Steuerbares RGB-LED-System für Ihr Zuhause oder Büro - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:22

Sind die Lichter in Ihrem Haus oder Arbeitsplatz langweilig? Möchten Sie Ihrem Raum ein wenig Energie oder stimmungsvolle Beleuchtung verleihen? Dieses Instructable zeigt Ihnen, wie Sie ein steuerbares RGB-LED-Array für den Einsatz in Ihrem Zuhause oder Büro erstellen. Ihr rotes, grünes, blaues LED-Display wird Ihnen und Ihrer Familie stundenlang Freude bereiten und Sie zum Neid Ihrer Tech-Freunde machen! Dieses Instructable basiert auf zwei Systemen, die von uns, Brilldea, mit von uns entwickelten Produkten gebaut wurden. Ein System wurde für unser Haus gebaut und das andere für unsere Kirche. Schauen Sie sich die Videos der Systeme in Aktion an! Dies ist unser Wohnzimmer-LED-System. Dies ist das LED-System, das wir für Island ECC in Hongkong entwickelt haben. Sie können unsere Produkte auf unserer Website entdecken: Brilldea.com

Schritt 1: Planung des Systems

Alle guten RGB-LED-Systeme beginnen mit ein wenig Planung und Voraussicht. Dieser Schritt ist entscheidend für die Bestimmung Ihrer technischen Anforderungen an das System, wie z. B. Netzteilgröße und Anzahl der Steuerkanäle sowie die Kosten für das System. Und vergessen Sie nicht die künstlerische Absicht - die Planung hilft Ihnen, das Aussehen des Systems und seine Interaktion mit Ihrem Raum zu visualisieren.1. Das erste, was Sie herausfinden müssen, ist der Bereich, in dem Sie die LED-Beleuchtung hinzufügen möchten. Sie müssen sich vorstellen, wo das LED-System montiert wird, und Sie sollten die LEDs, die Controller, die Stromversorgung und die zugehörigen Kabel berücksichtigen. Der wichtigste Aspekt dieses Schrittes besteht darin, den Bereich zu bestimmen, den die LEDs beleuchten. Haben Sie eine Bucht, in der Sie die Beleuchtung platzieren möchten? Können Sie Möbel neu anordnen, um eine Lücke für LEDs zu machen? Bauen Sie um, wo Sie einen besonderen Platz für Ihre LEDs und die dazugehörige Hardware einplanen können, um sie in eine Wand oder den Boden einzubauen? Unser Wohnzimmersystem wurde zwischen unseren Ikea-Bücherregalen eingebaut. Das Island ECC-System wurde während des Baus des Raums so konzipiert, dass ein spezieller Raum dafür geschaffen wurde, damit die Leuchten genau in die Wände passen.2. Sobald Sie einen Bereich ausgewählt haben, müssen Sie als nächstes überlegen, wie viele LEDs Sie verwenden möchten, um diesen Bereich abzudecken. Es sind mehrere Variablen zu berücksichtigen. Werden die LEDs auf eine durchscheinende Oberfläche projizieren? Werden die LEDs direkt angezeigt? Wie tief ist der Raum, in dem die LEDs montiert werden? Wie lichtdurchlässig ist Ihr Material, auf das projiziert wird? Möchten Sie Formen und Muster im LED-Array beleuchten? Wie hell soll das Licht sein? Sie müssen die Größe jedes "Pixels" im System berücksichtigen. Für unsere Systeme haben wir unser RGB LED Ribbon verwendet. Dies ist eine 10cm flexible Leiterplatte mit 3 RGB-LEDs darauf. Die LEDs sind in Reihe geschaltet, sodass jeder Streifen mit 12 V DC betrieben wird. Die LEDs werden als Gruppe gesteuert. Jedes von uns entworfene System hatte unterschiedliche Tiefen und verschiedene lichtdurchlässige Materialien, auf die man projizieren konnte. Ihre Abstände und Größe variieren je nach Standort und Budget. Wir haben sowohl ein milchiges Plexiglas als auch ein gewelltes weißes Plastik verwendet. Unser Wohnzimmer-LED-System verwendete 32 Stück des 10 cm langen RGB-LED-Bands, 16 in jeder Spalte. Das Island-ECC-System verwendete 48 Teile in jedem "Fenster" und es gab drei Fenster.3. Nachdem Sie die Anzahl der zu installierenden LEDs festgelegt haben, können Sie mit der Planung der Anzahl der Steuerkanäle für das System, des Stroms für Ihre Stromversorgung und der Verteilung der Verkabelung beginnen. Das folgende Video zeigt den Aufbau und das Testen des Island ECC System. Das Video enthält Hinweise zu den Komponenten und zeigt die Testroutinen bei der Montage und Installation.

Schritt 2: LED-Systemkomponenten

Ein LED-System besteht aus mehreren Komponenten. Nehmen wir uns einen Moment Zeit, um diese Komponenten zu überprüfen.1. Das LED-System braucht ein Gehirn, um all diese LEDs zu steuern. Dieses Gehirn ist normalerweise ein Mikrocontroller wie der Parallax Propeller oder SX oder PIC oder Arduino. Dieser Controller kann die LEDs mit vorprogrammierten Algorithmen zyklisch durchlaufen oder die LEDs basierend auf einer externen Verbindung zu einem DMX-512A-System oder seriell (RS-232) ändern. Wir haben den Prop Blade Controller für unsere spezifischen Anwendungen von LED-Systemen entwickelt. Das Prop Blade akzeptiert 6V bis 12V DC und verfügt über Anschlüsse sowohl für seriell (über den Programmier-Header) als auch für DMX-512A. Darüber hinaus verfügt es über Status-LEDs für Rückmeldungen sowie DIP-Schalter und -Tasten für Benutzereingaben. Sie können das Prop Blade als Bausatz von Brilldea erhalten, wenn Sie diesen Controller verwenden möchten. Sie können auch gerne Ihre eigenen machen.2. Um alle LEDs anzusteuern, werden ein oder mehrere LED-Treibermodule benötigt, schließlich hat ein Mikrocontroller nur so viele I/O-Pins. Um so viele LEDs zu steuern, braucht der Mikrocontroller Hilfe, daher haben wir den LED Painter entwickelt. Der LED Painter kann 16 Kanäle von RGB-LEDs steuern. Dies bedeutet, dass wir 16 RGB-LED-Bänder, eines an jeden Kanal, anschließen und die Farbe und Intensität jedes Bands steuern können. Der LED Painter basiert auf dem TLC5940 IC von Texas Instruments. Sowohl für den Propeller als auch für Arduino ist Code zur Steuerung dieses ICs online verfügbar. Sie können auch LED Painter Kits von Brilldea erhalten.3. Und natürlich braucht jedes LED-System…naja…ähm…LEDs! Das ist richtig, viele rote, grüne, blaue LEDs! Wir mögen die Bequemlichkeit des RGB-LED-Bands, das wir verkaufen. Die Rückseite des Produkts ist mit einem Kleber versehen, so dass es leicht an Oberflächen befestigt werden kann. Die LEDs und Widerstände sind bereits montiert und es wird mit 12V DC betrieben. Darüber hinaus kann es bei Bedarf gebogen werden, um es auf gekrümmten Oberflächen zu montieren. Wenn Sie möchten, können Sie Ihre eigenen LEDs verwenden. Sie müssen nicht einmal RGB-LEDs verwenden, Sie können 48 einfarbige LEDs oder 24 einer Farbe und 24 einer anderen Farbe anschließen. Weitere Informationen finden Sie im LED Painter-Datenblatt.4. Alle Geräte im System wären umsonst, wenn Sie keinen Strom liefern würden. Ja, alle diese Komponenten benötigen Gleichstrom. Unsere Systeme sind für den Betrieb mit 12V DC ausgelegt. Die Anzahl der LEDs in Ihrem System bestimmt die Strommenge, die Ihre Stromversorgung bereitstellen muss. Wir verwendeten 12V DC, 5 Ampere für unsere Installation und hatten viel Platz für Erweiterungen. Wenn Sie genauer sein möchten, müssen Sie die Stromaufnahme der LEDs, die Sie in Ihrem System verwenden, sowie den Strombedarf für Ihren Controller und Ihre Treiber berechnen.5. Hier sind einige weitere Elemente, die das System vervollständigen:

• Kabel und Drähte zur Verteilung von Strom- und Steuersignalen.
• Ein Computer und eine Programmierhardware für Ihren Controller. Wenn Sie das Prop Blade verwenden, das auf dem Parallax Propeller basiert, sollten Sie einen Prop Plug von Parallax kaufen.
• Elektro- und Handwerkzeuge zur Montage Ihres Systems wie Lötkolben, Zangen, Schraubendreher, Schneidwerkzeuge und Abisolierzangen.
• Alle Montageteile, die für die Montage Ihres Controllers, Treibers, Netzteils usw. erforderlich sind.
• Eine DMX-512A-Quelle, wenn Sie DMX zur Steuerung Ihres LED-Systems verwenden möchten; dies ist optional.

6. Nachdem Sie sich nun über Form, Platz, Größe und Aussehen Ihres Systems sowie die benötigten Materialien Gedanken gemacht haben, können Sie mit der Preisgestaltung beginnen. Ihre Systemkosten variieren je nach Größe und den Materialien, die Sie möglicherweise bereits aus früheren Projekten haben. Wenn Sie einen Mikrocontroller haben, der herumsitzt, können Sie diesen möglicherweise verwenden. Denken Sie daran, das System zu bepreisen und realistische Kosten für die "nicht trivialen" Artikel wie Stecker, Flachbandkabel und Netzkabel festzulegen, da sich diese Kosten summieren können. Das folgende Video zeigt einen Überblick über unser LED-Heimsystem. Dieses System war unser erstes, das erstellt wurde, daher ist die im System verwendete Hardware eine erste Überarbeitung. Brilldeas aktuelle Prop Blade und LED Painter sind aktualisierte Designs, die für ein ähnliches System erforderlich sind.

Schritt 3: Bauzeit

Wenn Sie diesen Schritt erreichen, sollten Sie Ihr Design abgeschlossen und alle Ihre Teile gekauft haben. Ich liebe es, Kartons mit Teilen zu erhalten, um meine großartigen Ideen in die Realität umzusetzen, wie wäre es mit Ihnen? Nichts ist besser, als Ihre Hände an die Arbeit zu nehmen, um das Design zu erstellen, das Sie in den vorherigen Schritten erstellt haben. Wenn ich ein System zusammenbaue, nehme ich mir Zeit, meine Konstruktion zu überprüfen. Ich überprüfe Komponenten vor dem Bestücken einer Leiterplatte, ich überprüfe Verbindungen, die gelötet oder terminiert sind, wie z. B. Datenkabel, und teste das System schrittweise. Bei einem großen RGB-LED-System können viele Dinge schief gehen, daher ist es eine gute Idee, währenddessen zu testen. Diese Technik hilft Ihnen, Probleme zu erkennen, bevor sie zu größeren Problemen werden und andere Komponenten beschädigen. Zum Beispiel haben wir den Prop Blade-Controller getestet, bevor wir ihn an die LED Painter-Treiberplatine angeschlossen haben. Wenn Sie mit dem Aufbau Ihres Systems beginnen, sollten Sie als erstes Ihre Controller- und LED-Treiberschaltungen zusammenbauen. Wenn Sie einen Bausatz wie unseren verwenden, toll, dann war die Beschaffung der Teile einfach und der Zusammenbau sollte nicht allzu lange dauern. Wenn Sie Ihren eigenen Controller und LED-Treiber bauen, kann dieser Schritt mehr Zeit in Anspruch nehmen. Machen Sie sich jedoch keine Sorgen, denn der Aufwand lohnt sich, wenn Sie den Controller Ihres Systems zum Laufen bringen. Wenn Sie einen Bausatz zusammenbauen, sollten Sie den Schaltplan und die Stückliste ausdrucken, um sicherzustellen, dass Sie die richtigen Komponenten verwenden und die Komponente an der richtigen Stelle platzieren. Wenn Sie Ihren Controller fertig montiert haben, nehmen Sie sich die Zeit, ihn einzuschalten und zu testen. Laden Sie ein einfaches Programm auf den Controller herunter, um zu überprüfen, ob der Controller funktioniert. In unserem Fall haben wir den Parallax Prop Plug verwendet, um Software auf das Prop Blade herunterzuladen. Sobald Sie eine Treiberplatine fertig haben, schalten Sie sie ein, um sicherzustellen, dass nichts explodiert. Wenn Sie diesen Test bestanden haben, fügen Sie einem Kanal eine einzelne RBG-LED hinzu und schließen Sie den Treiber an Ihren Controller an. Verwenden Sie ein einfaches Programm, um zu überprüfen, ob der Controller das Treiber-/RGB-LED-Setup steuern kann. Auch für Prop Blade und LED Painter haben wir Beispielprogramme auf unserer Seite: Brilldea.com. Nun, da Sie die Elektronik fertig haben, gehen wir zu den LEDs über!

Schritt 4: LED-Montage

Der mühsamste Teil eines RGB-LED-Arrays ist der LED-Aufbau und die Anschlüsse. Dieser Schritt beinhaltet normalerweise viel Drahtschneiden, Abisolieren, Crimpen und Löten. Ganz zu schweigen von der doppelten Überprüfung jeder Verbindung, um sicherzustellen, dass sie richtig ausgeführt wurde. Wenn Sie Möglichkeiten finden, diesen Prozess zu verbessern, teilen Sie uns dies in den Kommentaren mit. Auch dieser Schritt braucht Zeit. Planen Sie die Einführung Ihres Systems entsprechend, damit Sie sich nicht in letzter Minute beeilen müssen, um alle anstehenden Arbeiten zu erledigen. Wenn Sie die ganze Nacht wach bleiben, um Ihr Meisterwerk zu erstellen, werden Ihre Komponenten aufgrund von Fehlverdrahtungen beschädigt. Nehmen Sie sich Zeit und überprüfen Sie die Verbindungen. Unsere Systeme wurden in Modulen entwickelt, damit wir das System einfach vor Ort zusammenbauen können. Die Systeme waren auch einfacher zu testen, da wir sie zusammengebaut haben. Beispielsweise wurden die LEDs für das Island ECC-System auf Panels montiert, die 1 Meter lang und 0,4 Meter hoch waren. Jedes Panel war identisch, daher haben wir ein Muster für die Montage der LEDs, die Verlegung der Drähte und die Platzierung des LED-Painters erstellt. Dieser Schritt ist technisch ziemlich einfach, nur repetitiv und zeitaufwendig. Wenn Sie das RGB-LED-Band verwenden, können Sie die LEDs an einer Oberfläche befestigen, indem Sie die Abdeckung über der selbstklebenden Rückseite entfernen. Achten Sie darauf, die LEDs auf einer sauberen Oberfläche zu montieren. Fügen Sie nach Bedarf Drähte, Stecker und Kabelbäume hinzu. Wir möchten gerne Steckverbinder haben, falls wir ein Gerät zur Inspektion oder zum Austausch entfernen müssen. Sie können alle Verbindungen löten und auf die Kosten und die Zeit verzichten, die für das Hinzufügen von Steckverbindern erforderlich sind. Sobald die LEDs fertig sind, stecken Sie sie in Ihre LED-Treiberschaltung oder LED Painter-Baugruppe und testen Sie sie. Möglicherweise möchten Sie jeden LED-Kanal einzeln und nicht alle gleichzeitig anschließen. Wenn Sie das System in Modulen zusammenbauen, müssen Sie jedes Modul an seinem endgültigen Standort installieren. Stellen Sie bei der Installation sicher, dass sie nacheinander eingeschaltet werden. Überprüfen Sie erneut Ihre Verbindungen, bevor Sie sie einschalten. Wie in den anderen Schritten erwähnt, verwenden unsere Systeme das Prop Blade. Das Prop Blade verfügt über zwei E/A-Gruppen. Jede I/O-Gruppe kann bis zu zwei LED Painter in Reihe betreiben, also vier LED Painter für einen Controller. Es könnten mehr betrieben werden, aber Sie müssen auf Details der Kabellänge und Signalstärke achten, und wir haben festgestellt, dass Pufferschaltungen gebaut werden sollten, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Beachten Sie, dass sich der LED Painter in der Nähe des Prop Blade-Controllers befinden muss. Die Installation eines LED Painter 20ft von Ihrem Controller, der 3,3-V-DC-Logiksignale verwendet, führt zu schlechten oder gar keinen Ergebnissen. Betrachten Sie Ihre Montageorte sorgfältig. Sobald Sie die LEDs installiert haben, sind Sie fast am Ziel. An diesem Punkt haben Sie zweifellos einen Einschalttest durchgeführt und die Aufregung gespürt, dass das System zum Leben erwacht!

Schritt 5: Letzter Schliff

Sobald wir das System installiert haben, lehnen wir uns zurück und genießen es. Naja, vielleicht noch nicht. Natürlich treten beim Erstellen und Installieren des Systems Probleme auf, sodass Sie zu diesem Zeitpunkt möglicherweise einige Fehlerbehebungen durchführen müssen. Hoffentlich wurden die Hauptprobleme bei den während des Baus durchgeführten inkrementellen Tests entdeckt. Wenn das gesamte System hochgefahren ist, ist in der Regel alles in Ordnung. In diesem Schritt können Sie die Montage und Verdrahtung der Komponenten abschließen und alles aufräumen. Sie können auch Ihre Steuerungssoftware optimieren (oder mit dem Schreiben beginnen!). Das Schreiben der Software macht viel Spaß, besonders wenn man zu der höheren Software gelangt, die beschreibt, wie die LEDs aussehen. Ich nenne diese Routinen die "Maling"-Routinen. Zuvor habe ich erwähnt, dass Sie Ihr System auf verschiedene Weise steuern können. Manche Leute wollen einfach nur das System einschalten und es von selbst laufen lassen. Bei dieser Art von System sollten vorprogrammierte Routinen oder Algorithmen zum Ausblenden, Löschen oder Platzieren von zufälligen Farben auf dem Bildschirm vorhanden sein. Democode für Prop Blade und LED Painter finden Sie auf der Parallax Propeller Object Exchange oder der Brilldea-Website. Der Beispielcode zeigt einfache Algorithmen zum Verblassen und Ändern der Farbe. Andere Leute sind Kontrollfreaks! Sie wollen jedes Pixel und jede Farbe präzise synchron steuern. Die Kombination aus LED Painter und Prop Blade ermöglicht die DMX-512A-Steuerung (wie RS-485) oder die serielle Steuerung (über den Prop-Stecker). Das bedeutet, dass Sie auf Ihrem PC Software wie Vixen Lights verwenden können, um eine Show mit Licht- und Musiksynchronisierung zu gestalten. Mit dem LED Painter kann jeder Steuerkanal in 255 Schritten von Aus auf Ein gesteuert werden. Dies ermöglicht das Mischen von Farben in verschiedenen Intensitäten. Andere Dinge, die Sie mit Ihrem LED-System tun können:

• Lassen Sie es den Beat eines Songs erkennen und ändern Sie das Aussehen basierend darauf. Dies würde bedeuten, dass Sie Ihrem System ein Mikrofon hinzufügen und die Eingabe verarbeiten.
• Lassen Sie es Videos erkennen und ändern Sie das Aussehen basierend darauf, ähnlich wie Ambilight auf Philips Flachbildfernsehern. Dies kann das Hinzufügen eines Computers, der Videos zu Ihrem Fernseher streamt, oder das Hinzufügen einer Webcam zum Aufnehmen Ihres Fernsehbilds beinhalten.
• Lassen Sie es zu bestimmten Zeiten automatisch ein- und ausschalten. Dies kann auf dem Tageslicht, der Tageszeit oder der Erkennung einer Person im Raum oder in der Nähe des Systems beruhen.
• Lassen Sie es über das Internet steuern, damit die Welt die LEDs in Ihrem Wohnzimmer ein- und ausschalten kann.
• Verbinden Sie die LED-Wand mit Ihrem Stimmungsring, damit die LED-Wand Ihre Stimmung widerspiegeln kann!

Wir hoffen, Sie haben dieses Instructable genossen. Erfahren Sie mehr über Brilldea und unsere Produkte, indem Sie unsere Website besuchen: Brilldea.com.