Projets:Perso:2015:LedTube

LED TUBE. Un afficheur led RGB de forme cyclindrique
Auteur	Laurent (C)
Date de proposition	13/10/2015
Tags du projet	led rgb ecran
Lieu d'utilisation final	Electrolab
Utilisateur final	Electrolab
Type de projet Projet personnel de Laurent (C)

Projet LED TUBE. Un afficheur led RGB de forme cyclindrique

La technologie est mure pour réaliser facilement ce "display" C'est une première étape simplifiée pour aller vers un afficheur sphérique.

Un projet que je traine depuis plus de 20 ans.
Il s'agit d'un projet à but purement esthétique et artistique.
Rien de très original, mais ça devrait décoiffer
Pour afficher en principe des images non figuratives. La première raison étant que la résolution ne sera pas très élevée.
A l'origine, mon projet était une sphère. Mais cela reste encore particulièrement problématique globalement.
Sera offert à l'électrolab pour sa déco.
Peut aussi faire office d'éclairage très luxueux.
Pas de Feature Creep. KISS. Je préférerai toujours la solution la plus simple qui laissera le code compréhensible
Pas de compromis sur la performance.

Spécifications, Requis

• Systeme d'affichage à LEDs cylindrique esthétique
• Conçu pour s'accrocher au plafond, et s'alimenter sur une douille de lampe 220V
• Séparation claire entre le calculateur d'image (générateur) et le driver des leds par utilisation de deux processeurs. Communication entre les deux par 3 bus SPI en parallele. Utilisation de DMAs. Les bus SPI seront routés, mais dans un premier temps, le firmware communiquera par une liaison série basique.
• Le système doit être capable d'assurer un affichage hyper fluide pour des translations à toutes vitesses → filtrage optimal par le driver de leds.
• Affichage à 60Hz ou plus.
• Une interface WIFI pour l'envoi d'images.
• Un mode veille low power (avec rétention de la dernière image) et un allumage/extinction sans fil (Télécommande IR?).
• Par défaut, le système affichera 3 logos Space Invader (120° entre les logos). Un rouge, un vert, un bleu. Tournant à 1 tour par seconde.
• Documenté

Like to Have

• Quelques modes d'auto-génération d'images
  • Par exemple effet plasma (http://www.bidouille.org/prog/plasma), simulation de réaction chimique cyclique, machine de turing à deux dimensions, logo electrolab, etc...
  • Le mode lampe de base se fait en envoyant des images blanches !

Choix techniques & Dimensionnement

• Structure porteuse des leds métallique cylindrique. Cylindre métallique de 1m de circonférence. (Pi*0.318=1).
• Environ 0.3m de hauteur Ce qui fait vu de loin une section carrée.
• Bandes de LEDs de 1m collées horizontalement sur la surface externe (petits carrés de 5mm de coté). 60 leds par mètre. Exploite le chip/led WS2812B alimenté en 5V (60mA/led)
• Soit une résolution de 60x19, arrondi à 60x20 pour avoir un format d'image 3x1
• Surface de projection : cylindre circonscrit en matériau translucide légèrement plus grand que le cylindre métallique. A 4mm de distance environ de la surface des leds, ce qui fait que les cônes d'émission des leds vont tout juste se recouvrir. Il faut que ce cylindre de projection soit d'épaisseur parfaitement uniforme, sinon, il y aurait assombrissement local. La conséquence est qu'on ne peut pas obtenir cela avec une simple feuille de polyphane (cf rougie et plé) enroulée.
• Pixels placés en grille carrée simple ou en grille hexagonale (recouvrement des cônes d'émission plus uniforme). A décider.
• Alimentation. Peut-être alim de PC. Ou alim 12V sans ventilo (donc silencieuses). Il y a aussi des fournisseurs d'alim 12V dédiée pour ce type de besoin, au moins jusqu'à 600 Watts.
• Feuilles de calcul pour le dimensionnement global
• Si alim PC utilisée, l'intérêt est que cela permet de piloter l'allumage de l'alim PC et donc d'avoir un mode veille low power et un allumage/extinction par wifi.
• Autres choix techniques

Zenos a indiqué que percer 1200 trous dans du métal pourrait nécessiter 50 forêts. Il a recommandé de plutôt se procurer des tôles perforés (par poinçonnage). Exemple de fournisseur : gantois.

Le cylindre

Structure Squelette porteur

• Essai en cours : Abat-Jour Casto Filox Colors. Réf : 630767. 29.95€. diam estérieur mesuré 304mm pour utiliser uniquement son armature comme structure porteuse de l'ensemble du Led Tube. Hauteur 250mm (le cylindre métalique porteur des leds débordera de 40mm en haut et en bas). Comporte 6 tiges verticales séparées de 60° qui assurent une bonne rigidité. Devra surement être renforcé. http://www.castorama.fr/store/Suspension-Filox-Blanc-BRILLIANT-prod11580011.html

Cylindre porteur des leds

• Tôle de 1m de long, roulée. Diamètre théorique 305.6mm on est donc théoriquement très bien pour pouvoir l'enrouler autour de l'armature de l'Abat-Jour Castorama.
• Les leds seront collées APRES avoir roulé la tôle.
• Liste de fournisseurs et fabriquants de Tôles Perforées
• Premier essai : http://www.castorama.fr/store/Tole-alu-brut-deploye-16-x-8-prod7220036.html?navAction=jump&skuId=Casto196923. Casto n°42 2016-5522 (tôle alu déployé). 22.20€ premier en test pour voir si les leds passent dans les trous. Métal déployé aluminium brut. Dimensions mailles : 16 x 8 x 1 x 0,8 mm. Dimensions : 1000 x 500 mm. Ref Réf :196923. Les leds 5mmx5mm devraient passer sans problème au travers. Solution rejetée car trop fragile et flexible pour porter le poids de l'ensemble.
• Deuxieme essai : http://www.castorama.fr/store/Tole-acier-perforee-carre-prod7220026.html?navAction=jump&skuId=Casto196915. Réf :196915. 46€? Tôle perforée carré 5,5 acier brut. Ep. 1 mm. Dimensions : 1000 x 500 mm. Solution retenue. Des sortes de petits crochets métalliques amovibles (fait main) devraient permettre de fixer le cylindre porteur des leds, au moins au cercle du bas de l'abat-jour, en passant possiblement au travers des perforations.

Cylindre de projection

TBD

Discussions à l'electrolab pour trouver des synergies

Il semble que quelqu'un a un projet de génération d'image actuellement. Peut-être que ce pourrait être son display ?
On pourrait aussi y brancher le générateur d'image milk machin truc qui était passé à l'électrolab il y a environ 4 ans ?

Interfaces

• Au minimum, une interface WIFI basique UDP/IP RAW sera offerte pour y injecter des images et envoyer des commandes.
  
  • Pourrait utiliser le ESP8266.
• Le système ne peut recevoir que les choses suivantes
  • des images en RAW
    • en une seule trame UDP pour les images fixes (si possible)
  • une commande d'initialisation de la translation (nombre flottant 32 bits dans [0..1]. Si en dehors de [0..1], le système prendra le modulo flottant).
    • Par UDP
  • un vecteur vitesse de translation horizontale (nombre flottant 32 bits). En tours par seconde. Peut être positif ou négatif.
    • Par UDP
• Pour avoir un vrai mode low power, une interface IR pour allumage ?.

• Pas de notion de sprites. Pas de notions de couches superposées transparentes. On va pas refaire le chipset de l'amiga.

Nice to Have

• connexion TCP pour envoyer un stream d'images

Liste des composants

Leds RGB

• 10.44$/strip http://www.ebay.com/itm/5V-WS2812B-individual-Addressable-5050-RGB-5M-150-300-LED-strip-30-60-144-Leds-M-/252082593383?var=&hash=item3ab14b1e67&autorefresh=true

il y aurait aussi ça, mais c'est trop de travail de cablage.

• 1000 base chips : http://www.ebay.com/itm/WS2812B-LED-Chip-beads-Heatsink-10mm-3mm-5V-5050-RGB-WS2811-IC-Built-in-/231525759972?var=&hash=item35e802bbe4

Connecteurs

• http://www.ebay.com/itm/20-SETS-JST-XH-2-5-3-Pin-Connector-Plug-Male-with-200MM-Wire-female-connector-/141779009408

JST SM

• http://www.ebay.com/itm/100-pairs-of-3-pin-JST-SM-connectors-for-WS2811-WS2812B-LED-strips/221517540033?_trksid=p2047675.c100005.m1851&_trkparms=aid%3D222007%26algo%3DSIC.MBE%26ao%3D1%26asc%3D33870%26meid%3D1a2fedfa5cdd4edeb1df8fdfce3a8e9a%26pid%3D100005%26rk%3D2%26rkt%3D6%26sd%3D221625198228
• http://www.ebay.com/itm/25-Sets-Black-Plastic-Housing-3-Pin-Male-Female-JST-SM-Series-Connector-/311231145791?hash=item4876d2673f
• http://www.ebay.com/itm/10Pairs-15cm-SM-3Pin-22AWG-Wire-Male-and-Female-Connectors-Pitch-2-54mm/171927554255?_trksid=p2047675.c100005.m1851&_trkparms=aid%3D222007%26algo%3DSIC.MBE%26ao%3D1%26asc%3D33870%26meid%3D9abb943be97c434c9dce283c4e68c3dd%26pid%3D100005%26rk%3D5%26rkt%3D5%26sd%3D221517540033

Convertisseurs 12V->5V efficaces

• http://www.amazon.com/DROK-Current-Converter-10-35V-Regulated/dp/B00F0FYPPQ/ref=sr_1_2?s=electronics&ie=UTF8&qid=1444488871&sr=1-2&keywords=DC-DC+power+converter+12V+5V+100W

"It is commonly used in LED display"

• http://www.amazon.com/DROK-Current-Converter-10-35V-Regulated/dp/B00F0FYPPQ/ref=cm_cr_pr_product_top?ie=UTF8 : bien noté 21.49$
• http://www.alibaba.com/product-detail/DC-DC-Step-down-converter-module_60192657125.html?spm=a2700.7724857.35.1.FpdL2B : 11.90$
• http://www.ebay.com/itm/100W-Car-Power-Supply-Module-adapter-DC-DC-Converter-12V-24V-Step-Down-to-5V-20A-/400803014501?hash=item5d51b8a765 : free intl shipping. 12.02$

Alim PC
On exploite la sortie 5V et les sorties 12V pour les leds
On exploite la sortie 5VSB (disponible en veille) pour le calcul/CPU/WIFI
Autant que possible, récup d'alim PC electrolab.
Exemples d'alims adaptées:

• http://www.ldlc.com/fiche/PB00185390.html
• http://www.ldlc.com/fiche/PB00183762.html

Processeurs
On se lâche. 2 STM32F745VG. Dont un pour driver l'afficheur. Le but est de pas se prendre la tête avec la puissance de calcul, sachant que le prix des processeurs est négligeable par rapport au reste. Ça permet aussi d'envisager des traitement d'image optimaux (filtrage).