Светодиодный экран своими руками — реализуема ли эта задача? Делаем светодиодную панель своими руками

Вот не зря было как-то сказано, что аппетит приходит во время еды. Могу подтвердить на 100%. Я уже выкладывал два обзора светодиодных панелей, хотя корректнее сказать и . Сегодня же я вам расскажу о светодиодных панелях с более высоким разрешением, контроллерах, а также общении с продавцами.
В общем заваривайте кофе или чай, устраивайтесь поудобнее, рассказ будет долгий.
Внимание , объем обзора очень большой, может быть критично для пользователей с платным трафиком.

Наверное будет правильнее, если я скажу, что панели и все остальное я заказывал не себе, а товарищу, как и в прошлый раз. Попользовался он предыдущей строкой и понял что хочется большего, в связи с этим и был сделан данный заказ.
Выбором оборудования, корпусами и монтажом занимался он, на мне был собственно заказ всего этого, проверка и попытка разобраться что к чему и как вообще всем этим управлять.
Приключений было много, не все еще закончились, но основная часть выводов уже есть, потому можно спокойно рассказывать о нашей эпопее с новой бегущей строкой.
Кроме того, допускаю наличие некоторых ошибок, так как по сути это всего вторая бегущая строка, которую я пробую. Да и экспериментировал я всего несколько дней. Обзор - попытка записать все, что я узнал в процессе, чтобы не забыть.

Во первых надо отметить, что в данном случае это уже не просто «бегущая строка», а полноценный конфигурируемый экран с возможностью показа видео, соответственно ценник в данном случае также будет другой.

Прежде стоит сказать, почему светодиодные панели.
1. Высокая яркость и контрастность
2. Можно задать любой размер и пропорции.
3. Нормальная работа хоть при низких температурах
4. Ремонтопригодность
5. Удобное ПО
6. Автономная работа (без ПК)

Но есть и недостатки
1. Низкое разрешение
2. Высокая цена.

В обзоре принимают участие:
1. Светодиодные панели 64х64 пикселя - 12 штук с доставкой вышли 300 долларов (20.5 каждая панель + доставка)
2. Контроллер HD-D10 (около 30 долларов без учета доставки)
3. Контроллер HD-D30 (около 40 долларов без учета доставки)
4. Два блока питания 5 Вольт 40 Ампер, покупались в оффлайне, примерно по 13 баксов.

Итого без учета материала для корпусов, стекла, датчика температуры и прочей мелочи - 400 долларов.

Первыми были заказаны контроллеры, так как продавца панелей я пытался раскрутить на скидку, так как сумма заказа была довольно немаленькой.
В общем со скидками ничего не вышло и примерно через неделю он отправил мне панели. Но пришли они примерно на неделю раньше контроллеров, всего доставка заняла около 10 дней.
Получил две довольно большие посылки, замотанные так, что ими вполне можно играть в футбол или использовать в качестве подушки. На втором фото видно, сколько всего вышло упаковочного материала.

Панели были заказаны именно двумя посылками из-за таможенных ограничений, но при этом они и внутри были упакованы по разному. В одной посылке просто лежало 6 панелей проложенных мягким материалом, во второй же были попарно запаяны в пластик и также дополнительно проложены от повреждений.
Пожалуй эта разница меня сразу как-то напрягла и предчувствие не обмануло.

Всего получилась довольно внушительная стопка панелей с кучей разных проводов.

Для начала о комплекте поставки. В каждой посылке было 6 шлейфов для подключения информационных линий и три кабеля питания, а также небольшая кучка пластмассок.
Всего выходит 12 шлейфов и 6 кабелей питания.

1, 2. Кабели питания стандартны для подобных панелей, с одной стороны два обжатых конца для подключения к блоку питания, с другой - два разъема подключения к панелям.
3. Шлейфы длиной около 10-12см, один попался битый, хорошо что от прошлых панелей запас остался и не пришлось ехать на рынок.
4. Из первого пакета (где панели были отдельно) вывалилась куча пластмассовых обломков. Большая часть - штифты, по которым панели ориентируют при установке на раму. Они торчали и были обломаны при транспортировке. Так как нам они не были нужны, то просто забили на них.

Но помимо штифтов были поломаны еще и фиксаторы кабеля у шлейфов, это также терпимо, хотя и менее приятно.
Слева нормальный шлейф, посередине вообще без фиксатора, справа с поломанным фиксатором.

А вот и панелька.
Но для начала стоит пояснить чем панели вообще отличаются.

Форма
Как ни банально это звучит, но самые распространенные формы это прямоугольник или квадрат. Причем зачастую прямоугольник имеет такие размеры, что его длинная сторона ровно в два раза больше короткой, т.е. по сути это два квадрата.

Про прямоугольные панели я рассказывал в прошлом обзоре, а в этот раз были куплены квадратные.

Размеры .
Ну здесь все вообще предельно просто, ключевой размер, как ни странно, толщина панели, так как длина и ширина считается исходя из разрешения и размера пикселя.
Так как у нас размер пикселя 3мм, а разрешение 64х64, то получается 64х3=192мм, панель квадратная, потому размер 192х192мм.

Яркость
Иногда указывается продавцами «от балды», хотя имеет довольно большое значение. Наружные панели обычно имеют больше яркость, чем внутренние. Естественно и энергии потребляют больше.

Защита
Панели бывают наружного и внутреннего исполнения.
Для наружного панель покрывают защитным компаундом по типу силикона, который не пускает влагу к контактам светодиодов и платы.

Кроме того светодиоды частенько накрывают сверху небольшим козырьком, защищающим от солнца. Эти козырьки видны на левой части фото, также я покажу их и на других фото.

Но так как планировалось применение панели внутри помещения, да еще и в корпусе, то было решено купить «беззащитные» панели, тем более что они обычно дешевле.

Тип светодиодов
SMD или DIP.
В панелях большого размера, особенно наружных, иногда применяют светодиоды в обычном исполнении, с выводами.
Правда такие светодиоды имеют некоторый минус, о котором редко говорят. подобные светодиоды имеют спереди линзу, которая может фокусировать солнечный свет на кристалле светодиода, выжигая таким образом этот кристалл. потому на мой взгляд надежнее бескорпусные модели.
Кстати здесь видны защитные козырьки большого размера.

В нашем случае панель с SMD светодиодами.

Перед тем, как я перейду к более детальному описанию панелей, расскажу об остальных особенностях.

Пиксель
Квадратный или прямоугольный.
Панель с квадратным пикселем участвует в обзоре, а прямоугольный я покажу отдельно. Чаще всего это недорогие модели низкого разрешения. Больше подходят просто в качестве рекламных вывесок.

Цвет
Одноцветная, двухцветная, трехцветная (RGB или полноцветная).
Кроме того бывают панели с четырьмя светодиодами на пиксель, чаще всего применяют дополнительный светодиод красного цвета, так как на красный цвет приходится основная доля потребляемой мощности, позже я это покажу.
Я специально подобрал фото с обычными светодиодами, а не SMD, на мой взгляд так нагляднее, так как если светодиод SMD, то чаще и корпус у него один, общий для всех цветов.
Одноцветные панели применяют там, где надо ярко, дешево и наглядно. Полноцветные же панели хорошо подходят для отображения не только фото, а и в качестве видеостен.

Размер пикселя
О, здесь вообще голову сломать можно, так как выбор размеров пикселя не просто большой, он гигантский.
Для квадратных пикселей это обычно Р37.5, P31.25, Р25, Р20, Р16, Р12.5, Р10, Р8, Р7.625, Р6.26, Р6, Р5.95, Р5, Р4.81, Р4, Р3.91, Р3, Р2.5, Р2, Р1.9, Р1.6 и даже Р1.25.
Цифра после буквы Р означает размер пикселя в мм, например Р4 имеет размер 4х4мм, но существует и двойная маркировка, например Р10 Р16, означающая прямоугольный пиксель 10х16мм.
Часть указанных размеров встречается реже, часть чаще. Минимально что я видел в продаже (хотя специально не искал), Р2 с пикселем 2х2мм.
Для больших экранов выбирают пиксель побольше, для маленьких, соответственно поменьше.
Под большими экранами я подразумеваю такие

Или даже такие, в виде потолка.
Вообще размер экрана фактически ограничен только бюджетом, мало того, светодиодные экраны могут быть вовсе не плоскими, а иметь любую форму, хоть сферическую, хоть вогнутую, хоть волнообразную.

Наиболее распространенные варианты модулей.

Количество пикселей.
По вертикали обычно 8, 16, 24, 32, 64.
По горизонтали выбор больше, 16, 32, 64, 96, 128, 160, 192. Возможно бывают и с большим количеством.

Часть информации можно увидеть в табличке, а также ниже под спойлером.

Еще информация о разрешении, размерах и вариантах исполнения панелей

Режим сканирования
Так как информация обновляется динамически, то есть несколько режимов - 1/32, 1/16, 1/8, 1/4. Я сталкивался только с вариантами 1/16 и 1/32.
Насчет этого пункта могу заблуждаться, но насколько я понимаю, панели с количеством пикселей по вертикали 64 организованы в виду двух по 32, потому имеют сканирование 1/32, но работают не со всеми контроллерами, хотя что-то я забежал вперед.
Выше есть таблица, где помимо фотографий и указания разрешения присутствует и информация о режиме сканирования. Здесь важный момент, ваш контроллер должен поддерживать такой режим как панель. Обычно простые модели умеют только 1/4, 1/8 и 1/16, более сложные и 1/32.

Исполнение самого модуля.
Чаще всего модуль представляет собой законченное изделие. Фактически это печатная плата, где с одной стороны размещены светодиоды, а с другой -управляющая электроника.
В некоторых случаях пластмассовая рамка может быть довольно основательной, причем в случае наружного исполнения еще и с дополнительными уплотнителями.

Но в некоторых случаях делают и алюминиевую раму, особенно если размеры модулей большие, пластмасса такого просто нет выдержит.

В нашем случая был наверное самый простой вариант, легкая пластмассовая рама с металлическими гайками, при помощи которых модули крепятся к общей раме.

Для подключения питания установлен стандартный четырехконтактный разъем, именно такие стоят во многих типах матриц.

Так как во многих случаях панели является проходными, то установлено два разъема для подключения шины данных. Около разъемов находятся метки, обозначающие путь сигнала и соответственно порядок подключения панелей.

Как и в прошлый раз на плате расположены микросхемы управления, драйверы светодиодов и сдвиговые регистры. Если не путаю, то те же самые, только в большем количестве.

Как и прошлый раз корпус панелей в сечении не прямоугольный, а больше похож на трапецию. Это необходимо для того, чтобы иметь возможность стыковать панели друг к дружке в ноль или даже с небольшим искривлением, например «оборачивать» ими цилиндрические поверхности, правда радиус будет довольно большим.

Если соединить две панели, то это будет выглядеть как-то так. Дальше просто соединяем необходимое количество панелей в линейку и получаем необходимый размер по горизонтали.
По вертикали все еще проще, следующая «строка» просто подключается к следующему выходу контроллера управления.
Но надо учитывать, что наращивать количество панелей (особенно в длину) можно до определенного значения, дальше либо придется остановиться, либо снижать частоту обновления информации.

Как я уже писал, в заказе было 12 панелей Р3 с разрешением 64х64 пикселя. Они предназначались не для одного экрана, а для двух. Но если сложить их все вместе, то можно получить экран с размером около 600х800 мм (1 метр или 39 дюймов по диагонали) и разрешением 256х192 пикселя.
Чтобы сделать на базе таких панелей FullHD дисплей, то придется применить 30х17=510 панелей, а экран будет иметь размеры 5.76х3.26 метра. Для примера, самая большая стена в зале типовой квартиры имеет размеры 6х2.65м.

Естественно габариты получаются большими, но существуют панели с мелким шагом пикселей, позволяющие выводить весьма качественное изображение.

Панели были получены первыми и для проверки товарищ принес контроллер Onbon bx-5ql, который использовался в прошлый раз.
Сначала я хотел проверять поштучно, но товарищ предложил проверять по 4 штуки, для ускорения процесса.
1. Собрали конструктор из блока питания, контроллера и четырех панелей и приступили к проверке.

Первое что увидели, это то, что засвечивает контроллер панели не полностью, а только вторую и четвертую четверть горизонтали.
Конечно данный контроллер не предназначен для подобных панелей, потому я в принципе отнесся к этому спокойно.

2,.3. Но когда решил сделать фото «для истории», то случайно заметил странность. проверяли мы третью (последнюю) четверку панелей и в нее попали две панели из одной посылки и две из второй.
Разницу заметил товарищ, а потом и я. Цвет изображения отличается. Ладно, включаем просто одноцветный режим и видимо что перепутаны два цвета, зеленый и синий. Открыв свой же обзор и посмотрев в каком порядке контроллер выводит цвета в тесте, мы разобрались какие панели работают некорректно.
4. На всякий случай поменяли крайние панели местами, проблема подтвердилась, панели из одной посылки выводят цвет некорректно. причем красный и белый выводятся правильно, что вполне понятно.

Обо всем этом я незамедлительно отписал продавцу, на что получил ответ - какой контроллер использовался?
Ответил что Onbon bx-5ql.
В ответ продавец сказал, что он использует другой тип контроллера.

Ну ладно, другой так другой, решили пока подождать нормальные контроллеры, а тогда уже решить что делать, может действительно проблема не в панелях.

Слева панель, которая выводит цвет корректно, справа с перепутанными зеленым и синим. В самом начале я писал, что часть панелей была запаяна в пластик, так вот это были нормальные панели.
Кроме этого панели отличаются еще и внешне, больше точек крепежа.

Также есть и некоторые отличия в трассировке платы и элементной базе.

Кстати, в прошлый раз, когда докупали панели к первой строке, то также пришли панели другой версии, но тогда это проблем не вызвало.

Еще фото компонентов, на всякий случай, вдруг пригодится.

Примерно через неделю пришли контроллеры, но сначала я расскажу немного о том, зачем они вообще нужны и какие бывают.

Как уже понятно из описания, в отличии от мониторов, сами по себе светодиодные панели ничего отображать не могут, так как являются по сути только светодиодными матрицами без контроллера.
Контроллеры бывают как относительно простые, с малым объемом памяти, так и довольно продвинутые, хотя и остающиеся всего лишь расширенной версией простых.
Некоторые контроллеры попутно могут выводить и звук.

Загрузку программ управления можно производить не только через СОМ порт или USB накопитель, а также через Ethernet, WiFi и даже GSM.

Как и довольно большое количество современных систем, поддерживается и работа через «облако».

Кроме автономных контроллеров, который умеют работать сами по себе, существуют и подключаемые к компьютеру. В этом случае в компьютер ставится специальная плата, на которую заводится сигнал с монитора, а плата уже выдает на выход сигнал управления контроллером панели.

Схема управления в этом случае выглядит так.

Есть и вообще «монстроподобные» варианты, но вряд ли они потребуются обычным пользователям.

Вы наверное спросите, зачем на некоторых платах два разъема Ethernet. При создании больших экранов платы управления можно соединять последовательно.
Но если в предыдущих вариантах платы работали асинхронно, так как управляли только одним экраном, то в данном случае используется синхронный режим работы. Каждый контроллер выводит свой участок изображения синхронно с остальными контроллерами.

Контроллеры были заказаны у другого продавца, шли Новой почтой, к упаковке никаких нареканий. Каждый контроллер упакован в отдельный пакет с меткой марки контроллера.

Весь купленный комплект составляет:
1. Контроллер HD-D10 - , цена с учетом доставки $33.96.
2. Контроллер HD-D30, цена с учетом доставки $45.63.
3. Второй контроллер комплектуется хабом для подключения панелей.
4, Также было два компакт диска с ПО, причем цвет диска совпадает с цветом наклейки на контроллерах, весьма продуманно.

Так как контроллеры относятся к одной серии, то и описание у них общее. Вообще существует еще вариант D20, но почему-то в описание он не попал, может и к лучшему, чтобы не сбивать с толка.
Как видно, разница не так велика.

Если сравнивать данный контроллер с предыдущим Onbon bx-5ql, то сразу бросается в глаза размер платы, а также возможность подключения к локальной сети. Но на самом деле различия куда больше и если вы попробовали что-то типа D10-D30, не говоря о более продвинутых моделях серии С и тем более А, то обратно возвращаться не захочется. но об этом позже.

Для начала рассмотрим младшую версию платы, D10.

С торца платы находится клеммник питания, а также разъем для подключения к локальной сети и USB для флеш накопителя.

С другой стороны платы четыре разъема для подключения светодиодных панелей. Так как разъемов четыре, то вполне можно подключить четыре строки, которые могут работать синхронно.

Как и у других моделей, на плате присутствует место под разъемы дополнительных устройств, кнопка включения режиме Тест и батарейка для встроенных часов. Здесь же присутствуют два светодиода индикации режима работы.

1. Сверху платы есть место под разъем подключения модуля WiFi.
2. Снизу место для модуля GSM.
3. Около разъемов для подключения панелей присутствует светодиод индикации работы с панелями.
4. Для защиты по питанию на входе установлен самовосстанавливающийся предохранитель.

Управляет всем процессор с иероглифами в маркировке. Насколько я знаю, основан на ядре Cortex ARM A9. Сверху приклеен радиатор, но я его не снимал, отчасти потому, что потом надо приклеить на место, отчасти потому, что смысла в этом особо нет.
В работе радиатор довольно горячий.

1. Кроме того на плате установлена Altera Cyclone IV. Подозреваю, что именно она выводит сигнал на панели.
2. Интересно приклеен радиатор на процессоре, со сдвигом, а не по центру. причем на обоих платах одинаково.
3. Флеш память от Микрон. Объем предположительно 2 ГБ.
4. ОЗУ объемом 256 МБ.
5. Чип 2M x 16 Bit x 4 Banks Synchronous DRAM, не совсем понял его назначение здесь, предположу что это отдельное ОЗУ для «Альтеры».
6. Часы реального времени, странно что так далеко от батарейки.

1. Контроллер Ethernet
2. Двунаправленные буферы для подключения шины данных панелей.
3. LT8619, HDMI/MHL Dual-mode Receiver
4, 5, 6. Преобразователи питания разных узлов.

Вторая плата на вид выглядит почти также, за исключением некоторых, мелких отличий.

Причем снизу отличий можно сказать вообще нет.

Точно такие же разъемы, даже расположение идентично. Также слева присутствует место для запайки разъема антенны WiFi.

А так как платы очень похожи, то дальше я просто приведу сравнительные фото и опишу отличия.
Прежде всего маркировка, а также небольшое отличие в расположении некоторых компонентов. Хотя на первый взгляд казалось, что все вообще идентично, даже размеры плат.

Снизу отличия заметны еще меньше.

Самое пожалуй важное отличие, это присутствие mPCI слота, у предыдущей платы для него было только место.

Я попробовал один из своих WiFi модулей, но работать он отказался, тем более явно не подходит по длине, его банально не получится закрепить.
SSD в этом разъеме работать точно не будет, зато по размеру подходит как раз. Но опять же, даже если вы купите WiFi модуль подходящего размера, то скорее всего он не заработает, подозреваю что присутствуют драйверы только для некоторых моделей.
Если нужен WiFi, то покупать надо именно с ним.

Как и у прошлой модели, выводом на панели управляет Альтера Циклон 4.

А вот вывод на панели организован несколько по другому, здесь применен один общий разъем, сигнал на который выводится через те же буферы 74HC245.

Для подключения панелей необходимо использовать хаб, или разветвитель, кому как удобно. При выборе товара это сыграло свою роль, так как часто хаб в комплекте не идет и его надо докупать отдельно. Здесь хаб продается вместе с контроллером.

На плате хаба также присутствуют буферные усилители 74HC245, потому это не просто переходник с 50 контактов разъема на 4х16. Кстати выше на скриншоте с характеристиками платы есть табличка с назначением контактов разъема.

Вот в чем точно минус подобной конструкции, так это в большой высоте. Есть вариант применить не прямое включение, а при помощи шлейфа, но его лучше покупать вместе с платой, так как в оффлайне не всегда можно купить «папу», который обжимается на шлейфе. Как вариант, обжат 50 контактов разъем, а плату хаба припаять уже к шлейфу.

Насколько мне известно, подавляющее большинство панелей питается напряжением 5 Вольт, как и контроллеры. потому для проекта были куплен блок питания 5 Вольт 40 Ампер. Да, токи тут большие, ничего не поделаешь.
Второй блок питания ыл куплен после успешного теста первого.
В нашем случае Бп будет располагаться отдельно. В таком варианте надо применять провода с большим сечением и малой длины. Альтернативный вариант - ставить внутри панели преобразователь 12/24-5 Вольт и питать всю конструкцию от БП 12 или 24 Вольта.
Цель вынести БП наружу была двойная, меньше нагрев панели и меньше толщина корпуса.

Так как в магазине дали годовую гарантию на блок питания, то вскрывать я его не стал, смотрел через отверстия корпуса. И скажу честно, увиденное мне не очень понравилось. Емкость выходных конденсаторов 6600мкФ (3х2200), дроссель не очень большой, а при нагрузке выше 40-50% заметно звенит, что весьма раздражает. Да и общее качество весьма унылое, компенсирует все это лишь невысокая цена и наличие гарантии.

Изначально в планах было сделать один обзор, но так как он начал сильно уж разрастаться, то я решил сделать некое условное разделение на аппаратную и программную часть. Кроме того, так на мой взгляд удобнее разделить и комментарии.
В общем продолжение

Светодиодные экраны или, как их еще часто называют, ЛЕД-дисплеи, стали доступны для массового применения сравнительно недавно. Более правильным будет вместо русской аббревиатуры именовать это электронное устройство LED-дисплеем (light emitting diode). Наряду с этими названиями часто используется термин «светодиодный экран».

Первые видеоэкраны появились более 20 лет назад, но их яркость (отдельные пиксели были на газоразрядных лампах) была недостаточной для воспроизведения качественного изображения, особенно в солнечные дни. Кроме этого техническое обслуживание этих устройств было очень сложным и дорогим.

Стремительный прогресс в технологии производства ярких, качественных и в то же время недорогих светодиодов основных цветов (красного, зеленого и голубого) позволил совершить стремительный шаг вперед индустрии производства светодиодных экранов. Огромный спектр возможностей по созданию видеоизображений, управлению цветовыми, яркостными и динамическими изображениями произвел настоящую революцию на рынке наружной и интерьерной рекламы (экраны небольшого размера – от 1,0 х 1,0 м, где требуется демонстрация изображений большого масштаба).

В крупных российских городах, захламленных повсеместно за последние 20 лет безликими билбордами 3 х 6 м, началось постепенное внедрение этой современной технологии. Модульные принципы сборки и аппаратно-программное обеспечение Arduino позволяют собрать LED-экран своими руками.

Модули для сборки

Экран нужных габаритов собирается из готовых электронных блоков (модулей) стандартных размеров, укомплектованных пикселями из светодиодов или сборок RGB, соединенными на общей плате и имеющими необходимые разъемы и шлейфы для объединения с соседними блоками. Модули, как правило, китайского производства, имеющие более низкую цену, приобретаются в специализированных фирмах и магазинах. Набором типичных параметров обладают модули Р10:

• размер, мм – 320 х 160 х 20;
• вес модуля, г – 600–700;
• шаг пикселя, мм – 10;
• разрешение (количество пикселей на 1 м 2) – не менее 256 х 192;
• яркость светодиодного экрана, кд/м 2 – 6 000–7 000;
• угол половинной яркости, градус – 120;
• срок службы, час – до 50 000;
• максимальная потребляемая мощность (для уличных экранов), Вт/м 2 – 500;
• расстояние комфортной видимости изображений, м – от 7;
• все световые и электронные компоненты защищены от воздействия влаги, пыли, механических воздействий.

При отсутствии модулей можно собрать светодиодный экран на базе светодиодной ленты. Но этот вариант более трудоемок в сборке и не обладает необходимой надежностью при наборе жестких условий уличной эксплуатации: большой диапазон температур, влажность, УФ-воздействие, пыль, грязь и т. п.

Как собирается LED-дисплей

На первом этапе изготовления самодельного видео экрана необходимо изготовить надежную несущую металлоконструкцию для размещения на ней большого количества электронных блоков (модулей, контроллеров, источников питания – драйверов, преобразующих сетевое переменное напряжение 220 В в постоянное – 12 В). Конструкция представляет собой каркас из квадратной профильной трубы. Типичный вариант каркаса представлен ниже на фото.

На втором этапе собирают модули Р10, крепят к каркасу вплотную друг к другу и соединяют с помощью шлейфов, имеющих качественные разъемы «папа-мама». Крепеж модулей зачастую осуществляется с помощью надежных магнитов, что очень упрощает стадию сборки и особенно разборки при производстве ремонтных работ.

Далее с обратной стороны каркаса размещаются блоки питания и контроллеры, отвечающие за обработку видеоинформации и распределение ее на конкретные модули и малые пиксели. Задняя стенка видеоэкрана изготавливается из металлического листа или алюминиевой композитной панели. Как сделать монтаж LED-экрана, показано ниже.

Как управлять работой LED-дисплея

Понятно, что сегодня собрать светодиодный экран своими руками может практически любой человек, владеющий элементарными знаниями электротехники и навыками обращения с инструментами типа отверток и шуруповерта. Однако для того, чтобы «вдохнуть жизнь» в собранное железо, надо понимать, каким образом видеофайлы поступают на светодиоды и как создается программа для работы видеоэкрана.

Управление и замена файлов с видеороликами производится через USB-порт (через flash-карту) или с помощью Wi-Fi-роутера через интернет-соединение. Видеоролик, созданный предварительно с помощью специализированного программного обеспечения, переводится в формат * .avi или * .mpeg. Затем он преобразуется микроконтроллером или компьютером в цифровой поток, поступающий на микросхемы драйверов постоянного тока, подающих напряжение в соответствии с алгоритмом, заложенным в программу, на светодиоды дисплея.

Качество сделанного экрана определяется возможностями системы управления LED-экрана, которая может быть синхронной или асинхронной. На рисунке ниже представлена схема управления LED-экраном.

Схема управления светодиодным LED-экраном

Синхронная система управления подразумевает, что на экране отображается та же информация, что и на компьютере, то есть идет прямой эфир. Например, можно транслировать изображение с телекамеры, установленной на стадионе или концерте. Такая система состоит из карты-передатчика и нескольких карт-приемников. В компьютере, который управляет экраном, находится карта-передатчик, а на экране – карты-приемники, соединенные UTP-кабелем (витая пара).

Асинхронный способ вывода информации на экран подразумевает предварительную загрузку в память микроконтроллера. Для этого используют flash-карту или кабель. Асинхронная система требует присутствия нескольких микроконтроллеров, количество которых зависит от геометрических размеров LED-дисплея. Эта система позволяет осуществлять работу самостоятельно по заданной программе без внешнего компьютера.

Аппаратная платформа Arduino

Для создания программы управления светодиодными видеоустройствами (экраны, бегущие строки) на рынке существует большой выбор различных продуктов. Одним из самых популярных является аппаратно-вычислительная платформа Arduino (Ардуино), в состав которой входят плата ввода-вывода и средства разработки.

Arduino используется как для разработки автономных интерактивных объектов, так и для подключения к программным продуктам, выполняемым на компьютере. Платы имеют аналоговые и цифровые порты, к которым могут подключаться разные устройства автоматики: датчики (температуры, влажности, давления и т. п.), кнопки, моторы, двигатели, видеоэкраны, бегущие строки.

Можно сказать, что Arduino – это инструмент проектирования различных электронных устройств. Программная платформа сделана с открытым программным кодом на базе языка программирования С/С ++ . Проекты, реализованные с помощью Arduino, могут функционировать как самостоятельно, так и взаимодействовать с компьютерным программным обеспечением (MaxMSP, Flash, Processing).

• 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

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

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

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;

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

Светодиодные или LED-экраны широко применяются в бытовой и не только сфере на протяжении последних двадцати лет. Современный светодиодный экран – это и дисплей ноутбука или телевизора, и рекламная установка на улице, и большой экран на концертной площадке. Если первый вариант крайне сложен для самостоятельного конструирования, то крупный экран из светодиодов для рекламы или трансляций можно собрать самому.

Из чего делают экран?

Модульная сборка светодиодного экрана представляет собой создание крупного полотна из множества отдельных модулей. Это блоки стандартного размера, которые состоят из нескольких десятков светодиодов, выполняющих роль пикселей, и электронной схемы управления. Управляющая плата контролирует совместное свечение модуля, а также имеет шлейфы и разъёмы для соединения с другими модулями. Такое подобие пазла потенциально даёт возможность для сборки экрана любого размера.

Купить модули для сборки сегодня можно в магазинах электроники, в специализированных отделах на рынке или заказать на международных интернет-площадках вроде AliExpress. Во всех трёх случаях блок, скорее всего, будет сделан в Китае, но это не говорит о низком качестве по умолчанию. Из страны драконов приходит хорошая продукция. Чтобы её выбрать, следует посоветоваться со специалистами, ознакомиться с отзывами о тех или иных марках.

Базовые функциональные характеристики модулей P10:

• размер: длина – 320 мм, ширина – 160 мм, толщина – 20 мм;
• масса – от 600 до 700 г;
• шаг пикселя – 10 мм;
• число пикселей на м 2 (разрешение) – от 256 ˟ 192;
• яркость экрана – от 6000 до 7000 кд/м 2 ;
• рабочий ресурс – до 50 000 часов;
• угол половинной яркости – 120˚;
• дистанция комфортного просмотра – 7 метров и больше;
• предельная мощность потребления при уличной эксплуатации – 500 Вт/м 2 .

В базовом исполнении светодиодные блоки для сборки экранов имеют защиту от пыли, влаги, механического повреждения.

Альтернативой электронным LED-блокам служит светодиодная лента. Её также можно уложить в виде экрана для трансляции изображений. Однако у этого материала есть характерные недостатки. Во-первых, монтаж большого количества лент в виде экрана более сложен, поскольку они изначально не разрабатываются для этих целей. Во-вторых, LED-лента не обладают достаточной устойчивостью к разрушительным факторам внешней среды: температурным перепадам, контакту с грязью, влагой и пылью, ультрафиолетовому излучению.

Монтаж светодиодного экрана из блоков

Процесс изготовления начинается со сборки металлического каркаса для размещения светодиодных блоков рядом друг с другом. Несущая металлоконструкция представляет собой нечто вроде стенки с ячейками. Как правило, её изготавливаются из квадратной профильной трубы или перфорированного металлического профиля. Учитывая особенности среды использования, материал должен иметь антикоррозионное покрытие. Пример традиционной конструкции для размещения модулей, источников питания, контроллеров, драйверов и других компонентов схемы представлен на следующем фото.

Далее, чтобы собрать светодиодный экран, электронные модули P10 размещаются в своих ячейках и соединяются между собой посредством стандартного соединения шлейф-разъём типа «папа-мама». Чаще всего, крепление самих блоков к металлическому основанию осуществляется магнитами, поэтому не вызывает проблем. Благодаря этому процесс монтажа, демонтажа и ремонта мобильных светодиодных экранов заметно упрощается.

На обратной стороне конструкции располагаются блоки питания и электронные элементы, принимающие информацию о транслируемом изображении, и распределяющие её частями: общая схема – по модулям, а модули – по пикселям.

Чаще всегда задняя стенка собирается из композитной алюминиевой панели или листа металла. Общая схема сборки и размещения функциональных элементов экрана показана в следующем изображении.

Сборка экрана из ленты

Для светодиодной ленты, в отличие от модулей P10, доступна возможность сгибания и складывания, что обуславливает одно из преимуществ – с её помощью можно создавать гибкие и складываемые экраны. Для их создания необходимы диодные ленты, держатели для них с прижимной головкой, алюминиевые панели для размещения светодиодов, крепёжные элементы, блоки питания и микроконтроллер.

Как собрать светодиодный экраниз LED-ленты:

1. Оклеить рабочую поверхность цветной плёнкой с помощью жидкого клея (цвет должен быть чёрным, потому что при его отображении светодиоды не светятся). Поверхность должна быть идеально ровной.
2. Обрезать излишки плёнки по краям.
3. Закрепить ленты рядами. Располагать их нужно так, чтобы расстояние между светодиодами было одинаково, как вдоль, так и поперёк. Светодиоды должны идти ровными рядами и вдоль, и поперёк основы, чтобы изображение не было перекошенным. Для крепления используются скобы. Расстояние между ними определяется так, чтобы не было провисаний и смещений.
4. Соединить светодиодные ленты между собой спайкой или через стандартные разъёмы. Ко входу первой ленты в цепи подключается DMX-контроллер. Если одного устройства недостаточно для работы, устанавливаются субконтроллеры. Между собой они соединяются сетевым кабелем.
5. Подключить блоки питания. Здесь есть несколько важных нюансов: питание подаётся с обоих концов, максимальное потребление ленты с 72 светодиодами равно 20W, модульные блоки питания практически всегда подключаются попарно, а не параллелятся на выходе.

Схемы питания LED-лент для тех, кто собирает светодиодный экран своими руками:

Последним шагом сборки экрана является герметизация блоков питания, контроллеров и соединений для защиты от влаги. Хорошим вариантом является алюминиевый кабель-канал, в который заводятся и заливаются герметиком концы лент, а также прячутся блоки питания.

Как выводится картинка?

Выбор видеоряда и его замена для трансляции на светодиодный экран осуществляется через Wi-Fi или USB. В первом случае информация принимается через сетевую карту контроллера, а во втором – через кабель от подключённого к системе компьютера. Преобразование видеоролика в цифровой поток и распределение напряжения по отдельным светодиодам выполняет контроллер. Качество и порядок отображения зависит от типа системы управления:

• синхронное управление подразумевает одновременное отображение одной картинки на экране и устройстве-источнике, то есть прямой эфир. Оно часто используется во время спортивных трансляций и концертов. Для работы на устройстве-источнике работает карта-передатчик, а на экране – одна или несколько карт-приёмников, соединённых между собой;
• асинхронный вывод информации на экран связан с предварительной загрузкой информации в памяти микроконтроллера. Загрузка осуществляется с компьютера через кабель или с flash-накопителя. Асинхронная система работает независимо от управляющего компьютера и оснащается несколькими микроконтроллерами (в зависимости от размеров дисплея).

Популярным средством программирования и управления светодиодными экранами является аппаратно-вычислительная платформа Arduino . Она имеет разъёмы и порты, по которым можно подключать самые разные приборы для создания простых и сложных автоматизированных систем, в том числе – экранов из светодиодов. Arduino программируется на языках C/C++.