LED-панелі, контролери, або як зробити світлодіодний екран, частина друга

У попередній частині огляду я розповів про світлодіодні панелі та контролери. У другій частині більше описуватиму програмне забезпечення, тестуватиму й демонструватиму його. Хоча, крім цього, розповім і про проблеми, що виникли, — куди ж без цього.

Награвшись із панелями та контролерами, можна переходити до їхнього монтажу, але спершу — про те, як це роблять правильно, у промислових масштабах.
Оскільки панелі відносно крихкі, для їх об’єднання в модулі використовують так звані «кабінети», або просто шасі.


Такі конструкції бувають як відносно компактними, так і доволі великими. Крім того, вони можуть бути квадратними або прямокутними — залежно від призначення.
На шасі монтують не лише панелі, а й плати керування, блоки живлення та вентилятори для охолодження всієї цієї конструкції, адже споживана потужність може сягати близько кіловата.


Кабінети часто мають механізми для з’єднання між собою, а також герметичні роз’єми для об’єднання в стіну.
На фото видно послідовність складання та вигляд цієї конструкції ззаду.


Загалом така конструкція потрібна не лише для зручності монтажу, а й для зручності транспортування. Стіну можна знову розібрати на модулі, скласти у спеціальні ящики й перевезти з місця на місце в розібраному вигляді.


А потім знову зібрати в нову стіну, розміри якої можуть визначатися не лише потрібним співвідношенням сторін, а й просто довільними габаритами.


Такі шасі коштують доволі дорого — дорожче за весь бюджет, зазначений на початку огляду. А оскільки ми люди небагаті, довелося майструвати власну конструкцію.
Загалом, як я вже писав, конструкцію робив товариш. У роботі використовували профіль для гіпсокартону, металопластик (лист пластику й метал з обох боків), скло, невеликі кутики та заклепки. Після цього вкручували стійки, до яких кріпилася задня кришка.
Вийшло дві панелі: 256х128 і 256х64 пікселі.


На фото проміжний варіант — у тому вигляді, в якому він приїхав до мене. Після налагодження ПЗ і налаштування він повернувся до товариша, де той уже довів усе до ладу: вирівняв панелі, уклав дроти й закріпив плати (поки що плату).


Отже, панелі упаковані, переходимо до битви з ПЗ, його опису й тестів. Цей розділ теж буде великим.
Під час вибору контролера важливим чинником було ПЗ, адже від нього залежить дуже багато, і не кожне ПЗ може працювати з різними контролерами. Тобто ПЗ прив’язане до моделі контролера.

Насамперед я вирішив перевірити, як воно взагалі працює. Для цього взяв контролер D10, але з ним виникли труднощі, тож я на певний час відклав його вбік і вирішив перейти до D30.
Запускаємо програму, вибираємо версію контролера й указуємо потрібну роздільну здатність панелі. Усі операції виконуються у вікні, показаному нижче. Також під полем вибору роздільної здатності можна вибрати поворот зображення на 0, 90, 180 і 270 градусів. Кнопка дуже маленька, тож одразу її важко помітити.
Підключення було через локальну мережу, і тут ПЗ мене дуже здивувало: воно саме автоматично знайшло панель і підключилося до неї. 5 балів.


Для тесту взяв зображення годинника й увімкнув рамку з «бігучим вогнем».


Щоб було зручніше працювати, спочатку експериментував із маленькою панеллю, бо вона нормально поміщалася на столі.
У результаті бачу лише два рядки — перший і третій, якщо умовно поділити панель на чотири частини. Точно таку саму картину я побачив під час експерименту з контролером D10.


Не буду писати, скільки часу я експериментував і скількох родичів розробників згадав, поки дійшов до опису того, що покажу нижче.
Спочатку на дисках був опис, але він не відповідав програмі. Крім того, було дві програми: HDplayer (вона на скриншотах) і HD2016. Другу програму я довго мучив, але налаштувати її дуже важко, та й функціонально вона помітно гірша. Одна була на одному CD, друга — на іншому, але прочитати я зміг лише один диск, тож зрештою все завантажував з інтернету.

Отже.
У налаштуваннях я знайшов вибір типу панелі, але 64х64 там немає — взагалі немає, тобто зовсім. Гаразд, методом «наукового тику» знайшов варіант, за якого відображаються всі рядки й навіть можна побачити нормальне зображення, щоправда, нормально працюють лише три панелі з чотирьох.



Знайшов я його, але зберегти не можу — пише, що чогось бракує. А бракує роздільної здатності по горизонталі. З’ясувалося, що це (і не лише це) залежить від купи чинників.


Знову ж таки, шляхом не менш наукового тикання я з’ясував, що зі збільшенням частоти шини зростає і максимальна ширина по горизонталі. Спочатку було встановлено 20 МГц, за вибору 25 Мгц вистачає для чотирьох панелей, а за 31.5 можна використовувати п’ять панелей.


Ну, тепер зовсім інша річ.


Далі я змінюю роздільну здатність із 256х64 на 256х128, оскільки цей контролер призначений для великої панелі.
Вкладка «використовувати параметри обладнання» дає змогу отримати всі налаштування з плати контролера.


Зображення, звісно, перестало вміщатися, адже тепер це, по суті, половина екрана.


Подальше складання не становить жодних труднощів. Головне — розташувати панелі так, щоб вихід однієї був поруч із входом наступної. Який рядок буде верхнім чи нижнім, у цьому разі не має значення, адже програмне забезпечення дає змогу як завгодно перевертати зображення.


Інформаційні шлейфи неможливо вставити неправильно; у крайньому разі орієнтуйтеся на червоний провід і виріз у роз’ємі.
З живленням наплутати може хіба що дуже сильна людина, бо переплутати тут ну дуже важко. Один кабель може живити дві панелі.


Під час підключення до блока живлення ви, найімовірніше, зіткнетеся з тим, що клем на БЖ менше, ніж проводів. Просто вставте по два проводи в одну клему. Крім того, треба ще підключити живлення контролера; краще взяти його з окремих клем. Плюс — червоний (VCC або +V), мінус — чорний (GND). Іноді в комплекті дають кабель і для живлення контролера, але частіше — ні. Візьміть будь-який кабель перерізом 0.5мм.кв.


Контролер поки що підключений тимчасово, для експериментів, тому просто лежить, а точніше — висить, адже штатно панель стоїть вертикально.
Перший контакт на роз’ємі контролера позначений; до нього підходить контакт роз’єму панелі, позначений червоним проводом.
У моєму варіанті вийшло так, що верхня панель підключена до роз’єму номер два, а нижня — до роз’єму номер один. Але навіть якщо підключите неправильно, то в найгіршому разі просто не буде зображення, не хвилюйтеся.


Тимчасову конструкцію підготовлено до подальших експериментів.


Ви, мабуть, думаєте, що на цьому мої пригоди закінчилися? Аж ніяк. Думаю, ви пам’ятаєте, що спочатку в мене виникли проблеми з переплутаними кольорами — синім і зеленим. Так от, вони проявилися на великій панелі, адже в будь-якому разі до неї потрапляли панелі з різних посилок.
Так, контролер уміє як завгодно змінювати кольори, але... одразу для всього екрана!


Пошукавши деякий час в інтернеті, я зрозумів, що все не так уже й безнадійно. У додатках буде файл з усіма знайденими матеріалами..
На панелях встановлено інтерфейсний роз’єм, через який надходить уся необхідна інформація. Найімовірніше, у вас буде перший варіант, але можливі також другий і третій, які мають незначні відмінності, що нам не заважають. Призначення контактів зазвичай зазначено на друкованій платі панелі.
Але є шанс натрапити й на четвертий варіант. На щастя, його легко розпізнати: це варіант із двома роз’ємами на вході та двома на виході, але він трапляється вже зовсім рідко. У будь-якому разі, прочитавши, що я робив далі, думаю, ви без проблем зрозумієте, що робити.


Щоб полегшити роботу, наведу розташування першого контакту шлейфа. До речі, нижче є картинка, яка пояснює, що хоч би як ви підключили шлейф, контакти завжди залишатимуться на своїх місцях.


Прив’язку контактів шлейфа до сигнальних ліній можна зрозуміти за цією картинкою.


Так, літери RGB — це не що інше, як інформація про відповідний колір. У панелях інформація передається у вигляді сигналу синхронізації, вибору частини панелі та інформації про колір.
У нашому випадку використовується по дві лінії на кожен колір.


Зрозуміло, ніхто не збирається паяти панелі, а от поміняти проводи у шлейфі можна дуже просто.
Беремо шлейф, нам потрібні проводи під номерами 2,3 і 6,7.
Відокремлюємо ці дроти (можна позначити маркером), розрізаємо
Зачищаємо, лудимо.
З’єднуємо їх навхрест (2 з 3, 3 з 2, 6 з 7, 7 з 6) і ізолюємо термоусадкою.


Для експерименту я спочатку перепаяв лише один шлейф — результат не забарився: одна частина панелі запрацювала нормально.
Про всяк випадок поясню: якщо таке станеться, не потрібно перепаювати всі шлейфи. Достатньо розташувати несумісні панелі в один ряд і замінити лише шлейф між ними та нормальними — решта теж показуватиме нормально.
У цьому випадку сигнал надходив на ліву пару панелей (верхню/нижню), а далі стояв перероблений шлейф.


Переробляємо другий шлейф і радіємо результату.


Мені якось писали, мовляв, можна використати не світлодіодну панель, а монітор з IPS-матрицею — дешевше, а яскравість така сама.
На цьому фото добре видно, як працює світлодіодна панель із яскравістю близько 66% і планшет із яскравістю 100%.
А панелі Р3 мають трохи меншу яскравість, ніж Р4, принаймні ті, що в огляді. І це ще не кажучи про рівень контрасту.


Але на цьому мої пригоди не закінчилися. Поки бавився з тестовими режимами, помітив, що в панелей другого типу є дефект зображення. Мало того, що білий колір у них не чистий, а віддає зеленим, так ще й проступають квадрати. Це проявляється в режимі із заповненням 50%, тобто світлодіоди світять через один.
При цьому панелі першого типу показують чудово.


На реальному зображенні квадратів не видно, а от різниця у відтінку помітна, особливо на білому й блакитному тлі.


ПО дає змогу змінювати колірну температуру й коригувати колір, але знову ж таки — для всього екрана загалом...
У цьому випадку доведеться вибирати щось середнє.


Вище я написав, що панель працювала на 66%. Річ у тім, що яскравість обмежується не лише повзунком «яскравість» у налаштуваннях, а й режимами самої панелі. Наприклад, на яскравість впливають і тактова частота, і кількість градацій яскравості, частота оновлення тощо. Наприклад, змінивши деякі параметри, можна отримати вже 91%; я отримував 95 або 96, але для прикладу навів 91.


Оскільки в мене було два типи панелей, я протестував споживання обох у різних режимах: із базовою яскравістю 66% і підвищеною — 91%.
Річ у тім, що другий режим погіршує зображення, точніше якість відтворення відео й фото. Якщо використовувати панель як біжучий рядок, різниці немає.
У кожному тесті вимірювався струм споживання чотирьох панелей, контролер живився окремо, його споживання — близько 0.5-0.7 Ампера залежно від режиму роботи.

Спочатку — перший тип, який використовувався в меншому екрані.
1-4. Яскравість 66%. Три кольори й білий.
5. Заповнення білим на 50%
6. Максимальний струм за час тестового відеоролика.
7-10. Яскравість 91%, підвищена, з обмеженням продуктивності.
11. Заповнення білим на 50%
12. Максимальний струм за час тестового відеоролика.


1. Струм споживання самих панелей. Нагадаю, у тесті — чотири панелі.
2. Мінімальний струм під час тестового відеоролика.
3. Середній струм у тестовому відеоролику.


Усе, що я тестував уперше, у тому самому порядку, але для панелей другого типу.
Виходить, що в режимі нормальної яскравості (66%) кожна панель споживає 16 Ватт, а на максимумі (100%) — до 24 Ватта. А весь екран (8шт) — до 133 або 200 Ватт. Думаю, тепер зрозуміло, чому він набагато яскравіший за монітор.


Тепер можна описати програмне забезпечення та роботу з ним.
Я використовував програму HDPlayer. версії 5.3.98.0. Робоче поле — це віртуальний екран, на якому в реальному часі відображається все, що ми робимо, але без прив’язки до того, що зараз показано на реальному екрані.


Основна інформація про пристрій і кілька налаштувань, наприклад одноразове або багаторазове відтворення програми.
Як я вже казав, не всі програми універсальні. Наприклад, ПО HD2016 гнучкіше з погляду універсальності, але менш зручне в роботі.


1. Регулювання яскравості: ручне, автоматичне (за наявності датчика) і за розкладом.
2. Час
3. Розклад автоматичної зміни програм.
4. Локальна мережа.


До всіх інших налаштувань можна перейти лише після введення пароля. Пароль усюди однаковий — 168. Причому в попередньому ПЗ був той самий пароль.


Налаштування передавання даних на панель: налаштувань просто безліч, але деякі залежать одне від одного. Наприклад, якщо підвищити рівень градацій яскравості, то зменшиться діапазон зміни частоти оновлення.


Вибір типу підключених панелей. У моєму випадку чомусь із панелями 64х64 запрацював варіант 64х32, та ще й із неправильним типом хаба.


Режим «попереднього налаштування»: тут можна спробувати вручну налаштувати сполучення з панеллю, щоправда, у мене нічого не вийшло.
Задається варіант контролера, потім треба вибрати фактичну яскравість панелі — ту, яку вона показує зараз.


Потім вибираємо правильність відображення кольорів і за потреби змінюємо її.
Далі вказуємо, скільки пікселів світиться в першому та другому випадках.
Ну а наприкінці з’явиться чорний фрагмент із пікселем, що блимає, і його треба вибрати на віртуальному екрані. Потім потрібно по черзі вибрати всі пікселі по горизонталі, а тоді по вертикалі. Загалом швидко, але мені це не допомогло.


Режим корекції кольорів і зміна призначення контактів вихідних роз’ємів.


Якщо програма не змогла розпізнати ваш контролер, вона запропонує зробити це вручну. Мабуть, це справді можливо, але в моєму випадку програма розпізнала контролер.


1. Меню системних налаштувань.
2. Меню доступу до «хмари».
3. Режим тестування. Взагалі тестування доступне натисканням кнопки на самому контролері, але тут є розширена версія.
4. Оновлення прошивки. Прошивка завантажується безпосередньо з ПЗ HDplayer.
5, 6. Різні додаткові опції та вибір мови програми. Переклад, звісно, кострубатий — це факт.


Але перейдемо до короткого опису основних функцій для роботи із зображеннями та текстом.
Головна перевага — не лише функція відтворення відео, а й довільне накладання одного на інше. Але є нюанс: якщо вибрати відображення температури, літера С не показується. Щоб вона відображалася, треба змінити шрифт. Для кожної зони можна вибрати окремий шрифт.
Температура відображається у форматі ХХ або ХХ.Х, але в другому випадку в мене завжди показувало 0.


У режимі відтворення відео можна додати кілька роликів, але показуватимуться вони по черзі — одночасно відтворювати два ролики не можна.
Також не можна змінити розмір області після додавання відео на екран. Тобто вибираємо відеорежим, конфігурацію та розташування майбутнього вікна, додаємо відео. Якщо хочемо змінити розмір, повторюємо операцію, а переміщати вибрану зону можна без проблем. Відео відтворюється у ПЗ зі звуком. Також доступний режим зміни прозорості.


Також доступно багато варіантів шрифтів і ефектів, причому для багатьох ефектів є різні опції: наприклад, час показу, час появи та зникнення, незалежний вибір ефектів.


Загалом контролер уміє сам отримувати дані про погоду з інтернету, але серед країн СНД доступна лише Росія, та й переклад залишає бажати кращого. Міста наведені не в алфавітному порядку, але після натискання літери на клавіатурі автоматично виконується пошук за такою самою першою літерою в назві.


Величезна перевага роботи через локальну мережу в тому, що після натискання кнопки «Надіслати» за 10-15 секунд можна побачити результат на екрані.


Температурні режими панелі після години роботи.
1. Спереду
2. Ззаду
3. Плата керування


Натхнений успіхом, я вирішив повернутися до першого контролера, який планував використовувати з маленькою панеллю.
Підключаю, запускаю.


І отримую що завгодно, тільки не те, що треба. Я перепробував усі режими й усі варіанти панелей, але зрештою отримував лише два робочі рядки з чотирьох. Причому іноді в такому жахливому вигляді...


Згадавши, що є опція оновлення ПЗ контролера, я зайшов туди й оновив його. Та навіть попри те, що мені написало — оновлення успішне, версія прошивки не змінилася, а отже, не змінився й результат.
Змучившись марними спробами, вдаюся до крайнього заходу — пишу продавцеві, мовляв, у мене проблема.
У відповідь запитання: а які панелі та режим сканування?
Надсилаю фото, пишу, що панелі 64х64, сканування 1/32.

Отримую приголомшливу відповідь: цей контролер не вміє працювати в режимі 1/32, лише до 1/16.

Я йому: як так? У вас на сторінці написано — 1/32, та й більше того, ви самі рекомендуєте саме HD-D10 для подібних панелей, навіть фото є.

Зрештою продавець змінює рекомендацію на сторінці товару, але я не заспокоююся й отримую пропозицію повернути 5 доларів.
Відповідаю, що мене це не влаштовує, і висуваю дві пропозиції: 1. спір і повернення 20 доларів; 2. без спору, але він продає мені HD-D30 зі знижкою 20 доларів.
Продавець без заперечень погодився на другий варіант, контролер уже в дорозі.


З продавцем панелей усе складніше. Дивовижно дивна людина. Відповідає раз на добу короткою фразою, а сама розмова схожа на спілкування сліпого з глухим.
Зрештою запропонував йому три варіанти: 1. Він пояснює мені, як розв’язати проблему; 2. спір і повернення вартості двох панелей; 3. надсилає дві панелі на заміну.
Мовчить, я відкрив спір, а тепер він хоче, щоб я вислав йому назад шість! панелей. Насправді все складніше, але довго переповідати. Що з ним робити, поки не знаю.


Гаразд, із продавцями ще розберемося, перейду до доповнення.
Контролер підтримує підключення датчика температури, у цьому випадку, наприклад, DS12B20.


На платі є місця для роз’ємів. До них можна підключити такі пристрої, як датчик температури, фотоприймач пульта ДК, датчик освітленості, датчик вологості. Оскільки мені потрібен був лише датчик температури, розповідатиму тільки про нього, але до архіву додам знайдену інформацію про різні датчики й контролери.


Як інструкцію накидав малюнок, думаю, цілком наочно.


Датчик підключав звичайним, неекранованим проводом. Довжина — близько трьох метрів, працює нормально. Але для надійності я б радив використати кабель, найімовірніше, тут так і буде зроблено.


Оскільки іноді контролер ховається всередині корпусу, USB-роз’єм зручно вивести назовні за допомогою короткого подовжувача. Приблизно так само можна вчинити й з Ethernet-кабелем: усередині прокласти патч-корд, а назовні вивести з’єднувач мама-мама, який можна закріпити на корпусі.


На додачу й для невеликої демонстрації зняв відео, де коротко показано процес підключення та роботу екрана.
На превеликий жаль, фотоапарат не здатен навіть приблизно передати яскравість, насиченість і контрастність, особливо в моменті з двома рядками тесту, що біжать, але вже як зміг.


Для порівняння перший варіант


І другий.



Уже під час підготовки огляду згадав, що існують і зовсім маленькі світлодіодні панелі, так звані бейджі. Для них також є своє ПЗ під назвою HDsmart, теж російською мовою. Коштують такі панелі близько 9 доларів без урахування вартості доставки.


Також, мабуть, доречно буде показати найбільший екран. Довжина — 353 метри, встановлений на фасаді будівлі в Джакарті, Індонезія.


Що ж можна сказати підсумовуючи? Загалом отримали те, що хотіли, але є нюанси.
Якість зображення, а особливо функціональність, на голову вища, ніж у попереднього варіанта.
Попередній панелі важко давалося навіть швидке прокручування тексту, а тут усе буквально літає. Керувати зручно, ПЗ сподобалося, але під час підготовки проєкту (ближче до кінця) воно несподівано вилетіло з помилкою, тому дуже рекомендую користуватися кнопкою «Зберегти».

Із недоліків відзначу певні складнощі з налаштуванням і справді паскудне ставлення продавця панелей.
Під час першої покупки панелей був битий піксель (перший огляд), продавець сам запропонував адекватну суму повернення.
Продавець контролерів також пішов назустріч, швидко відповідав, легко домовилися.
Але продавець панелей, які я оглядаю, — це щось. Відповідає раз на добу, гальмує на повну, що на Ali, що у Skype. Перед замовленням двічі писав йому: потрібно 12 панелей, замовив двома партіями одночасно, а він надіслав різні. До того ж одна партія, крім переплутаних кольорів, ще й із дефектом. Гаразд, попросив повернути 41 долар (вартість двох панелей без доставки). Хоче назад 6 штук, хоча до цього писав, що панелей на заміну немає.
На мій погляд, сума компенсації цілком адекватна (41 із 300) за те, що я сам витратив час на вивчення проблеми й розв’язав її.

Як і обіцяв, доповнення — ПЗ, інструкція з підключення до Arduino, підключення датчиків, інструкції до панелей, опис налаштування тощо — гугл диск і яндекс.

Ну і посилання
1. Світлодіодні панелі 64х64 пікселі — 12 штук із доставкою обійшлися в 300 доларів (20.5 за кожну панель + доставка)
2. Контролер HD-D10 (близько 30 доларів без урахування доставки)
3. Контролер HD-D30 (близько 40 доларів без урахування доставки)
4. Блоки живлення на AliExpress — раз, два.
5. Панелі у продавця контролерів — посилання.

На цьому все, дуже сподіваюся, що інформація була корисною.