painter da Brilldea são designs atualizados necessários para realizar um sistema semelhante.

Etapa 3: Tempo de construção

Quando você chegar a esta etapa, deverá ter concluído seu projeto e adquirido todas as suas peças. Adoro receber caixas de peças para transformar minhas grandes ideias em realidade, e você? Nada se compara a colocar suas mãos para trabalhar na construção do design que você elaborou nas etapas anteriores. Quando eu monto um sistema, eu levo meu tempo para verificar minha construção. Eu verifico os componentes antes de preencher um PCB, verifico as conexões que são soldadas ou terminadas, como cabos de dados, e testo o sistema em incrementos à medida que prossigo. Com um grande sistema de LED RGB, há muitas coisas que podem dar errado, portanto, é uma boa ideia testar à medida que avança. Essa técnica o ajudará a identificar problemas antes que eles se tornem problemas maiores e danifiquem outros componentes. Por exemplo, testamos o controlador Prop Blade antes de anexá-lo ao PCB do driver do LED Painter. Quando você começa a construir seu sistema, a primeira coisa que você deve fazer é montar seu controlador e os circuitos de driver de LED. Se você está usando um kit como o nosso, ótimo, então a obtenção das peças foi fácil e a montagem não deve demorar muito. Se você estiver construindo seu próprio controlador e driver de LED, esta etapa pode levar mais tempo. Não se preocupe, pois o esforço vale a pena quando você faz o controlador do seu sistema funcionar. Ao montar um kit, você deve imprimir o esquema e a lista de materiais para ter certeza de usar os componentes certos e colocar o componente no local certo. Quando terminar de montar o controlador, reserve um tempo para ligá-lo e testá-lo. Baixe um programa simples para o controlador para verificar se o controlador funciona. Em nosso caso, usamos o Parallax Prop Plug para fazer o download do software para o Prop Blade. Depois de terminar uma placa de driver, ligue-a para garantir que nada exploda. Depois de passar nesse teste, adicione um único LED RBG a um canal e conecte o driver ao seu controlador. Use um programa simples para verificar se o controlador pode controlar a configuração do driver / LED RGB. Novamente, para o Prop Blade e o LED Painter, temos programas de exemplo em nosso site: Brilldea.com. Agora que você fez a eletrônica, vamos passar para os LEDs!

Etapa 4: Montagem de LED

A parte mais tediosa de uma matriz de LED RGB é a construção e as conexões do LED. Esta etapa geralmente envolve muitos fios de corte, striping, crimpagem e solda. Sem mencionar a dupla verificação de cada conexão para ter certeza de que foi feita da maneira correta. Se você encontrar maneiras de melhorar esse processo, avise-nos nos comentários. Mais uma vez, essa etapa leva tempo. Planeje a estreia do seu sistema de acordo para que você não tenha que se apressar no último minuto para terminar todo o trabalho que precisa ser feito. Ficar acordado a noite toda para criar sua obra-prima resultará em danos aos componentes devido a conexões incorretas. Não tenha pressa e verifique as conexões. Nossos sistemas foram projetados em módulos para que pudéssemos montar o sistema facilmente no local. Os sistemas também foram mais fáceis de testar quando os montamos. Por exemplo, os LEDs para o sistema Island ECC foram montados em painéis com 1 metro de comprimento por 0,4 metros de altura. Cada painel era idêntico, por isso fizemos um padrão de onde montar os LEDs, como encaminhar os fios e onde colocar o LED Painter. Esta etapa é muito fácil tecnicamente, apenas repetitiva e demorada. Se você usar a fita de LED RGB, poderá montar os LEDs em uma superfície removendo a cobertura sobre o adesivo. Certifique-se de montar os LEDs em uma superfície limpa. Adicione fios, conectores e chicotes conforme necessário. Gostamos de ter conectores para o caso de precisarmos retirar algum equipamento para inspeção ou substituição. Você pode optar por soldar todas as conexões e renunciar às despesas e ao tempo necessário para adicionar conectores. Quando os LEDs estiverem prontos, conecte-os ao circuito do driver de LED ou ao conjunto do pintor de LED e teste. Você pode querer conectar cada canal de LED em um por vez, em vez de todos eles de uma vez. Se você montar o sistema em módulos, terá que instalar cada módulo em seu local final. Ao instalá-los, certifique-se de ligá-los um de cada vez. Novamente, verifique suas conexões antes de ligá-los. Conforme mencionado nas outras etapas, nossos sistemas usam o Prop Blade. O Prop Blade possui dois grupos de E / S. Cada grupo de E / S pode executar até dois LED Painters em série, ou seja, quatro LED Painters para um controlador. Mais poderia ser executado, mas você precisa prestar atenção aos detalhes do comprimento do fio e da força dos sinais, e descobrimos que os circuitos de buffer devem ser construídos para aumentar a confiabilidade. Esteja ciente de que o LED Painter precisa estar próximo ao controlador do Prop Blade. Instalar um LED Painter a 20 pés de seu controlador que usa sinais lógicos de 3,3 Vcc produzirá resultados ruins ou nenhum resultado. Considere os locais de montagem com cuidado. Depois de instalar os LEDs, você está quase lá. Neste ponto, você sem dúvida fez algum teste de inicialização e sentiu a emoção do sistema ganhando vida!

Etapa 5: toques finais

Assim que tivermos o sistema instalado, nós nos sentamos e nos divertimos. Bem, talvez ainda não. Claro, existem problemas que surgem ao longo do caminho durante a construção e instalação do sistema, portanto, neste ponto, você pode ter que resolver alguns problemas. Esperançosamente, os principais problemas foram descobertos nos testes incrementais feitos durante a construção. Quando todo o sistema está funcionando, normalmente tudo está funcionando. Nesta etapa, você pode finalizar a montagem e a fiação dos componentes e fazer tudo em ordem. Você também pode ajustar (ou começar a escrever!) Seu software de controle. Escrever o software é muito divertido, especialmente quando você chega ao software de nível superior que descreve a aparência dos LEDs. Eu chamo essas rotinas de rotinas de "pintura". Mencionei anteriormente que você pode controlar seu sistema por diferentes meios. Algumas pessoas querem apenas ligar o sistema e deixá-lo girar sozinho. Nesse tipo de sistema, deve haver rotinas ou algoritmos pré-programados para esmaecer, limpar ou colocar cores aleatórias na tela. O código de demonstração para o Prop Blade e o LED Painter pode ser encontrado no Parallax Propeller Object Exchange ou no site da Brilldea. O código de exemplo mostra algoritmos simples para esmaecimento e mudança de cor. Outras pessoas são loucas por controle! Eles querem controlar cada pixel e cada cor em sincronização precisa. A combinação LED Painter e Prop Blade permite o controle DMX-512A (como RS-485) ou controle serial (através do plugue Prop). Isso significa que você pode usar um software em seu PC, como o Vixen Lights, para criar um show com sincronização de luz e música. Com o LED Painter, cada canal de controle pode ser controlado de desligado a ligado em 255 etapas. Isso permite a mistura de cores em várias intensidades. Outras coisas que você pode fazer com o seu sistema LED:

• Faça com que ele detecte a batida de uma música e mude a aparência com base nisso. Isso envolveria adicionar um microfone ao sistema e processar a entrada.
• Faça com que ele detecte o vídeo e mude a aparência com base nisso, como o Ambilight nas TVs de tela plana da Philips. Isso pode envolver adicionar um computador que transmita vídeo para sua TV ou adicionar uma webcam para capturar sua imagem de TV.
• Faça-o ligar e desligar automaticamente em determinados momentos. Isso pode ser baseado na luz do dia, na hora do dia ou na detecção de que alguém está na sala ou perto do sistema.
• Faça com que seja controlado pela Internet para que o mundo possa ligar e desligar os LEDs da sua sala.
• Conecte a parede de LED ao seu anel de humor para que a parede de LED reflita seu humor!

Esperamos que você tenha gostado deste Instructable. Certifique-se de aprender mais sobre Brilldea e nossos produtos visitando nosso site: Brilldea.com.