Светодиодный контроллер своими руками

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.

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

1. RGB – цвет в пространстве RGB

• • BR – яркость (0-255)
  • R – красный (0-255)
  • G – зелёный (0-255)
  • B – синий (0-255)

2. HSV – цвет в пространстве HSV

• • HUE – цвет (0-255)
  • SAT – насыщенность (0-255)
  • VAL – яркость (0-255)

3. Color – яркий цвет

• • BR – яркость (0-255)
  • COL – номер цвета (0-1530)

4. 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

5. Kelvin – установка цветовой температуры

• • BR – яркость (0-255)
  • TEMP – цветовая температура, К (1000-10000)

6. ColorW – плавная смена цвета

• • BR – яркость (0-255)
  • SPD – скорость (0-1000)
  • STP – шаг (0-500)

7. Fire – стандартный огонь

• • BR – яркость (0-255)
  • SPD – скорость (0-1000)
  • STP – шаг (0-500)

8. FireM – ручной огонь

• • BR – макс. яркость (0-255)
  • COL – цвет (0-255)
  • SPD – скорость (0-1000)
  • MIN – мин. яркость (0-255)

9. Strobe – стробоскоп

• • HUE – цвет (0-255)
  • SAT – насыщенность (0-255)
  • VAL – яркость (0-255)
  • SPD – скорость (0-1000)

10. StrobeR – стробоскоп со случайным периодом

• • HUE – цвет (0-255)
  • SAT – насыщенность (0-255)
  • VAL – яркость (0-255)
  • SPD – скорость (0-1000)

11. Police – мигалки

• • BR – яркость (0-255)
  • SPD – скорость (0-1000)

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 0–9 – 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