Рекомендації щодо застосування світлодіодних пікселів типу "палець"

Под типом «палец» имеются в виду пиксели RGB LED WL-5VRGB6803 и WL-5VRGB2801.

В каждом RGB LED модуле или пикселе (в дальнейшем будем придерживаться данной терминологии ), находится контроллер управления (драйвер LED) и сам светодиод, которые помещены в силиконовый водонепроницаемый корпус.

Структурная схема LED PIXEL

В данной статье мы рассмотрим один самый популярных на сегодняшний день тип RGB LED пикселей: диаметром 12мм.

                              WL-5VRGB6803                                                         WL-5VRGB2801 

Технические характеристики пикселей:

 Основной сферой применения пикселей данного типа является:

- светодиодные полно-цветные динамические вывески любой сложности и геометрии,
- динамические логотипы любой сложности,
- использование пикселей, как динамического источника света для воплощения дизайнерских идей (подсветки акриловых панелей, льда, матовых бутылок и тд.)  

 Способ крепления: в отверстие диаметром 12 мм, это дает возможность устанавливать не только на плоские поверхности, но и на криволинейные (сфера, колонны и тд.).

Основные достоинства данных пикселей:

• высокая яркость,
• высокая степень защиты IP67,
• простота монтажа,
• возможность демонтажа и повторного применения.

Недостатки:

– длина корпуса пикселя.

Основными факторами, влияющими на «эффектность» проекта в целом является:

1. Количество пикселей в проекте и шаг установки пикселя.

Это основной критерий, который наиболее влияет на «бюджет» проекта.

Вполне логично что, чем больше пикселей в инсталляции, тем более привлекательнее и уникальней будет ваш проект.

Поэтому предлагаем два основных типа применения данного типа светодиодного пикселя.

– установка по контуру

Для такого типа применения рекомендуемый шаг пикселя (17- 25мм)

 – по площади

Для применения рекомендуемый шаг пикселя (20- 35мм)

Шаг пикселя напрямую влияет на комфортную дистанцию для просмотра эффектов.

Основное правил для выбора шага пикселя:

– 15 мм комфортное расстояние просмотра более 17 метров,
– 25 мм комфортное расстояние просмотра более 30 метров,
– 50 мм комфортное расстояние просмотра более 60 метров.

В ряде случаев перед пикселями, на небольшом расстоянии, устанавливается дополнительный светорассеивающий элемент (лист матового акрила) для уменьшения эффекта «точек».

2. «качеством» написания эффектов.
Эффектность восприятия проекта напрямую зависит от сложности и длительности программы.
Применение стандартных «встроенных переливалок и дождиков» не делает ваш проект уникальным.
Для создания оригинального проекта необходимо потратить время на создание уникальной и неповторимой анимации (видео контента). ПО контроллеров позволяет импортировать (захватывать) анимацию низкого разрешения ( GIF, AVI и тд.) созданную другим программным обеспечением. Что дает возможность создать анимацию (светодинамику) любой сложности.

Электрическое подключение.

Пиксели подключаются последовательно с помощью 4-проводного шлейфа. Где два провода питание 5VDC и два провода цифрового интерфейса SPI (DAT и CLK). Пиксели поставляются в виде гирлянд по 50 шт с разъемами на концах.
Максимальный шаг установки 70 мм (без удлинения), его можно увеличить, разрезав стандартный кабель и удлинив его на необходимое расстояние ( до 1.5 метра ).
Ниже приведена схема «простого автономного проекта».

Требования по подключению в случае автономной системы (OFF-LINE):
– Пиксели подключаются в виде непрерывной гирлянды, длиною до 1024 штук.
– Если количество более 1024 штук, то используется контроллер с несколькими цифровыми выходами.
– Питание 5VDC необходимо «подводить» через каждые 50 пикселей.
– Если последний отрезок пикселей менее 25шт, то питание на конец гирлянды можно не подводить.
– Если в проекте используется несколько блоков питания, то в месте перехода гирлянды на другой блок питания шина 5V разрывается.

• Провода последнего пикселя обязательно заизолировать друг от друга.
• Для стационарных инсталляций рекомендуем обрезать разъемы на концах гирлянды, провода соединять методом спаивания и изолирования термоусаживаемой трубкой.
• Пиксель по шине управления имеет «вход» (INPUT) и «выход». Все RGB LED пиксели подключаются от выхода к входу. Для разных пикселей определение входа и выхода различно (см. ниже).
• Вход первого пикселя подключается к котроллеру только проводами GND, DAT, CLK.

          Назначение проводов пикселя WL-5VRGB6803.

 Назначение проводов пикселя WL-5VRGB2801.

Цвет и назначение проводов для разных моделей пикселей может отличаться. Даже цвет шлейфа в разных «партиях» может отличаться.

Выбор мощности блока питания производится из расчета N*1.2, где N - общее количество LED пикселей.

Выбор конкретной модели контроллера зависит от общего количество пикселей в проекте.
Теоретически максимальное количество пикселей ограничивается 64000 для распределенной системы. И 12 288 LED RGB pixel для одного автономного контроллера, типа YM-ST12.

Если в проекте применяется много-портовый контроллер (2, 4, 8, 12), то желательно равномерно распределись пиксели по всем портам.

Например

В проекте используется 2030 пикселей, применен контроллер YM-ST4 у которого 4 выхода.

Тогда на первый порт пойдет 507 шт, второй – 507, третий – 507, четвертый 509.

Рекомендации по установке

Пиксели типа «палец» устанавливаются в отверстие диаметром 12 мм в любом материале толщиной 2 мм. как на плоскость, так и на криволинейную поверхность (труба, сфера и тд.)

Габаритно установочные размеры пикселей.

Общие рекомендации по монтажу пикселей:
– Пиксели монтируются в виде непрерывной гирлянды, с «подводом» питания через 50 шт.
– Плоский кабель (шлейф), соединяющий пиксели не защищен от ультрафиолетового излучения (UV). В случае длительного прямого попадания лучей солнца на кабель его обязательно необходимо защитить от UV.
– Отверстия необходимо стараться размещать в сетке с одинаковым шагом, это упростит «жизнь при программировании эффектов». Если это невозможно, то при программировании контроллера это необходимо учитывать.

– Если расставить пиксели «хорошо» не получается необходимо уменьшить шаг сетки вдвое. 

Удачные примеры снизу.

– Если расстояние между пикселями больше 70 мм, то проводники  необходимо удлинить на нужное расстояние (до 1.5 метра). Переходы между «элементами» необходимо выполнять по кратчайшему пути.

Часто задаваемые вопросы ( FAQ ).

Вопрос A. А можно на этих пикселях собрать видео экран (медиа фасад).
Ответ. Нет в «техническом смысле этого слова» .

Видео экран подразумевает высокую частоту обновления информации не менее 25 кадров в секунду. В таких случаях используют «видео» пиксели. Несмотря на схожий состав пикселя, в них применяются дорогие высокочастотные микросхемы управления с токовой стабилизацией выходов, а также более яркие и сбалансированные светодиоды.

В медиа фасадах используются более скоростная система управления, что дает возможность обеспечить частоту перерисовки изображения на уровне более 100 кадров в секунду и воспроизведения онлайн видео.
На базе обычных RGB пикселей создать видео систему теоретически можно применив одну из стандартных систем управления видео экранов. Но это накладывает ряд ограничений.
Предлагаемые нами контроллеры позволяют воспроизводить анимационный ролик, заранее записанный в память контроллера.

Пример проекта "Яблоко" на YOUTUBE

Вопрос B. Какие лучше 5 или 8 битные пиксели.
Ответ. На этот вопрос нет однозначного ответа.

С точки зрения частоты обновления, то 5 битные микросхема однозначно лучше, т. к. она на 33% быстрее.
С точки зрения кол-ва цветов, для 5 бит – 32768 цветов, для 8 бит – 16 млн. , то 8 битная микросхема однозначно лучше.

Мы рекомендуем следующее. Для приложений, в которых не будут применяться очень медленные плавные переливы (градиентные переходы), и будут использоваться контрастные быстрые переходы – рекомендуем использовать пиксели на базе микросхемы LPD6803.

Для приложений, где основной «упор» делается на медленные плавные переходы, рекомендуем использовать пиксели на базе микросхемы WS2801.

Но понятие «плавности переходов» не однозначно, поэтому на практике выбор остается за «наличием».

Вопрос С. Возможно «значительно» увеличить стандартное расстояние между пикселями.
Ответ. Да можно в разумных пределах.

Так как пиксели управляются по цифровому протоколу SPI, который изначально не защищен от электромагнитных помех, то и увеличение длинны между пикселями может привести к полному отказу системы или периодическим «промаргиваниям».
На длинный кабель могут влиять различные факторы:
– сопротивление провода, Второй закон Ома, никто не отменял.
– частота сигнала CLK. Чем выше частота CLK, тем меньшее удлинение можно выполнить.
– электромагнитные помехи. Наличие в непосредственной близости силового кабеля или приемопередающей антенны может привести к непредсказуемому результату.

Если все же удлинять пришлось, то рекомендуем следующее:
– снизить частоту сигнала CLK до минимально возможного значения. Внимание: уменьшение частоты приведет к уменьшению скорости
"перерисовки" анимации.
– для удлинения применять 8 жильный кабель типа «витая пара» в экране. Для питания использовать по 3 провода, на сигналы DAT и CLK по одному. Экран соединить с минусом (GND). Причем провода DAT и CLK должны быть «свиты» относительно GND по отдельности.
Данные рекомендации не являются полной гарантией результата.

Материал в PDF формате. 

При выявлении неточностей и ошибок прошу сообщить автору.
Автор: Пузань Дмитрий Михайлович pd@dmx.com.ua