Світлодіодна RGB-панель, або моє перше знайомство з

Не так давно товариш попросив мене допомогти йому придбати компоненти для рухомого рядка, яким він захотів трохи прикрасити свій магазинчик.
Раніше ми бачили такі рядки лише в інших, тож почали розбиратися, як усе це організувати.
Вибрали, що хочемо, я замовив, отримав і вирішив спочатку спробувати вдома.
Буде і огляд, і розбирання, і копирсання з різними залізячками — як завжди :)

Спочатку ми розглядали монохромну панель (зазвичай із червоним світінням) або повноколірну. Я сказав, що якщо вже робити, то, звісно, повноколірну — більше можливостей для оформлення.
Замовляли все в одному магазині, але спочатку блок живлення, а потім усе інше. БЖ замовили раніше, бо була акція, як згодом з’ясувалося, фальшива: ціна однакова.

Отже, зрештою я отримав невелику коробку з блоком живлення та велику коробку з усім іншим.



До пакування особливо важливих компонентів претензій немає: усе дуже акуратно й щільно запаковано, за це продавцеві плюс. Посилка їхала «Міст Експресом».



Світлодіодні панелі запакували в один великий лист спіненого поліетилену. Вони не терлися одна об одну, бо, по суті, були обмотані через шар матеріалу.



А тепер увесь комплект.
1. Блок живлення. Посилання на товар, ціна $18.05, доставка безкоштовна.
2. Плата керування Onbon bx-5ql, посилання на товар, ціна $16.88 ($22.73 з доставкою).
3. Три світлодіодні панелі P4, посилання на товар, ціна $13.98 ($57.17 за 3 шт. з доставкою)

Увесь комплект обійшовся приблизно в 98 доларів, до питання ціни я ще повернуся пізніше.



Крім перелічених вище речей, до комплекту входили:
1. Компакт-диск із ПЗ. Було ліньки діставати DVD-привід, щоб подивитися, що там, адже простіше все це завантажити з інтернету на офіційному російськомовному сайті.
2. Кріплення. Не рахував, на вигляд їх достатньо багато. Зазвичай до всього цього замовляють ще й рамку, на яку все кріпиться, але вона недешева, тож вирішили обійтися власними силами.
3. Комплект кабелів. Два силові, кожен розрахований на підключення двох панелей. І чотири сигнальні: один довгий (до контролера) і три міжмодульні. Оскільки панелей три, третій короткий кабель зайвий, але його можна використати, якщо контролер розташований біля панелі.
4. Контакти контролера додатково захищені — це добре.



Усім процесом керує невелика платка. На момент замовлення я майже нічого про неї не знав, хіба що треба дивитися на підтримувану роздільну здатність і можливість роботи в повноколірному режимі.
До речі, наскільки я розумію, є три типи: монохромний (один колір), двоколірний і повноколірний (256 кольорів). Як ви вже зрозуміли, ми вибрали останній варіант.
Плата називається Onbon bx-5ql.



На платі є порожні місця, а також контакти для підключення зовнішніх пристроїв.
До якості складання особливих претензій не виникло.
Судячи з документації, плата може працювати з двома комплектами hub75 або чотирма hub08.
Максимальна підтримувана роздільна здатність — 256х65 пікселів.



Для підключення зовнішніх пристроїв на платі є:
1. Досить суворий клемник для підключення живлення, напруга — 5 Вольт. «Суворий» він тому, що споживання плати дуже мале, а клемник великий :)
Поруч є місця для встановлення роз’ємів датчика вологості й температури, пізніше один із них нам стане в пригоді.
2. Ліворуч від контактів живлення розташоване місце під якусь універсальну контактну групу, туди ж виведені контакти скидання. Поруч розташована кнопка «тест». Вище видно самовідновлюваний запобіжник на струм 0.75 Ампера (це до питання про розміри клемника). Хоча тут так зроблено просто для зручності підключення: вставив провід, прикрутив — надійно.
3. USB-роз’єм для «завантаження» програми керування, поруч із ним місце під фотоприймач (є версія з керуванням від пульта).
4. Також на платі передбачено місце під роз’єм для підключення до локальної мережі й, відповідно, контролер, але ми купували «лайт»-версію контролера.



Але найбільшу проблему мені створили роз’єми для підключення панелей. З одного боку, все просто: чотири роз’єми одного кольору, два — іншого. Але інформації про них чомусь ніде немає. Я розумів, що вони призначені для підключення панелей різних типів, але в роз’ємів немає ключа, а тип панелі не вказаний.
Зрештою просто продзвонив контакти тестером (розпіновка помітно відрізняється) і підключив.



1. Як «мозок» використано ARM STM32F207.
2. Крім того, на платі розташована флешпам’ять W29N01GV обсягом 1Гб (128МБ) для зберігання програми керування.
3. Виходи на панелі підключені через шинні трансивери HC245.
4. Також на платі є батарейка для живлення годинника, поруч видно невеликий годинниковий кварц.



А ось, власне, і панель. Роздільна здатність панелі — 64х32. Вибираючи плату керування, слід пам’ятати, що сумарна роздільна здатність панелей не повинна перевищувати можливості контролера.
У нашому випадку це було 192х32 (три панелі), контролер підтримує 256х64 або 512х32, тож запас вийшов навіть чималий.
Розміри панелі — 256х128мм.



Панелі досить тонкі, приблизно завтовшки зі сірникову коробку.



Кожна панель складається з великої кількості світлодіодів (у цьому випадку 2048шт), частково закритих рамкою.



Посередині є поділ на дві частини, кожна має розмір 32х32. Пластмасова рамка притиснута дев’ятьма невеликими саморізами. Причому їх ледве помітно: дружина одразу побачила, а я прогледів :)
На фото — стик половинок панелі, припасування дуже хороше.



Корпус має скошені краї, які дають змогу припасувати панелі одна до одної «в нуль», а за бажання навіть під від’ємним кутом, тобто «обгорнути» ними щось кругле, щоправда, радіус буде великим.



Подивімося, як усе це влаштовано.
Світлодіодна панель — це конструкція з пластмасової рамки, друкованої плати з компонентами та передньої рамки у вигляді сітки, яка утримує всю конструкцію разом.
На рамці корпусу є кріпильні отвори М3, які дають змогу закріпити всю цю конструкцію на спеціальній металевій рамі.



Плата має чорний матовий колір, на вигляд складання досить акуратне.





Трохи про компоненти.
Наскільки я розумію, на платі встановлено драйвери керування світлодіодами DP5020, контролери ICN2012 і такі самі шинні формувачі HC245, як і на платі керування.
Живлення подається через чотириконтактний роз’єм, а для даних встановлено два однакові на вигляд роз’єми: вхід даних і вихід.
Контролер під’єднується до роз’єму «вхід», наступна панель — до роз’єму «вихід» і так далі.



Поки готував матеріали, зовсім забув про блок живлення. Спочатку взагалі хотів зробити окремий огляд про нього, але вирішив просто розповісти й показати його тут.
Блок живлення спочатку був упакований у картонну коробку, всередині обгорнутий пухирчастою плівкою, хоча корпус у нього такий міцний, що, думаю, він і так не постраждав би.

Усі фото БЖ зроблені вже після попередніх тестів панелей і невеликого прогрівання; пізніше поясню, до чого я це написав.
Заявлена потужність БЖ — 200 Вт, вихідна напруга — 5 В.



Блок живлення так званого «низькопрофільного» типу. На фото — порівняння зі звичнішим БЖ потужністю 240 Вт і напругою 12 В.
Розміри блока живлення — 190х84х31мм.



Клеми для підключення живлення та навантаження розташовані з різних боків корпусу, і обидві не мають захисних кришок, що погано, а точніше — небезпечно.



Зовні більше дивитися нема на що, ліземо всередину.
Кришка тримається аж на шести гвинтах і двох наклейках: одна з датою випуску, друга — «ВТК».



Вхідний фільтр майже повний: конденсатори, дросель, запобіжник і термістор.
Діоди вхідного моста — 1N5408, як на мене, «замало буде», але насправді цілком нормально.
Ємність вхідного конденсатора невідома. Вимірявши, з'ясував, що вона становить 130 мкФ, для потужності 200 Вт цього замало.



У блоці живлення застосовано високовольтний транзистор 09N90. Даташит не шукав, припускаю, що це 9 А, 900 В.
Читаючи інші огляди, я часто зустрічаю фрази на кшталт: навіщо розбирати те, що нормально працює.
Так-то воно так, я теж випробовував цей БЖ, навантажував його, коли тестував роботу з панелями. Але коли відкрив, то реально офігів (написав би грубіше, але не можу). Силовий транзистор НЕ ПРИКРУЧЕНИЙ. На фото видно, що гайки немає; це не я її відкрутив — її не було. Зі зворотного боку гвинта наклейка «тест ВТК пройдено» — іронія долі чи жорстокий сарказм.
Оце так халепа. Але, як показав огляд, це ще не все, про решту — згодом.

Між корпусом і трансформатором примостилися коло зворотного зв'язку та регулятор вихідної напруги.

Іноді думаю, що китайські інженери все-таки читають мої огляди. З переляку вони поставили купу конденсаторів класу Y1 і там, де треба, і там, де можна було обійтися без них, — просто про всяк випадок.



Трансформатор дуже плаский, намотаний не звичним у таких випадках літцендратом, а шиною.

Вихідний дросель намотаний у чотири дроти, за навантаження близько 40% починає помітно дзижчати.

На виході встановлено чотири конденсатори 3300 мкФ 10 В, загальна виміряна ємність — близько 14000 мкФ.



Я не виймав плату з корпусу, але мене дещо здивувала наявність чотирьох діодних збірок на виході, причому двох типів, навіть корпуси різні. Можливо, розберу БЖ і потім окремо зроблю його огляд, але поки не вирішив.

А це продовження «жаху». В однієї пари діодів є алюмінієва прокладка між діодами та корпусом, так от ця прокладка крива. Але й це ще не все: діоди фактично не були притиснуті, я відкрутив гвинти без жодного зусилля — вони були лише наживлені й просто утримували притискну планку.

Високовольтний транзистор теж був не лише не прикручений, а взагалі не мав теплового контакту з корпусом — щілина, мабуть, міліметр завширшки.

І що тут робити?



Гаразд, досить про сумне, перейдемо до панелей і їх підключення.
Оскільки габарити панелей досить великі, покажу на прикладі двох штук.
Панелі з’єднуються комплектним шлейфом, роз’єми мають ключ, тож переплутати їх дуже складно.
Живлення також підключаємо комплектним кабелем — один кабель на дві панелі.
До роз’єму Data_IN підключаємо шлейф від контролера, у цьому випадку підключено довгий шлейф.
Наступні панелі підключаються так само.



Проводи живлення підключаємо до БЖ, на кабелях від початку є досить зручні клеми-«вилки». А от проводів для підключення живлення контролера не дали, довелося обійтися тим, що було під рукою.



Майже на початку огляду я писав, що не зміг знайти в інтернеті інструкцію з підключення плати. Є купа відео й фото про те, як налаштовувати ПЗ і калібрувати панелі, але жодної фотографії з підключеним кабелем (цієї моделі контролера).
Продзвонивши роз’єми, я з’ясував, що підключати треба так, як показано на фото. Імовірно, одноколірні панелі підключаються до чорних роз’ємів.



Шлейф трохи задовгий, найімовірніше, розрахований на товсте шасі, зайве можна скласти, як показано на фото.



Перше ввімкнення. Спочатку записана програма, що виводить біжучий рядок із символів АААААВВВВВ, також можна перейти в режим тестування, де перебираються режими «Червоний», «Зелений», «Синій», «Білий», «Вимкнено» та різні варіанти смужок.



І перші спроби з різними програмами, а також виведенням зображення. Вибачте за «тремтячу камеру»: знімав фотоапаратом без стабілізатора зображення, тримав його однією рукою, а другою намагався підключити флешку.
Під час підключення флешки програма автоматично «заливається» в контролер, причому там же зберігається поточний час на момент створення програми. Тобто якщо підключити флешку ще раз за годину, годинник відставатиме на стільки ж. Теоретично цю функцію можна вимкнути в програмі, ще не розбирався.
Через засвічення зображення вийшло не дуже, у реальності кольори насиченіші.



Не обійшлося й без дрібної неприємності.
На одній із панелей трапився «плаваючий» битий піксель червоного кольору.



Якщо торкнутися його пальцем, він засвічується, але може ввімкнутися й «за власною ініціативою» — словом, живе своїм життям. Спеціально позначив його маркером, хоча потім виявилося, що й так складно знайти його у вимкненому стані.



Відео знімав для продавця, щоб показати, який вигляд це має в реальності.



Власне, так і з’явився привід уважніше придивитися до світлодіодів.
Викручуємо дев’ять саморізів (центральний коротший) і знімаємо рамку. Рамка сидить досить щільно, тож саморізи там, скоріше, «про всяк випадок».



Їх багато, дуже багато :)



Знаходимо несправний світлодіод, думаючи просто пропаяти його.



Але, на жаль, припаяний він нормально. Перевірка продзвонюванням показала, що він гасне, навіть якщо під’єднати живлення безпосередньо до його виводів.
До речі,
на фото якраз спільний вивід і вивід червоного кольору.

Продовжуємо бавитися з панеллю — справді гарна іграшка :)
Спочатку я випробував різні режими роботи.



А потім згадав, що ми шукали контролер із підтримкою термометра. Знаходимо в запасах датчик Dallas 18B20 і просто вставляємо його у отвори для роз’єму — поки не хотілося паяти роз’єм, тим паче що він міг і не запрацювати.



Але все пройшло нормально, контролер одразу «побачив» датчик.






Як я писав, панель підтримує виведення зображень, теоретично навіть GIF, але відповідного для перевірки я не знайшов. Зате статичні зображення можна виводити без проблем.
Тут якість зображення ближча до реальної, ніж на відео.



Спробував вивести й свого котика :) Оскільки роздільна здатність матриці не дуже висока, треба ретельно добирати роздільну здатність зображення, щоб було зрозуміло, що на ньому.
На фото два варіанти зображення з котом, різницю, думаю, видно.

Тут же я помітив глюк: якщо вивести показання температури, а точніше, просто ввімкнути цю функцію в ПЗ, на зображенні періодично з’являються перешкоди. Причому вони є навіть без під’єднаного датчика, але трохи частіше. На останньому фото їх видно — це яскраві горизонтальні смуги. Вони з’являються не завжди, і логіку їхньої появи я поки не зрозумів.



Під час вибору, та й уже після тестів, товариш запитував мене, скільки така панель споживає електроенергії, адже там, де вона стоятиме, електроенергія дуже дорога.
Тому я провів кілька тестів споживання. Спочатку я сказав товаришеві, що споживання сильно залежить від того, що виводимо на екран, але одне діло говорити, а інше — виміряти.
На фото — струм споживання по шині 5 Вольт. Вимірював за допомогою струмових кліщів, оскільки напруга низька, а підключення звичайного мультиметра спотворило б покази. Усі вимірювання виконано за яскравості 100%, підключено три панелі.
1. Червоний
2. Зелений
3. Синій
4. Білий



1. Вимкнено
2. Трохи графіки з вбудованого тесту
3. Текст
4. Текст + зображення приблизно на 40% екрана.



При цьому з мережі споживається
1. Червоний
2. Зелений
3. Синій
4. Білий
5. Вимкнено
6. Трохи графіки з вбудованого тесту



Також перевірив температурний режим після годинного прогону.
Праворуч по черзі виводилися зображення й текст, ліворуч постійно відображався годинник, посередині — температура.
Самі панелі нагріваються не дуже сильно, зате там, де виводилося зображення, добре видно місця встановлення драйверів, які живлять світлодіоди.

Наостанок — фото блока живлення. Його зроблено ще до того, як я розібрав блок і з'ясував, що силовий транзистор не був прикручений.



Як я писав на самому початку, у комплекті дали компакт-диск із програмним забезпеченням, але мені було простіше завантажити його з офіційного сайту.
Програма називається LedshowTW 2016, і зараз я трохи її покажу. Спочатку завантажив версію з підтримкою GIF, але вона якась «напівкитайська», а потім її взагалі перекосило, тож довелося встановити іншу. З нею все гаразд, і русифікована вона краще.
Отже, завантажуємо програму, встановлюємо, запускаємо.



Але перед початком роботи потрібно принаймні налаштувати тип контролера та режим роботи.
Спочатку програма налаштована на монохромний режим і інший контролер.



Вибираємо режим — повноколірний, там же буде й назва нашого контролера bx-5ql.
У результаті маємо таке вікно налаштувань. Під час роботи програма скаржитиметься, що немає зв'язку з контролером. На це можна не зважати, так і має бути.



Після цього стартове вікно зміниться, по периметру віртуального екрана з’являться кольорові смужки — «бордюр». Потім я вимкнув ці смужки, оскільки вони забирають два пікселі з 32.
Кнопками збільшення/зменшення можна збільшити або зменшити розмір попереднього перегляду.
Спочатку це працювало саме як попередній перегляд: можна було подивитися, не записуючи ПЗ у контролер, але потім ця функція перестала працювати :(



Потім натискаємо «Зображення/текст» — у програмі сформується новий пункт.
Якщо вибрати «Субтитри», буде біжучий рядок, а «Текст» — статичний рядок зі змінними ефектами.



Якщо натиснути на значок із папкою, програма запропонує відкрити зображення.



Після вибору зображення з’явиться попередній перегляд із прямокутником, який показує нашу роздільну здатність і, відповідно, те, що буде на екрані.
Пересуваючи цей прямокутник по зображенню, ми вибираємо, що буде виведено на панель.



Вибравши вгорі годинник або термометр, можна вивести відповідно час або значення температури. Причому температура може відображатися різними кольорами залежно від порогового значення.



У ПЗ є чимало різних налаштувань. Не буду докладно все описувати, адже в межах огляду це складно; простіше знайти в інтернеті навчальне відео.


Після завершення підготовки проєкту треба перенести все це в контролер. Оскільки наш контролер може працювати лише з USB, відповідно, готуємо флешку з програмою.
Робиться це дуже просто: беремо USB-флешку, відформатовану у FAT16 або FAT32, і вставляємо в будь-який USB-роз’єм комп’ютера. У програмі вибираємо USB, а потім — «Зберегти».
На флешку записується завантажувальний файл із програмою контролера.
Щойно програма повідомить (унизу вікна), що запис успішний, від’єднуємо флешку від комп’ютера й підключаємо до контролера. Далі все відбувається автоматично, це було видно в попередніх відео.



У налаштуваннях програми є регулювання яскравості, але, крім звичайного (16 рівнів), я знайшов і менш зрозуміле автоматичне.
У будь-якому разі після регулювання треба натиснути не «встановити», а «закрити», оскільки «встановити» передбачає безпосереднє підключення програми до контролера, і з’явиться повідомлення про помилку.
До речі, помітив, що зі зменшенням яскравості знижується і швидкість руху біжучого рядка — приблизно в 1.5-2 рази, це слід враховувати.



Я писав, що для роботи потрібна флешка у FAT32, і так випадково вийшло, що в мене вдома знайшлося аж п’ять таких флешок :)



Якщо ви думаєте, що тут такого незвичайного, то помиляєтеся. У мене п’ять підроблених флешок обсягом від 11 до 46 МБ. Куди їх прилаштувати, ніхто не знав, а тут вони стали в пригоді.



Річ у тім, що зазвичай програма має невеликий обсяг, причому більшу його частину займають зображення. Наприклад, програма, показана у відео, займає лише 160кБ :)



На цьому я міг би й закінчити, але хотілося б трохи розповісти про те, як я робив великий годинник і зрештою так і не доробив його :(
Була в мене задача: захотів зробити великий годинник, зрештою навіть спаяв дві великі плати — годинник же великий :)





Ну, тепер, мабуть, усе.
Переваги
Комплект працює
Функціональності більш ніж достатньо
Можна зібрати власний «біжучий рядок» без паяльника
Низька ціна рішення

Недоліки
Блок живлення має вкрай низьку якість складання
Перешкоди під час активації термометра (сподіваюся, вдасться усунути)
Один битий піксель червоного кольору :(

Моя думка. Почну з ціни. Коли я порахував кількість світлодіодів на одній панелі, а потім прикинув, скільки вони коштують, то був украй здивований, як виробникові вдалося вкласти в 20 доларів:
1. 2048 RGB-світлодіодів
2. Пластмасове шасі
3. Друковану плату
4. Набір мікросхем
5. Комплект дротів
6. Кріплення
7. Доставку
І ще й щось на цьому заробити. Не уявляю, як таке можна провернути в нас, думаю, це взагалі нереально. Панелі виробляють величезними тиражами, але все ж...

А загалом система сподобалася: проста, гарна, працює. Зібрати її зможе навіть непідготовлена людина, програмне забезпечення українською мовою — що ще треба :)

Як завжди, чекаю на запитання в коментарях.

Ледь не забув: програми завантажував звідси, в огляді використовувалася ця версія.