Sistema LED RGB controlable para su hogar u oficina: 5 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:45

¿Son aburridas las luces de su hogar o espacio de trabajo? ¿Quieres añadir un poco de energía o iluminación ambiental a tu habitación? Este Instructable le muestra cómo crear una matriz de LED RGB controlable para usar en su hogar u oficina. ¡Tu pantalla LED roja, verde y azul te brindará horas de diversión para ti y tu familia, además de convertirte en la envidia de tus amigos tecnológicos! Este Instructable se basa en dos sistemas construidos por nosotros, Brilldea, utilizando productos que diseñamos. Se construyó un sistema para nuestro hogar y el otro para nuestra iglesia. ¡Vea los videos de los sistemas en acción! Este es nuestro sistema LED para sala de estar. Este es el sistema LED que creamos para Island ECC en Hong Kong. Puede descubrir nuestros productos en nuestro sitio web: Brilldea.com

Paso 1: planificación del sistema

Todos los buenos sistemas LED RGB comienzan con un poco de planificación y previsión. Este paso es crucial para determinar sus requisitos de ingeniería para el sistema, como el tamaño de la fuente de alimentación y la cantidad de canales de control, así como cuánto costará el sistema. Y no olvide la intención artística: la planificación lo ayudará a visualizar el aspecto del sistema y cómo interactuará con su espacio. Lo primero que debe averiguar es el área donde desea agregar la iluminación LED. Debe visualizar dónde se montará el sistema LED y debe considerar los LED, los controladores, la fuente de alimentación y los cables relacionados. El aspecto más importante de este paso es determinar el área en la que se iluminarán los LED. ¿Tienes una cala donde quieres colocar la iluminación? ¿Puedes reorganizar los muebles para hacer un hueco para los LED? ¿Está remodelando donde puede planificar un lugar especial para que sus LED y el hardware asociado se incrusten en una pared o en el piso? Nuestro sistema de sala de estar se construyó entre nuestras estanterías de libros Ikea. El sistema Island ECC se diseñó mientras se construía la habitación, por lo que se hizo un espacio especial para que las luces encajaran perfectamente dentro de las paredes. Una vez que haya seleccionado un área, lo siguiente que debe considerar es cuántos LED desea usar para cubrir esa área. Hay varias variables a considerar. ¿Se proyectarán los LED sobre una superficie translúcida? ¿Se verán los LED directamente? ¿Qué tan profundo es el espacio donde se montan los LEDS? ¿Qué tan translúcido es el material sobre el que se proyecta? ¿Quiere iluminar formas y patrones en la matriz de LED? ¿Qué tan brillante desea que sea la luz? Deberá considerar el tamaño de cada "píxel" en el sistema. Para nuestros sistemas utilizamos nuestra cinta LED RGB. Se trata de una placa de circuito impreso flexible de 10 cm con 3 LED RGB. Los LED están conectados en serie, por lo que cada tira funciona con 12 V CC. Los LED se controlan como un grupo. Cada sistema que diseñamos tenía diferentes profundidades y diferentes materiales translúcidos para proyectar. Su espacio y tamaño variarán según su ubicación y presupuesto. Usamos un plexiglás lechoso y un plástico blanco corugado. Nuestro sistema LED para sala de estar usó 32 piezas de la cinta LED RGB de 10 cm, 16 en cada columna. El sistema Island ECC usó 48 piezas en cada "ventana" y había tres ventanas. Una vez que haya determinado la cantidad de LED a instalar, puede comenzar a planificar la cantidad de canales de control para el sistema, la corriente para su fuente de alimentación y la distribución del cableado. El siguiente video muestra la configuración y prueba del ECC de la isla sistema. El video incluye notas sobre los componentes y muestra las rutinas de prueba utilizadas durante el montaje y la instalación.

Paso 2: Componentes del sistema LED

Un sistema LED consta de varios componentes. Tomemos un momento para revisar esos componentes. El sistema LED necesita un cerebro para controlar todos esos LED. Este cerebro suele ser un microcontrolador como Parallax Propeller o SX o PIC o Arduino. Este controlador puede realizar un ciclo de los LED utilizando algoritmos preprogramados o cambiar los LED en función de una conexión externa a un sistema DMX-512A o serie (RS-232). Diseñamos el controlador Prop Blade para nuestras aplicaciones específicas de sistemas LED. La Prop Blade acepta de 6V a 12V DC y tiene conexiones tanto en serie (a través del encabezado de programación) como DMX-512A. Además, tiene LED de estado para retroalimentación e interruptores DIP y botones para la entrada del usuario. Puede obtener la Prop Blade como un kit de Brilldea si desea usar este controlador. También puedes hacer el tuyo propio. Se necesitan uno o más módulos de controlador de LED para controlar todos los LED, después de todo, un microcontrolador solo tiene una cantidad determinada de pines de E / S. Para controlar tantos LED, el microcontrolador necesita ayuda, por lo que diseñamos el LED Painter. El pintor LED puede controlar 16 canales de LED RGB. Esto significa que podemos conectar 16 piezas de cinta LED RGB, una para cada canal, y controlar el color y la intensidad de cada cinta. El LED Painter se basa en el TLC5940 IC de Texas Instruments. Hay un código disponible en línea para Propeller y Arduino para controlar este IC. También puede obtener kits de pintor LED de Brilldea.3. Y, por supuesto, todo sistema LED necesita … bueno … umm … ¡LED! Así es, ¡muchos LED rojos, verdes y azules! Nos gusta la conveniencia de la cinta LED RGB que vendemos. La parte posterior del producto tiene un adhesivo para que se monte fácilmente en las superficies. Los LED y las resistencias ya están ensamblados y funciona con 12V DC. Además, se puede flexionar para montar en superficies curvas si es necesario. Si lo desea, puede utilizar sus propios LED. Ni siquiera tiene que usar LED RGB, puede conectar 48 LED de un solo color o 24 de un color y 24 de otro color. Consulte la hoja de datos de LED Painter para obtener más detalles. Todo el equipo del sistema sería en vano si no suministrara energía. Sí, todos estos componentes necesitan alimentación de CC. Nuestros sistemas están diseñados para funcionar con 12V CC. La cantidad de LED en su sistema dictará la cantidad de corriente que su suministro deberá proporcionar. Usamos suministros de 12 V CC y 5 amperios para nuestra instalación y nos quedaba mucho espacio para la expansión. Si desea ser más preciso, deberá calcular el consumo de corriente de los LED que usa en su sistema, así como la corriente necesaria para su controlador y controladores. Aquí hay algunos elementos más que completan el sistema:

• Cable y alambre para distribuir potencia y señales de control.
• Una computadora y hardware de programación para su controlador. Si está utilizando la Prop Blade que se basa en el Parallax Propeller, querrá comprar un Prop Plug de Parallax.
• Herramientas electrónicas y manuales para ensamblar su sistema como soldador, alicates, destornilladores, herramientas de corte y pelacables.
• Cualquier hardware de montaje necesario para montar su controlador, controladores, fuente de alimentación, etc.
• Una fuente DMX-512A, si desea utilizar DMX para controlar su sistema LED; esto es opcional.

6. Ahora que ha pensado en la forma, el espacio, el tamaño y el aspecto de su sistema, así como también ha considerado los materiales necesarios, puede empezar a fijar el precio. El costo de su sistema variará según su tamaño y los materiales que ya tenga de proyectos anteriores. Si tiene un microcontrolador por ahí, es posible que pueda usarlo. Recuerde fijar el precio del sistema y establecer costos realistas para los elementos "no triviales" como conectores, cables planos y cables de CA porque esos costos pueden sumarse. El siguiente video muestra una descripción general de nuestro sistema LED doméstico. Este sistema fue el primero que creamos, por lo que el hardware utilizado en el sistema es una primera revisión. El Prop Blade y el LED Painter actuales de Brilldea son diseños actualizados necesarios para lograr un sistema similar.

Paso 3: ¡Tiempo de construcción

Para cuando llegue a este paso, debería haber completado su diseño y haber comprado todas sus piezas. Me encanta recibir cajas de piezas para hacer realidad mis grandes ideas, ¿y tú? No hay nada mejor que poner las manos a la obra para construir el diseño que elaboró en los pasos anteriores. Cuando ensamblo un sistema, me tomo mi tiempo para verificar mi construcción. Verifico los componentes antes de llenar una PCB, verifico las conexiones que están soldadas o terminadas, como cables de datos, y pruebo el sistema en incrementos a medida que avanzo. Con un gran sistema de LED RGB, hay muchas cosas que pueden salir mal, por lo que realizar pruebas sobre la marcha es una buena idea. Esta técnica le ayudará a identificar problemas antes de que se conviertan en problemas mayores y dañen otros componentes. Por ejemplo, probamos el controlador Prop Blade antes de conectarlo a la PCB del controlador LED Painter. Cuando comience a construir su sistema, lo primero que debe hacer es ensamblar su controlador y los circuitos del controlador LED. Si está utilizando un kit como uno de los nuestros, genial, entonces la adquisición de piezas fue fácil y el montaje no debería llevar demasiado tiempo. Si está construyendo su propio controlador y controlador LED, este paso puede llevar más tiempo. Sin embargo, no se preocupe porque el esfuerzo vale la pena cuando hace que el controlador de su sistema funcione. Al ensamblar un kit, debe imprimir el esquema y la lista de materiales para asegurarse de usar los componentes correctos y colocar el componente en el lugar correcto. Cuando termine de ensamblar su controlador, tómese el tiempo para encenderlo y probarlo. Descargue un programa simple al controlador para verificar que el controlador funciona. En nuestro caso, usamos Parallax Prop Plug para descargar software a la Prop Blade. Una vez que termine una placa de controlador, enciéndala para asegurarse de que nada explote. Una vez que haya pasado esa prueba, agregue un solo LED RBG a un canal y conecte el controlador a su controlador. Utilice un programa simple para verificar que el controlador puede controlar la configuración del controlador / LED RGB. Una vez más, para Prop Blade y LED Painter tenemos programas de ejemplo en nuestro sitio: Brilldea.com. Ahora que tiene la electrónica lista, ¡pasemos a los LED!

Paso 4: Ensamblaje de LED

La parte más tediosa de una matriz de LED RGB es la construcción y las conexiones de los LED. Este paso generalmente implica mucho corte de alambre, pelado, prensado y soldadura. Sin mencionar la doble verificación de cada conexión para asegurarse de que se realizó correctamente. Si encuentra formas de mejorar este proceso, háganoslo saber en los comentarios. De nuevo, este paso lleva tiempo. Planifique el debut de su sistema en consecuencia para no tener que apresurarse en el último minuto para terminar todo el trabajo que debe realizarse. Quedarse despierto toda la noche para crear su obra maestra dañará sus componentes debido a un cableado incorrecto. Tómese su tiempo y vuelva a verificar las conexiones. Nuestros sistemas fueron diseñados en módulos para que pudiéramos ensamblar fácilmente el sistema en el sitio. Los sistemas también fueron más fáciles de probar a medida que los ensamblamos. Por ejemplo, los LED del sistema Island ECC se ensamblaron en paneles de 1 metro de largo por 0,4 metros de alto. Cada panel era idéntico, por lo que hicimos un patrón sobre dónde montar los LED, cómo enrutar los cables y dónde colocar el LED Painter. Este paso es bastante fácil técnicamente, solo repetitivo y requiere mucho tiempo. Si usa la cinta LED RGB, puede montar los LED en una superficie quitando la cubierta sobre el respaldo adhesivo. Asegúrese de montar los LED en una superficie limpia. Agregue cables, conectores y arneses según sea necesario. Nos gusta tener conectores en caso de que necesitemos retirar un equipo para su inspección o reemplazo. Puede optar por soldar todas las conexiones y prescindir del gasto y el tiempo necesarios para agregar conectores. Una vez que los LED estén listos, conéctelos al circuito del controlador de LED o al ensamblaje del pintor de LED y pruébelos. Es posible que desee conectar cada canal de LED en uno a la vez en lugar de todos a la vez. Si ensambla el sistema en módulos, tendrá que instalar cada módulo en su ubicación final. Cuando los instale, asegúrese de encenderlos uno a la vez. Nuevamente, verifique sus conexiones antes de encenderlas. Como se mencionó en los otros pasos, nuestros sistemas usan la Prop Blade. La Prop Blade tiene dos grupos de E / S. Cada grupo de E / S puede ejecutar hasta dos Pintores LED en una serie, por lo que son cuatro Pintores LED para un controlador. Se podrían ejecutar más, pero debe prestar atención a los detalles de la longitud del cable y la intensidad de las señales, y hemos descubierto que se deben construir circuitos de búfer para aumentar la confiabilidad. Tenga en cuenta que el LED Painter debe estar cerca del controlador Prop Blade. Instalar un LED Painter a 20 pies de su controlador que usa señales lógicas de 3.3V DC producirá resultados pobres o ningún resultado. Considere cuidadosamente sus ubicaciones de montaje. Una vez que haya instalado los LED, ya casi está allí. En este punto, sin duda ha realizado una prueba de encendido y ha sentido la emoción del sistema cobrando vida.

Paso 5: Toques finales

Una vez que tenemos el sistema instalado, nos sentamos y lo disfrutamos. Bueno, tal vez todavía no. Por supuesto, hay problemas que surgen durante la construcción e instalación del sistema, por lo que en este punto es posible que tenga que solucionar algunos problemas. Con suerte, los principales problemas se descubrieron en las pruebas incrementales realizadas durante la construcción. En el momento en que todo el sistema está listo, por lo general, todo está funcionando correctamente. En este paso, puede finalizar el montaje y el cableado de los componentes y hacer que todo esté ordenado. También puede modificar (¡o comenzar a escribir!) Su software de control. Escribir el software es muy divertido, especialmente cuando se llega al software de nivel superior que describe el aspecto de los LED. A esas rutinas las llamo rutinas de "pintura". Anteriormente mencioné que puedes controlar tu sistema a través de diferentes medios. Algunas personas solo quieren encender el sistema y dejar que se encienda solo. En este tipo de sistema debe haber rutinas o algoritmos preprogramados para desvanecer, borrar o colocar colores aleatorios en la pantalla. El código de demostración para Prop Blade y LED Painter se puede encontrar en Parallax Propeller Object Exchange o en el sitio web de Brilldea. El código de ejemplo muestra algoritmos simples para desvanecer y cambiar de color. ¡Otras personas son fanáticos del control! Quieren controlar cada píxel y cada color en sincronización precisa. El combo LED Painter y Prop Blade permite el control DMX-512A (como RS-485) o el control en serie (a través del enchufe Prop). Esto significa que puede usar software en su PC como Vixen Lights para diseñar un espectáculo con sincronización de luz y música. Con el LED Painter, cada canal de control se puede controlar de apagado a encendido en 255 pasos. Esto permite mezclar colores en varias intensidades. Otras cosas que puede hacer con su sistema LED:

• Haz que detecte el ritmo de una canción y cambie el aspecto en función de eso. Esto implicaría agregar un micrófono a su sistema y procesar la entrada.
• Haga que detecte video y cambie el aspecto en función de eso, algo así como Ambilight en los televisores de pantalla plana de Philips. Esto puede implicar agregar una computadora que transmita video a su televisor o agregar una cámara web para capturar la imagen de su televisor.
• Haga que se encienda y apague automáticamente en determinados momentos. Esto podría basarse en la luz del día, la hora del día o la detección de alguien en la habitación o cerca del sistema.
• Hágalo controlado a través de Internet para que el mundo pueda encender y apagar los LED en su sala de estar.
• Conecte la pared LED a su anillo de estado de ánimo para que la pared LED refleje su estado de ánimo.

Esperamos que haya disfrutado de este Instructable. Asegúrese de obtener más información sobre Brilldea y nuestros productos visitando nuestro sitio web: Brilldea.com.