Для чего мне нужна многоцветная светодиодная подсветка? У меня растёт дочка и она совсем малышка. И в один прекрасный момент меня в очередной раз торкнуло сделать поделку для неё, а если быть точнее – украсить подвесной потолок детской комнаты подсветкой. Для этих целей в детскую комнату было приобретено четыре катушки светодиодной RGB ленты.



Железо и запчасти для светодиодной подсветки.

Продается светодиодная RGB лента в рулонах на катушках. В продаже встречаются экземпляры по 60 и по 30 светодиодов на метр, т.е. светодиоды плотнее или реже расположены на ленте. Берем 60 светодиодов на метр, т.к. оптом ещё дешевле и суммарно ярче.

В моем случае лента герметичная, т.е. находится в силиконовой оболочке. С силиконом лента конструктивно намного надежнее. Не знаю как вам, а мне нужна надежность и яркость.



Лента имеет маркеры мест разреза и контактных площадок (+12V, G, R, B). Может разрезаться на кусочки по три светодиода. Квадратные светодиоды под силиконом имеет по 6 выводов, три вывода с одной стороны, и три с противоположной. Визуально под общей линзой находится три кристалла.

Данная лента комплектуется блоком управления и пультом дистанционного управления. Начинаем методично ломать эту железку. Блок управления собран на микроконтроллере SONIX типа SN8P2501B http://www.sonix.com.tw и микросхеме памяти 24С02С . Ниже фотографии общего вида и внутренностей.





Очень радует симпатичный пульт в комплекте. И всё это прекрасно работает, но чего-то не хватает. В этом контроллере отсутствует ручная настройка. Хочется настройки цвета энкодером. И этот подход к управлению запал в душу. Согласитесь, что радиолюбительский вариант должен быть доступным для повторения. А по сему было принято решение сделать светодиодную подсветку с управлением с помощью энкодера со встроенной кнопкой, который будет культурно монтироваться в корпус типового диммера.



Теория управления RGB светодиодами с помощью ШИМ.

Теперь кратко разберемся в теории как управляется RGB светодиод и что такое в принципе RGB. RGB-светодиод, как мы выяснили, это три близко расположенных светодиода под одной линзой: красный – Red, зелёный – Green и синий – Blue, отсюда и название. Как известно, сочетанием этих трёх цветов можно получить любой другой цвет. Обычно эти три светодиода имеют один общий вывод. В нашем случае плюсовой, т.е. общий анод. Яркость свечения светодиода зависит от протекающего через светодиод тока.

Для регулировки протекающего тока используется ШИМ. Что такое ШИМ? Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) – есть импульсный сигнал постоянной частоты и переменной скважности, то есть отношения длительности импульса к периоду его следования. С помощью задания скважности (длительности импульсов) можно менять яркость светодиода.



Говоря по простому – ШИМ это соотношение времени включенного и выключенного состояния светодиода. Переключение происходит на высокой частоте и незаметно для зрительного восприятия.

Теперь поговорим о смене цвета. Микроконтроллер каждому из основных цветов – красный, зеленый и синий может установить 256 уровней яркости (от полностью выключенного до полностью включенного), а это в свою очередь позволяет сделать 256*256*256=16777216 комбинаций оттенков. Антиреально много. Мне изначально хотелось попроще, типа радуги с её мнемоникой "Каждый Охотник Желает Знать Где Сидит Фазан", т.е. красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый и с плавными переходами между ними. Я никого не удивлю, но реализация алгоритма есть у каждого в компьютере.

Программная реализация непрерывного спектра.

Запускаем тестовый редактор Word (у меня в составе Office XP). Меню Формат – Границы и заливка… . Выбираем вкладку Заливка. Нажимаем кнопку Другие цвета... . Выбираем вкладку Спектр. Устанавливаем стартовые значения цветов вручную 255-0-0.













Плата имеет размер 4x5 см. Электрические соединения настолько просты, что конструктив можно легко реализовать на куске монтажной платы. Далее собственно схема блока управления и электрических соединений.



Основой устройства является популярный, доступный и дешевый микроконтроллер ATtiny2313. Как видим, в схеме присутствует датчик ИК приемника (TSOP1736) для управления с пульта дистанционного управления. TSOP1736 можно не устанавливать на плату и отсутствие этого датчика никак не сказывается на работе устройства.

Для пульта от заводского контроллера в программе я продублировал функции:
– включение и выключение,
– 256 уровней яркости,
– 15 фиксированных цветов,
– выбор любого (!) цвета из палитры непрерывного спектра,
+ режимы анимации и спецэффектов:
– динамичное переливание цветов,
– стробоскоп любого текущего цвета,
– случайное смешение цветов,
– плавная смена цветов палитры непрерывного спектра.
Напрограммировал от души. Выглядит потрясающе красиво и эффектно.

Как работает блок управления? Подаем питание – ничего не светится. Это сделано для того, чтобы в моё отсутствие случайный скачок напряжения в доме не включил подсветку. Далее любой кнопкой на пульте (кроме кнопки выключения) включаем необходимый режим.

Предположим, что у вас нет пульта. Вы можете нажать на кнопку энкодера и включить белый цвет свечения. Либо можете просто вращать в любую сторону и выбирать необходимый оттенок свечения из всей палитры непрерывного спектра. Очередным нажатием на кнопку энкодера светодиодная лента переводится из включенного состояния в выключенное. Повторяю, при подаче питания ничего не светится.

При прошивании микроконтроллера ATtiny2313 устанавливать следующие фьюзы.



Оформление экнодера в корпусе диммера.

Сначала разбираем диммер. Внутренности можно использовать для регулятора нагрева паяльника.



Далее делаем плату (также можно сделать на обрезке монтажки).









Энкодер монтируем со стороны фольги (пайки). Разъемы и конденсаторы монтируем с другой стороны.

В корпусе диммера сверлим отверстия (4 шт) под ввод проводов. Обтачиваем напильником плату до кондиции. На корпусе энкодера стачиваем выступ. Примеряем плату в корпус и оцениваем примыкание. До финальной фиксации желательно оценить работоспособность путем подключения к блоку управления.

Затем клеем из обычного термопистолета (GLUE GUN) делаем крепление платы в корпусе диммера. Ожидаем пять минут для отвердевания клея.





Затем собираем корпус диммера-энкодера.





Поздравляем друг друга с успешной сборкой.

Реализация контроллера светодиодной подсветки на PIC.

Плата контроллера изготовлена методом ЛУТ. Значительное место на плате занимают винтовые зажимы для подключений (отдельное спасибо Александру Калмыкову за зажимы).





Плата имеет размер 3,5x5 см. Электрические соединения настолько просты, что конструктив можно легко реализовать на куске монтажной платы. Далее собственно схема блока управления и электрических соединений.





Видео работы устройства:



AVR:
Печатная плата под ATtiny2313 - Вы не можете скачивать файлы с нашего сервера
Прошивка под ATtiny2313


PIC:
Печатная плата под PIC12F629 / PIC12F675 - Вы не можете скачивать файлы с нашего сервера
Прошивка под PIC12F629 / PIC12F675:


Печатная плата энкодера в корпус диммера - Вы не можете скачивать файлы с нашего сервера