Светодиодный накамерный свет с изменяющейся яркостью и оттенком света

August 4, 2015

Светодиодный накамерный светильник с регулировкой яркостью и оттенком белого света
Видео освещение очень сложная вещь. Есть очень много переменных параметров, которые необходимо принять во внимание, и это становится все более очевидным. Современные цифровые фотоаппараты предоставляют все больше и больше возможностей любительской фотосъемке, позволяющие достичь профессиональных результатов.

Одним из наиболее сложных аспектов цифровой фотосъемки становиться правильный баланс в освещении. Вольфрамовые лампочки горят в теплом световом спектре, в то время как дневной свет относится к холодному спектру. Это увеличивает количество требуемого дорогостоящего оборудования, которое зачастую не доступно любителям.

Этот проект направлен на достижение двух целей. Во-первых, создать лампу с балансировкой светодиодной подсветки для камеры, которая не создает мерцания. И во-вторых, изготовить качественный корпус для лампы из материалов доступных в любом хозяйственном магазине.

Балансировка оттенка достигается двумя переменными цепями светодиодов, в теплый белый и холодный белый, с соответствующими контролем яркости каждого из них. Светодиодная сетка может быть полностью включена, полностью выключена, либо плавное изменение гаммы свечения светодиодов.

Важна наибольшая яркость светодиодов и отсутствие эффекта мерцания при фото или видеосъемке. Этот проект довольно долгий по выполнению, но результат выйдет вам значительно дешевле, чем коммерческая аппаратура.

Для выполнения данного проекта вам понадобятся следующие материалы:

Скрытый текст

Контроллер Adafruit Pro Trinket
Адаптер Pro Trinket Backpack
Литий-ионная полимерная батарея рекомендуется 1200 мА/ч или больше.
Светодиоды 5050 Cool White and Warm White либо более мощные
Печатная площадка 5050 LED Breakout PCB
Переменный резистор (потенциометр) 10кОм
Кнопка с подсветкой и фиксацией диаметром 16мм
Монтажная панель Perma-Proto ¼ размера полной панели
Контакты Pogo Pins
Монтажная панель Breadboard
Пинцет с тонкими кончиками, паяльник и припой, паяльная паста
Листы фанеры толщиной 1/2” и 1/8”, лучше из лиственных пород без использования формальдегида в клеевой основе.
Строительный фен, дрель, набор отверток
Болты и саморезы различных диаметров.

Выбор фанеры

В этом проекте используется довольно не большое количество фанеры. В магазине вы наверняка обнаружите, что толщина фанеры немного разница на разных листах. Поэтому при выборе листов в магазине постарайтесь подобрать максимально одинаковые листы по толщине. В нашем проекте нам требуются листы с толщиной 1/2” и 1/8”.

Также обратите внимание на края листов. Постарайтесь выбрать листы с наименьшим количеством повреждений краев, это намного упростит вам жизнь в дальнейшем.

Разметка и резка

Если у вас есть электроинструменты, то не стесняйтесь их использовать. Я пользуюсь ручным инструментом, чтобы доказать, что этот проект можно изготовить с минимальным набором инструмента. Не торопитесь при разметке, как говорится, семь раз отмерь, один отрежь. Чем точнее вы выполните разметку, тем проще вам будет в дальнейшем.

Итак, при помощи дюймовой линейки отметьте и отрежьте на листе фанеры толщиной 1/2" следующие куски:

4" х 2" (две штуки)
7" х 2" (две штуки)
1/2" х 3/4" (три штуки)

на листе фанеры толщиной 1/8"

4" х 6" (одна штука)
5" х 7" (одна штука)

Куски из фанеры толщиной 1/2" образуют внешнюю оболочку лампы, куски из фанеры толщиной 1/8" образуют переднюю и заднюю панель.
Меньшие куски из фанеры толщиной 1/2" предназначены для крепления передней панели. Отставьте их пока в сторону.

Поверхностный монтаж светодиодов

Размер светодиодов 5050 идеально подходит для монтажа в пустоты печатных плат. Так как нет чередующихся мест под тепло-белые и холодно-белые светодиоды, то мы должны создать эту полосу вручную.

Первым делом, надо подготовить устойчивую поверхность, устойчивую к температуре (например, металлический или алюминиевый лист). Уложите на нее печатную плату и нанесите по краям паяльную пасту тоненькими полосками в местах установки светодиодов. При помощи пинцета, аккуратно расположите светодиоды в назначенные места монтажной платы. Затем потихоньку прогревайте их строительным феном, до того момента пока она не начнет плавиться и светодиоды под силой тяжести не припаяются к ней, достав своими контактами до контактов на печатной плате. Рекомендуется перед нанесением паяльной пасты, очистить медные площадки на плате специальными очистителями или спиртом. Это улучшит контакт и не даст паяльной пасте растечься слишком сильно по краям.
При пайке светодиодов, старайтесь держать фен как можно ниже, так чтобы не перегреть светодиоды. Двигайте феном равномерно по всей печатной плате, так, чтобы равномерно прогреть весь кусок. Если вы остановитесь на одном месте, скорее всего вы спалите светодиод.
Где-то после третьей минуты, паста превратится из твердого серого матового вещества в жидкое серебро, и светодиоды будут установлены в положение на площадки печатной платы с ныне расплавленным припоем.
Если один из светодиодов сдвинулся, используйте пинцет, осторожно поднимите и подравняйте его положение. После окончания пайки, не трогайте плату в течение 10 минут, дайте припою и плате остыть.
Будьте осторожны. Паяльная паста токсична! При попадании на кожу немедленно сотрите ее спиртом и обильно промойте водой.
Для того чтобы создать полоску светодиодов чередующихся по цветовой гамме (теплый и холодный белый), вторую плату надо собрать со светодиодами перевернув их. У каждого светодиода 5050 есть маленький отступ на одном из уголков, таким образом, светодиоды на вторую плату, вы монтируете, перевернув их на 180 градусов, т.е. наоборот. Это очень важно, для получения требуемого эффекта.

Тестирование припаянных светодиодов

Внимание! Для светодиода очень важна полярность! Если вы перепутаете землю и +V, то ваш светодиод загорится и тут же сгорит в облаке синего дыма.
Теперь, когда все светодиоды смонтированы на свои платы PCB, нужно удалить излишки припоя между контактами светодиода. Для этого можно использовать медную оплетку, либо просто паяльником.
Далее, нужно построить небольшую испытательную схему с помощью Pro Trinket и монтажной платы (Breadboard). У нас контроллер Arduino Uno постоянно прикреплен к монтажной плате для тестирования, так что его и будем использовать для проверки работоспособности светодиодов.
Прикрепите переменный резистор к вашему макету, и загрузите код в ваш испытательный контроллер. Вы можете изменить контакты в коде в соответствии с вашими предпочтениями.
Приложите свои выводы светодиодов к вставленным штифтам Pogo в монтажную плату.

После того, как код был загружен в контроллер, поверните переменный резистор до полной яркости. Рекомендуется одеть солнцезащитные очки. Если светодиод загорелся очень ярко, значит все сделано правильно. Аналогично проверьте остальные 9 светодиодов.

После того, как один цвет будет проверен, проверьте другой цвет на всех светодиодах. Также не забудьте проверить работу переменного резистора, он меняет яркость светодиодов.

Сверление отверстий под кнопку и переменный резистор в передней панели

На куске фанеры толщиной ½”, который является боковой стороной корпуса, нужно высверлить три отверстия под переменные резисторы и кнопку включения/выключения. Для этого поместите переменные резисторы в центр и при помощи ручки отметьте центры в подходящем для вас месте.
Затем при помощи фрезы подходящего размера сделайте круглую выборку в фанере в намеченных местах. Но, не насквозь, примерно до последнего слоя фанеры. Опуститесь ниже проделанной выборки и сделайте еще одну, но чуть менее глубокую. Так, что бы у вас получился овал как показано на рисунке. Проделайте аналогичные операции для второго переменного резистора.

Отметьте подходящее место для кнопки питания и проделайте отверстие сверлом или фрезой диаметром 16мм. Так как кнопка имеет диаметр 16мм, то она отлично встанет в это отверстие. Затем при помощи фрезы диаметром 18мм углубитесь на 2-3мм, этой фаски будет достаточно, что бы гайка хорошо закрутилась на кнопке питания.

Затем при помощи сверла диаметром 5/16” просверлите центральные отверстия под переменные резисторы.

Вырезание отверстий под штатив и провода

Далее мы будем делать прорези в нижней части боковой стенки, чтобы установить и подключить контроллер Pro Trinket. Нужно сделать два выреза высотой примерно по полдюйма, что бы мы могли использовать любой USB кабель и зарядное устройство.

Почти все камеры и видеооборудование используют штатив с резьбовой вставкой ¼” -20 и специальные винты. Для этого проекта для увеличения его потенциальной полезности мы установим резьбовые вставки как снизу, так и сверху лампы.

Для этого найдите центральную точку на верхней панели и просверлите направляющее отверстие. Затем используйте коронку 21/64” и сделайте сквозное отверстие. После в полученное отверстие вставьте специальную «Knock-in» вставку диаметром ¼”. Проделайте аналогичные шаги на нижней панели.

Подготовка передней панели

Теперь, когда светодиоды 5050 протестированы, их можно отделить от общей платы, они довольно легко отламываются на изгиб.
Удостоверьтесь, что вы разделили светодиоды по оттенкам, что бы избежать путаницы в дальнейшем.
Подготовленные платы PCB со светодиодами, разложите на отрезанном куске фанеры размером 4” х 6” равномерно, чередуя разные оттенки. Яркость осветительного объекта зависит от яркости его элементов и площади их разброса. Поэтому надо расположить их равномерно, чтобы они не сливались в одном густом сгустке света.
В данном светильнике использован шаблон сетки размером 7 х 6 х 7, в общей сложности 20 штук со следующим соотношением:

Верхний ряд: 4 теплый белый, холодный белый 3
Средний ряд: 3 теплый белый, холодный белый 3
Нижний ряд: 3 теплый белый, холодный белый 4

Затем как Вы разложили все свои светодиоды, необходимо отметить все контакты под каждым светодиодом. Это можно сделать при помощи шила или карандаша. В итоге у вас получится 120 отметок. Затем их надо просверлить насквозь, сверлом, подходящим под ваш провод. Затем с лицевой стороны снять небольшую фаску с каждого отверстия при помощи ножа или другого подходящего инструмента.

Сборка корпуса
При помощи карандаша, отметьте три отверстия на лицевой панели для крепежных винтов. Два сверху и один снизу. Просверлите их с помощью подходящего сверла. Через эти отверстия прикрутите три монтажных блока, которые вы заранее подготовили, при помощи саморезов. Прикрепите к ним боковые панели и установите заднюю стенку.

Пайка и конечная сборка

Библиотека DotStar позволяет контролировать яркость, но только от полосы к полосе. По этой причине, созданы две различные полоски, чтобы можно было управлять яркостью, отдельно друг от друга.
Чтобы отличать линию данных и линию синхронизации различных оттенков, я меняю цвета проводов линии синхронизации между различными оттенками.

Теплый белый: синхронизация – зеленый, данные - голубой
Холодный белый: синхронизация - желтый, данные - голубой

Начнем пайку с теплого белого оттенка.
Необходимо облудить заранее все провода. После, чтобы избежать путаницы, припаиваются все контакты +5V (красный), затем все контакты земля (белый). Не забудьте оставить на них концы длинной по 3-4 дюйма, так как они будут припаяны к Proto-плате в конце (Proto-board).

Вставьте первый светодиод на свое место, но не до конца, так как к нему надо будет подпаивать еще четыре провода.

Припаяйте синие и зеленые провода и вставьте их в отверстия. Для этих проводов, оставьте хвост длиной примерно 5-6 дюймов в длину, чтобы припаяться к proto-плате.

Припаяйте синий и зеленый провода, идущие от низа первого светодиода к верху второго светодиода.

Повторяйте эту процедуру, пока не спаяете вместе всю цепочку светодиодов с теплым белым оттенком.

После того, как вы закончите с предыдущим оттенком, повторите все шаги для цепочки с холодным белым оттенком, начиная со второй позиции в верхнем ряду. Только вместо зеленого провода синхронизации, у вас теперь будет желтый, и вы спокойно сможете их отличить.

Подключение адаптера батареи Pro Trinket Backpack

Припаяйте батарею с емкостью не менее 500 мА к адаптеру и при помощи ножа удалите перемычку на плате адаптера.

Подключение Proto-Board

• Припаяйте контакт 5V от Pro Trinket в колонке 1 верхней шины Proto-платы (+)
• Шина (-) будет подключена позже, после установки Pro Trinket
• В колонке 2, припаять конденсатор 1000мкФ 6.3V через шины (+) и (-). Он является сглаживающим конденсатором для защиты светодиодов.
• В колонке 3, припаяйте красный провод между верхней шиной (+) и шиной (+) в нижней части Proto-платы. Повторите для провода «земля» между шиной (-) на вершине и шиной (-) внизу.

Теперь, когда вы создали шину (+5V) и шину (-), вы можете скрутить пары питания для светодиодов и припаять их к Proto-плате.

Подключение панели управления
Установите на панель управления кнопку питания и переменные резисторы, а затем распаяйте их в следующем порядке:
Переменный резистор для теплого белого оттенка:

Припаяйте провод 5V на свободное место на шине (+) на Proto-плате
Припаяйте провод заземления на свободное место на шине (-) на Proto-плате
Припаяйте провод управления (средний) на контакт A0 контроллера Pro Trinket.
Переменный резистор для холодного белого оттенка:
Припаяйте провод 5V на свободное место на шине (+) на Proto-плате
Припаяйте провод заземления на свободное место на шине (-) на Proto-плате
Припаяйте провод управления (средний) на контакт A1 контроллера Pro Trinket.

После того, как вы припаяли переменные резисторы, нужно припаять линии синхронизации и линии данных в следующем порядке:
Последовательно светодиодам припаяйте резисторы 300 – 500 Ом в столбцах 3,4,5 и 6 на Proto-плате. Оставьте пространство выше и ниже каждого резистора.
Линия синхронизации теплый белый оттенок (зеленый провод):

Припаяйте провод между контактом 3 на Pro Trinket , и через отверстие над резистором в колонке 3.
Припаяйте длинный зеленый провод между первым PCB (светодиодом) для теплого белого, и через отверстие внизу резистора в колонку 3.

Линия данных теплый белый оттенок (синий провод):

Припаяйте провод между контактом 4 на Pro Trinket, и через отверстие над резистором в колонке 4.
Припаяйте длинный синий провод между первым PCB (светодиодом) для теплого белого, и через отверстие внизу резистора в колонку 4.

Линия синхронизации холодный белый оттенок (желтый провод):

Припаяйте провод между контактом 5 на Pro Trinket, и через отверстие над резистором в колонке 5.
Припаяйте длинный желтый провод между первым PCB (светодиодом) для теплого белого, и через отверстие внизу резистора в колонку 5.

Линия данных теплый белый оттенок (синий провод):

Припаяйте провод между контактом 6 на Pro Trinket, и через отверстие над резистором в колонке 6.
Припаяйте длинный синий провод между первым PCB (светодиодом) для теплого белого, и через отверстие внизу резистора в колонку 6.

Подключение кнопки питания

Припаять не отмеченный контакт на кнопке с контактом «Pwr Switch on» на контроллере Pro Trinket LiPoly Backpack.
Припаять резистор 150 Ом (или больше) в пустую колонку на Proto-плате (не на шины), оставляя по одной свободной дырке выше и ниже резистора.
Припаять провод между контактом 13 Pro Trinket, и через отверстие на установленный резистор.
Припаять провод от шины (+) на контакт (+) кнопки питания.
Припаять провод от шины (-) на контакт (-) кнопки питания.

Подключение шины «земля» ( - )

Сделайте небольшой крючок в конце провода, и оберните его вокруг верхней части среднего контакта (земля) на контроллере на Pro Trinket. Нанесите припой и припаяйте.

Затем установите контроллер Pro Trinket в корпус вашей лампы, закрепив его крепежными винтами.

Подключите батарею к вашему адаптеру и закрепите ее в корпусе лампы. Для крепления батареи можно использовать липкую ленту или подходящие липучки.

Подключите JST соединение и закройте заднюю крышку.

Вот собственно и все! Можно использовать. В качестве защиты можно установить защитное стекло.

Скачать программу для контроллера для управления светильником можно по ссылке https://github.com/timothyreese/color-balancing-light

Скачать программу для программирования контроллера The Pro Trinket можно по ссылке https://learn.adafruit.com/introducing-pro-trinket/starting-the-bootloader

Источник: adafruit

November 6, 2017

Светодиодный видеосвет своими руками, портативная светодиодная панель c регулировкой цветовой температуры

В этом проекте вам будет показано, как создать мощную, прочную и портативную светодиодную панель мощностью 70 Вт, которая может питаться от Li-Ion или Li-Po аккумуляторной батареи. Цепь управления может регулировать яркость холодно белых и теплых белых светодиодных лент 5630 и не вызывает никаких проблем с мерцанием из-за быстрой частоты импульсов. Давайте начнем!

Шаг 1: Смотрите видео!

Два видео, представленные выше, покажут вам, как создать портативную светодиодную панель. В следующих шагах, вам будет дана дополнительная информация о том, как реализовать этот проект. Вся основная информация о процессе сборки находится в видео выше и подробно в текстовом виде не описывается. Смотрите внимательно видео и опирайтесь на фото представленные ниже.

Скрытый текст

Шаг 2: Создайте рамку!

Первое видео было связано с механической сборкой светодиодной панели. Вы можете воссоздать дизайн панели, используемый в этом проекте, следуя рекомендациям и размерам, которые были упомянуты в видео, или разработать свой собственный. Не стесняйтесь использовать прилагаемые снимки по созданию светодиодной панели. Для завершения механической сборки понадобятся следующие материалы:
•   Светодиодная лента 5630, 2835 c высоким индексом цветопередачи CRI> 80
Необходимая цветовая температура 6000K и 3000K
•   Алюминиевая пластина 300 x 400 x 2 мм
•   Алюминиевая полоса, или "П"-образный профиль 1000 x 1 x 20 мм
•   Винты и гайки (как показано на видео), акриловое стекло, ручки

Шаг 3: Закажите электрические компоненты!

Ниже, указан список деталей с примерами продавцов компонентов, которые вам понадобятся для сборки схемы диммера.

Регулируемый преобразователь напряжения в алюминиевом корпусе, 5 Ампер
Разъем XT60
Коннектор с проводом JST-XH 3S Balance Wire 4 Pin Connector Adapter 11.1v Lipo Battery HIYG
Микросхема таймера TLC555 – 2 штуки
Микросхема TC4420 MOSFET Driver IC – 2 штуки
Транзистор IRLZ44N MOSFET – 2 штуки
Разъем – винтовые клеммы PCB для пайки – 3 штуки
Гнездо для штекера питания DC Jack
Электролитический конденсатор 47 мкФ – 4 штуки
Керамический конденсатор 100 нФ – 2 штуки
Керамический конденсатор 1 нФ – 2 штуки
Диод 1N4148 – 4 штуки
Потенциометр 50 кОм – 2 штуки
Резистор 10 Ом – 2 штуки
Резистор 470 Ом – 2 штуки
Двухполюсный двухпозиционный переключатель  DPDT
Тестер (контроллер) низкого напряжения LiPo аккумуляторов

Шаг 4: Постройте электрическую цепь!

Выше показана электрическая схема блока управления, а также контрольные снимки того, что было сделано.

Шаг 5: Распечатайте корпус!

Здесь вы можете скачать 3D-модель этого корпуса для программного комплекса «123D Design». Импортируйте его с помощью этого программного обеспечения, и сделайте экспорт - в виде файла STL, чтобы напечатать его на вашем любимом программном обеспечении для 3D-печати.
Файл: LEDPanelEnclosure.123dx

Шаг 6: Готово!