A-197-3 Controller for RGB LED Stripes

Das Modul A-197-3 ist ein Controller-Modul zum Ansteuern von RGB-LED-Streifen. Der Streifen kann beispielsweise an die Innenkanten der Gehäuse A-100P6/P9/PMS6/PMS9/PMS12 geklebt werden, um damit die Module und die Verkabelung statisch oder dynamisch zu beleuchten. Insbesondere bei Live-Events ist die dynamische Beleuchtung passend zu den Sounds ein echter Eyecatcher. Für jede der 3 Farben (rot, grün, blau) steht ein manueller Regler zum Einstellen der Grundhelligkeit zur Verfügung. Zusätzlich ist für jede Farbe ein CV-Eingang mit Abschwächer vorhanden, so dass die LED-Farben dynamisch von Steuersignalen aus dem Modulsystem gesteuert werden können. Beispielsweise können hierfür drei Hüllkurven genutzt werden, die in dem aktuellen Patch vorkommen. Aber auch andere Ansteuerungen über LFO, Zufallsspannungen, Sequenzer, Midi-to-CV, Clock, Gate oder Trigger sind denkbar.

Hier die wichtigsten Eigenschaften des Moduls im Überblick:

• Controller-Modul zum statischen und dynamischen Ansteuern von RGB-LED-Streifen
• Bisher wurden RGB-LED-Streifen mit 1 m und 2 m erfolgreich getestet. Bei entsprechend dimensioniertem externen Netzteil sollten auch längere LED-Streifen problemlos funktionieren. Für die 3 Leistungstransistoren auf der Leiterplatte müssen dann aber u.U. Kühlkörper vorgesehen werden, damit diese nicht überhitzen.
• Manuelle Regler für Rot, Grün und Blau (kleine Potentiometer ohne Knöpfe) 
• CV-Eingänge mit Abschwächer für Rot, Grün und Blau (kleine Potentiometer ohne Knöpfe)
  Hinweise:
  die CV-Eingänge sind für Steuersignale, nicht für Audio-Signale gedacht, keine frequenzselektive Verarbeitung wie bei Lichtorgeln
  die CV-Eingänge sind normalisiert (R > G > B), d.h. solange in Buchse G kein Kabel eingesteckt ist wird hier das Steuersignal R verwendet und solange in Buchse B kein Kabel eingesteckt ist wird hier das Steuersignal G verwendet
• Kontroll-LED für jede Farbe
  Hinweis: da sich die Eigenschaften der LEDs des verwendeten Steifens von den im Modul verwendeten LEDs unterscheiden, sollten die LEDs am Modul nur zur groben Funktionskontrolle verwendet werden, sie korrespondieren nicht exakt mit den Helligkeiten der LEDs des LED-Strips, die Einstellung der Parameter sollte daher immer an Hand des LED-Streifens erfolgen, nicht der Kontroll-LEDs am Modul.
• Trimmpotentiometer für jede Farbe zur Einstellung der Grundhelligkeit/Offset (um das Modul an unterschiedliche LED-Streifen anpassen zu können). Ab Werk sind die Trimmpotentiometer so eingestellt, dass alle drei Farben der mitgelieferten LED-Streifen gerade dunkel sind, wenn die manuellen Regler auf Linksanschlag stehen und keine externe CV zugeführt wird.
• Da sowohl die Steuerelektronik wie auch die LEDs der RGB-LED-Streifen sehr schnell reagieren, sind auch schnelle optische Effekte realisierbar. Um beispielsweise einen Stroboskop-Effekt zu erhalten werden alle drei manuellen Regler auf Linksanschlag, alle drei CV-Regler auf Rechtsanschlag gedreht und nur der Steuereingang R verwendet. Dann erhält man (annähernd) weiße Lichtimpulse, wenn man zur Steuerung ein kurzes Hüllkurvensignal oder ein Rechtecksignal mit kurzer Pulsbreite für CVR verwendet (z.B. Master-Clock oder ein Vielfaches davon).
• Strombedarf mit 1m RGB-LED-Streifen ca. 800 mA maximal (alle 3 Farben volle Helligkeit), längere LED-Streifen entsprechend mehr
• An der linken oberen Ecke der Frontplatte befindet sich eine Aussparung, wo die Verbindung zu dem LED-Streifen hindurchgeführt werden kann. Das Modul sollte daher am linken Rand des Gehäuses montiert werden (oben links, wenn der ggf. gekürzte LED-Streifen nur an der Oberkante des Gehäuses angeklebt wird - oder in der zweiten oder dritten Reihe, wenn der LED-Streifen in Form eines umgekehrten "U" auf 3 Kanten geklebt wird)
• Auf der Leiterplatte befindet sich eine 4-polige Stiftleiste, an die der ab Werk mitgelieferte LED-Streifen aufgesteckt werden kann.
• Zusätzlich befindet sich auf der Leiterplatte eine alternativ verwendbare 4-polige Stiftleiste mit 2.54 mm Raster, an die der LED-Streifen (oder ein LED-Streifen anderer Bauform) angeschlossen werden kann. Eine passende 4-polige Buchse mit 30cm langen Drähten zur freien Verdrahtung wird mitgeliefert.
• Das Modul ist nur für LED-Streifen mit 12V Versorgungsspannung und gemeinsamer Anode/+12V mit 4-poligem Kabel (+12V/R/G/B) geeignet.
• Ein passender 1m langer, selbstklebender RGB-LED-Streifen wird kostenlos mitgeliefert (Breite 10 mm). Wegen möglicher Probleme bei der Installation (unsachgemäßes Aufkleben/Abziehen, Abknicken des Streifens etc.) unterliegt dieser aber nicht der Gewährleistung, sondern ist als kostenlose Zugabe zu betrachten.
• Zum Aufkleben des LED-Streifen müssen mindestens 10 mm Breite am Gehäuserand zur Verfügung stehen und der Untergrund muss geeignet sein. Beispielsweise sind A-100P6/P9/PMS6/PMS9/PMS12 geeignet. Der Untergrund sollte aber vor dem Aufkleben des LED-Streifens gereinigt werden, damit eine Staub- und Fett-freie Unterlage zur Verfügung steht. Die Low-Cost-Cases (A-100LCx) sind ohne Modifikationen nicht geeignet, da der zur Verfügung stehende Rand nicht breit genug ist und das Klebeband auf dem rohen Holz bzw. der schwarzen Beschichtung (bei den Vintage-Versionen) nicht gut hält. Hier muss man das Gehäuse ggf. modifizieren (z.B. zusätzliche Metall- oder Kunststoff-Streifen aus dem Baumarkt montieren, auf die die LED-Streifen geklebt werden).
• Da die LED-Streifen sehr viel Strom benötigen, kann ein externes +12V-Netzteil an der Frontseite angeschlossen werden, um die A-100-Stromversorgung nicht unnötig mit dem LED-Strom zu belasten (das Zusatz-Netzteil befindet sich dann außerhalb des A-100-Gehäuses). Zur Auswahl der Art der Stromversorgung befindet sich auf der Leiterplatte eine Steckbrücke, die entsprechend gesetzt wird (für die LED-Streifen ist keine hochwertige Stromversorgung wie die in den A-100-Gehäusen eingebauten Versorgungen erforderlich). Das externe Netzteil muss bei Bedarf separat bestellt werden. Es wird ein stabilisiertes Netzteil mit 12V Gleichspannung und 5,5/2,1 mm Kleinspannungs-Stecker benötigt (Pluspol innen). Mit anderen Spannungen arbeitet das Modul nicht korrekt ! Falls das Modul mit der Stromversorgung des A-100-Netzteils einwandfrei funktioniert, jedoch nicht mit dem externen Netzteil, so liegt mit Sicherheit das Problem an dem externen Netzteil (nicht +12V, nicht stabilisiert, zu hohe Restwelligkeit, unzureichender Strom etc.). Für LED-Streifen mit 1m wird ein Netzteil mit 1A empfohlen.
• Alternativ können die externen +12V auch über eine 2-polige Stiftleiste zugeführt werden, die sich auf der Leiterplatte des Moduls befindet. In diesem Fall muss das Zusatz-Netzteil vom Kunden innerhalb des A-100-Gehäuses installiert und verdrahtet werden (Elektronikkenntnisse zwingend erforderlich !). Im Zweifelsfall bitte die Lösung mit dem zusätzlichen Netzteil außerhalb des Gehäuses wählen, das an der Buchse der Frontplatte angeschlossen wird !
• Wichtiger Hinweis: Auch beim Betrieb mit externem Netzteil muss das Modul weiterhin an die A-100-Busplatine angeschlossen bleiben, da die Steuerelektronik mit +/-12V arbeitet und diese vom A-100-Bus geliefert werden. Das externe Netzteil liefert nur den benötigten Strom für die LED-Streifen !

Das folgende Dokument zeigt die Positionen und Funktionen der Trimmpotentiometer, Steckbrücken und Steckverbinder: A197_3_trimming_potentiometers_and_jumpers.pdf

Der erste Prototyp des A-197-3 eingebaut in einen A-100P9 ist in folgenden Videos zu sehen, die bei einem Workshop im Dezember 2018 bei Schneiders Laden in Berlin aufgenommen wurden:

Module A-197-3 is a control unit for RGB LED stripes. The LED stripe is glued e.g. to the inner edges of the cases A-100P6/P9/PMS6/PMS9/PMS12 to illuminate the modules and patching statically or dynamically. Especially during live events the dynamic illumination in sync with the sound is an eye-catcher. Each color (red, green, blue) has available a manual control for the background brightness and a CV input with attenuator that enables the dynamic brightness controlled by other control voltages of the modular system. For example three envelopes can be used which also control the loudness or filtering of sound processing modules. But even other control applications are possible, e.g. LFO, random voltages, clock/gate/trigger signals, sequencer, Midi-to-CV.

These are the most important features of the module:

• Control module for static or dynamic control of RGB LED stripes
• So far RGB LED stripes with 1m and 2m length have been tested. But with a sufficient external power supply even longer stripes should be no problem. It might be necessary to equip the three power transistors on the pc board with additional heat sinks to avoid overheating of the transistors.
• Manual controls for red, green and blue (small potentiometers without knobs)
• CV inputs with attenuators for red, green and blue (small potentiometers without knobs)
  Notes:
  The CV inputs are planned for CV signals (e.g. envelope generators, LFOs), not for audio signals with frequency selective processing like lighting consoles
  The CV inputs are normalled, i.e. signal CVR is used also for CVG provided that no plug is inserted into the CVG socket, and signal CVG is used also for CVB provided that no plug is inserted into the CVB socket
• Control LED for each color
  Notes: as the behaviour of the control LEDs differ from the behaviour of the LEDs used in the stripe the control LEDs should be treated only as a rough indicator, they do not exactly reflect the illumination of the LEDs in the stripe, to adjust the parameters in any case the LED stripe should be used and not the control LEDs of the module !
• The module has a trimming potentiometer available for each color for the adjustment of the basic brightness/offset of each color (to be able to adjust this parameter for different LED stripes). From the factory the trimming potentiometers are adjusted so that the LEDs of the stripe are just dark when the manual controls are fully CCW and no external CV signals are applied (or the CV attenuators are also fully CCW).
• Both the control electronics and the LEDs are very fast so that it's possible to realize even fast optical effects. To obtain e.g. a strobe effect all manual controls are fully CCW, all CV controls are fully CW and only CV input CVR is used. Then one obtains (nearly) white light pulses when short envelope signals or rectangle signals with small pulsewidth are used for CVR (e.g. the master clock signal).
• Required max. current with 1m RGB LED stripes: about 800 mA @ +12V (all three colors full brightness)
• The top left edge of the front panel features a gap for the lead-trough of the LED stripe cable. Therefore the module has to be mounted at the left edge of the case: top left if only the top edge of the case is used to glue the LED stripe, middle left or bottom left if the LED stripe is glued like a reverse "U" to three edges of the case
• The pc board is equipped with a pin header which can be used to connect the standard LED stripe that comes with the module
• In addition the pc board is equipped with a second pin header with 1/10" grid that can be used to connect the LED stripe that comes with the module or another suitable LED stripe supplied by the customer. The corresponding female connector with 30 cm long cables with open ends for free wiring is included.
• The module is suitable only for LED stripes with 12V power supply and common anode (+12V) with 4-wire cables (+12V/R/G/B).
• A suitable 1m long RGB LED stripe is added for free. Due to possible problems during installation (e.g. improper glueing/removing or folding of the stripe) it is not covered by warranty but should be treated as a free add-on.
• To install the LED stripe at least 10 mm width at the edge of the case have to be left and the substrate has to be suitable for the self-adhesive stripe (i.e. even and free of dust/grease). For example the A-100P6/P9/PMS6/PMS9/PMS12 are suitable. The aluminium rails of the case should be cleaned before the LED stripe is sticked on the rail. The low-cost cases (A-100LCx) are not suitable without modifications because the rim is too small and the self-adhesive stripes do not stick very good at the raw wood or the coating of the vintage versions. One would have to modify the low-cost cases e.g. by adding a metal or plastic band with at least 10 mm width from the hardware store to glue the LED stripes.
• As the LED stripes require a lot of current an external low-cost (wall-wart) power supply can be used for the LED stripes current to unburden the expensive high quality A-100 power supply (the LED stripes do not require a high quality supply like those built into the A-100 cases). To define the type of power supply (internal or external) for the LED stripe a jumper on the pc board is used. The external supply has to be ordered separately if required. A stabilized power supply with 12V DC output and 5.5/2.1 mm connector is required (polarity of the connector: plus = center). With other voltages the module does not work correctly ! If the module works as it should when powered by the internal  A-100 power supply but not with the external supply the problem is apparently caused by the external supply (not +12V, not stabilized, high ripple, unsufficient current or similar). A power supply with 1A is recommended for the 1m LED stripe.
• Alternatively the external power supply can be connected via a pin header on the pc board of the module. In this case the external supply has to be installed inside the housing by the customer. Sufficient electronic knowledge is required to install the additional power supply inside the housing ! In case of doubt please use the external power supply outside the housing connected to the socket at the front panel. 
• Important note: Even when the LED stripes are powered from an external 12V supply the module has to be connected to the A-100 bus because the control electronics requires +12V/-12V. The external supply provides only the current for the LED stripes. 

The following document shows the positions and functions of the jumpers, connectors and trimming potentiometers of the module: A197_3_trimming_potentiometers_and_jumpers.pdf

The first prototype of the A-197-3 built into an A-100P9 can be seen in these videos which have been recorded during a workshop in December 2018 at SchneidersLaden in Berlin: