[News] Les leds c’est la vie

Bonjour tout le monde !

Il y a quelques mois j’ai découvert le projet PixelStick. Le but de ce projet est (en gros) de faire une barre de light painting comme celles que j’ai pu réaliser par le passé, mais avec une bien meilleure résolution.
Ici on ne parle pas de 64 leds comme avec ma barre faite maison, mais de 200 leds 😉

Si vous suivez le blog régulièrement vous savez que j’adore tout ce qui touche au light painting et que je ne rate jamais une occasion de faire un projet sur le sujet.
En lisant la page Kickstarter du projet j’ai trouvé l’idée sympa, mais au final vu le prix j’ai fini par me dire que je pourrai surement faire quelque chose de bien plus fun par moi même.

Au début j’avais prévu de réaliser ce projet pour Noël, mais par souci d’approvisionnement en composants j’avais dû reporter le projet pour janvier.
Finalement il m’aura fallu bien plus longtemps que prévu pour commencer à entrevoir un début de réalisation. Et pour cause, je n’ai fini l’assemblage d’une partie des cartes du projet que la semaine dernière, après pas moins de 3 semaines de travail acharné et de montage à la chaîne.

Il est donc à présent temps de faire un petit article pour présenter le projet 😉

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Le projet

Bon, je vais être franc. Ce projet est complètement fou, à la limite du raisonnable.
Pas mal de choses sont encore assez floues, par exemple l’alimentation du montage et l’aspect sécurité des personnes aux alentours.

Pour faire simple, imaginez :
– une trottinette (ou un vélo, je verrai le moment venu),
– une barre de plus de 400 leds RGB, soit 100 watts de leds sur une ligne de 2.5m,
– un contrôleur ARM pour gérer tous les leds,
– une roue codeuse pour mesurer la vitesse de déplacement du montage,
– et une grosse batterie de voiture pour alimenter le tout.

À cela s’ajoutera bien évidemment un appareil photo numérique pour faire les prises de vues, mais ça ne fait pas partie en soi du montage 😉

C’est un projet monumental, j’ai donc fixé un budget maximum de 200€ (budget que je n’ai pas dépassé pour le moment, croisons les doigts pour la suite). 200€ c’est à peut prés le prix d’un PixelStick livré en France, j’espère donc – pour le même prix – pouvoir faire quelque chose de bien plus impressionnant 😉

C’est de loin un des plus grands projets que j’ai pu entreprendre, ça promet du lourd, du très lourd 🙂
J’espère seulement que rien ne viendra gâcher le spectacle.

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Le circuit

Faire une barre de plus de 400 leds RGB ne se fait pas avec des produits disponibles en boutique ou sur internet.
Les meilleurs rubans de leds RGB ne disposent que de 144 leds par mètre et ne sont en général pas vraiment « low cost ».
D’autres solutions existent comme les cartes « NeoPixel » d’Adafruit, mais vu les prix des dites cartes ça ne vaut vraiment pas le coup.

Pour ce projet j’ai donc dû faire mes propres cartes pour monter les leds (des WS2812B, ce sont des leds RGB « low cost made in china » avec un contrôleur de couleur/luminosité intégré).

Comme j’allais avoir besoin d’un certain nombre de cartes et que celles-ci aller être soudées avec un four de recuisons j’ai fait fabriquer mes cartes par SeeedStudio, un fabriquant chinois bien connu des DIYer.
Pour moins de 20$ (et après 15 jours d’attente) j’ai reçu mes 5 cartes et une carte gratuite en bonus (quand il reste de la place sur un panneau de pcb SeeedStudio rajoute une carte gratuite par-ci par-là en général).

J’aurai pu graver les cartes moi même, mais je n’aurai jamais eu une finition aussi propre qu’avec un vrai fabricant de pcb.
J’aurai aussi pu faire des cartes de 50cm de long pour réduire le nombre total de cartes, mais cela m’aurait coûté une fortune en plus de me forcer à utiliser un logiciel de CAO autre qu’Eagle (limité à 8x10cm pour la version gratuite).

Pour réduire les coûts de fabrication, j’ai fait des cartes de 10cm de long et j’ai mis 5 cartes par panneau de 10x10cm.
Ainsi avec 5 panneaux je me retrouve au final avec 25 cartes (30 en réalité puisse que j’ai eu un panneau en plus).
Pour 20$ frais de port compris, c’est pas mal 😉

Remarque : Le design de la carte doit vous rappeler quelque chose 😉
C’est justement le typon de cette carte que j’ai utilisé pour mon article sur les stencils de soudure DIY.

Après un rapide passage à la scie pour découper les différents panneaux, tous les circuits sont prêts à passer à l’étape suivante : l’assemblage.

J’espère qu’un jour SeeedStudio lancera une option (payante ou non) pour faire la découpe des panneaux avec plusieurs cartes dessus, mais bon, ce n’est pas prévu pour le moment.

Ps : Pour les découpes j’utilise une scie de table miniature pour modéliste, une Proxxon FET pour être précis.
Elle fait des découpes droites et précises, sans enlever trop de matière (2mm environ), c’est tiptop.

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Parenthèse technique

Chaque segment de 10cm se compose de 17 leds WS2812B.
Pourquoi 17 ?
Tout simplement parce que je ne peux pas physiquement mettre plus de leds sur un segment 🙂
J’ai laissé un espace entre chaque leds d’un tout petit millimètre, c’est le minimum possible.

Les condensateurs de découplage (obligatoire pour les leds WS2812 du fait de la présence du contrôleur de couleur/luminosité intégré) sont de l’autre côté du circuit.
Ce n’est pas le meilleur endroit possible, mais bon …

Chacun des segments consomme entre 500 et 700mA, au total avec tous les segments câblés l’alimentation devra supporter 20A.
Pour le moment j’utilise une alimentation à découpage, mais sur le montage final il faudra que je trouve une batterie suffisante.

Autre chose intéressante : la fréquence maximum de rafraîchissement.
Avec les WS2812 le temps minimum entre deux rafraîchissements est de : T (en µs) = 50 + 30N (avec N le nombre de pixels).
Pour 17 leds cela fait donc une fréquence maximum de 1785Hz, après un rapide calcul, mon vélo/trottinette pourra rouler à +25Km/h sans problème d’affichage.
Autant dire que je vais pouvoir m’amuser si je trouve une belle route en ligne droite 😉

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Assemblage

L’assemblage des leds m’a pris un temps fou …

Pour accélérer le montage j’ai utilisé mon four de recuisons pour CMS (je ferai un article sur le sujet d’ici peu).
J’ai aussi utilisé un stencil fait maison et de la patte à souder pour ne pas avoir à souder chaque led une par une à la main.

Monter une carte se résumait ainsi à :
– appliquer la patte à souder avec le stencil et une raclette,
– poser les leds avec une pince de précision,
– mettre 4 cartes dans le four,
– lancer la cuisson,
– tester les cartes et recommencer le processus avec un nouveau lot de cartes.

Mais même avec un processus aussi rapide il m’a fallu 3 semaines pour assembler 30 cartes.
C’est l’étape de test de chaque carte qui a pris le plus de temps au final.
Entre chaque test je devais attendre 5 bonnes minutes, ces petites leds sont extrêmement lumineuses.

Justement pour le test des cartes j’ai dû faire un montage spécial rien que pour cela.
Mais rien de bien spectaculaire, c’est juste une carte arduino avec un gros condensateur, une résistance et des connecteurs enfichables.

Le protocole de test était lui aussi assez sommaire.
En utilisant la librairie NeoPixel d’Adafruit je faisais s’afficher une série de couleur rouge, vert, bleu puis blanc sur chaque segment à tester.
Si tout allait bien le segment allait directement dans le sachet de cartes finies, sinon je sortais le fer à souder pour corriger le problème si possible.

Ce qui m’a surpris c’est que sur 500 leds, un peu moins de 25 leds avaient un problème.
Le problème le plus récurrent était que la led bleu ne fonctionnait tout simplement pas.
En regardant de plus près, j’ai remarqué que sur chacune des leds posant problème le vernis transparent qui recouvre les diodes s’était craquelé. Coupant ainsi au passage un des fragiles fils d’or reliant le contrôleur interne aux diodes.

Je ne sais pas trop d’ou pouvait venir le problème, mais en augmentant la durée de préchauffage et en diminuant un peu la température de recuisons le problème ne s’est plus manifesté.
20 leds de perdues n’est pas bien grave, ça ne représente que 6€ de leds, ce n’est pas la fin du monde.

PS : Vous remarquerez que je travaille dans des conditions optimums … ou pas 🙂
Mon bureau commence sérieusement à être envahi de truc divers et varié.

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Le résultat

Il reste encore à fabriquer les petites cartes qui vont faire la liaison entre chaque segment, mais pour le moment voilà ce que ça donne :

Ça fait beaucoup de leds !
J’ai hâte de voir ce que tout ça va donner une fois assemblé et fixé sur un profilé en aluminium 🙂

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En attendant la suite, bon WE à toutes et à tous 😉

L’article n°6 du projet avec les matrices RGB est en cours d’écriture, de même que l’article sur mon four de recuisson.
La suite au prochain épisode.