이 프로젝트는 928개의 개별 주소 지정이 가능한 WS2812 LED로 구성된 대형 건축 LED 월 아트입니다. 이들은 동심원 형태의 정사각형 프레임으로 배열되어 있습니다.
시각적 외관을 넘어, 이 패널은 완전 연결된 조명 시스템으로 설계되었으며, 다음과 같은 기능을 갖추고 있습니다:
목표는 화면을 만드는 것이 아니라 전자, 구조, 빛이 결합된 기하학적 빛 객체를 만드는 것이었습니다. 이는 단일의 영구 설치물로 구현됩니다.
이 프로젝트는 긴 역사를 가지고 있습니다.
이 LED 패널의 이전 버전은 약 8년 전에 이미 기능을 갖추고 있었으며, 원래 ESP8266을 기반으로 구축되었습니다. 당시에는 기본 애니메이션과 네트워크 제어(블링크를 통해! RIP)를 지원했지만, 처리 능력, 메모리 및 주변 장치 기능에 의해 제한되었습니다.
현재 버전은 완전한 재설계로, ESP32를 중심으로 재구성되었습니다. AI 지원 코딩(Codex) 등 현대 개발 도구를 사용하여 개발 속도를 높이고, 레거시 로직을 리팩토링하며, 새로운 기능을 구현했습니다.
이 전환을 통해:
단순한 LED 실험으로 시작된 것이 강력하고 현대적인 조명 시스템으로 발전했습니다.
시각 디자인은 중첩된 정사각형 프레임을 기반으로 하며, 조명된 영역과 어두운 영역이 번갈아 나타납니다.
이 기하학적 형태는 다음과 같은 이유로 선택되었습니다:
확산기는 사용되지 않습니다.
시각적 품질은 LED 간격, 프레임 깊이 및 기하학적 분리에 의존하여 부드럽게 혼합된 빛이 아닌 의도적으로 그래픽적이고 건축적인 외관을 제공합니다.
WS2812 LED는 1선 데이터 전용 프로토콜로 선택되어 배선을 크게 단순화합니다.
INMP441 I2S 마이크가 오디오 반응 모드에 사용되며, 오디오 및 클럭 신호를 위한 추가 배선이 필요합니다.
높은 전류 요구 사항으로 인해, 전원 공급 장치는 내부 팬을 사용한 능동 냉각을 사용하며, 부하 시 약간의 소음이 발생합니다.
전원 분배는 전용 맞춤형 분배 보드에 의해 처리되며, 이 설치를 위해 특별히 설계되었습니다.
보조 전원 공급 장치는 ESP32, 릴레이 및 제어 로직이 고전류 LED 레일과 독립적으로 전원을 유지할 수 있게 합니다.
릴레이는 로컬(버튼) 및 원격(WebSocket / Home Assistant)으로 제어할 수 있습니다.
이 프로젝트는 많은 내부 배선이 필요합니다.
맞춤형 PCB가 전원 분배 및 제어를 처리하며, 대부분의 연결은 납땜되어 있습니다.
프레임은 층 구조로 제작되며, 백 플레이트, 정사각형 분리기 및 외부 경계가 결합되어 있습니다. 이 접근 방식은 강성을 보장하고, LED 간격을 정확하게 유지하며, 구역 간의 깨끗한 기하학적 분리를 제공합니다.
모든 치수는 밀리미터 단위입니다.
전체 프레임 깊이: 32.35 mm
프레임 지지대가 있는 백 플레이트
정사각형 분리기 (90° 절단) X5
이 조각들은 동심원 정사각형 레이아웃을 만듭니다.
외부 경계 (45° 절단) X 6
이들은 시각적 깊이와 마감을 정의합니다.
각 정사는 네 개의 직선 세그먼트로 구성된 강직한 나무 링으로 만들어집니다.
5개의 정사각형 각각에 대해 이 과정을 반복합니다. 외부 정사각형은 프레임에 의해 지지됩니다.
배선 복잡성과 전압 강하를 최소화하기 위해, 디스플레이를 6개의 물리적 구역으로 나누었습니다. 패널은 8개의 ESP32 출력에 의해 구동되며, 각 출력은 하나의 연속적인 WS2812B LED 스트립을 제어합니다.
구역은 패널의 기계적 조직일 뿐입니다. 이들은 개별 LED 스트립에 해당하지 않습니다.
출력 1 → 스트립 A (112 LEDs)
출력 2 → 스트립 B (72 LEDs)
출력 3 → 스트립 C (80 LEDs)
출력 4 → 스트립 D (104 LEDs)
출력 5 → 스트립 E (112 LEDs)
출력 6 → 스트립 F (136 LEDs)
출력 7 → 스트립 G (144 LEDs)
출력 8 → 스트립 H (168 LEDs)
다른 스트립과 달리, 스트립 A는 여러 물리적 구역에 걸쳐 계속됩니다.
긴 리턴 와이어를 컨트롤러로 되돌리는 대신, 스트립은 패널의 다음 섹션으로 간단히 계속됩니다.
스트립 A는 특별합니다.
여러 물리적 섹션에 걸쳐 있는 하나의 연속적인 WS2812B 스트립입니다:
출력 1
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A (112 LEDs)
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A1 (48 LEDs)
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A2 (40 LEDs)
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A3 (16 LEDs)
│
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A4 (8 LEDs)
스트립이 패널의 여러 곳에 나타나지만, 하나의 ESP32 출력에 연결된 하나의 연속적인 WS2812B 스트립입니다.
이 배선은 여러 가지 장점을 제공합니다:
소프트웨어는 각 섹션을 다른 좌표 범위로 처리하지만, 하드웨어는 하나의 연속적인 스트립으로 유지됩니다.
커스텀 PCB는 ESP32를 8개의 LED 스트립 데이터 출력, 릴레이 및 I²S 마이크에 연결합니다.
작은 5 V AC-DC 모듈은 ESP32와 PCB의 저전력 전자 부품만을 전원 공급합니다.
LED 스트립은 전용 5 V / 60 A 전원 공급 장치에 의해 제어 전자 장치와 독립적으로 전원이 공급됩니다. 이는 높은 LED 전류가 컨트롤러 PCB를 통해 흐르는 것을 방지합니다.
펌웨어는 구성 가능한 전류 제한 (FastLED 전원 관리)을 지원하여 최대 전류 소모를 소프트웨어에서 제한할 수 있습니다. 이는 전원 공급 장치를 보호하고, 열을 줄이며, 시스템 신뢰성을 높입니다. 특히 전체 흰색 패턴을 표시할 때 더욱 중요합니다.
ESP32 전원 공급 장치와 LED 전원 공급 장치의 접지는 함께 연결되어야 하며, LED 데이터 신호가 동일한 전기 기준을 가지도록 해야 합니다.
컨트롤러 PCB 구성 요소
주 컨트롤러:
- 1 × ESP32 개발 보드
LED 신호 인터페이스:
- 1 × SN74HCT245DBR 8채널 로직 레벨 버퍼
- 8 × 330 Ω 시리즈 저항 (LED 데이터 출력용)
- 2 × 100 nF 세라믹 디커플링 커패시터
- 1 × X2530WV-08-PTSN 8핀 LED 출력 커넥터
오디오 입력:
- 1 × INMP441 I²S 디지털 마이크로폰
릴레이 제어:
- 1 × JZC-32F/005-HS3 5 V 릴레이
- 1 × AO3400A N채널 MOSFET
- 1 × SS54 쇼트키 플라이백 다이오드
- 1 × 220 Ω 저항
- 1 × 100 kΩ 저항
전원 공급 장치:
- 1 × HLK-5M05 격리형 AC-DC 모듈, 230 V AC에서 5 V DC로
- 1 × 1888700 터미널 블록
사용자 인터페이스:
- 1 × 푸시 버튼 헤더
LED 전원 공급 장치
외부 5 V / 60 A 전원 공급 장치는 다음에 전원을 공급합니다:
모든 8개의 LED 스트립
전원 주입 케이블
LED 분배 터미널
ESP32 PCB를 통해 전체 LED 전류를 흐르게 하지 마십시오. 구리 트레이스와 커넥터가 이 전류에 맞게 특별히 설계되지 않았다면 더욱 그렇습니다.
LED 전원 연결을 위해 적절한 크기의 케이블, 퓨즈 및 분배 터미널을 사용하십시오.
전원은 설치 위치 여러 곳에서 주입되어 전압 강하를 줄여야 합니다. 이는 특히 가장 긴 스트립과 많은 LED에서 밝은 흰색을 표시하는 효과에 중요합니다.
프로젝트 펌웨어는 다음을 기반으로 합니다:
ESP32는 모든 여덟 개의 LED 스트립을 제어하며 애니메이션 선택 및 설정 변경을 위한 완전한 웹 인터페이스를 제공합니다.
펌웨어는 또한 MQTT를 통해 Home Assistant와의 통합을 지원합니다.
펌웨어에는 다음이 포함됩니다:
코드 소스는 여기에서 확인할 수 있습니다.
https://github.com/DanBendavid/AGAM-Controller.git
원문: https://www.instructables.com/Architectural-LED-Wall-Art/
https://www.instructables.com/Architectural-LED-Wall-Art/