Для того, чтобы управлять такой лентой необходим специальный контроллер. Мы разработали электронное устройство, предназначенное для управления многоцветной светодиодной лентой — контроллер LED-C-01.
Используя наш контроллер LED-C-01 можно управлять светодиодными лентами с любого устройства, на котором можно запустить интернет обозреватель, будь то стационарный компьютер, ноутбук, планшет или смартфон. Контроллер позволяет быстро и просто менять цвет ленты, включать и выключать устройство, а также просмотреть текущий статус ленты (вкл/выкл). Все это дает возможность управлять лентой на удаленном расстоянии.
Ключевые характеристики устройства
Вся элементная база построена на проверенных временем компонентах и не содержит дорогостоящих деталей, что позволило снизить стоимость контроллера и повысить его надежность.
Железо
- процессор ATmega 328;
- управление светодиодами: методом ШИМ;
- силовые ключи на основе полевых транзисторов IRL3716
- 2 RGB-канала для подключения светодиодных лент;
- интерфейс Ethernet для подключения к сети;
- Ethernet-контроллер: ENC28J60;
- напряжение питания – 12 В / 24 В, постоянное.
Прошивка
- встроенный web-сервер для управления и настройки;
- управление http-запросами (методом GET);
- первоначальная настройка контроллера LED-C-01 осуществляется с помощью web-интерфейса.
Физические характеристики
- пластиковый корпус;
- габаритные размеры: 153х58х37 (мм);
- масса: 0.25 кг;
- рабочий диапазон температур: -25°C до 65°C.
Контроллер имеет один вход для питания. Поддерживается напряжение 12 В и 24 В (в зависимости от напряжения питания самой светодиодной ленты). Это позволяет осуществлять поддержку огромного числа светодиодных лент от разных производителей.
Помимо этого, на передней панели есть два разъема для подключения самих RGB-лент. Каждый разъем для подключения имеет три канала (для управления красным, зеленым и синими цветами ленты). Каждый канал способен выдержать нагрузку до 30 А (по даташиту транзисторы выдержат ток до 130 А, но для этого нужно изменить дорожки на плате и установить мощные радиаторы и охлаждение).
Также на передней панели устройства имеется разъем RJ-45 для подключения контроллера к локальной сети «умного дома».
Изначально мы планировали использовать в каждом нашем устройстве разработанный нами Ethernet-модуль для управления девайсами посредством HTTP-запросов. Поэтому в данном контроллере мы также решили использовать этот модуль.
После того как мы выработали основные требований к нашему разрабатываемому контроллеру, мы сделали первый прототип устройства методом ЛУТ. Проверили его работу на нескольких обрезках светодиодных лент (длинных лент под рукой не было) и, убедившись, что все работает как мы и хотели, заказали первую партию плат на заводе:
К тому времени как платы приехали с завода, наконец-то, была приобретена цельная лента длиной 5 метров и мы приступили к сборке девайсов.
Основная плата, без установленного Ethernet-модуля:
С установленным Ethernet-модулем:
Вид на плату со стороны разъемов:
После сборки мы подключили к устройству 5 метров светодиодной RGB-ленты и занялись тестированием.
Нас ждало разочарование. Нет, лента, конечно, загоралась и управлялась. Но передача команды на включение ленты белым цветом приводила к следующему (кликабельно):
Мы выбрали слишком большую частоту для ШИМа (25 кГц) и лента светилась неравномерно.
После серии экспериментов с разными лентами мы остановились на частоте 750 Гц и всё стало на свои
Первый собранный экземпляр LED-C-01 перед установкой в квартиру моего друга мы поместили в готовый пластиковый корпус, купленный в соседнем магазинчике (на КДПВ как раз этот первый экземпляр, а ниже фото кликабельны):
В связи с тем, что корпус подбирался в очень сжатые сроки, пришлось воспользоваться термоклеем:
Обратная сторона (со стороны крепления на DIN-рейку):
Девайс в сборе:
После того, как я намучился с этим корпусом во время его сборки, да и во время монтажа девайса в квартире друга (для подключения устройства необходимо полностью разобрать корпус, потом собрать), было принято решение изготовить корпус на 3D-принтере.
Для этого мы разработали модель корпуса:
И напечатали корпус на 3D-принтере (кликабельно):
В итоге второй экземпляр получился таким (кликабельно):
Как происходит управление контроллером?
Устройство управляется с помощью протокола HTTP (метод Get). Контроллер подключается к локальной сети «умного дома» (посредством разъема RJ-45) и им можно управлять с любого компьютерного устройства, также подключенного к этой сети.
В данный момент времени протокол SSL не поддерживается, и поэтому предусмотрено специальное секретное слово, с помощью которого можно ограничить управление контроллером.
Управление осуществляется следующим образом. При обращении к контроллеру из браузера с любого компьютерного устройства — открывается web-страница. На ней можно задать первоначальные параметры: установить IP-адрес устройства и секретное слово, а также установить цвет светодиодных лент, и включить и выключить ленты.
Все необходимые аргументы запроса передаются в его параметрах.
Например, включение белого цвета ленты, подключенной ко второму каналу контроллера, выполняется следующим запросом:
http://192.168.2.18/secretword/?frm=2&red2=255&green2=255&blue2=255&smo2=0
Здесь параметры red2, green2 и blue2, как можно догадаться, отвечают за цвет.
Параметр smo2 установленный в значение «0» говорит о том, что переключение цвета будет резкое, а не плавное.
Если указать smo2=8, то переключение состояния ленты будет происходить в течение восьми «условных интервалов времени» :)
Каждый «условный интервал времени» равен 5 секундам.
Для манипуляции первым каналом необходимо передавать такие же запросы, только вместо «2» во всех именах параметров будет «1». Например,
http://192.168.2.18/secretword/?frm=1&red1=255&green1=0&blue1=0&smo1=5
В результате данного запроса лента на первом канале переключится в красный цвет в течение пяти «условных интервалов времени» (то есть 25 секунд) :)
Спасибо за внимание!
В следующих статьях я расскажу о наших устройствах для:
- Сбора информации от датчиков движения.
- Управления электрическим тёплым полом.
- Управления освещением лестницы.
- Multiroom-контроллере.
С Днем учителя!
UPD: Поправил информацию по току в статье.
Комментарии (64)
softm
05.10.2015 21:38У меня немного офтоп, но вижу что у вас та же имс для сетевого интерфейса используется.
Короче говоря, у меня с enc28j60 (которая в виде модуля используется для такого счетчика электрики — __publikz.com/blog_18784) какая странная ситуация получается.
Правда я использую, их как клиент, не как сервер. 2/24 запросов, которые идут каждый час, не доходят. 15-ть метров утп/5е кабеля.
Веб-сервер точно доступный всегда.
Случалось ли у вас такое и может визнет 5100 немного лучше?
NetGuru
05.10.2015 21:46Добрый вечер!
W5100 не использовал ни разу, не могу ничего сказать.
Потерь запросов тоже не наблюдали, хотя тестировали в разных режимах свои девайсы.
Возможно, проблемы программные?softm
06.10.2015 07:39Может у меня грейд какой-то неправильный. А можете сказать — вы используете DHCP или указываете ip при подключении? Может таки проблема в моих методах.
NetGuru
07.10.2015 08:40Мы не используем DHCP, IP-адрес прописан статический.
softm
08.10.2015 13:58Ага, у вас такое выйдет, вы же ее как сервер используете.
А у меня клиент, то есть конфигурацию с веб-интерфейсом не особо сделаешь.
Понятно, что надо менять методы :) Спасибо.NetGuru
08.10.2015 15:08Ну почему же?
К клиенту тоже можно обращаться по IP-адресу. И он может отдавать веб-страничку с настройками.
И принимать запрос с параметрами (IP-адрес и маску подсети).softm
08.10.2015 19:27Потому, что обработка повторных запросов к клиенту — проще, чем написание обработки повторных запросов устройства в серверу. В первом случае это пару строчек на пхп, во втором — дни отладки.
Повторные — нужны так как сервер/клиент не всегда могут быть готовы отвечать, а с моим устройством такие сбои критичны.NetGuru
09.10.2015 10:55В первом случае это пару строчек на пхп, во втором — дни отладки.
Ну это кому как)
Claud
05.10.2015 21:43Дилетанский вопрос. В ближайшее время предстоит ремонт, есть желание сделать свет с такими лентами, скажите сколько лент можно подключить к такому контролеру, и как оно вообще потом к сети подключается, через блок питания и в розетку? Может подскажите что толкового почитать чтобы было примерно понятно что для этого нужно.
NetGuru
05.10.2015 22:13Добрый вечер!
Практически все RGB-ленты, которые я видел, потребляют порядка 14 — 25 Вт/метр (это потребление в сумме по трём цветам).
Наш контроллер имеет 2 разъема для подключения лент, каждый разъем содержит по 3 канала (красный, зеленый и синий цвета).
Каждый канал выдерживает ток до 130 А.
Значит каждый разъем держит, грубо говоря, 3 * (130 А * 12 В) = 4 680 Вт.
Что соответствует (если считать потребление ленты равным 25 Вт/метр) 187 метрам ленты.
Осталось найти такой блок питания :) И не накосячить с подключением лент. Развести всю проводку, чтобы она выдержала.
Блок питания подключается к контроллеру LED-C-01. Ленты тоже к контроллеру.
Подключаем контроллер в локальную сеть посредством разъема RJ-45 и управляем лентами с любого компьютерного устройства, подключенного к этой же локальной сети.
SHVV
06.10.2015 09:06А вы реально тестировали 130А на канал, или это теоретический предел?
r00tGER
06.10.2015 10:31+3Ну… в даташите на полевик же написано 130А — значит 130А!
Монтаж, разводка, клеммы, провода и т.д. — это не так важно, можно пренебречь.
На практике, я бы снизил эту цифру до 7А — канал, но не более 20А суммарно.
ploop
06.10.2015 10:31+3Это максимальный импульсный ток полевика IRFZ44, короче в лаборатории и белых халатиках.
Максимальный продолжительный у них порядка 30А с хорошим охлаждением. Тут таковое отсутствует в принципе, да и дороги погорят вперёд.
NetGuru
06.10.2015 11:13130 А — это ток, который выдерживает транзистор по даташиту.
В первой версии девайса дорожки были усилены проводом с сечением 3мм2, что позволило подключать нагрузку до 30 А.
В ближайшее время будет выпущена следующая версия контроллера, в котором силовые дорожки уже будут выдерживать ток до 80 А, а также будут установлены мощные радиаторы.
tnenergy
09.10.2015 11:06У вас клемник питания (если не ошибаюсь — двухполюсный правее разъемов нагрузок) позволяет не больше 20 А пропускать. 30А, если это какой-то специальный сильноточный клемник.
А какие у вас защиты по силовой части предусмотрены (КЗ, перегрев)? Однажды пожар такого контроллера без защит принес убытков на 700 тысяч рублей…
sashabeep
05.10.2015 21:49А у вас есть такой же, но с wi-fi? Будем искать… Скажем, электричество к полосе подведено, а вот ethernet — нет
NetGuru
05.10.2015 22:18Такого же с wi-fi нет, но ничего не мешает поместить рядом с контроллером самый дешевый wi-fi-роутер в режиме повторителя.
В коттедже у моих друзей изначально при проектировании было принято решение, что лента будет просто включаться и выключаться, не RGB, а простая белая одноцветная.
Потом, когда уже была проведена вся проводка и сделан косметический ремонт, данный вопрос переиграли и решили сделать там полноцветную RGB-ленту.
Я поставил в потолочной нише, где разведена лента, дешевый роутер, настроил на нем проброс портов, и всё прекрасно работает.
Цена роутера на тот момент была порядка 600 рублей. Всё работает уже 1.5 года :)
Кроме того, учитывая нашу «модульную» реализацию всех наших девайсов, вместо Ethernet-модуля в контроллер LED-C-01 можно поставить wifi-модуль (правда, пока еще не реализованный в железе). И будет «такой же, но с wi-fi» :)sashabeep
05.10.2015 22:21Роутер в квартире уже есть… Финишный ремонт сделан уже давно…
NetGuru
05.10.2015 22:24Ну вот к вашему, скажем так, главному роутеру, будет цепляться второй маленький, к которому по витой паре будет подключен LED-C-01.
А между маленьким роутером и главным роутером — нормальный wi-fi-канал.
Ну это всего лишь один из вариантов.
KonstantinSoloviov
06.10.2015 17:56Замените в моем девайсе http://geektimes.ru/post/255378/ HC-05 (bluetooth) на eps8266 (wifi) и получите искомое + автономную работу по расписанию.
aivs
05.10.2015 21:51130 А для каждого канала это круто, можно очень длинную ленту подключить (если не учитывать проседанание напряжения).
Сейчас выпускается очень много RGBW лент, поэтому хорошо иметь 4 канала, а не 3.
И изменение яркости тоже актуально, особенно когда ночью выходишь в коридор, чтобы свет не слепил 100%, можно ленту включать на 20%, но это видимо уже про другие устройство.KonstantinSoloviov
05.10.2015 22:23Четыре канала — это правильно. Что до 130А, понадобится блок питания типа «сварочный аппарат» и драйвера MOSFETам не помешают (они вроде бы есть судя по фоткам)
AlexSam
05.10.2015 22:51+1Разрешите позанудствовать… :)
Честно говоря — не знаю зачем вы начали разрабатывать свой девайс с Ethernet. Да еще и на чипе ENC28J60. У него более 25 багов! И вообще на какого потребителя он рассчитан я понять не могу.
Как уже писали выше —никтомало кто захочет по готовому ремонту прокидывать кабель на потолок или по стенам корридора для подключения девайса. Ваше решение проблемы с установкой второго роутера, мягко говоря улыбает. А если у меня пять комнат?
Далее, вы явно досконально не изучали конкурентов, потому что беглым поиском по просторам интернетов находятся десятки подобных девайсов сблэк джеками иайфонами и цветомузыкой, например:
ru.aliexpress.com/store/product/RGB-LED-controller-Iphone-Android-mobile-phone-WIFI-remote-controller-dimmer-color-temperature-adjusting-Free-shipping/939973_1590098493.html
И за более меньшие суммы с учетом доставки.
Вообщем для тренировки и для того, чтоб раздать друзьям бесплатно — устройство подойдет, для коммерческой реализации да еще и за 3000р… сильно сомневаюсь.
В любом случае здесь есть куда развиваться, так что удачи Вам!NetGuru
05.10.2015 23:08Спасибо за Ваш отзыв!
Решение со вторым роутером было для конкретного времени и места, а не для пяти комнат.
У того девайса, ссылку на который вы привели, мощность 144 Вт. Его даже сравнивать нельзя с нашим.
Наше «проводной» контроллер переделывается в беспроводной вариант простой заменой сетевого модуля.
Несомненно, практически каждое из наших устройств можно поставить как самостоятельный модуль, но все они предназначены и изначально разрабатывались для комплексной установки в составе программно-аппаратного комплекса «Умный дом», для которого все коммуникации проектируются и закладываются на стадии ремонта.
А делаем мы все устройства сами, чтобы не зависеть от китайских фирм однодневок, которые неизвестно сколько будут производить и поддерживать свои девайсы, а также чтобы отвечать за каждое из инсталлируемых нами устройств, так как они разработаны нами и мы их знаем досконально.
А если сравнивать с европейскими устройствами подобного типа от знаменитых производителей, то наши как минимум в 2-3 раза дешевле.AlexSam
05.10.2015 23:21Я вам привел первый попавшийся девайс. Есть конечно мощнее (второй попавшийся), хотя, спорить не буду, ваши 4.6 КВт -вне конкуренции :) Правда и 144 и 288 хватает для многих случаев с головой.
изначально разрабатывались для комплексной установки в составе программно-аппаратного комплекса «Умный дом», для которого все коммуникации проектируются и закладываются на стадии ремонта
Ну вот конкретно этот контроллер может быть вполне себе автономным, а вы искусственно ограничиваете потенциальных покупателей эзернетом.NetGuru
05.10.2015 23:28а вы искусственно ограничиваете потенциальных покупателей эзернетом
Так как раз и не ограничиваем :)
Это в данной конкретной реализации (версия 01) в составе устройства идёт «проводной» Ethernet-модуль.
А чтобы сделать из этого же устройства «беспроводной» вариант, как я писал выше, просто заменой сетевого модуля, необходимо не более 2 минут.
ploop
05.10.2015 23:45хотя, спорить не буду, ваши 4.6 КВт -вне конкуренции :)
Ну это, мягко говоря, лукавство. На токах около 30А уже повылетают транзисторы, а ещё быстрее погорят дорожки. Сильноточные устройства делаются совсем по другим правилам.
NetGuru
05.10.2015 23:25Мы разрабатываем приложение для айфона (а в будущем и для андроида), посредством которого можно будет управлять всеми устройствами нашего «Умного дома».
А себе для айфона я приложение написал, примерно, за 15 минут, которое управляет контроллером LED-C-01, установленным у меня к комнате.
SHVV
06.10.2015 09:15+1А на сколько железо быстрое? Сколько раз в секунду можно поменять цвет ленты?
Я сейчас как раз делаю цветомузыку на RGB-ленте и этот вопрос довольно актуален.
Ну и если в треде появятся веб-разработчики, они вам скажут, почему метод «GET» не стоит использовать для изменения состояния. Тут нужен «POST».r00tGER
06.10.2015 10:42Реализация обработки ГЕТа на таком уровне не порядок проще.
При таком ограничении по вычислительным ресурсам и столь малом АПИ, реализация полноценного REST бессмысленна.SHVV
06.10.2015 11:16Никто не спорит, что проще, но если делать коммерческое устройство, нужно учитывать возможные подводные камни, которые могут вылезти в дальнейшем у конечных потребителей.
Да и не думаю, что POST будет сильно сложнее реализовать. Даже китайцы в своей IoT-демо прошивке для esp8266 сделали все изменения через POST, да ещё и JSON-ом.
silencer
06.10.2015 23:49Сколько раз в секунду можно поменять цвет ленты? Я сейчас как раз делаю цветомузыку на RGB-ленте и этот вопрос довольно актуален.
Почему бы для вашей цели не использовать WS2812B?
Индивидуальная адресация для цветомузыки будет только в плюс в плане эффектов. Частота зависит от размера ленты: 30мкс на обновление одного светодиода + 50мкс на стартовую последовательность.andrei_sela
14.10.2015 21:44Эти светодиоды поддерживаются в контроллере подсветки ступеней лестницы, предполагается что по центру будут одноцветные ленты(в контроллере 16 каналов, транзисторы на 5А, но реальный ток на канал порядка 1-1,5А(чего вполне достаточно для кусков 0,6-1м ленты), ключи под радиатором, но там это актуально) и по бокам возможно будет добавить эти «адресуемые» светодиоды(какая длинна будет поддерживаться в коде — пока неизвестно, стабилизатор модульный, т.е. можно будет и на 10-15А его сделать, либо поставить вовсе внешним, дорожки по цепям питания усилены жилой 4мм^2, т.е. ток неслабый будет проводить плата), сейчас это устройство в процессе доработки и скорее всего статья по нему в скором времени появится.
aivs
06.10.2015 10:38Вот еще идея, на рынке сейчас много ргбв контроллеров с пультиками, работающие по разным радио технологиям умного дома. Но у многих этих контроллеров проблема — маленькая мощность (например тот что выше указан с алиэкспресс). Если вы добавите 4 аналоговых входа, чтобы считывать состояние маломощного ргбв модуля, то ваше устройство сможет работать, как усилитель ргбв, а это требуется во многих технологиях умных домов, например в z-wave нет мощного rgbw контроллера, только маломощный 144/288 вт.
r00tGER
06.10.2015 10:53А на етзернет-модуле ещё одна Атмега?
Я так понимаю, модуль довольно самостоятельный, что-бы скрыть все косяки enc28j60. Какие библиотеки используете или сами реализовали?NetGuru
06.10.2015 11:19Да, на Ethernet-модуле еще одна ATmega328.
Стек TCP/IP для AVR был взят у tuxgraphics и частично переделан.andrei_sela
14.10.2015 22:05Небольшая поправка, на основной плате стоит мега8(просто по тому что эти чипы были куплены в большом количестве ранее), а поставили её туда по очень простой причине, на меге328 не хватило свободных ШИМ каналов(аппаратных каналов у неё 6, но 3 оказались на уже занятых ногах, которых тоже было не перенести на другие ноги(аппаратный SPI для обмена с enc28j60 чипом), а ставить программную реализацию не захотели(уже не помню по какой причине, но было принято решение ставить второй чип).
apple01
06.10.2015 18:47А для чего нужен «secretword»? Особо никакой дополнительной секретности не добавляет, так, разве что сразу не угадаешь.
NetGuru
07.10.2015 07:29Вот как раз для того, чтобы «непосвященный» человек (кто-то из имеющих доступ к сети «умного дома»), просто зайдя по случайному IP-адресу, «сразу не угадал» и не изменил настройки.
ploop
750 маловато, будет видно мерцание, если нет сглаживания.
NetGuru
Пробовали 14 разных лент — мерцания нигде не было замечено.
ploop
Дело не в ленте. Резким боковым взглядом будет заметен стробоскопический эффект. Некоторых может раздражать.
NetGuru
Данный вопрос решается программно.
Так что, если кого-то будет раздражать — увеличим частоту ;)
SADKO
Или аппаратно, кондюком…
KonstantinSoloviov
Не поможет, только транзисторы разогреете
Gumanoid
Почему?
Tomasina
Почему?
andrei_sela
Транзисторы там и на 50кГц на 30м ленты холодные. Разрабатывал и тестировал я, ключики там 190А стоят с 3,5А раскачкой по затвору, так что чтоб их разогреть — это надо до сотен кГц частоту поднимать.
Собственно по этой же причине ключи просто лежат на плате, а не на здоровом радиаторе
Tomasina
А как увеличение частоты влияет на неравномерность?
andrei_sela
Так автор статьи даже фото выложил как влияет высокая частота на неравномерность цветов, кстати не скрученная лента в катушку выглядет также, но раскатанную катушку не фотографировал.
Tomasina
ладно, перефразирую: почему увеличение частоты вызывает разные оттенки в начале и конце ленты? Из-за чего это происходит? C яркостью понятно — потери в тонких проводниках.