Управление на микроконтроллере светодиодной лентой rgb. Светодиодная подсветка потолка своими руками. Что нужно для подключения RGB ленты

Используются для подсветки или в качестве основного освещения уже не один год. Цена на них постоянно падает, а ассортимент растет. Но если есть необходимость, то можно сделать светодиодную ленту своими руками.

Преимущества светодиодной ленты

LED-полоса имеет ряд преимуществ перед другими источниками света:

• как и все светодиодные светильники, это самый экономичный источник света;
• полоска со светодиодами занимает мало места, ее можно спрятать под полкой, карнизом или в другом малодоступном месте;
• самое распространенное напряжение питания – 12 В, поэтому такую полосу допускается использовать в сырых помещениях;
• гибкость основы позволяет монтировать устройство на криволинейных поверхностях.

Применение самодельной светодиодной ленты

Такую конструкцию можно использовать для подсветки в самых разных местах – если спрятать за карниз или шкаф, то подсветка натяжного или обычного потолка придаст комнате романтический вид. Установка на кухне, на нижней поверхности кухонного гарнитура, осветит рабочую поверхность, а над горшками с комнатными растениями добавит им света в пасмурную погоду.

Такую самоделку можно использовать в машине и на велосипеде, в качестве габаритных огней или сигнала поворота авто. На музыкальном центре, с помощью RGB-контроллера, она обеспечит световые эффекты – огни будут мигать в такт музыке.

Как изготовить светодиодную ленту своими руками

Копию LED-полосы фабричного производства изготовить в домашних условиях очень трудно. Она представляет собой печатную плату на гибкой основе, на которой смонтированы светодиоды и резисторы серии SMD. В домашних условиях эти материалы можно заменить текстолитовой полоской и обычными светодиодами и сопротивлениями, на ножках.

Необходимые инструменты и материалы

Для самостоятельного изготовления светодиодной ленты необходимы следующие инструменты:

• ножницы или резак для отрезания текстолитовой полосы;
• шило или тонкое сверло, соответствующее толщине ножек светодиодов и резисторов;
• паяльник с припоем и канифолью;
• строительный фен для прогрева термоусадочной трубки.

Кроме инструментов, необходимы следующие материалы:

• Светодиоды. Количество зависит от напряжения, необходимого для работы каждого из светодиодов, напряжения питания – 12 В или 24 В, и желаемой яркости. Самодельная полоса подключается также к батарейке или USB. При изготовлении RGB-ленты диоды нужны разных цветов – красные, зеленые и синие.
• Резисторы. Они необходимы для ограничения тока, протекающего через светодиоды.
• Полоса гетинакса или текстолита толщиной 0,5 – 1 мм. При наличии фольгированного гетинакса можно изготовить печатную плату.
• Отрезки провода для монтажа схемы. Сечение может быть любым, но не более 0,35 мм2, иначе они будут слишком жесткими.
• Полоска, вырезанная из непрозрачной пластиковой бутылки или другой тонкой пластмассы. Размеры этой полосы совпадают с размерами текстолитовой полоски.
• Прозрачная термоусадочная трубка. Диаметр должен позволять надеть ее на готовую полосу, а длина на 30 мм больше ее.

Процесс изготовления

Изготовление самодельной светодиодной полоски состоит из нескольких этапов:

1. Составление принципиальной схемы. У каждого светодиода есть номинальное напряжение и ток. Исходя из этого, они соединяются группами последовательно с токоограничивающим резистором. Его номинал и мощность можно рассчитать по закону Ома или воспользоваться одним из онлайн-калькуляторов.
2. Отрезается текстолитовая полоска. Длина и ширина полоски должны позволять разместить на ней все элементы схемы.
3. Шилом или тонким сверлом сверлятся отверстия для монтажа деталей. Светодиоды размещаются в ряд, на одинаковом расстоянии друг от друга, а резисторы между ними, сбоку или с обратной стороны полосы, в зависимости от местных условий. Для изготовления RGB-полоски светодиоды располагаются с чередованием цвета.
4. В просверленные отверстия вставляются элементы полосы.
5. Отрезками провода с помощью паяльника соединяются все элементы согласно схеме.
6. Припаиваются провода для подключения.
7. Для придания конструкции более эстетичного внешнего вида полосы со светодиодами и вырезанная полоса из бутылки помещаются в прозрачную термоусадочную трубку. Полоса из бутылки размещается с задней стороны полоски со светодиодами.
8. Термоусадочная трубка прогревается феном для стягивания всех деталей в одно целое. Для использования конструкции в воде, например, в аквариуме, ее концы герметизируют силиконовым герметиком. Это делает конструкцию водонепроницаемой.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Осторожно! Герметик должен быть нейтральным. Пары уксуса от уксусного герметика могут разрушить провода или вызвать короткое замыкание.

Управление свечением

Если просто подключить светодиодную полосу просто подключить к источнику питания, то единственный результат – постоянная яркость света. Если же на LED-полоске установлены разноцветные светодиоды, то они будут гореть одновременно.

Для простой регулировки яркости от min до max можно использовать диммер, мощностью на 20% превышающей мощность полосы со светодиодами.

Для управления RGB-лентой лучше взять контроллер.

Выбор контроллера

Без контроллера можно управлять яркостью свечения только одноцветной ленты. Для управления многоцветной необходим контроллер. Он даст возможность плавной настройки цвета и его изменений по заданной программе, например, переливание. Его мощность должна на 20% превышать мощность светодиодной полоски. Кроме мощности контроллеры отличаются по типу:

• Контроллер без пульта дистанционного управления. Самые дешевые. Управление осуществляется прямо на устройстве вручную или по встроенной программе.
• Контроллер с инфракрасным пультом (ИК) дистанционного управления. Такие пульты работают в пределах прямой видимости до 10 метров.
• Контроллер с радиопультом дистанционного управления. Такие пульты работают на расстоянии до 20 метров. Управление может производиться через стены и перегородки.
• Контроллер, работающий по WI-FI каналу. Такие устройства могут оснащаться любыми пультами, но кроме этого возможно управление с помощью компьютера или мобильного телефона, а также подключаться к системе «Умный дом».

Контроллер и блок питания располагаются рядом с лентой. Если светодиодных конструкций несколько, и они располагаются на значительном (несколько метров) расстоянии друг от друга, то каждая из них подключается к RGB-повторителю.

Это делается для уменьшения длины кабелей, по которым идет большой ток. При большой длине кабеля падение напряжения слишком велико и свет становится тусклым.

Монтаж

Готовая конструкция закрепляется на месте разными способами:

• пластиковыми хомутами;
• конструкция в термоусадочной трубке закрепляется двухсторонним скотчем;
• негерметичная текстолитовая полоса закрепляется также саморезами или винтами через заранее просверленные отверстия;
• силиконовым герметиком или «жидкими гвоздями».

Внимание! Для закрепления полосы без термоусадочной трубки используется нейтральный герметик.

Многоцветной лентой, нужно знать, как ее правильно подключить к сети. В отличие от одноцветной модели, которая подсоединяется только к блоку питания, здесь еще нужно дополнительно приобрести контроллер и усилитель. О том, как выполнить подключение RGB светодиодной ленты от 5 до 20 метров, мы расскажем Вам далее!

Основные элементы системы

Для того чтобы подключить RGB ленту своими руками нужно в первую очередь определиться с ее протяженностью. На основании этого уже выбираются подходящие устройства для системы освещения и создается подходящая схема подключения. Что касается устройств, то основными считаются RGB контроллер, блок питания и усилитель. Подробно рассмотрим предназначение каждого элемента в цепи.

Блок питания нужен для преобразования 220 Вольт от сети в 12/24 В, от которых работает сам источник света. Предназначение контроллера – управление цветовым свечением светодиодов (наглядно увидеть его работу Вы сможете на видео, которое мы предоставим ниже). Усилитель нужен для того, чтобы подключить более 5 метров RGB светодиодной ленты одновременно. Также в комплекте присутствует дистанционный пульт управления, на котором можно выбрать определенный уровень свечения и цвет диодов.

С комплектующими системы разобрались, теперь хотелось бы рассказать Вам о том, какие могут быть схемы подключения многоцветной ленты.

Популярные схемы подсоединения

Итак, первая и наиболее простая схема подключения из одной RGB ленты на 5 метров выглядит следующим образом:

Как Вы видите, все довольно просто: RGB лента подсоединяется к контроллеру, который в свою очередь подсоединен к блоку питания. БП работает от сети 220 В. Если нужно подключить два отрезка по 5 метров, тогда лучше дополнительно купить RGB усилитель и еще один блок питания, который добавляется к сети следующим образом:

Тут также особых проблем возникнуть не должно, главное соблюдать буквенную и при монтаже. Очень важный нюанс – не стоит подключать 10 метров RGB светодиодной ленты последовательно, т.к. в этом случае второй отрезок будет светить не так ярко. Обязательно осуществляйте параллельное подключение, даже если мощности контроллера хватит на работу двух отрезков без усилителя.

Электронный контроллер довольно дорогостоящее изделие, поэтому есть смысл отремонтировать его самому.

Вскрывается корпус устройства с помощью плоской отвертки, разжиманием тонких боковых стенок в стороны. Освободив донышко контроллера от зацепления, можно добраться до печатной платы, которая обычно фиксируется лишь несколькими каплями силиконового клея.

После извлечения печатной платы, внимательно осмотрите её на наличие следов перегрева, оторванных гибких проводов или нарушения пайки коаксиального разъема питания.

После остается лишь проверить полевые транзисторы в силовых ключах. Две микросхемы контроллера и инфракрасного приемника выходят из строя очень редко, гораздо чаще перегорают именно транзисторы. Как уже говорилось, из-за подключения к контроллеру слишком длинной светодиодной ленты, когда через ключи идет недопустимо высокий ток.

Хотя применяемые в корпусных RGB-контроллерах полевые транзисторы по своим характеристикам рассчитаны на ток до 12 А, но устанавливаются они не на радиатор. Поэтому допустимый ток нагрузки для них ограничивается в 2 А. Дольше всего прослужит контроллер в пластмассовом корпусе, который не нагружается током свыше 1.5 А.

Разом все три силовых транзистора перегорают очень редко, чаще всего только тот, что находится посередине. Окруженный остальными двумя транзисторами, он охлаждается хуже всего.

Проверить работу транзисторов можно, имея самый простой мультиметр. При включенном режиме свечения белым цветом на затворе каждого транзистора должно быть напряжение 5 В, а на стоках, там где припаиваются провода на светодиодную ленту, напряжение должно составлять 12 В. Если какой-то транзистор не дает такие показания, то он подлежит замене.

Полевые транзисторы P3055LD, P3055LDG, PHD3355L и их аналоги в корпусе для поверхностного монтажа DPAK (ТО-252) можно найти на неисправных материнских платах компьютеров.

В случае, когда напрямую с ножки микросхемы, перед токоограничивающим резистором, нет напряжения 5 В на затвор силового транзистора, то испорченный микроконтроллер ремонтировать нецелесообразно. Пробитая микросхема стоит дорого, да и перепаивать её сложно.

Трёхфазные электродвигатели Принцип действия Самодельный бесперебойник для компьютера Самонаводящиеся солнечные панели с управлением от мобильника - Этап 9: привод наклона панелей

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.

Итак, кратко о мотивах создания этого проекта. Как я ранее говорил в статье "Многоцветная светодиодная подсветка или RGB-контроллер своими руками" , в заводском китайском RGB контроллере (т.е. оригинальном) очень сильно греются выходные силовые ключи (полевые транзисторы), реально можно обжечь пальцы. Речь идёт о работе на максимальной яркости, когда все три канала работают на полную; в данном случае это будет белый цвет свечения.

Замеры тока показали, что в таком режиме китайский RGB контроллер потребляет 1,2 ампера. Казалось бы ерунда, всего 1,2А*12В=14Ватт, но сука греется. Ок. Собираем свой вариант контроллера (ATtiny2313 + IRFZ 44 N на выходе) и испытываем чувство, что нас, мягко говоря, обманывают. Блок питания уходит в защиту. Снимаем защиту, измеряем ток = 2,2 ампера. Прикольно 2,2А*12В=26,4Ватт. Видимо китайский контроллер выдаёт ШИМ на силовые ключи не на всю ширину. Визуально с ATtiny2313 + IRFZ 44 N лента светится ярче.

Продолжаем изыскания. Подключаем 5 метров ленты к ATtiny2313 + IRFZ 44 N и гоняем. Всё прекрасно, ключи без радиатора немного теплые. Подключаем последовательно еще одну ленту и наблюдаем, что подключенный кусок изменил оттенок и равномерно снижается яркость по всей длине (на участке от 5 до 10 метров). Измеряем напряжение на конце ленты; напряжение упало с 12 вольт до 9,1 вольт. Очевидно, что ленты надо подключать в параллель, хотя я предполагал, что светодиоды в самой ленте и так подключены в параллель. Неудобняк, но других вариантов нет.

Включаем в параллель три рулона по 5 метров. Включилось, работает. Но сука греется. Можно радиатор поставить, но всё равно, нагрев убедительный. Чешем репу и делаем следующее.

В этом контроллере умощненные выхода. Также облегчили режим работы стабилизатора на 5 Вольт.

В общем всё довольно просто. Транзисторы BD139-BD140 можно заменить на КТ815-КТ814 и аналогичные.

При прошивании микроконтроллера ATtiny2313 устанавливаются следующие фьюзы.

Печатная плата изготавливается методом ЛУТ .

Ну и к слову говоря, на основе этой схемы можно сделать простой RGB усилитель, для объединения лент в последовательные или параллельные цепочки. Некоторые схемы последовательного и параллельного включения RGB усилителей смотри в файле