Podstawy sterowania RGB

Podstawy sterowania RGB

Sterowanie systemem LED RGB tak na prawdę polega po prostu na zmianie jasności poszczególnych kolorów składowych, które mieszając się w rożnych proporcjach dają finalnie różne kolory wypadkowe. Z tego wynika, że sterownik RGB to po prostu trójkanałowy ściemniacz LED. W podstawowej wersji można zatem użyć po prostu trzech zwykłych ściemniaczy LED, co da nam manualną kontrolę nad kolorem i jasnością światła produkowanego przez system RGB.
Jednak jest to rozwiązanie nie oferujące dodatkowych korzyści, które w większym lub mniejszym stopniu zapewniają spotykane na rynku sterowniki LED RGB. Podstawowe korzyści z zastosowania dedykowanego sterownika RGB są następujące:

  • dynamiczne zmiany kolorów – sterowniki LED RGB często posiadają wbudowane automatyczne programy efektów, pozwalające na znaczne poszerzenie możliwości aranżacji świetlnej pomieszczenia
  • pamięć ustawień – nie musimy za każdym razem ustawiać wszystkiego od nowa. Jeśli znajdziemy ulubiony kolor lub program to sterownik zapamięta ustawienia i następnym razem włączy się z takimi samymi parametrami
  • łatwiejsza instalacja – zawsze łatwiej zainstalować jedno urządzenie niż trzy
  • łatwiejsza obsługa – zazwyczaj obsługa sterowników RGB jest łatwiejsza niż 3 ściemniaczy LED, ponieważ jest dostosowana do sterowania kolorami, a nie jasnością
  • potencjalnie niższa cena – w wielu przypadkach sterownik RGB będzie kosztował mniej niż trzy odrębne ściemniacze
  • większe możliwości – w większości wypadków sterownik RGB oferuje znacznie rozszerzone możliwości kontroli systemu RGB niż trzy odrębne ściemniacze (nawet jeśli zaawansowane). Poza opisanymi już w dwóch pierwszych punktach funkcjami może to być też na przykład zdalne sterowanie, programowanie własnych efektów, tworzenie animacji, sterowanie z komputera i wiele więcej.

Od strony technicznej zdecydowana większość sterowników LED RGB posiada wyjścia typu OC (podające masę) pracujące z modulacją PWM (Pulse Width Modulation), która jest najbardziej uniwersalną metodą regulacji jasności. Polega ona na bardzo szybkim (kilkaset razy na sekundę) włączaniu i wyłączaniu diod LED. Stosunek czasu włączenia do czasu wyłączenia określa proporcjonalnie jasność, którą zauważa ludzkie oko. Warunkiem poprawnej pracy modulacji PWM jest zapewnienie minimalnej częstotliwości na poziomie 100 Hz, poniżej której będzie zauważalne migotanie. Zaleca się jednak stosowanie częstotliwości co najmniej 300 Hz aby całkowicie wyeliminować migotanie (nawet to obserwowane kątem oka).

Modulacja PWM jest bardzo skuteczną i łatwą metodą sterowania ale niestety poza bardzo wieloma zaletami posiada kilka istotnych wad, o których należy pamiętać podczas projektowania systemu oświetlenia LED. Poniżej lista zalet i wad tego sposobu regulacji jasności oświetlenia LED:

ZALETY

  • idealnie liniowa regulacja
  • identyczne działanie bez względu na parametry diody
  • ogromna uniwersalność
  • stosunkowo tanie i łatwe rozwiązanie
  • łatwość rozbudowy systemów tak sterowanych
  • ogromne możliwości automatyzacji sterowania
  • łatwe dopasowanie charakterystyki do czułości ludzkiego oka

WADY

  • generowanie zakłóceń
  • generowanie odgłosów akustycznych
  • indukowanie przepięć w długich przewodach

 

 

 

Wada modulacji PWM w postaci generowania odgłosów akustycznych jest spotykana stosunkowo rzadko i głównie przy dużych mocach. Jest ona jednak dosyć ściśle powiązana z pozostałymi dwoma wadami, czyli generowaniem zakłóceń oraz przepięć i w przypadku złego projektu instalacji (głównie zbyt długich przewodów o zbyt małych przekrojach) może się bardzo nasilić. Efektem będzie bzyczenie lub piszczenie urządzeń systemu LED RGB przy każdej jasności rożnej od 100%! Odgłosy te powstają na skutek zjawiska zwanego magnetostrykcją, polegającego na powstawaniu odkształceń mechanicznych w tranzystorach pod wpływem pola magnetycznego.

Dlatego też podczas projektowania systemów oświetlenia LED RGB, a także jednokolorowych ale z regulacją jasności należy ogromną uwagę skupić na poprawnym doborze właściwych przekrojów przewodów oraz minimalizacji długości połączeń. Często warto zdecydować się na nieco droższe rozwiązanie, jakim jest rozproszenie instalacji na kilka obwodów o mniejszych mocach – ponieważ problemy powodowane przez modulację PWM rosną wykładniczo wraz z mocą sterowanych tak urządzeń. Dzięki wzmacniaczom mocy LED można przy takich rozproszonych instalacjach wciąż zachować sterowanie z jednego miejsca lub systemu sterowania, a rozproszyć jedynie zasilacze i obwody LED z nich zasilane. Warto, ponieważ źle wykonana instalacja z modulacją PWM może nie tylko zakłócać telefony komórkowe, sieci WiFi czy BlueTooth ale również potrafi uszkodzić diody i urządzenia poprzez przepięcia, które się indukują na źle dobranych lub zbyt długich przewodach.