Самодельный rgb контроллер. Как правильно подключить RGB светодиодную ленту к контроллеру

В этой статье описывается схема мощного RGB контроллера для управления светодиодной лентой на базе микроконтроллера PIC12F629. Достаточная мощность обеспечивается применением трех — по одному на каждый канал.

Описание RGB контроллера на PIC12f629

Управление светодиодами на микроконтроллере обеспечивается путем непрерывного изменения интенсивности свечения по каждому каналу. Поскольку цикл включения — выключения немного отличается у каждого из 3 каналов, то это позволило обеспечить отображение большого количества оттенков.

Система управления интенсивности свечения построена на ШИМ (широтно-импульсная модуляция). Этот метод очень эффективен, потому что выходные транзисторы работают в режиме насыщения, т.е. переключения, рассеивая очень мало энергии насебя, обеспечивая высокую производительность.

В схеме применен микроконтроллер Microchip PIC12F629. Поскольку программа написана без использования каких-либо специальных функций микроконтроллера (Таймер, АЦП и т.д..), программа может быть адаптирована под другой микроконтроллер Microchip с незначительными изменениями.

Переменный резистор позволяет регулировать скорость перехода цветов. Чтобы считывать значения переменного резистора была разработана специальная функция, которая измеряет время заряда конденсатора, подключенного к тому же выводу что и переменный резистор.

Микроконтроллер PIC12F629 имеет только восемь выводов: 2 для питания и 6 входов / выходов. Их 6 оставшихся выводов задействованы только 4: 3 выход для каждого из каналов и один для считывания значения переменного резистора.

Для успешной работы мощных MOSFET транзисторов, необходимо добавить еще три транзистора BC548. Схема питается от 12 вольт. Регулятор напряжения 78L05 обеспечивает питание микроконтроллера. При подключении длинных светодиодных лент возрастает нагрузка на MOSFET транзисторы, поэтому их желательно установить на теплоотвод.

При подключении обычной монохромной ленты следует придерживаться трех основных правил:

• подключение выполняется параллельно отрезками не более 5 метров

• лента монтируется на алюминиевый профиль

• блок питания выбирается всегда с запасом по мощности

Эти же правила полностью применимы и для многоцветной RGB ленты. Однако здесь есть некоторые особенности. Связаны они с использованием в схеме подключения RGB контроллера.

RGB контроллер

Кроме этого, обязательно запомните, что полноценную rgb подсветку можно изготовить на основании светодиодов SMD 5050. Именно в них реализована возможность менять цвета в одном источнике света.

Достигается это за счет того, что светодиод собран из трех кристаллов. Во всех остальных видах SMD 2835, SMD 3528 один светодиод может светить только одним цветом.

Из-за этого в подсветке могут возникать небольшие провалы освещенности, когда соседние светодиоды попросту не будут гореть и полоса света не будет выглядеть цельной и сплошной. Примеры и недостатки таких моделей можно посмотреть в статьях ” ” и ” ”.

RGB контроллер подключается после блока питания. С его помощью можно менять не только цвета, но и яркость освещения, разные режимы работы, интенсивность смены расцветки и т.д.

Для режима светомузыки, когда цвета бегают по разным сторонам и сменяют друг друга, потребуются специальные контроллеры. Называются они DMX.

Напрямую через контроллер можно подключать определенную длину светодиодной ленты. Максимум это 5 метров или 10 метров при параллельном подключении двух отрезков по пять.

А что делать, если разноцветная подсветка у вас более 10 метров? Для монохромного варианта все решается параллельным подключением отдельных кусков. Например, подключаете 3 участка по 5м каждый и имеете полноценную подсветку длиной 15м.

Для RGB ленты параллельно спаять и соединить 5-ти метровые участки можно, однако с непосредственным подключением к одному контроллеру имеются нюансы.

Схема подключения светодиодной ленты RGB длиной 5м или 10м

Для начала рассмотрим вариант, когда у вас общая длина светодиодной подсветки всего 5м или 10м, то есть две цельные ленты соединенные параллельно по 5м каждая. Что необходимо в этом случае?

• блок питания, преобразующий 220В из сети в 12 или 24В необходимые для работы подсветки

• RGB контроллер

Его в отличие от блока питания можно подбирать без запаса по мощности, что называется впритык. Главное правильно рассчитать мощность самой ленты.

Например, если 1м потребляет 14,4Вт (данные можно найти на упаковке или из таблиц, согласно разновидности светодиодов), то 10м будут соответственно “кушать” 144Вт. Именно на такую мощность и покупаете контроллер.

Как все это правильно подключить? Во-первых, 220В нужно подать на сам блок питания. Обычно слева на нем имеются две клеммы с маркировкой L(фаза), N(ноль) и заземление. Здесь полярность L и N соблюдать не обязательно.

• Light с контактами BGR V+

Расшифровываются они как:
B (blue) – синий

G (green) – зеленый

R (red) – красный

V – общий плюс на светодиодной ленте. Непосредственно на ленте он может быть подписан как ”+12” или просто ”+”. Все остальные три контакта rgb являются минусовыми.

• Power с контактами “+” и ”-”

В отличие от монохромной ленты у RGB варианта не два контакта, а четыре. А иногда и все пять!

Пятый отвечает за белый свет, так как нормального белого естественного освещения получить от сочетания rgb цветов не получится. Называются такие светодиодные ленты RGBW или RGBWW.

Поэтому заранее уточняйте, сколько контактов для пайки проводов имеет лента и покупайте соответствующий контроллер. Особенно это актуально при покупках через интернет магазины.

К контактам Power подается напряжение 12 или 24В от блока питания.

Ищите на блоке клеммы с надписью ”V+” и “V-“. Вместо “V-“ иногда пишут “COM”.

Если перепутаете порядок, подключите красный к зеленому или наоборот, ничего страшного не случится, просто будут путаться цвета на пульту управления.

Кстати, светодиодную ленту RGB в крайних случаях можно подключать и вовсе без контроллера, напрямую к блоку.

Для этого нужно скрутить все три провода rgb в один и подать на него минус, а на второй проводок плюс.

Правда в этом случае, ни о какой разноцветной подсветке и речи быть не может. Однако как один из вариантов освещения, при выходе из строя контроллера, рассматривать можно.

При правильном подключении RGB ленты по первому варианту, у вас должна быть последовательность: 1 Блок питания
2 Контроллер
3 Светодиодная лента RGB

RGB лента длиной 15-20 метров

Если нужно подключить 15, 20 метров или более, такой вариант только с одним контроллером уже не подойдет. Есть два выхода:

• использовать два контроллера

• использовать RGB усилитель

Первый вариант неудобен более высокими затратами. А во-вторых, у вас будет два пульта управления, каждый из которых отвечает за различные участки ленты. И как вы их синхронизируете, тот еще вопрос.

Поэтому лучший вариант, когда все управляется от одного контроллера и с одного пульта. Это можно легко реализовать при помощи rgb усилителя.

Из названия понятно, что его предназначение усиливать сигнал от контроллера. Правда некоторые заблуждаются, полагая, что он нужен для более яркого свечения ленты. И его именно с этой целью можно использовать даже для 5-ти метровых участков. Это не так.

Выбирается он по мощности не всей длины светодиодной ленты, а только того участка, который к нему и подключается, помимо первых 5 или 10 метров.

Схема подключения усилителя

У усилителя есть входные-input и выходные-output клеммы. На входе и выходе те же контакты, что и у контроллера – общий плюс и цвета.

Также присутствуют и клеммы подключения питания:

• VDD или "+"

• GND или "-"

Напряжение 12-24В можно подавать как от дополнительного блока, так и от общего, если позволяет его мощность.

Для подключения, общие концы предыдущего отрезка светодиодной ленты, заводите во входные клеммы усилителя.

После этого под винты VDD и GND заводите проводники питания от блока.

В итоге у вас должна получиться последовательность: 1 Блок питания
2 Контроллер
3 Светодиодная лента №1
4 Усилитель
5 Светодиодная лента №2

Собранная подсветка по такой схеме будет работать и управляться с одного пульта.

Если вам нужно подключить еще 5-10 метров ленты, в схему добавляется еще один усилитель, а возможно и дополнительный блок питания (зависит от мощности освещения).

Только имейте в виду, что параллелить напрямую между собой сами блоки питания нельзя. Делать это нужно через диодный мост. Поэтому они должны быть разделены между собой через отдельные участки лент.

Таким образом можно собрать разноцветную подсветку любой длины под ваши запросы. Главное найти место для размещения всего этого оборудования.

Когда места не хватает, вместо большого усилителя можно использовать микро модель.

Он напоминает из себя что-то типа переходника, и размер у него соответствующий. При этом со своей задачей усиления сигнала справляется хорошо.

Кроме этого, его можно использовать, если вам не хватает мощности вашего контролера. Например, мощность всей светодиодной ленты 110Вт, а контроллера всего 70Вт.

Чтобы не менять его, просто докупаете такой мини усилитель, последовательно соединяете два элемента и наслаждаетесь освещением.

Кстати, такого же миниатюрного размера может быть и сам контроллер.

Для создания эффекта поочередного изменения RGB светодиодов ленты предлагается собрать несложную электронную схему управления. Напряжение с каждого из трех выходов автоколебательного кольцевого мультивибратора поочередно поступает на вход R, G или B полосы светодиодов. В определенный момент времени горит только красный, зеленый либо синий цвет. Длительность переключения задается параметрами задающей время цепи из резистора и конденсатора.

Необходимые детали, инструменты

Для изготовления нужно по 3 радиоэлектронных элемента:

• Полевой n-канальный МОП-транзистор типа IRFZ44. Применяется в регулируемых источниках тока, стабилизированных преобразователях, системах управления, контроля электронных узлов и блоков.
• Алюминиевый электролитический конденсатор емкостью 2,2 микрофарады с рабочим напряжением не менее 25 вольт. Номинальные параметры указаны на корпусе.
• Постоянный резистор с мощностью рассеивания тепла не меньше 0,125 ватт и активным сопротивлением 1 мегомов.

Узел подключается к светодиодной трехцветной ленте типа SMD5050 или аналогичной с 12-вольтным питанием. На полосе размещены модули, каждый из которых содержит 3 трехцветных диода. Соответствующие клеммы цвета и питания, соединяясь параллельно, выведены на точки подключения на полотне. Управляющие сигналы каждого свечения поданы на светодиоды через персональный токоограничивающий резистор. Параллельно соединенные модули размещены на ленте длиной до 5 метров.
Для надежного соединения радиодеталей подойдет любой паяльник. Придать выводам удобную для работы форму, выгнуть их и отрезать до нужной длины помогут плоскогубцы, кусачки или нож. Узел работает от постоянного источника тока 12 вольт.

Сборка схемы контроллера

Деталей мало, поэтому удобно сделать монтаж навесным способом, когда элементы припаивают непосредственно друг к другу без промежуточных контактов, опор или сборочных плат.

Кристалл транзистора размещен внутри пластмассового корпуса. Расположенный по центру «Сток» соединен также с большим металлическим теплоотводом. Обычно он используется для крепления к стенке электронного блока. Металл радиатора легко лудить, поэтому удобно использовать его как контактную площадку для припаивания сопротивления.
Второй его конец соединяется с выводом «Затвор» следующего элемента.
Аналогично подключается третий транзистор, но его «Сток» соединятся через резистор с электродом «Затвор» первого каскада, образуя кольцо.

Конденсатор включается между электродами «Затвор» и «Исток» каждого транзистора. Предварительно необходимо правильно определить полярность компонента по маркировке на корпусе. Обычно отмечен отрицательный электрод, который паяем на «Исток».

Отрезком провода соединяются между собой «Исток» всех транзисторов, создавая шину подключения клеммы «минус» блока питания. Жесткие электроды транзисторов легко раздвинуть и придать устойчивую форму, чтобы избежать случайных коротких замыканий.

На светодиодном полотне обозначены точки включения «R», «G» и «B». Отрезками изолированного провода каждая из них подключается к «Сток» одного из транзисторов.

«Плюс» источника тока соединяется с клеммой «+» ленты, «минус» припаивается к шине «Исток» транзисторов.
Собранный из исправных деталей при полном соответствии монтажа принципиальной схеме контроллер начинает работать после включения без необходимости предварительной настройки или подбора параметров элементов. Частота переключения уменьшится при увеличении номинала емкости и наоборот.

Контроллер для светодиодной ленты с пультом - востребованный элемент современного интерьера. Такой подсветкой можно выделить определенную зону в жилом помещении и создать очень интересные медиафасады. Благодаря красоте, практичности и невысокой цене такие осветительные приборы быстро завоевали популярность, поэтому у многих людей возникает вопрос о том, каким образом их установить и настроить.

Общие сведения о лентах

Ленты часто устанавливают в нише потолка над определенной зоной в квартире (например, над спальным местом или обеденной зоной). Многие жильцы не могут точно сказать, какой цвет им необходим, к тому же со временем одна и та же подсветка может надоесть. В такой ситуации выручит RGB контроллер для светодиодной ленты, с помощью которого подсветку можно настроить индивидуально.

Само название RGB обозначает три слова - Red, Green, Blue, то есть красный, зеленый и синий. Из такого небогатого предложения цветовых решений сложно выбрать один цвет, поэтому многие мастера рекомендуют устанавливать контроллеры. Благодаря этим устройствам жильцы смогут настраивать цвета по своему вкусу, например, желтый, оранжевый, фиолетовый, а также регулировать их интенсивность.

Перед тем как приобретать светодиодные ленты, нужно немного разобраться в их классификации. Обычно выделяют их два:

• SMD 3528;
• SMD 5050.

Оба типа лент отличаются по габаритам и параметрам: у первого размеры сторон составляют 3,5 мм на 2,8 мм, у второго - 5 мм на 5 мм, что и отражено в самих названиях. Аббревиатура SMD (Surface Mounted Device) буквально означает «устройство, установленное на поверхности».

Еще одна важная особенность - это мощность светового потока. У SMD 3528 она ниже, так как в такой ленте светодиоды являются однокристальными, в то время как в SMD 5050 они трехкристальные. Второй тип будет светить ярче, однако он будет потреблять в 3 раза больше мощности.

Немаловажным параметром является количество светодиодов на 1 метр ленты, где их может быть 30, 60, 120 или 240 штук. Чем больше светодиодов, тем ярче будет сиять подсветка. Но ленты с большим количеством маленьких лампочек будут стоить дороже. Специалисты советуют не приобретать слишком яркие устройства, поскольку для подсветки ниши в потолке хватит 60 диодов на 1 метр. Для декорирования мебели можно приобрести самую простую ленту с 30 диодами. Такие рекомендации являются оптимальными для любого интерьера.

Чтобы установить освещение в нишу потолка, для примера можно взять ленту типа SMD 5050, содержащую 60 диодов на 1 метр. Она имеет следующие характеристики:

• цвет диодов - RGB, то есть многоцветная;
• количество диодов - 60 штук на 1 метр;
• мощность - 14 Вт/м;
• напряжение - 24 В.

Также на упаковке будет представлена аббревиатура IP с примыкающими к ней цифрами. Эта характеристика указывает на степень защиты. Например, на коробке написано IP33, что означает следующее:

1. Первая цифра 3 указывает на степень защиты от попадания инородных тел и прочих контактов с осветительным прибором. По шкале от 0 до 5 она свидетельствует о защите от мелких частиц размером до 2,5 мм.
2. Вторая цифра 3 указывает на степень защиты от воды. Светодиоды защищены от наклонного попадания брызг под углом до 60 градусов.

Лента намотана на бобину (или катушку), стандартно ее длина равна 5 метрам, поэтому лучше всего приобрести две катушки, так как часто для подсветки различных ниш требуется от 5 до 8 метров, а иногда и больше. Устройство условно поделено на несколько небольших отрезков, на каждом из которых находится по 6 светодиодов. Отрезки представляют собой полностью самостоятельный осветительный прибор, который будет гореть при подключении к сети.

Светодиодная лента очень пластична, поэтому ее можно крепить в ниши любой сложности и формы, не говоря уже о прямых линиях и переходах. На обратной стороне светодиодов имеется липкий двусторонний скотч, благодаря которому цветная конструкция накрепко прилипнет к любой поверхности.

Ленту можно укоротить по необходимости. Для этого на ней всегда указано место разреза со значком ножниц и линией. Несоблюдение этого правила приведет к тому, что при разделении не там, где нужно, рабочие дорожки будет повреждены, а значит, светодиодная лента окажется испорченной.

Установка светодиодов в нишу

В имеющуюся нишу в потолке необходимо установить цветную светодиодную подсветку. Периметр ниши - 8 м, в мотке имеется 10 м ленты, следовательно, ее необходимо будет укоротить до нужной длины строго по участку среза.

Лучше всего крепить пластичный электроприбор не к стене или коробу ниши, а к заранее приобретенному для этой цели кабелю-каналу. Если же периметр больше, чем длина целого мотка, то от края приклеенной ленты нужно отступить примерно 10 мм и прикрепить еще одну. Получится, что по краям каждого отрезка должны свободно свисать провода, по четыре на каждый.

Так как для подсветки выбраны многоцветные светодиоды, то отрезы оснащены четырьмя проводами, три из которых (красный, зеленый и синий) обозначают цвета, а четвертый (черный) - общий вывод. Одноцветная подсветка имеет только два проводка. Если в месте, где будут располагаться светодиоды, имеются металлические саморезы, то их рекомендуется изолировать при помощи изоленты.

Блок питания для RGB

Для того чтобы подключить светодиодную подсветку к сети, обязательно нужно приобрести блок питания. Подключать RGB напрямую к сети 220 В категорически воспрещается, так как это приведет к моментальному перегоранию подсветки. Этот агрегат необходимо приобретать с напряжением, соответствующим этому показателю у светодиодов, то есть 12 В или 24 В.

Одноцветную ленту подключить проще, так как она подсоединяется непосредственно к самому блоку. С RGB дело обстоит иначе, поскольку здесь понадобится контроллер. Он будет выступать в качестве регулятора цветов. Если его не использовать, то функция смены цветов будет утрачена. Контроллер, как и сам блок, должен иметь соответствующее выходное напряжение.

Мощность блока питания должна совпадать с мощностью светодиодов. Производитель обычно указывает этот показатель на 1 метр ленты, например, 14 В. Нетрудно посчитать, что на 8 метров будет приходиться 112 В, значит, и блок должен быть мощностью 112 В. Необходимо, чтобы в нем был запас по току примерно на 20-30%.

Качественный блок питания должен обладать высокой стабильностью выходного напряжения, иметь встроенный фильтр электромагнитных помех и защиту от перепадов напряжения, перегрузок или коротких замыканий. Корпус его должен быть выполнен из перфорированного металла, что способствует хорошей вентиляции и отсутствию перегрева. Если же его температура во время работы достигла 70 градусов, тогда следует снизить нагрузку.

Блок питания устанавливается с учетом свободного пространства вокруг него, что обеспечит ему естественную вентиляцию. Если такой возможности нет, то необходимо будет продумать вопрос об установке принудительной вентиляции. Когда нужно установить два блока для RGB, не следует размещать их вплотную друг к другу.

Контроллер для подсветки

Контроллер для светодиодной подсветки необходимо подбирать с учетом мощности и величины выходного напряжения. Все остальные характеристики (функциональность, программы и другие дополнительные возможности) рассчитаны исключительно на вкус и потребности пользователей. Прибор устанавливается рядом с блоком питания. К контроллеру также должен прилагаться пульт дистанционного управления, имеющий компактную форму и сенсорные кнопки управления.

Подключение к сети

Чтобы подключить блок питания, необходимо подвести питание (220В) от выключателя на клеммы блока «фаза» (L) и «ноль» (N). К клемме «Земля» необходимо подвести проводник питающего кабеля (РЕ). Контроллер подключается выходными клеммами на входные следующим образом:

• +V - DC+;
• -V - DC-.

Если пренебречь полярностью при подключении контроллера, тогда он просто выйдет из строя.

В самом конце можно подключать и саму ленту RGB. Здесь все максимально просто: красный провод подводится к выходу R, зеленый - к G, синий - к B. Если перепутать выходы и провода, то ничего страшного не произойдёт, подсветка будет исправно работать, но при настройке цветов с пульта управления могут возникать интересные несоответствия, например, жильцам захочется подсветить потолок синим, а он засияет зеленым цветом.

Важно знать, что к контроллеру можно подключить только пятиметровую ленту или более короткую. Это связано с тем, что каждая дорожка светодиодов рассчитана на определенный максимальный ток. Если соединить пятиметровую ленту еще с несколькими метрами такой же, то ток увеличится, и диоды очень быстро перегорят. Когда возникает необходимость подключить длинную ленту, то настоятельно рекомендуется дополнительно приобрести усилитель RGB .

После проделанной работы остается только проверить, как работает встроенная подсветка. Для этого необходимо просто нажать на кнопку включения на пульте, после чего потолок загорится красным цветом (стандартный режим). Во втором и третьем режимах подсветка будет синей и зеленой соответственно.

Остальные режимы позволят подбирать и другие цвета, такие как желтый, оранжевый, фиолетовый, розовый, голубой, салатовый и т. д. Этот этап проверки работы RGB считается завершающим, он указывает на то, что светодиодная лента установлена правильно.