2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Самый простой контроллер для RGB-ленты на трех транзисторах

Схема RGB контроллера для светодиодной ленты на PIC16F628 своими руками

Существует множество контроллеров, которые являются компактными устройствами, позволяющие изменять свечение RGB светодиодной ленты по своему желанию. При помощи подобных контроллеров можно создавать различные цветовые композиции подсветки интерьера, тем самым сделать комфортную обстановку в квартире, которая поможет расслабиться и приятно отдохнуть.

В данной статье приведена схема RGB контроллера светодиодов или ленты, который можно собрать своими руками .

Схема собрана на популярном микроконтроллере PIC16F628 . Изменение и переключение яркости реализовано при помощи ШИМ. Контроллер позволяет управлять RGB светодиодами либо RGB светодиодной лентой по схеме подключения с общим анодом, суммарным током 10А и напряжением до 35 вольт.

Управление контроллером осуществляется двумя блоками переключателей SA и SB. Первый из них (SA) отвечает за переключение скорости изменения эффектов свечения, а при помощи второго (SB) можно выбрать одну из шести схем работы контроллера:

Описание работы устройства

Схема обеспечивает плавное переливание всех трех цветов с градацией 256 по каждому цвету, что в общей сложности получается более 16 миллионов оттенков.Питание контроллера светодиодов осуществляется стабилизатором DA1. На вход DA1 подается напряжение соответствующее напряжению питания светодиодов. Необходимо отметить, что в схеме отсутствует драйвер для светодиодов, который ограничивает ток.

Для светодиодов малой мощности ток потребления можно ограничить путем подключения соответствующего сопротивления. В светодиодных RGB лентах эти резисторы уже включены возле каждого светодиода, и ленту можно подключить напрямую к контроллеру, не забыв выбрать необходимое напряжение для данной ленты. Для более мощных светодиодов потребуется специальный стабилизатор, который можно сделать самостоятельно своими руками.

Управляющие сигналы с выходов микроконтроллера поступают на силовые ключи, в роли которых выступают мощные MOSFET транзисторы, рассчитанные на нагрузку до 10А.

Перечень необходимых деталей:

  • 1 шт. — Микроконтроллер PIC16F628A;
  • 1 шт. — Кварцевый резонатор на 20МГц;
  • 2 шт. — Конденсатор 22пкФ;
  • 1 шт. — Микропереключателя на 3;
  • 1 шт. — Микропереключателя на 2;
  • 3 шт. — Транзисторы IRL3103, IRL3705N, IRL2 203N;
  • 1 шт. — Стабилизатор L78L05;
  • 1 шт. – Конденсатор 10мкф х 16В;
  • 2 шт. – Конденсатор 0,1мкф;
  • 7 шт. – Резистор 4,7кОм;
  • 3 шт. – Резистор 10кОм;
  • 3 шт. – Резистор 680Ом.

Скачать прошивку и печатную плату (32,2 KiB, скачано: 3 833)

Симуляция в Proteus (14,8 KiB, скачано: 1 583)

Как подключить светодиодную RGB ленту своими руками?

Современные технические инновации открывают новые возможности для оформления интересных дизайнерских решений в собственном жилище, в магазинах, на предприятиях и т.д. Новой вехой в усилении контурных линий стали светодиодные ленты, которые устанавливают для подсветки потолка, вывесок, мебели и других элементов. В сравнении с классической белой светодиодной полосой установка разноцветной, для многих обывателей, кажется относительно сложным процессом. Поэтому сейчас мы разберем особенности подключения RGB ленты и выбора комплектующих для ее полноценной работы.

Необходимые элементы

Аббревиатура RGB, означает три основных цвета свечения диодов, использующихся для получения гаммы:

  • R –означает красный (в английском варианте red);
  • G – обозначает зеленый (в английском варианте green);
  • B – обозначает синий (в английском варианте blue).

За каждый цвет отвечает кристалл, для электроснабжения которого подводится своя дорожка, из-за этого в запитке многоцветных RGB лент используются 4 или 5 проводов.

Рис. 1: пример питания кристаллов RGB ленты

Поэтому полноценное питание источника освещения требует установки дополнительного оборудования, преобразующего параметры электрического тока и напряжения из сети.

Контроллер RGB

Данный блок предназначен для разделения электрического сигнала на три или четыре цвета. Количество выводов контроллера подбираются в зависимости от параметров ленты. RGB контроллер позволяет управлять цветом или оттенком свечения. По методу управления они разделяются на проводные и беспроводные. Последний вариант является наиболее удобным и востребованным, управление ним может осуществляться посредством:

  • Wi-Fi – управляются как от стандартного пульта, так и при помощимобильного приложения, которое привязывается к контроллеру через гаджет;
  • Инфракрасный вход – контроллер в таких устройствах должен располагаться в поле зрения, чтобы луч от пульта можно было направлять в его сторону;
  • Радиоканала – управляется по радиосигналу, в таком случае можно переключать LED устройства с любой точки дома.
Читать еще:  Раскладные валентики

При подключении к блоку управления важно соблюдать цветовую маркировку по выводам:

Рис. 2: Маркировка клемм контроллера

Блок питания

В связи с тем, что многоцветные диодные ленты используют не стандартное питание из электрической сети, а более низкий уровень напряжения, вам потребуется установить блок питания. Для электроснабжения RGB лент используется напряжение на 12 В, а в некоторых ситуациях может использоваться номинал в 24 В. В зависимости от типа выбранной ленты, подбирается и выходное напряжение блока.

Второй определяющий параметр для БП – номинальная мощность, который также определяется в соответствии с мощностью светодиодной RGB-ленты. Как правило, мощность указывается из расчета на погонный метр. К примеру, у вас лента мощностью 15Вт/м, соответственно, для питания полосы длиной 5 м потребуется 15×5=75 Вт. Помимо этого необходимо делать запас мощности на 20 – 30%, то есть (75×30)/100 = 22,5 Вт, поэтому результирующая мощность должна быть не менее 75 + 22,5 = 97,5 Вт, можно взять модель на 100 Вт, а при отсутствии такового на 120 Вт.

Помимо этого БП для RGB ленты различаются по степени защищенности от воздействия внешних факторов. Для спален, зал, прихожих будет достаточно степени устойчивости к влаге и пыли IP20. Для комнат с повышенной влажностью, к примеру, ванны, кухни, прачечные необходимо использовать модели со степенью IP67 или IP69. При подключении необходимо обязательно соблюдать порядок подключения клемм

Рис. 3: расположение клемм блока питания

Лента RGB

Это гибкая конструкция с расположенными на ней светодиодными модулями. Каждый из модулей RGB ленты в стандартном исполнении содержит три кристалла (по одному на синий, красный и зеленый цвет свечения). Для питания такой полосы используются четыре вывода, из которых три используются для подачи цветового сигнала, а четвертый является общим плюсом. Недостатком таких лент является отсутствие чисто белого свечения светодиодов, так как получаемый от совмещения трех основных цветов значительно отличается от классических монохромных моделей.

Но, всем желающим получить чисто белое свечение на помощь приходят светодиодные RGB-ленты с четырьмя кристаллами в каждом блоке. Они получили маркировку RGB W, так как четвертый кристалл выдает чисто белый цвет. Из-за наличия дополнительного кристалла питание осуществляется по пятипроводной системе. Соответственно для электроснабжения таких RGB лент используются контроллеры на пять выводов.

Следует отметить, что при выборе RGB полосы предпочтительнее использовать модели, собранные из более новых светодиодов SMD 5050, так как они способны изменять цветовое свечение кристалла, в отличии от более старых вариантов SMD 2835 и SMD 3528, в которых каждый кристалл светился одним цветом.

Усилитель

RGB усилитель используется для питания полос длиной более 5м, где из-за потери мощности и падения напряжения яркость свечения значительно снизится. Стандартной длины одной катушки может не хватить для подсветки нужного вам периметра, поэтому придется использовать несколько катушек или добавлять кусок ленты. Усилитель сигнала призван увеличить питающее напряжение и выдать дополнительный лимит мощности.

Подбирается усилитель по мощности участка, превышающего 5 м общей длины. Если общая длина содержит несколько участков по 5м, то после первого, каждому из них требуется свой усилитель. При достаточной мощности БП, усилитель можно запитать от того же блока, что и первый участок ленты. Если не хватает, то каждому усилителю необходимо подключить отдельный блок.

Если пространство для размещения усилителя ограничено (ниша в коробе, распределительная коробка и т.д.) можно использовать микроусилитель. Он значительно меньше стандартных устройств, но позволяет выполнять те же функции.

Принцип подключения

Чтобы смонтировать работоспособную систему с RGB лентой необходимо произвести следующие действия:

  • Составьте схему расположения устройств – это поможет предварительно рассчитать необходимую длину проводов, места установки блоков и т.д;
  • Приклейте RGB ленту – для этого используется чистая обезжиренная поверхность, а при необходимости устанавливается дополнительная алюминиевая полоса для лучшего теплоотвода;
  • Подключите выводы RGB ленты, соблюдая цветовую маркировку (R – красный, G – зеленый, B — синий) к контроллеру; Рис. 4: подключить ленту к контроллеру
  • Подключите к блоку питания контроллер, к клемме +12В и – 12В; Рис. 5: подключите блок питания к контроллеру
  • При необходимости подключите к БП усилитель, заметьте, что светодиодная RGB лента подключается последовательным соединением в разрыв цепи усилителя; Рис. 6: подключение усилителя
  • Подключите готовую схему подсветки в сеть 220В.
Читать еще:  Как сделать квадратное отверстие

Схемы подключения

В зависимости от длины RGB ленты, используется различное оборудование и меняется порядок его включения. Для лучшего понимания принципа построения электрической схемы вы можете ознакомиться с уже готовыми вариантами для их реализации в собственных проектах.

С усилителем

Следует отметить, что усилитель не влияет на яркость свечения, поэтому применять его для RGB ленты длиной до 5 м смысла не имеет. Установка усилителя обоснована лишь в тех ситуациях, когда общая длина превышает 5 м. В зависимости от мощности участков усилитель может питаться от того же блока питания, что и контроллер или от отдельного.

Рис. 7: схема с одним блоком питания Рис. 8: схема с двумя блоками питания

На этой схеме осуществляется параллельное подключение блоков питания к объединенным через усилитель RGB лентам.

Без усилителя

В случае, если есть необходимость подключения полосы длиной более 5 м их можно запитать и без использования усилителя. Но при этом необходимо для каждого участка длиной до 5 м установить и отдельный блок питания, и контроллер.

Рис. 9: питание ленты без усилителя

Посмотрите на рисунок 9, данная схема имеет раздельное электроснабжение на каждую RGB ленту, за счет чего обеспечивается автономия для каждой из них. Но к недостаткам данной схемы относится управление цветовой гаммой и работой подсветки отдельным пультом для каждого участка.

С контроллером

Наиболее простая схема питания RGB ленты – с одним блоком питания и одним контроллером.

Рис. 10: схема питания с контроллером

Посмотрите на рисунок 10 – это наиболее простой вариант, позволяющий подключить RGB ленту с полным рабочим функционалом. Единственный ее недостаток – так можно запитать только полосу до 5 м.

Без контроллера

Следует оговориться, что RGB лента без контроллера не может полноценно функционировать, так как без этого устройства невозможно переключать цвета. Но, как временный вариант, на период замены вышедшего со строя контроллера, эту схему подключения можно использовать.

Рис. 11. Схема питания без контроллера

Посмотрите на рисунок 11, вам необходимо подключить общий провод от ленты к плюсовой клемме блока питания, а цветные провода спаять вместе параллельным соединением и подключить к минусовой клемме блока. Но вся RGB полоса будет гореть только одним цветом.

Частые ошибки при подключении

Несмотря на простоту вышеприведенных работ, в ходе подключения часто допускают ошибки, способные свести на нет все ваши усилия. Поэтому стоит заострить на них внимание:

  • Подключение выполняется в строгой последовательности – блок питания – коннектор – RGB лента – (усилитель) – RGB лента.
  • При отклеивании пленки на бюджетных моделях часто оголяются контакты заводской пайки, которые при монтаже на проводящую поверхность могут сгореть от токов нагрузки;
  • При совмещении между собой нескольких участков ленты их соединение должно производиться с помощью специальных коннекторов или пайки, но, ни в коем разе не скрутками;
  • Сечение проводов для соединения следует выбирать в соответствии с величиной нагрузки, иначе они могут перегореть;
  • Мощность БП нельзя выбирать впритык, обязательно нужно обеспечивать запас;
  • Светодиодные ленты большой мощности должны обязательно устанавливаться с устройством теплоотвода;
  • Последовательное подключение более 5м RGB ленты должно производиться только через усилитель или от отдельного БП и контроллера.

RGB СВЕТОДИОДНЫЙ КОНТРОЛЛЕР

Описание системы

Захотелось мне сделать RGB свет для видео из китайских компонентов. RGB – значит нужен ШИМ контроллер, значит нужно его сделать! Вот и сделал: GyverRGB – контроллер для RGB светодиодных лент со множеством режимов и настроек, модульной структурой и различными способами управления.

Железо

Используется обыкновенная RGB светодиодная лента с общим анодом (контакты 12V G R B). Я использовал два ряда ленты с плотностью 120 диодов на метр, чтобы иметь хороший запас по яркости даже на одном цвете.

В проекте используется Arduino NANO (микроконтроллер ATmega328p). В качестве 100% совместимого аналога можно использовать Arduino UNO/Pro Mini.

Я рассматривал два варианта драйвера для светодиодной ленты: китайский RGB LED amplifier и самодельный драйвер из трёх МОСФЕТ (полевых) транзисторов. LED amplifier очень удобен в подключении, но имеет жуткий недостаток: на высоких частотах у него поднимается нижний порог яркости, что приводит к трате оттенков и вообще некорректной работе режимов.

Читать еще:  Как заделать дыру в ДСП

Вывод: если контроллер не планируется использовать для видео света, то можно поставить LED amplifier и в настройках контроллера поставить низкую частоту (490 Гц), глаз такую частоту не заметит, но снятое на камеру видео будет «стробить». Если планируется использовать контроллер для создания видео света, то в обязательном порядке нужно делать свой драйвер. Также свой драйвер позволит работать с большими отрезками ленты, т.к. транзисторы можно поставить очень мощные.

Полевой транзистор подойдёт практически любой (99%), наковырять можно из материнской платы. Список популярных МОСФЕТов в корпусе to-220: IRF3205, IRF3704ZPBF, IRLB8743PBF, IRL2203NPBF, IRLB8748PBF, IRL8113PBF, IRL3803PBF, IRLB3813PBF (в порядке роста стоимости). Список популярных МОСФЕТов в корпусе D-pak: STD17NF03LT4, IRLR024NPBF, IRLR024NPBF, IRLR8726PBF, IRFR1205PBF, IRFR4105PBF, IRLR7807ZPBF, IRFR024NPBF, IRLR7821TRPBF, STD60N3LH5, IRLR3103TRPBF, IRLR8113TRPBF, IRLR8256PBF, IRLR2905ZPBF, IRLR2905PBF (в порядке роста стоимости).

Управление контроллером предусмотрено тремя способами:

  • Энкодер – китайский модуль в двух вариантах
  • ИК пульт – продаётся вместе с приёмником-модулем, но удобнее монтировать отдельный приёмник
  • Кнопка – обычная нормально-разомкнутая тактовая кнопка
  • Bluetooth – управление с приложения GyverRGB для Android

Питается система от 12V, от блока питания или батареи из трёх литиевых аккумуляторов. При питании от аккумуляторов предусмотрен «вольтметр» – делитель напряжения на резисторах, позволяющий измерить напряжение на батарее для вывода его на дисплей.

Софтовые фишки

  • Автоматическое отключение дисплея по таймауту неактивности
  • Несколько вариантов частоты ШИМ для драйвера:
    • 490 Гц – для дешёвых LED усилителей
    • 8 кГц – слышно, как пищит
    • 4 кГц – работает только на самодельном драйвере
    • Настраиваемая до герца
  • Настраиваемое направление работы ШИМ (для готовых и самодельных усилителей)
  • Автоматическое ограничение тока потребления на основе количества светодиодов и яркости каналов цвета
  • Вывод напряжения питания на дисплей в вольтах или процентах
  • Режим поддержания яркости при разрядке аккумулятора (при полном заряде чуть занижает яркость)
  • Коррекция яркости по CRT гамме
  • Матрица коррекции LUT
  • 10 настраиваемых профилей
  • 11 настраиваемых режимов работы для каждого профиля, из них 5 статических и 6 динамических
  • Настройки хранятся в EEPROM и не сбрасываются при перезагрузке

Описание режимов и настроек

  1. RGB– цвет в пространстве RGB
    • BR – яркость (0-255)
    • R – красный (0-255)
    • G – зелёный (0-255)
    • B – синий (0-255)
  1. HSV– цвет в пространстве HSV
    • HUE – цвет (0-255)
    • SAT – насыщенность (0-255)
    • VAL – яркость (0-255)
  1. Color– яркий цвет
    • BR – яркость (0-255)
    • COL – номер цвета (0-1530)
  1. ColorSet– предустановленные цвета
    • BR – яркость (0-255)
    • COL – цвет
      • WHITE
      • SILVER
      • GRAY
      • BLACK
      • RED
      • MAROON
      • YELLOW
      • OLIVE
      • LIME
      • GREEN
      • AQUA
      • TEAL
      • BLUE
      • NAVY
      • PINK
      • PURPLE
  1. Kelvin– установка цветовой температуры
    • BR – яркость (0-255)
    • TEMP – цветовая температура, К (1000-10000)
  1. ColorW– плавная смена цвета
    • BR – яркость (0-255)
    • SPD – скорость (0-1000)
    • STP – шаг (0-500)
  1. Fire– стандартный огонь
    • BR – яркость (0-255)
    • SPD – скорость (0-1000)
    • STP – шаг (0-500)
  1. FireM– ручной огонь
    • BR – макс. яркость (0-255)
    • COL – цвет (0-255)
    • SPD – скорость (0-1000)
    • MIN – мин. яркость (0-255)
  1. Strobe– стробоскоп
    • HUE – цвет (0-255)
    • SAT – насыщенность (0-255)
    • VAL – яркость (0-255)
    • SPD – скорость (0-1000)
  1. StrobeR– стробоскоп со случайным периодом
    • HUE – цвет (0-255)
    • SAT – насыщенность (0-255)
    • VAL – яркость (0-255)
    • SPD – скорость (0-1000)
  1. Police– мигалки
    • BR – яркость (0-255)
    • SPD – скорость (0-1000)

Управление

Энкодер

  • Кнопка удержана около секунды – вкл/выкл светодиоды
  • Кнопка клик – навигация: выбор профиля -> выбор режима -> выбор настройки
  • Смена профиля – поворот рукоятки
  • Смена режима – поворот рукоятки
  • Смена настройки – поворот рукоятки
  • Выбор настройки – нажатие, удержание и поворот рукоятки

ИК пульт

  • Кнопки 9 – быстрый переход к профилю с номером
  • Кнопки * и # – вкл и выкл систему
  • Кнопка ОК – навигация: профиль -> режим -> настройка
  • Кнопки вправо/влево – смена профиля/меню/настройки
  • Кнопки вверх/вниз – изменение выбранной настройки

Bluetooth

Загрузить приложение GyverRGB (для Android) и наслаждаться!

Кнопка (с версии 1.2)

  • Клик: включить/выключить ленту
  • Двойной клик: следующий пресет
  • Тройной клик: предыдущий пресет
  • Удержание: смена яркости

Кнопка вариант 2 (с версии 1.3)

  • Клик: включить/выключить ленту
  • Двойной клик: следующий цвет (12 цветов по кругу Иттена)
  • Тройной клик: предыдущий цвет
  • Удержание: смена яркости
Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector