4-канальный цифровой светодиодный контроллер

От какого напряжения подключать контроллер?

Во-первых,
не от 220 вольт. Наиболее распространенные виды напряжения светодиодных лент
это 12 и 24 вольт.

Поэтому практически все контроллеры являются адаптивными аппаратами, способными работать как на 12V, так и на 24V одновременно.

Только здесь обратите внимание на один момент. Чем меньше вольтаж, тем меньше расчетная мощность устройства.

Чем меньше вольтаж, тем меньше расчетная мощность устройства.

Поэтому на каждой коробке производителем должно быть указано соответствие мощности прибора, тому напряжению, к которому подключается лед лента.

Если
безграмотный продавец вам говорит, что эта штука универсальная и подходит под
любое напряжение, а значит выбирайте какой угодно из понравившихся экземпляров,
не совершайте ошибку.

Прежде всего, сравните мощность вашей Led ленты и мощность контроллера на этом напряжении.

И если все совпадает, только тогда смело покупайте.

Откуда берётся ШИМ

Вариант 1 — аналоговый

ШИМ сигнал создаётся специально сконструированными устройствами – генераторами ШИМ сигнала или генераторами прямоугольных импульсов. Они могут быть собраны как на аналоговой базе, так и на основе микроконтроллеров, как в виде схемы из нескольких транзисторов, так и в виде интегральной микросхемы.

Самый простой вариант это микросхема NE555, собирается всё по схеме:

Схема ШИМ генератора на NE555

Но если лень разбираться и паять, то китайцы за нас всё уже давно сделали.

ШИМ генератор на NE555

Стоит $0,5, работает стабильно при питании от 5 до 16 вольт

Выдаёт ШИМ сигнал амплитудой в 5 вольт, скважность можно менять подстроечным резистором (вон та синяя штуковина с вырезом под отвертку). При желании можно заменить подстроечный резистор на переменный и получим удобную ручку регулировки

Вариант 2 – цифровой

Более сложный для новичка – использование микроконтроллера, но вместе с тем более интересный и дающий широкие возможности. Звучит страшно, но самом деле реализуется довольно просто.

В качестве микроконтроллера удобнее всего взять отладочную плату ардуино.

Как с ней работать написано вот здесь. Подключаем ардуинку к компьютеру и заливаем в неё вот такой наисложнейший код:

void setup() {
pinMode(3,OUTPUT); // опреднляем пин D3 как выход
}
void loop() {
int duty = 30; // определяем скважность равной 30%
int value = 255/10*duty; // переводим значение скважности в 8 битный формат
analogWrite(3, value); // выводим ШИМ значением value на пин D3

1
2
3
4
5
6
7

voidsetup(){

pinMode(3,OUTPUT);// опреднляем пин D3 как выход

}

voidloop(){

intduty=30;// определяем скважность равной 30%

intvalue=25510*duty;// переводим значение скважности в 8 битный формат

analogWrite(3,value);// выводим ШИМ значением value на пин D3

Далее цепляемся осциллографом к пину D3  и видим:

ШИМ скважность 30%

Сигнал частотой (Freq) -526 Гц, амплитудой (Vmax)- 5 вольт и скважностью (duty) – 30.9 %. Меняем скважность в коде — меняется и скважность на выходе

Добавляем датчик температуры или освещённости, прописываем зависимость скважности на выходе от показаний датчиков и — готова регулировка с обратной связью

Меняем скважность в коде — меняется и скважность на выходе. Добавляем датчик температуры или освещённости, прописываем зависимость скважности на выходе от показаний датчиков и — готова регулировка с обратной связью

Отличаются ли контроллеры для RGB и монохромной ленты?

К сожалению, даже многие продавцы-консультанты в магазинах не знают, что помимо RGB контроллеров, есть и специальные модели для одноцветных, монохромных лент. Как их отличить?

Например, по
надписям на упаковке. Для монохромных вариантов пишется: “для одноцветных
светодиодных лент”.

Поэтому запомните, что существует два основных вида контроллеров:

для монохромных светодиодных лент

для RGB

Ищите и
проверяйте соответствующие надписи на упаковке или корпусе изделия еще в
магазине.

Если
попалась моделька без коробки и соответствующих надписей, то смотрите на
клеммы. В одноцветном варианте на выходных клеммах не будет никаких значков RGB.

Только “+”
или “-”. Либо “Led+”, “Led-”.

Что такое ШИМ?

ШИМ (широтно-импульсная модуляция, англ.  pulse—width modulation (PWM)) — это способ управления мощностью путём импульсной подачи питания.  Мощность меняется в зависимости от длительности подаваемых импульсов.

ШИМ в современной электронике применяется повсеместно, для регулировки яркости подсветки вашего смартфона, скорости вращения кулера в компьютере, для управления моторами квадрокоптера или гироскутера. Cписок можно продолжать бесконечно.

В любительской электронике ШИМ контроллеры часто используются для управления яркостью светодиодных лент и для управления мощными двигателями постоянного тока.

Контроллер ШИМ для RGB светодиодной ленты

В качестве примера приведу схему ШИМ контроллера для RGB светодиодной ленты на ардуино. В ней используется трёхканальный ШИМ для управления тремя цветами ленты. Ниже будет ссылка на готовое устройство, собранное на этой схеме управления.

ШИМ контроллер RGB ленты на ардуино

Соединяется всё вот так:

В схеме я добавил ещё кнопку, она нам поможет в будущем переключать цвета и регулировать яркость.

Вот простой код, позволяющий засветить ленту различными цветами. Чтобы изменить цвет подставьте цифры в значения для R, G и B из комментария ниже.

#define outLedRed 9 // пин управления красным цветом
#define outLedGreen 10 // пин управления зелёным цвнтом
#define outLedBlue 11 // пин управления синим цветом
int R = 255;
int G = 255;
int B = 255;
// белый цвет.
// 255, 0, 0 — красный
// 255,65,0 — оранжевый
// 255, 255, 0 — жёлтый
// 153,255,51 — салатовый
// 0, 255, 0 — зелёный
// 0, 255, 255 — аквамарин
// 0, 0, 255 — синий
// 80, 0, 80 — фиолетовый

void setup() {
pinMode(outLedRed,OUTPUT); // опреднляем пин как выход
pinMode(outLedGreen,OUTPUT); // опреднляем пин как выход
pinMode(outLedBlue,OUTPUT); // опреднляем пин как выход
}
void loop() {
analogWrite(outLedRed, R);
analogWrite(outLedGreen, G);
analogWrite(outLedBlue, B);

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

#define outLedRed 9             // пин управления красным цветом #define outLedGreen 10          // пин управления зелёным цвнтом #define outLedBlue 11           // пин управления синим цветом intR=255; intG=255; intB=255; // белый цвет. // 255, 0, 0 — красный // 255,65,0  — оранжевый // 255, 255, 0 — жёлтый // 153,255,51 — салатовый // 0, 255, 0 — зелёный // 0, 255, 255 — аквамарин // 0, 0, 255 — синий // 80, 0, 80 — фиолетовый   voidsetup(){ pinMode(outLedRed,OUTPUT);// опреднляем пин как выход pinMode(outLedGreen,OUTPUT);// опреднляем пин как выход pinMode(outLedBlue,OUTPUT);// опреднляем пин как выход } voidloop(){ analogWrite(outLedRed,R); analogWrite(outLedGreen,G); analogWrite(outLedBlue,B);

На всякий случай цоколёвка мосфетов:

Цоколёвка мосфета

Какие ошибки могут быть при выборе?

Подводя итог всему вышесказанному, перечислим три основные ошибки, которых вам следует избегать при выборе и покупке контроллера.

1 Выбор без расчета мощности.

2 Монтаж контроллеров, работающих от инфракрасных пультов ДУ за потолком или зашивание их гипсокартоном.

3 Использование контроллера одного производителя для подсветки в разных комнатах.

Почему это
ошибка и чем это грозит? Проблема здесь в том, что у продукции одного и того же
производителя, пульты могут работать на одной частоте.

И вы, пытаясь включить RGB подсветку только в зале, автоматически будете ее запускать во всех остальных комнатах и остальных местах.

Чтобы этого избежать, либо используйте псевдо систему “Умный дом”, с одним пультом, управляющим на четырех разных каналах.

Либо элементарно для разных комнат, покупайте продукцию разных фирм.

Зачем нужен усилитель сигнала?

Что такое
усилитель сигнала RGB ленты и чем он отличается от контроллера? В плане отличия, не
сильно обращайте внимание на их внешний вид. В некоторых случаях, попадаются практически идентичные коробочки

В некоторых случаях, попадаются практически идентичные коробочки.

Вся разница в функционале.

Контроллер —
это устройство, которое УПРАВЛЯЕТ светодиодной лентой – включает, выключает,
меняет расцветку, диммирует и т.д.

А усилитель, как следует из его названия, всего лишь увеличивает = усиливает сигнал до определенной мощности. Он также имеет свои технические параметры.

На входе усилителя снимается сигнал с контроллера, а на выходе происходит его усиление на заявленную мощность. Что это дает?

Это
позволяет подключать дополнительный метраж светодиодной ленты. Решили увеличить
длину подсветки в коридоре или спальне?

Покупаете усилитель, подключаете его в самом конце ленты и обходитесь без дополнительных затрат.

Схемы
подключения будут выглядеть примерно следующим образом.

Как выбрать мощность контроллера?

Здесь расчет мощности в отличие от блока питания очень простой.

Достаточно умножить общую длину подсветки на заявленную мощность одного метра светодиодной Led ленты.

Большого запаса в 30% здесь делать не обязательно.

Резерв нужен
в первую очередь на блоке питания.

Казалось бы,
все просто, но и здесь некоторые совершают ошибку. Есть люди, которые и не
догадываются, что контроллеры бывают по мощности разными.

Другие не
учитывают класс напряжения (12V или 24V), как объяснялось выше. При этом размер устройства, не
всегда играет значение.

То есть,
некоторые думают, что чем он больше, тем мощнее. Однако зачастую бывает так,
что в одном и том же исполнении и корпусе, заложены разные параметры и
мощность.

Какое управление лучше – инфракрасное или на радиоканале?

Самые первые
модели изначально шли с инфракрасным управлением. В чем их специфика?

Вспомните пульт ДУ от телевизора. Для того, чтобы переключать каналы, пульт необходимо направить непосредственно на экран TV.

То же самое и с инфракрасным контроллером. Он имеет специальный датчик ИК излучения.

При внешнем
датчике, вы сможете запрятать само устройство за стену, потолок и т.п. Но сам
датчик при этом, должен быть в прямой видимости пульта.

Запрячете
его и никакого управления не будет. Поэтому то в последствии и разработали
контроллеры на радиоканале.

На
сегодняшний день, более 90% такой светодиодной продукции, как раз таки и
работает на радиоканалах. Такой подсветкой вы сможете управлять, даже находясь
в соседней комнате.

Контроллеры
на радиоканале имеют в своем названии буквы RF. Проверяйте это на упаковке.

По дизайну и
исполнению есть три разновидности пультов:

кнопочные

сенсорные

На них нет
кучи разноцветных кнопочек, зато присутствует сенсорное кольцо и несколько
клавиш с различным функционалом.

для установки в подрозетники или на рабочий стол

Их монтируют
в стену вместо выключателей света, либо стационарно закрепляют на рабочем
столе.

Сказать
однозначно какие из них лучше или хуже нельзя. Выбирайте по своему вкусу и
возможностям.

Самое
главное, чтобы на этом пульте дистанционного управления была кнопка включения “псевдо”
белого цвета

Почему это важно?

RGB ленты при включении всех трех каналов, дают псевдо белое свечение. Его никак нельзя назвать однозначно белым, но в любом случае, вся эта радуга однажды вам надоест, и захочется простого привычного освещения.

Принцип работы ШИМ

В отличии от линейных систем, где мощность регулируется путём снижения электрических параметров (тока или напряжения), при использовании ШИМ мощность, передаваемая потребителю, регулируется временем импульсов, что существенно повышает эффективность работы контроллера. В аналоговых системах остаточная мощность рассеивалась в виде тепла, здесь же при снижении потребления остаточная мощность просто не используется.

Основная характеристика ШИМ – СКВАЖНОСТЬ (процент заполнения) – процентное соотношение длительности импульсов к периоду. На рисунке ниже изображено 5 степеней скважности прямоугольного ШИМ сигнала:. Скважность ШИМ

Скважность ШИМ

ПЕРИОД —  это время за которое происходит полный цикл колебания сигнала. Измеряется в секундах. Он линейно зависит от частоты сигнала и рассчитывается по формуле:

T(перод) = 1/f(частота)

f(частота) = 1/ T(перод)

Частота ШИМ – это количество периодов (или если хотите, циклов колебаний) в единицу времени. Частота измеряется в Герцах (Гц), 1 Гц это одно колебание в 1 секунду.

Если сигнал делает 100 колебаний в секунду, значит частота равняется 100 Гц. Чем выше частота тем меньше период.