Светодиодный дисплей своими руками. Проект за пару дней: большой дисплей из светодиодных лент

Перевод

Полгода назад мы дополнили наш почти традиционный офисный каток 7,6 тыс. светодиодами, чтобы транслировать изображения и видео прямо на поверхность льда. На гиктаймсе был опубликован пост , в котором рассказывалось о том, что подо льдом скрывается самый настоящий гигантский дисплей разрешением 120х63 «пикселей», на который можно выводить достаточно сложные и яркие изображения.

Часто нам задавали вопрос: можно ли своими руками сделать нечто подобное дома? Можно, почему нет? Про лед был подробный рассказ (вот история о первом катке - захватывающее чтиво в июльскую жару), а вот о способах превращения светодиодов в большой дисплей практически не упоминали. Так как наши мейкеры люди занятые и предпочитают говорить о чем-то новом, а не пережевывать прошлое, публикация этой статьи откладывалась снова и снова. В конечном счете мы решили перевести для вас понятный и наглядный туториал, после которого можно будет взять и повесить дисплей себе на стену.

Итак, выдохните, все будет просто. Бóльшая часть времени уйдет на сборку - придется немного покорпеть над соединением лент друг с другом. Они должны быть спаяны в последовательную цепь на задней стороне панели. Для рассеивания света защитное стекло будет матированным.

Главный вопрос проекта - какое ПО использовать? Здесь все зависит от ваших потребностей: мы начнем с демокода и указателей, а в одной из следующих статей рассмотрим, как выводить на дисплей уведомления и котировки акций.

Что нам понадобится

Расчеты

Если вы приобрели рамку 50х50 см и такие же светодиодные ленты, как у меня, то сможете уместить в дисплей 15 отрезков по 15 светодиодов. Но ничто не мешает использовать рамку другого размера. Расстояние между светодиодами - около 30 мм, таким образом на один пиксель приходится примерно 30 мм 2 . Это наш 1DPI . Ну да, разрешение не как у Retina.

Рассчитайте, сколько отрезков ленты вам понадобится, и расчертите направляющие с обратной стороны панели. Семь раз проверьте, один раз отрежьте: у меня ленты немного различаются, потому что когда я начал их приклеивать, то обнаружил, что могу вместить только 14 отрезков по 15 светодиодов. Но это не страшно - в приложении можно легко настроить разное количество рядов пикселей и их длину. Отрежьте куски, подходящие для вашей рамки. К сожалению, я обнаружил, что у меня 15-е светодиоды в отрезках приходятся как раз на то место, где нужно припаивать соединительные провода. Поэтому пришлось их выпаивать.

Матирование стекла

Для лучшего рассеивания света я решил нанести на обе стороны стекла матирующий спрей. Делать это лучше на улице или на балконе, так как спрей вреден для здоровья. Наносить его необходимо как можно более равномерно. После высыхания матирование получается очень устойчивым, но изначально необходимо добиться равномерного покрытия без каких-либо царапин.

Также задуйте белой краской панель, которая будет видна сквозь стекло. Отрежьте один из углов - здесь пройдут провода.

Крепление светодиодных лент

Для приклеивания лент к панели используйте суперклей. Я пробовал двусторонний скотч, но через несколько недель он отвалился. Клеевой пистолет еще хуже, ведь обе поверхности - панель и обратная сторона ленты - гладкие и не имеют пор. Если вы приобрели светодиодные ленты в резиновом корпусе, то не сильно переживайте относительно точности размещения - их можно свободно двигать.

Помните, что сигнал будет проходить через всю цепь, и у каждой ленты есть направление передачи сигнала. Ленты нужно размещать так: у одной стрелка (направление сигнала) указывает направо, у следующей - налево, потом опять направо и т.д. То есть сигнал по дисплею будет идти «змейкой». Проверьте еще раз правильность размещения лент, прежде чем клеить их!

Пайка

Для соединения лент требуется по три провода разной длины. Внутреннюю пару контактов соединяем самым коротким проводом (на фото - красный), для средней пары берем провод подлиннее, а к внешним контактам припаиваем самый длинный. В зависимости от того, какие ленты в данный момент соединяются, внутренние контакты будут либо питанием (+5V), либо заземлением (GND).

Прежде чем припаивать провода, залудите их и сами контакты на лентах. На это уйдет больше всего времени, но это крайне важный момент. Не торопитесь, дважды проверьте правильность соединяемых контактов!

Фиксация лент

После возни с подключением проводов вы можете обнаружить, что первая лента сдвинулась. Эту проблему я решил следующим образом: просверлил два маленьких отверстия и зафиксировал ленту стяжкой. Если у вас не было под рукой достаточно сильного клея, то таким образом можно дополнительно зафиксировать все ленты с обоих концов.

Проверка подключения

Шестой пин Arduino используется для передачи управляющего сигнала; напряжение питания должно подаваться напрямую от блока питания. Подключите заземление между лентами, Arduino и блоком питания. Не пытайтесь запитать ленты от Arduino, а также не подключайте блок питания к Arduino при подключенном USB (когда будет загружаться код для тестирования).

Скачайте и добавьте в соответствующую папку библиотеку AdafruitNeoPixel , затем запустите Arduino. Протестируйте подключение с помощью следующего кода, указав в первом параметре количество светодиодов (в нашем примере - 60):

Adafruit_NeoPixel strip =Adafruit_NeoPixel(60, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

Если анимация остановится на каком-то ряду, сразу отключите всю конструкцию и проверьте подключение. Возможные причины сбоя:

неправильное направление ленты;
вы спутали контакты при соединении лент;
вы припаяли +5V к GND.

Помещаем в рамку

Поскольку рамка не была рассчитана на такую глубину размещения панели, мне пришлось сначала зафиксировать стекло клеевым пистолетом, а затем по периметру вставить резиновый уплотнитель, работающий буфером между стеклом и панелью со светодиодами. После завершающего тестирования помещаем панель в рамку и фиксируем ее клеевым пистолетом. В углу можно проделать небольшое отверстие для вывода проводов. Все, техническая сторона проекта завершена.

Можете еще подумать над тем, возможно ли спрятать в рамке еще и блок питания с Arduino. А пока переходим к настройке ПО.

Glediator

Программа Glediator компании SolderLab.de очень хорошо подходит для анимирования светодиодных матриц на вечеринках или в ночных клубах. Она способна управлять матрицей, состоящей из 512 светодиодов WS2812/NeoPixels, формируя до 24 кадров/сек - этого вполне достаточно для нашего дисплея, можно даже выводить на него простенькие анимационные гифы. Микшер позволит делать плавные переходы между анимациями.

Для работы с Glediator установите на Arduino UNO прошивку , и проверьте, чтобы сигнальный кабель был подключен к пину 6. Не забудьте прописать в переменной количество используемых вами светодиодов.

Запустите Glediator, откройте свойства и измените размер матрицы и режим вывода . Настройте порядок пикселей , если у вас используется другая схема, но по этому шагу мало документации, поэтому придется действовать методом проб и ошибок. Если изображение на дисплее отличается от задуманного, попробуйте поиграть с настройками. У меня работал порядок пикселей HS_BL - подозреваю, что это означает «h orizontals nake, startingb ottoml eft» (горизонтальная змейка, начало слева внизу).

Glediator - профессиональное приложение, не будем пока изучать его интерфейс и возможности. Загрузите в левое и правое окна разные анимации, затем двигайте микшер между ними. Или используйте готовый плейлист, который показан в видеоролике.

Библиотеки Adafruit NeoMatrix и Adafruit GFX

Компания Adafruit создала очень полезную библиотеку для работы со светодиодными матрицами. Сначала она называлась Adafruit GFX , и изначально предназначалась для TFT- и LCD-дисплеев. Затем появилась модификация NeoMatrix , позволяющая полноценно работать с матрицами NeoPixel. Она имеет огромное количество простых в использовании функций по выводу текста или растровой спрайтовой графики.

Если вы в точности повторили мой проект, то можете воспользоваться этим кодом . Самая важная часть:

#define XSIZE 15 #define YSIZE 14 #define PIN 6 Adafruit_NeoMatrix matrix =Adafruit_NeoMatrix(XSIZE, YSIZE, PIN, NEO_MATRIX_BOTTOM + NEO_MATRIX_LEFT + NEO_MATRIX_ROWS + NEO_MATRIX_ZIGZAG, NEO_GRB+NEO_KHZ800);
С первыми строками все понятно. В последних трех описывается схема матрицы: в данном случае первый пиксель находится слева внизу (bottomleft), пиксели расположены рядами (rows), соединенными зигзагообразно (zigzag). Если вы сделали иначе, то обратитесь к документации библиотеки.

Я задал в коде несколько спрайтов - смайлы. Вы можете создать собственные с помощью Java-приложения Img2Code Добавить метки

Столкнувшись с потребностью обзавестись светодиодным экраном, многим может прийти в голову собрать его самому. Весомыми аргументами для этого решения могут стать низкое качество предлагаемого оборудования, частые поломки и неполадки в работе.

В результате мы надеемся получить высококачественный экран в совокупности с низкой себестоимостью. К тому же появляется возможность создать собственный дизайн изделия, подходящий для конкретных целей.

Воодушевившись предполагаемыми выгодами от проделанной работы, мы начинаем вдаваться в детали, собирать комплектующие. На определенном этапе могут возникнуть трудности, связанные с отсутствием знаний в этой области.

Стоит ли самому браться за сборку экрана?

Чтобы это понять, нужно рассмотреть основные моменты, которые могут возникнуть, когда нужно собрать светодиодный экран своими руками:

Может понадобиться приглашать помощников, ведь одному работать неудобно и долго. Из-за низкого уровня квалификации работников часть комплектующих могут быть повреждены, разбиты и т. д.
Работая без проекта, всегда остается риск приобрести комплектующие детали, которые могут не подойти. Продать их может оказаться проблемой.
Электрическую часть оборудование лучше доверить опытному специалисту, т. к. при неправильной сборке можно получить замыкание и весь труд пройдет даром.
Для работы понадобиться специально оборудованное помещение должного размера, чтобы можно было разместить все комплектующие.
Необходимо подумать об инструментах, которые понадобятся для сборки (шуруповерт, крепежные элементы и др.).

Внимательно проанализировав все пункты, сделайте правильный выбор. Только при полном удовлетворении данным требованиям можно сделать светодиодный экран своими руками.

Важные моменты

Если ваше решение приступить к самостоятельной сборке неоспоримо, остановимся на важных рекомендациях, которые могут пригодиться в процессе работы:

Перед сборкой определитесь с мощностью конструкции, ведь при недостаточном питании, экран может работать некорректно.
Определитесь с внешним видом готового изделия.
Убедитесь, что используемое оборудование безопасно и исправно.
Понадобится схема подключения ламп, блока питания и управляющей платы.
При монтаже старайтесь крепить блоки питания таким образом, чтобы их можно легко поменять на новые, в случае поломки (используйте жидкий клей).
Продумайте, каким способом будет подаваться информация на монитор. Есть два варианта – с использованием микроконтроллера или компьютера. В любом случае нужны хотя бы минимальные знания программирования.
Помимо самого экрана, нужно подготовить каркас или крепления. Нужно рассчитать так, чтобы конструкция была устойчивой.

Если вы неуверены в своих силах, начните с простой конструкции, например, смонтируйте бегущую строку.

При положительном результате, можно начать делать светодиодный экран своими руками.

Плюсы и минусы самостоятельной сборки

К плюсам можно отнести:

Опыт, полученный во время работы с электронным оборудованием.
Возможность создать устройство по индивидуальной конструкции.
Возможность получить готовое оборудование с наименьшими затратами.

А теперь рассмотрим минусы:

Самостоятельное изготовление сужает круг применения такого экрана, самодельный светодиодный экран скорее не подойдет для уличного использования .
Отсутствует гарантийное обслуживание .
Не имея определенных знаний, трудно добиться нужных параметров изображения.
Сборка может затянуться на неопределенное время из-за отсутствия каких-либо деталей, что влечет за собой потерю прибыли.
Нет гарантии, что он прослужит долго.
Трудно собрать крупногабаритное устройство.

Сделать светодиодный экран своими руками возможно, если вы относитесь к специалисту в этой области и у вас подготовлен подробный проект по изготовлению изделия с описанием метода монтажа, количества светодиодов, размера и т.д.

Многие считают, что наиболее оптимальным вариантом изготовления будут светодиодные полоски и микроконтроллер.

Приступите ли вы к изготовлению самостоятельно или воспользуетесь услугами опытных специалистов, в любом случае ваше решение иметь светодиодный экран будет оправдана его многочисленными преимуществами :

Привлечение внимания большого количества людей;
Эффектное и яркое оформление различных мероприятий;
Возможность передавать информацию различного рода;
Минимальные затраты на обслуживание;
Возможность выделиться среди конкурентов.

This entry was posted in . Bookmark the .

Занимаетесь ли вы съемками видео либо фотографий, нужно ли вам качественное освещение или просто интересна тема светодиодных панелей. В любом случае предлагаем ознакомиться с нашим очередным обзором, который посвящен сборке светодиодной панели в домашних условиях.

Итак, нам понадобится:
- кусок органического стекла;
- строительный фен;
- светодиодная лента;

Сгибаем край органического стекла под прямым углом с помощью строительного фена.

Теперь нужно отрезать равные куски светодиодной ленты, чтобы приклеить их на основу из органического стекла. Автор идеи отрезал 24 полоски, длина каждой из которых равна 20 см. При использовании таких же размеров вам понадобится 4.8 м ленты. На каждом 20-сантиметровом куске есть 12 светодиодов, то есть в целом используется 288. Потребляет такая конструкция 69 ватт (5.7 А).

Клеим полученные куски светодиодной ленты на панель. Важно, чтобы все они легли ровно и одинаково.

Учитывая достаточную мощность конструкции, при подключении следует использовать толстый провод. Оголяем провод и закручиваем на шуруповерт. Нужно получить два таких провода.

Устанавливаем полученные па прошлом шаге провода по бокам конструкции. Сверху провода фиксируются на одном месте, проходят по бокам и уходят вниз, то есть за пределы панели. Один провод будет плюсовым, а второй – минусовым.

Теперь подключаем плюсовые контакты кусков светодиодных лент к плюсовому проводу, а минусовые - к минусовому.

Удобно собрать всю проводку в маленькой коробочке. В ней же проделываем отверстие для кнопки включения и выключения светодиодной панели. Обратите внимание, что если кнопка имеет встроенную подсветку, то в паре с ней необходимо использовать резистор на 1 кОм. К кнопке подключается плюс.
Панель готова. Теперь нужно позаботиться о том, чтобы спрятать контакты проводов. Для этого берем толстый шланг и разрезаем.

То, каким получится ваше собственное электронное табло. Как Вы можете увидеть на картинки ниже экран можно складывать, что повышает количество сфер применения.

Прежде всего для изготовления подобного экрана стоит запастись следующими материалами:

Собственно, сами диодные ленты;
Пластиковые держатели для диодных лент с прижимной головкой;

Шуруповерт и шурупы;
Сантиметр;
Панели, покрытые алюминием, для размещения на них светодиодных элементов размером 1000х1000 мм

Крепежные элементы;
Три блока питания: два по 35А, один на 40А;
Микроконтроллер.

Первым пунктом нужно покрасить рабочую поверхность в тот цвет, который хотите. Предпочтительным является черный, так как с ним экран будет смотреть гармоничнее и изображение будет выглядеть контрастнее.
Для покраски выбирается специальная цветная пленка и клеится жидким клеем к поверхности.

После того, как Вы наклеили пленку на поверхность, обрежьте лишние куски по краям так, чтобы материал не свисал.

Необходимо наклеить две прямых полоски на рабочую поверхность.

Учтите, что первая отметка находится на расстоянии 15 мм.

Установите пластиковые крепления на тех засечках, которые Вы сделали ранее. Будьте предельно осторожны и внимательны, так как расположение диодов будет очень важно при дальнейшем визуальном виде цельной картинки.

После того, как Вы разместите 3-5 креплений, стоит проверить ход монтирования, установив диодные ленты. Это нужно для того, чтобы убедиться, что элементы сидят ровно и не мешают друг другу. Если все в порядке, то смело продолжайте.

Разместив все крепления, устанавливайте все диодные лампы. Клейкие ленты можно использовать и для второй поверхности, просто переклеив их. Проделайте тоже самое и на второй панели.

Следующий шаг: переверните обе поверхности, плотно закрепите и обрежьте выпирающие болты.

После того, как Вы выполнили предыдущий шаг, возьмите металлические уголки. Размещать их нужно на расстоянии 20мм от крепления для светодиодов. Сперва просверлить нужно отверстия 3-х миллиметровым сверлом, а затем 6-ти миллиметровым. Вставить болты и прикрутить уголки гайками.

После того, как Вы получили готовый макет для экрана, закрепите все светодиодные ленты в креплениях, а затем соедините провода между собой следующим образом.

Друг с другом нужно соединить трубки начиная со второй. Следующие две за ними оставляем и пока не трогаем.

То есть 2-ю и 3-ю соединяем, 4-ю и 5-ю оставляем. Далее 6-ю и 7-ю соединяем, 8-ю и 9-ю не трогаем.

После этого кусачками обрежьте лишнюю проводку, чтобы она не была сильно длинной и соедините соседние трубки по соответствующим друг другу цветам с помощью специальных коннектеров. Зеленый с зеленым, синий с синим и так далее.

Кроме того, подключаем провода для обеспечения питания. На фото они красного и черного цвета.

Таким образом соедините все пары проводов, которые оставляли свободными.

Переходим к другой части ламп, соединяем тубки 1 и 2, 3 и 4, 5 и 6... В итоге должно получится последовательное соединение ламп с отдельной подводкой питания.

После окончательного соединения и тестирования, рекомендуется выполнить проверку подключения проводов. Для этого соедините землю и +5В с источником питания и посмотрите работает ли все корректно.

Если все соединения Вы сделали правильно, то перед Вами будет примерно такое:

Когда Вы обнаружите, что с соединением проводов все в норме, то смело переходите далее к финальной сборке, пайке и тестированию.

Теперь речь пойдет о питании. Понадобится три источника. Мы берем 2 по 35А и один с силой тока на выходе 40А. Подобрать питание очень важно, так как экран может не работать полностью или работать некорректно, если ему не будет хватать энергии.

На специально подобранную алюминиевую панель, размером 250х400 мм, разместите три источника питания и, собственно, сам микроконтроллер.

Размещайте элементы только с помощью клеевых лент типа 3М вдоль боковых стенок и точек с жидким клеем сверху и снизу, чтобы в дальнейшем легко деинсталлировать ненужные элементы или заменить их на более новые.

Прежде чем крепить панель нужно соединить между собой разъемы L и N всех трех блоков питания. После этого управляющий блок крепится на заднюю стенку экрана.

Панель висит на двух болтах и закреплена гайками так, что Вы легко можете демонтировать ее для удобства работы и изменения. Однако, помните, что Вы делаете все на свой страх и риск.

После соберите все провода, отсортируйте и свяжите специальными скрепками. Скопления проводов возле соединений от двух светодиодных полосок закрепляются специальными стяжками и крепятся к главной панели с помощью специального крепления.

Провод от первой лампы подключается к микроконтроллеру. Не стесняйтесь обрезать лишние куски провода, чтобы не создавалось нагромождения и лишнего мусора.

Вот, собственно, и все подключение проводов и элементов. Дальше уже в ход идет Ваша фантазия и выдумка. Подача изображения на экран происходит через микроконтроллер, однако есть возможность передачи аудио, видео и текстовых файлов через персональный компьютер. Но это уже суть другой статьи.

В результате выполненных действий Вы получили полноценный монитор, который воспроизводит аудио и видео файлы, управляется простым микроконтроллером (простым, естественно для тех, кто разбирается хоть немного в азах программирования) и состоит из обычных полосок со светодиодными лентами. Очень экономный и выгодный вариант, если Вам нужен большой экран. К тому же, это замечательный опыт в проектировании и работе с электрооборудованием.

Светодиодный экран своими руками на основе управляемой светодиодной ленты
Этот проект основывается на применении управляемой светодиодной ленты, использовалось 24 отрезка светодиодных лент на чипах LPD8806 длиною 0,5 метра по 24 пикселя каждая. Полосы очень точно раскладываются и приклеиваются на прозрачном листе оргстекла (требуется максимальная точность расположения светодиодов для создания почти идеально ровной матрицы 24х24). Светодиодная полоски соединяются между собой последовательно (от первой к последней), так как управление экраном будет производиться на основе того, что это одна длинная светодиодная лента.

После создания матрицы, ко всем светодиодам подводятся провода по питанию, таким образом, создавая общую шину питания мощностью 34А (5V) для питания 576 пикселей матрицы. Для физической реализации силовой шины были использованы медные силовые ленты.

Они имеют большое сечение проводника и имеют малогабаритное исполнение. Но все же, одной ленты не достаточно, для питания всех светодиодов. Поэтому медные шины были расположены с двух сторон светодиодного экрана. Таким образом, к этим шинам были припаяны все питающие провода от всех светодиодных лент. Это позволило уменьшить количество проводов используемых в проекте и сделать его более эстетичным. Силовые линии подключаются к источнику питания постоянного напряжения 5V, обеспечивающим номинальную мощность 40А.

После того, как питающие провода всех светодиодов были припаяны к медным шинам, необходимо спаять вместе все светодиодные ленты по шине данных. Это достаточно долгий и утомительный процесс, поэтому запаситесь терпением и временем.

Собственно, на этом процесс изготовления экрана заканчивается. Для придания внешнего вида, экран был помещен в деревянную раму с еще одним защитным стеклом. Силовая и шина данных были выведены на заднюю стенку экрана с достаточным запасом провода.

Для преобразования уровня напряжения управления сдвигом и синхронизации был использован конвертер 4-channel I2C-safe Bi-directional Logic Level Converter - BSS138

Для программирования анимации и изображения на экран могут быть использованы контроллеры Arduino, Raspberry Pi, Beagle Bone, или другие. В представленном ниже видео, данные изображения поступают сразу с порта SPI Raspberry Pi Model B с использованием новой библиотеки RPi-LPD8806. https://github.com/adammhaile/RPi-LPD8806

На этом собственно все. Успехов вам в реализации ваших проектов!

Еще один вариант реализации гибкого светодиодного экрана, LED баннера показан в этом видео.

В качестве основы для экрана используется материал для изготовления баннеров подходящего размера. На подготовленную разглаженную поверхность, для простоты монтажа, наклеивается специальная трафаретная сетка, на которой четко отмечены полосы для наклеивания светодиодных лент на основе адресных светодиодов WS2811.

В этом проекте используется трансмиттер «Realtime controller & SD card integrated option LED Live control», который может управлять до 300 000 пикселей при подключении к компьютеру и до 30 000 пикселей при отсутствии подключения. Может передавать на каждый светодиод до 65536 оттенков, имеет восемь выходных каналов (512х1024 пикселя каждый). Также в проект входит четыре блока питания, множество разъемов для соединения светодиодов, и огромное количество светодиодных лент.

Светодиодные ленты соединяются при помощи специальных разъемов, при этом отдельно выводятся провода для питания, затем они наклеиваются полосками по шаблону. В итоге получается ровная матрица, которую можно будет свернуть в рулон. Матрица разделена на несколько сегментов, каждый из которых подключается к своему выходу на трансмиттере и своему блоку питания.

После окончательной сборки, трансмиттер подключается к компьютеру по каналу Ethernet. Дальнейшая настройка происходит при помощи специализированного программного обеспечения. После окончания всех настроек, на трансмиттер просто передается потоковое видео в режиме реального времени, которое он уже выводит на светодиодный экран. Видео или изображения, также могут быть записаны на SD-карту, что позволяет обойтись вовсе без подключения к компьютеру.