Новогоднее техно-творчество. Как я "умную" гирлянду запилил

Мое почтение, уважаемые обитатели ЯПа!

Отшумели зимние праздники. Моторика рук наконец пришла в норму, сознание вернулось к тоскливому восприятию бытия, немного разгребся в текущих рабочих делах, а значит самое время запилить тему, по итогу праздников, так сказать. Наколенно-техническую, местами орнитографическую, короче, всё, как мы любим на ЯПе.

Сакральных знаний не обещаю, а наоборот - расскажу по-минимуму, но этого достаточно, чтобы понять принципы и продолжить самостоятельные изыскания. Ну, а будет интерес - запилю вторую часть, расширенную, с раскрытием теории и, как следствие, вариантами исполнения. Хотя инфы в сети и без меня предостаточно.

Будет 14 картинок и 1 видео.

Прозаическое вступление.

Бухали мы как-то со свояком...
О, сколько фееричных, наполненных жизненным опытом и чувством стыда на утро, историй, начинающихся ровно теми же словами, я мог бы рассказать! Но в тот раз, находясь под неусыпным контролем наших дражайших половин, мы включили режим "почтенный бюргер" и тихонечко стукали рюмки под неторопливую беседу.

- Октябрь уже, - задумчиво сказал Миха. - Новый год на носу. Ты вот, Сань, любишь паяльником в канифоль потыкать, так может придумаешь мне гирлянду на окно? Хочу чтобы красиво. - при этих словах он растопырил пальцы рук, как бы показывая, что нужно не просто красиво, а вах, как красиво!
- А фигли нет? - ответил я - Я тебе такую красоту забабахаю, что твои соседи, слегка зеленые от зависти, будут приходить в гости с бутылкой и холодцом, чтобы узнать как ты это сделал. Слюнявь купоны, будем у луноликих комплектуху заказывать.

В том состоянии сознания, близком к дзену, даже если бы Миха попросил меня построить вертолет, ну или там корову осеменить, я бы с радостью согласился, но тут прямо удачно было, так как давно хотел собрать что-нибудь посерьезнее на базе (читатели, хоть немного знакомые с электроникой, уже, конечно, догадались) ...технологии адресно-управляемых светодиодов (также известных как умные пиксели, ну или, они же NeoPixel).

Нам понадобится:
1. Собственно, сами пиксели. Я использовал китайские WS2812B.

Моделей "умных" пикселей довольно много, но работать с голыми чипами неудобно, поэтому нужно выбрать подходящее исполнение, а это может быть и лента, и светодиоды в корпусе на проводах, и светодиоды напаянные на маленькие платы и т.д. Например, мне лента не подошла по причине того, что мне было нужно произвольное, устраивающее только меня, расстояние между точками, я остановился на отдельных пикселях - светодиодах напаянных заботливыми китайскими руками на маленькие печатные платы. Из положительных сторон такого решения было и то, что кроме светодиода на каждой плате размещен токоограничивающий резистор и помехоподавляющий конденсатор. Вот так выглядят панели по сто штук таких светодиодов. В описываемой конструкции я использовал 286 пикселей.

2. Пиксели имеют цифровое управление, поэтому потребуется управляющее устройство - контроллер.
Здесь тоже широчайший выбор технических решений: от ARDUINO до профессиональных световых контроллеров. (Кстати, забегая вперед, гирлянд я собрал две. Вторая трудится от ардуинки, но это уже информация для продолжения, если оно будет.)

По причине того, что гирлянда будет служить человеку далекому от техники, нужно было выбрать какое-то "коробочное" решение и я остановился на популярном и недорогом контроллере из поднебесной T-1000S. Хотя, говоря между нами, есть более вкусные варианты. Например, мастер из славного города Челябинска производит очень интересные и, в общем-то, недорогие, контроллеры для таких светодиодов, но за рекламу мне не платят, так что сорри - кому интересно, тот сам найдет. Да и у китайцев есть модели пофункциональнее чем T-1000S, но в любом случае это дороже, а мне бюджет был очень важен.

3. Блок питания.

Блок питания нужен пятивольтовый! Стандартные двенадцативольтовые блоки которые применяются для питания обычных светодиодных лент нам не подойдут. Кроме того, более-менее приличная гирлянда будет откушивать нехилый ток, поэтому идею запитаться от USB или от телефонного зарядного устройства рекомендую сразу отбросить.

Потребляемый ток легко считается: нужно предполагаемое количество пикселей умножить на 0.06 А - этого хватит с запасом на заливку всех светодиодов белым цветом, но если такой задачи не стоит (что скорее всего), то получившуюся цифру можно смело разделить на два.

В моем случае 286 пикселей х 0.06 А = 17.16 А максимальный предполагаемый ток. Я планировал поставить десятиамперный блок питания, но блуждая по страницам известной торговой площадки, наткнулся на недорогой двадцатиамперный вариант по скидке, его и взял.
Картинка из сети, мой такой же.

4. Провода, корпус, разъемы, припой, флюс и прочее.

Тут у кого чего завалялось, все в дело пойдет. Лично я, проанализировав ассортимент магазинов, в погоне за бюджетностью конструкции, остановился на проводе ПУГВ 0.5мм^2. Можно и тоньше провод использовать, но именно этот, из гибких монтажных, оказался самым дешевым.

А корпус для блока питания я, смешно сказать, вообще в хозяйственном купил - пищевой контейнер с крышкой. Ну а чего? Вы видели ценник на нормальные корпуса для РЭА? А тут дешево и сердито.

Теперь попытаемся взлететь со всей этой херней собрать это воедино. Я собирал экран-матрицу 22х13 пикселей с расстоянием 85-90 мм. между точками. Ну это я уже потом понял, что хочу матрицу такого размера, а для начала идем и тщательно вымеряем размеры оконных стекол, рисуем чертеж на листе бумаги и эмпирическим путем вычисляем количество точек по вертикали и горизонтали. Так как это матрица, то желательно делать примерно одинаковые расстояния между пикселями по вертикали и горизонтали, и не забываем про оконные перемычки между стекол, чтобы в нашей конструкции они максимально гармонично вписывались в пробелы между рядами светодиодов.

Конечно, нам нужна схема соединения всего этого барахла воедино. Схема тут не простая, а очень простая. Коль это было бы не так, то не нес бы я сейчас эти знания в массы.

Как видим на картинке ниже, есть только два требования, которые нужно соблюсти:
1. На каждый пиксель нужно подать питание (красный и черный проводник). Неважно как вы это сделаете, хоть к каждому светодиоду свою пару проводов тащите, но в случае матрицы удобнее всего сделать общую шину и отводить питание от нее на лучи, как на схеме. Таким образом, кстати, мы еще и обеспечиваем более равномерный уровень напряжения питания на каждой точке матрицы.
Шину я сделал из провода 2.5мм^2, а отводы выполнил из пластинок двустороннего стеклотекстолита (на видео в конце темы я покажу эти узлы), но вы можете сделать по своему, в фантазии никто не ограничивает.

2. Проводник data (зеленый на схеме) должен пройти последовательно змейкой через все пиксели. Начаться с одного угла матрицы и далее: с выхода одного пикселя на вход другого пикселя, и так до последнего. Для этого на платах пикселей подписаны входа/выхода и стрелкой указано направление движения сигнала - не запутаешься.

Нет ограничений на количество пикселей по вертикали, нет ограничения на количество пикселей по горизонтали, нет ограничения на то с какого угла начинать змейку, нет ограничений на то какая это будет змейка, вертикальная или горизонтальная, главное лишь то, чтобы это была змейка, последовательно проходящая сквозь все пиксели, и при этом максимальное их количество должно быть не более 2048 штук.
Я сделал вертикальную змейку (чтобы откидывать фрамугу для проветривания) со входом сигнала данных в нижнем левом углу.

Ладно, хватит разглагольствовать, приступаем к работе. Греем паяльник, берем панель светодиодов, провод, линейку, и погнали. Неоценимую услугу окажет такой инструмент как клещи для снятия изоляции, ну или, по-буржуйски, стриппер. А как вы хотели? Даже на такой, относительно небольшой гирлянде, почти тысяча восемьсот точек пайки. Мда-с.

Рекомендую не разламывать панель до пайки, паять мелкие вертлявые платки будет неудобно. Между платами на панели есть пропилы, по которым потом все легко разломится.

Паяем.

До-о-олго паяем.
На концы лучей, сверху и снизу, я прикреплял присоски. Ну не на скотч же гирлянду на стекло вешать в самом то деле? Кто-то может быть придумает другой вариант крепления, а я остановился на этом. Правда, присоски, диаметром 2.5 см., какие использовал я, не особо хорошо держат, рекомендую смотреть в сторону присосок диаметром 4-5 см. Покупаются они там же, на красной китайской площадке.
Получаем такой промежуточный результат.

Упс, фотокарточка провокационная какая получилась. Да, я многогранен в своих увлечениях.

Ну, думаю, что процесс монтажа понятен. К сожалению , фотографий монтажа больше нет, не до того было, но в видео чуть ниже все будет понятно, даже если вопросы еще остались.

Переходим к программному обеспечению. Кратенько, общие положения, чтобы тему не раздувать. В сети все инструкции есть. Ссылок на программы не дам, но они бесплатны и есть в свободном доступе, проблем с поиском возникнуть не должно. В крайнем случае стучитесь - поделюсь.

По своей сути, контроллер это просто плеер - что запишем на флэшку, то он и воспроизведет, гоняя файл по кругу. Ему безразлично сколько там у нас лучей и пикселей, он просто транслирует в гирлянду то, что видит на карточке.

Немного нудятины: принцип управления пикселями очень простой: по восемь бит для каждого из трех цветов пикселя, т.е. по три байта на пиксель, непрерывным потоком для всей цепочки пикселей. Как пиксель определяет какие три байта относятся именно к нему - то не предмет разговора в этой теме, но там все очень просто, гениально просто, может быть потом расскажу подробно.
А вот программе, в которой вы создадите свое шоу, вот ей нужно знать все данные змейки, она под эти данные расставит очередность управления каждым пикселем в сделанном вами файле.

Так вот, если использовать T-1000S, то для создания сценария светового шоу и формирования файла, который вы скинете на флэшку, необходимо воспользоваться программой LedEdit.
Важно лишь при создании проекта указать, что работать вы будете с WS2811 (это пиксели программно совместимые с нашими WS2812B) и очередность управления GRB (а не RGB, как мы привыкли!). Затем задаем количество точек по вертикали и горизонтали, тип змейки (вертикальная/горизонтальная) и начальный угол матрицы. Когда задаем угол не забываем, что задавать его надо как бы глядя на матрицу спереди.

LedEdit программка простенькая, большого количества заготовок световых эффектов в ней нет, но зато она умеет создавать файл, который способен воспроизвести T-1000S и в ней есть такая функция как Screen Shot. Это такая рамка, при наведении которой на любую часть экрана, программа сразу конвертирует картинку внутри рамки в проекцию на нашу гирлянду. То есть нет никаких проблем захватить любые картинки и видео. Правда, надо понимать, что детализация при разрешении нашей гирлянды будет ну совсем никакая. Хотя, может кто-то из тех, кто сейчас меня читает, и соберет гирлянду посерьезнее.

На скриншоте, для примера, проекция лого ЯПа на матрицу 32х32.

Ну если говорить предметно, то программ создания сценариев световых шоу для наших "умных" пикселей много. От простых до сложных, от полностью бесплатных, до профессиональных за много-много буказоидов.
Одни из самых популярных, это без сомнения моя любимая - Jinx!-LED Matrix Control

и не менее популярная у народа - GLEDIATOR.

С Гледиатором у меня не задалось, хотя народу больше нравится именно она. Какую программу будете использовать вы, вам виднее, а может быть возьмете что-то еще. Обе программы довольно мощные редакторы световых шоу, имеют массу возможностей, позволяют работать в он-лайн режиме: миксовать и тут же выводить. Вполне вероятно, что эти программы умеют выводить и в файл в формате совместимом с T-1000S, но я по скудоумию своему этой возможности сразу не нашел, а разбираться в новогодних хлопотах было некогда. Поэтому я поступил просто, создал сценарий в джинксе, запустил получившися чейз на воспроизведение и захватил его скриншотом из ЛедЭдита. Вуаля! Готово!

Смотрим результат. Правда, на видео, чтобы не раздувать ролик, нет и пятой части закинутых в сценарий эффектов, но это работа творческая, не хочу никому глаз замыливать.

Ну, пожалуй, осталось только бюджет подбить.

1. Пиксели WS2812B на печатной плате, продаются по 100 штук - 5 руб./шт.х300 шт. = 1500 руб.
2. Контроллер T-1000S - 1 шт. = 1000 руб.
3. Блок питания, 5В, 20А - 1шт. = 850 руб.
4. Провод ПУГВ 0.5мм^2 - 6 руб./м. х 70м. = 420 руб.
5. Присоски, продаются десятками - 50 руб./дес. х 5 = 250 руб.
6. Контейнер для корпуса - 1 шт. = 120 руб.
7. Расходники для монтажа, разъем с гнездом и прочее - ~200 руб.
Итого: 4340 руб.
Новогоднее настроение - бесценно!

За сим прощаюсь. У меня все!

P.S. Гирлянда "умная" потому, что собрана на светодиодах получивших в народе название "умные пиксели" из-за их возможности адресного управления. А так, конечно, никакая она не умная - дура дурой.

Шикарно! Купил бы такую тысяч за десять перед новым годом!

Это сообщение отредактировал Спортяга - 21.01.2018 - 21:56

Круто!

Это просто ахуительно!

Охренительно! Молодец!

Ну от этого — до рекламного табло, просто — "рукой подать".

Особенно — если живёшь на центральной улице.

Сдавай в аренду "рекламную площадь" — получай дополнительный доход.

Пользуйся, пока законодательство не "откорректировали".

Красавеллло!!!!

Красиво. умеешь ! А не подскажешь чего нибудь, для более практических целей ? как например выпрямить (ну по идее 36, а на деле 52 В под нагрузкой) в 12 В, что бы я светодиодные светильники смог в подвал прихуярить ??? Попробовал сегодня однополупериодный выпрямитель сделать, подключил, были большие скачки и в итоге искранула и сгорела микросхема LM2596S

Охренеть!
Бро! Держи зелень!
Это просто ВЕЛИКОЛЕПНО!

ну зато ты явно не дурак!!! такую штуку забабахал

плохо, что после НГ выложил только...