👩🏻‍🚒 👒 👩🏾‍🔬 WS2812 एलईडी पट्टी, Arduino और किंडर आश्चर्य की Ambilight एनालॉग ❌ 🚶🏽 👨🏿‍💼

Ambilight - फिलिप्स ने टीवी बॉक्स के पीछे के स्थान को पार्श्व रोशनी के लिए प्रौद्योगिकी विकसित की, जो रचनाकारों के अनुसार, दर्शक को स्क्रीन पर जो कुछ भी हो रहा है उसमें और अधिक डूब जाने में मदद करता है।

आप नेटवर्क पर DIY Ambilight जैसी परियोजनाओं के लिए बहुत सारे संदर्भ पा सकते हैं, इस तरह की कार्यक्षमता के वाणिज्यिक कार्यान्वयन को तीसरे पक्ष के उत्पादों / ओपनसोर्स परियोजनाओं में भी जाना जाता है, उदाहरण के लिए, लाइटपैक ।

लगभग एक साल पहले, मैंने लगभग गलती से WS2812 RGB नियंत्रित डायोड के आधार पर एक एलईडी पट्टी खरीदी थी, जो इसे कुछ Arinoino प्रोजेक्ट में उपयोग करने की उम्मीद कर रही थी। समय की कमी और AVR नियंत्रकों (या Arduino) के साथ मिलकर काम करने की संभावना के बारे में परस्पर विरोधी जानकारी ने इस तथ्य को जन्म दिया कि कार्यान्वयन लगभग एक वर्ष के लिए स्थगित कर दिया गया था। मेरे आश्चर्य की कल्पना करें जब एंबीलाईट बनाने की पूरी मिनी-परियोजना और एक्सबीएमसी के साथ अपने संयुक्त कार्य को व्यवस्थित करने के लिए केवल दो शामें, यानी। 5-6 घंटे, एक काम के समाधान को खोजने सहित, अरड्यूनो के लिए एक स्केच लिखना और बोबलाइट के लिए एक कॉन्फ़िगरेशन स्क्रिप्ट, उनके सहयोग को डिबग करना, टेप को टांका लगाना और माउंट करना, साथ ही साथ Arduino से टीवी के लिए 8 मीटर केबल बिछाना भी शामिल है।
इस विषय का उद्देश्य सामुदायिक अनुभव के साथ साझा करना और आश्चर्यचकित करना है कि यह कितना सरल था, और उन लोगों के लिए एक दिशा निर्धारित करना जो घर पर इसे दोहराना चाहते हैं। यह मुझे लगता है कि आवश्यक घटकों के साथ, मेरे अनुभव को "मेज पर" दोहराते हुए आधे घंटे से अधिक नहीं लगेगा।

अंधेरे में खूबसूरती से एलईडी नियंत्रक चमक के लिए एक आवास के रूप में इस्तेमाल किया किंडर आश्चर्य प्लास्टिक कंटेनर:

मेरे पास क्या था?

Intel Celeron G1610 Home Media Server / NAS उबंटू सर्वर के साथ 13.10 इंस्टाल किया गया
रेडी-मेड अर्दिनो संगत बोर्ड को eBay पर खरीदा गया
यहाँ 4 मीटर ऐसी आरजीबी एलईडी स्ट्रिप है (32 "स्क्रीन के लिए तीन मीटर से कम समय लगता है, लगभग 140 से 240 डायोड)
सममित चार-तार टेलीफोन केबल के लगभग 8 मीटर (यह, उदाहरण के लिए, एक एडीएसएल मॉडेम को एक फाड़नेवाला से जोड़ता है), अर्थात। जोड़ीदार नहीं

कुल लागत 2000 रूबल से थोड़ी अधिक है, जिसमें से 1800 रूबल। - डिलीवरी के साथ एलईडी पट्टी और अरुडिनो के लिए 250 रूबल (तारों और किंडर आश्चर्य के लिए एक बॉक्स डिब्बे में पाए गए)।

यह कैसे काम करता है

एलईडी पट्टी WS2812

प्रत्येक डायोड में एकीकृत तीन चैनल पीडब्लूएम नियंत्रक के साथ टेप के प्रत्येक मीटर में 50 एसएमडी एलईडी 5050 डब्ल्यूएस 2812 होते हैं। WS2812 और WS2811 के बीच का अंतर, जिसके साथ वे कभी-कभी भ्रमित होते हैं, वास्तव में एल ई डी की उपस्थिति है (WS2811 - एक अलग नियंत्रक चिप, WS2812 - एक अंतर्निहित नियंत्रक के साथ एल ई डी)। विवरण में जाने के बिना, मैं संक्षेप में डायोड नियंत्रण के लिए प्रोटोकॉल का वर्णन करूंगा:
टेप पर केवल तीन टायर हैं: जमीन, शक्ति और नियंत्रण। पहले दो के साथ, नाम से सब कुछ स्पष्ट है (एक स्थिर वोल्टेज स्रोत + 5 वी की आवश्यकता है), और नियंत्रण इस तरह से काम करता है:
पहले 50 एमएस के दौरान, नियंत्रण बस को ग्राउंडिंग करके टेप को इनिशियलाइज़ किया जाता है। उसके बाद, नियंत्रक 24-बिट पैकेट (8 बिट प्रति कलर चैनल) की एक पैकेट भेजता है जिसमें चमक के बारे में जानकारी होती है, प्रत्येक पैकेट एक डायोड के लिए अभिप्रेत है। पैकेट का डेटा किसी भी चीज़ से अलग नहीं है, अर्थात। प्रत्येक अगला पैकेट सीधे पिछले एक के बाद जाता है। पूरे पैकेट को प्राप्त करने के बाद (पैकेट की लंबाई टेप में डायोड की संख्या 24 बिट x है), पहले डायोड का नियंत्रक इसके पैकेट को "काटता है", इस उद्देश्य के लिए जानकारी का उपयोग करता है, और बाकी पैकेट को आगे रिले करता है। इस प्रकार, एक 24-बिट पैकेट का एक पैकेट अंतिम डायोड तक पहुंचता है।
मैं भाग्यशाली था: Arduino FastSPI_LED2 के लिए पुस्तकालय ने मेरी आंखें पकड़ लीं , जिनमें से लेखक न केवल इस प्रोटोकॉल को लागू करने में कामयाब रहे, बल्कि कुछ मात्रा में नियंत्रक संसाधनों को भी छोड़ दिया। इसके कार्य का सामान्य तर्क इस प्रकार है: टेप को इनिशियलाइज़ करना आवश्यक है (कंट्रोलर का प्रकार सेट किया गया है, कंट्रोल पिन अरडिनो, डायोड की संख्या और उनकी अधिकतम चमक) है, प्रत्येक डायोड में प्रत्येक रंग के आठ-बिट ब्राइटनेस मानों की एक सरणी सेट करें और डेटा प्रदर्शित करने के लिए एक कमांड दें, जिसके बाद एक कंट्रोल पैकेट भेजा जाता है। टेप करने के लिए, और डायोड रंग बदलते हैं।

Boblight

डेवलपर्स के अनुसार, बोबलाइट ओपेंससोर्स परियोजना, बाहरी नियंत्रक से जुड़े एल ई डी को नियंत्रित करने के लिए उपकरणों का एक सेट है। मैंने इसे USB सीरियल इंटरफ़ेस के समर्थन, इसके कार्यान्वयन की सादगी, और, सबसे महत्वपूर्ण बात, एक्सबीएमसी के लिए एक मूल ग्राहक की उपस्थिति के कारण चुना।
उपयोगकर्ता के दृष्टिकोण से, अर्थात्। हमें, सब कुछ काफी पारदर्शी है। एक बोबलाइट डेमॉन है जो टीसीपी / आईपी के माध्यम से प्रदर्शित छवि के बारे में जानकारी प्राप्त करता है ( एक्सबीएमसी के लिए आधिकारिक बॉबलाइट प्लगइन की उपस्थिति को ध्यान में रखते हुए, इस प्रोटोकॉल के संचालन को समझने की कोई आवश्यकता नहीं है)।
क्लाइंट से डेटा प्राप्त होने पर, डेमॉन अपने कॉन्फ़िगरेशन के अनुसार वीडियो का विश्लेषण करता है और बाहरी नियंत्रक को जानकारी भेजता है कि क्या जलाया जाना चाहिए और यह कैसे जलना चाहिए, नियंत्रक को समझ में आता है। मैंने उस विकल्प को चुना जिसमें डेटा को USB सीरियल पोर्ट के माध्यम से बाइट-वार स्थानांतरित किया जाता है। टेप के साथ मामले में, डेटा भेजने को प्रारंभिक अनुक्रम से पहले किया जाता है, फिर सभी डायोड के लिए डेटा एक पंक्ति में आता है।
बोबलाइट शुरू करने के लिए एक शर्त एक कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइल की उपस्थिति है जिसमें आउटपुट डिवाइस सेट है (I / dev / ttyACM0), चैनलों की संख्या (डायोड के प्रत्येक रंग के लिए प्रति चैनल के बराबर), आरंभीकरण अनुक्रम (डिफ़ॉल्ट 0x55AA), हेक्साडेसिमल प्रत्येक प्राथमिक रंग और प्रत्येक डायोड का मान भी निम्न प्रारूप में सेट किया गया है:

[light] name right1 #,   ,       color red arduino 1 # ,            color green arduino 2 color blue arduino 3 hscan 80 100 #    ( ),             , ..     . vscan 97 100#  ,         ,        . ..   100           .     ,  94 97.

इसे मैन्युअल रूप से लिखना बहुत आलसी था, इसलिए मैंने एक छोटी स्क्रिप्ट लिखी जो तर्क के रूप में ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज डायोड की संख्या और स्कैनिंग की गहराई को प्रतिशत में लेती है, और boblightd (ध्यान, आउटपुट डिवाइस, सीरियल इंटरफ़ेस गति या ताज़ा दर को बदलने के लिए एक तैयार कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइल बनाती है) , आपको स्क्रिप्ट को संपादित करने की आवश्यकता है):

स्क्रिप्ट boblightd के लिए एक विन्यास फाइल उत्पन्न करने के लिए

 #!/bin/bash # A shell script to make boblight.conf file # Written by: TPertenava, based on default boblight.conf example # Last updated on: 22.10.2013 #set vars # -v vertical LED count # -h horizontal LED count # -d deepness of color detection (in percent) usage() { echo "Usage: $0 [-v <1|100>] [-h <1|100>] [-d <0|100>]" 1>&2; exit 1; } HOR= VER= DEEPNESS= while getopts "v:h:d:" OPTION; do case ${OPTION} in h) HOR=${OPTARG} ;; v) VER=$OPTARG ;; d) DEEPNESS=$OPTARG ;; esac #echo "s= ${o}" #${o} = ${OPTARG} done if [ -z "${VER}" ] || [ -z "${HOR}" ] || [ -z "${DEEPNESS}" ]; then usage fi echo "#Leds in vertical = $VER" echo "#Leds in horizontal = $HOR" function output { # $1 location {right top bottom left} # $2 hscan low # $3 hscan high exit } cat <<EOF [global] interface 127.0.0.1 port 19333 [device] name arduino output /dev/ttyACM0 EOF echo channels $(((2*$VER+2*$HOR)*3)) cat <<EOF #number of led's multiplied by 3 type momo interval 50000 # update interval in mks, 20000 for 50hertz rate 38400 prefix 55 AA # only for momo devices, divides RGB send, ie LEDs #arduino bootloader runs when opening the serial port for the first time #delay transmission one second after opening so we don't send shit to the bootloader delayafteropen 1000000 #debug on [color] name red rgb 0000FF [color] name green rgb 00FF00 [color] name blue rgb FF0000 EOF for (( i=1; i<=2*$HOR+2*$VER; i++)) do if ((1<=$i && $i<=$VER)) then LOCATION="right" VSCAN_HIGH=$((100-100*($i-1)/$VER)) VSCAN_LOW=$((100-100*$i/$VER)) HSCAN_LOW=$((100-$DEEPNESS)) HSCAN_HIGH=100 elif (($VER+1<=$i && $i<=$VER+$HOR)) then LOCATION="top" HSCAN_HIGH=$(echo "100-(($i-($VER+1))*100/$HOR)" | bc) HSCAN_LOW=$(echo "100-(($i-$VER))*100/$HOR" |bc) VSCAN_LOW=0 VSCAN_HIGH=$DEEPNESS elif (($VER+$HOR+1<=$i && $i<=2*$VER+$HOR)) then LOCATION="left" VSCAN_LOW=$((($i-($VER+$HOR+1))*100/$VER)) VSCAN_HIGH=$((($i-($VER+$HOR))*100/$VER)) HSCAN_LOW=0 HSCAN_HIGH=$DEEPNESS elif ((2*$VER+$HOR+1<=$i && $i<=2*$VER+2*2*$HOR)) then LOCATION="bottom" HSCAN_LOW=$((($i-(2*$VER+$HOR+1))*100/$HOR)) HSCAN_HIGH=$((($i-(2*$VER+$HOR))*100/$HOR)) VSCAN_LOW=$((100-$DEEPNESS)) VSCAN_HIGH=100 fi echo [light] echo name $LOCATION$i echo color red arduino $((3*$i-2)) echo color green arduino $((3*$i-1)) echo color blue arduino $((3*$i)) echo hscan $HSCAN_LOW $HSCAN_HIGH echo vscan $VSCAN_LOW $VSCAN_HIGH echo done

कॉन्फ़िगरेशन स्क्रिप्ट का उपयोग करने के लिए सिंटैक्स है (मेरे पास 45 डायोड क्षैतिज और 28 लंबवत हैं, स्कैन की गहराई 20 प्रतिशत है, टेप स्क्रीन के निचले दाएं किनारे से शुरू होता है और काउंटरक्लॉकवाइज़ से चिपका हुआ है):

 # ./boblight_config_generator -h 45 -v 28 -d 20 > /etc/boblight.conf # boblightd -f

इस प्रकार, हमने बोबलाइट को कॉन्फ़िगर किया और इसे पृष्ठभूमि में निष्पादित करने के लिए लॉन्च किया (-f स्विच के साथ)।

कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइल का विस्तृत विवरण आधिकारिक बॉबलाइट प्रोजेक्ट रिपॉजिटरी में पाया जा सकता है ।

आधिकारिक boblight प्लगइन सीधे XBMC "ऐड-ऑन" मेनू से स्थापित किया गया है:

बॉबलाइट टूल किट में बॉबीलाइट-स्थिर प्रोग्राम भी शामिल है, जिसके साथ आप एक बार नियंत्रक पर सभी डायोड के लिए एक मनमाना रंग मूल्य प्रदर्शित कर सकते हैं।
इसलिए, जब एक कमांड निष्पादित करते हैं

 $ boblight-constant FFFFFF

, टेप नियंत्रक द्वारा अनुमत अधिकतम चमक के साथ सफेद हो जाएगा। मैंने इस कार्यक्रम का उपयोग बोबलाइट और अर्डुइनो स्केच की बातचीत को डीबग करने के लिए किया था, जिसे अब हम आगे बढ़ाएंगे।

Arduino

ताज्जुब है, यह कदम आश्चर्यजनक रूप से आसान भी था, उपर्युक्त FastSPI_LED2 पुस्तकालय के लिए धन्यवाद। Arduino के लिए स्केच अपमान के लिए सरल है, यह सीरियल पोर्ट से प्रारंभिक अनुक्रम (0x55AA) की प्रतीक्षा करता है, प्रतीक्षा करने के बाद, यह एलईडी के लिए डेटा सरणी को आरंभीकृत करता है, और फिर सरणी को आउटपुट करने के लिए लाइब्रेरी के अंतर्निहित टेप फ़ंक्शन को चलाता है। यह अलग से ध्यान दिया जाना चाहिए कि, कड़ाई से बोल रहा है, WS2812 एक RGB नहीं है, लेकिन BRG डायोड, अर्थात। पहले ब्लू, फिर रेड और ग्रीन चैनल की जानकारी आती है।

Arduino के लिए स्केच

 // boblightd receiver for WS_2811, boblightd device type=momo, prefix 55 AA // capable at least for 20Hz input stream if LED count <= 150 // by TPertenava // last modified 22.10.13 #include "FastSPI_LED2.h" #define NUM_LEDS 138 // LED count #define CHANNELS NUM_LEDS*3 // each output for R, G and B #define LED_PIN 16 // arduino output pin #define BRIGHTNESS 96 // maximum brightness #define SPEED 38400 // virtual serial port speed, must be the same in boblight_config CRGB leds[NUM_LEDS]; void setup() { delay(2000); Serial.begin(SPEED); LEDS.setBrightness(BRIGHTNESS); LEDS.addLeds<WS2811, LED_PIN, BRG>(leds, NUM_LEDS); } byte values[NUM_LEDS][3]; // 2-level array, 1 level is for led number, 2 level is for rgb values void WaitForPrefix() { uint8_t first = 0, second = 0; while (second != 0x55 || first != 0xAA) { while (!Serial.available()); second = first; first = Serial.read(); } } void loop() { WaitForPrefix(); for (byte Led = 0; Led<NUM_LEDS; Led++) { for (byte Color = 0; Color<3; Color++) { while(!Serial.available()); values[Led][Color] = Serial.read(); } } memset(leds, 0, NUM_LEDS * sizeof(struct CRGB)); //filling Led array by zeroes for (byte Led = 0; Led < NUM_LEDS; Led++) { byte red = values[Led][0]; byte green = values[Led][1]; byte blue = values[Led][2]; leds[Led] = CRGB(blue, red, green); } LEDS.show(); }

हार्डवेयर और हार्डवेयर

भोजन

सबसे महत्वपूर्ण मुद्दा बिजली की आपूर्ति है। मेरे मामले में Arduino USB के माध्यम से शक्ति प्राप्त करता है, और टेप स्वयं - एक अलग बिजली आपूर्ति से। पृथ्वी की क्षमता को बराबर करने के लिए, Arduino और बिजली की आपूर्ति जुड़ी हुई है। यह सच है, ओह्म के एक जोड़े के प्रतिरोध के साथ आठ-मीटर टेलीफोन तार के माध्यम से। पैकेज पर संकेतित टेप की रेटेड शक्ति 18W / m, या 0.3W / डायोड है। इस प्रकार, 140 डायोड की पट्टी की रेटेड शक्ति 42W है। टेप के लिए एक शक्ति स्रोत के रूप में, मैंने यूएसबी हब, 5 वी 3 ए, यानी से एक कॉम्पैक्ट स्विचिंग बिजली की आपूर्ति का उपयोग किया। पीएसयू की अधिकतम उत्पादन शक्ति 15W है। इस गणना के अनुसार, डायोड की अधिकतम चमक कम हो गई थी (Arduino स्केच के ऊपर देखें)। (हां, मुझे पता है कि डेटशीट डायोड में 6..7V की आपूर्ति वोल्टेज का संकेत मिलता है, मैं इस बारे में कुछ नहीं कह सकता, यह + 5V पर अच्छी तरह से काम करता है, मैंने लाइन की खपत को नहीं मापा है)।

टेप

करीब से निरीक्षण करने पर, टेप इस तरह दिखता है:

तीर की दिशा पर ध्यान दें, प्रत्येक डायोड में एक इनपुट और आउटपुट होता है!
टेप एक लंबे समय तक केबल (~ 8 मीटर) के साथ नियंत्रक से जुड़ा था, जोखिम का एक अंश था, लेकिन मेरी आशंका की पुष्टि नहीं हुई थी - ऐसा लगता है कि संचरण के दौरान बिट त्रुटि दर बहुत कम है - अन्यथा, एक संकेत के अभाव में, कुछ डायोड समय-समय पर झपकी लेंगे बंद होना। हालांकि, यह संभव है, अन्य स्थितियों में, नियंत्रण संकेत (लगभग 800 kHz और हार्मोनिक्स) के वाहक के करीब आवृत्तियों पर विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप की उपस्थिति में, परिणाम अलग होगा।
मुझे शक है कि गलती से प्लस पावर या बाहरी हस्तक्षेप (उदाहरण के लिए, एक गरज से) से सूचना इनपुट को कम करने के परिणामों को रोकने के लिए एक सीमित अवरोधक के साथ Arduino आउटपुट की रक्षा करना अच्छा होगा। मैंने ऐसा नहीं किया, क्योंकि विचार बाद में आया, और किंडर आश्चर्य के अंदर टांका लगाना बहुत असहज होगा।

बढ़ते

टेप के चिपकने वाले आधार के लिए स्थापना भी मुश्किल नहीं थी:

बिजली की कमी को कम करने के लिए, कोनों में टेप के जोड़ों को मैंने काफी मोटा तार AWG26 किया:

"ठीक है, अब स्लाइड्स होंगे," या मेरे अंबिलइट का एक वीडियो

निष्कर्ष में, यह जोड़ना बाकी है कि मुझे उन सभी सवालों के जवाब देने में खुशी होगी जो उत्पन्न हुए हैं।
आपका ध्यान के लिए धन्यवाद!

WS2812 एलईडी पट्टी, Arduino और किंडर आश्चर्य की Ambilight एनालॉग