diplomová práce

Realizace scénického osvětlení pomocí prototypu LED trubic

Text práce 5.45 MB Příloha 6.42 MB

Autor práce: Ing. Vilém Brouček

Ak. rok: 2025/2026

Vedoucí: Ing. Marek Sikora, Ph.D.

Oponent: Ing. Ondřej Krajsa, Ph.D.

Abstrakt:

Tato diplomová práce se zabývá návrhem a konstrukcí sady šesti bezdrátově ovládaných ARGB LED trubic. Nejprve je analyzováno a testováno stávající řešení, následně jsou navrženy a diskutovány možnosti jeho úprav. Ty zahrnují zejména eliminaci zpoždění, realizaci časové synchronizace, implementaci opatření proti výpadkům signálu, rozšíření zařízení o dvoubarevné efekty a vytvoření mobilní aplikace.
V rámci práce byl navržen nový hardware a software využívající mikrokontroléry STM32 a radiofrekvenční moduly s integrovanými obvody Si4432, které uvedené požadavky řeší. Součástí práce je také podrobný popis jednotlivých částí nového řešení včetně obsluhy zařízení. Dále jsou zdůvodněny postupy při návrhu desek plošných spojů i při tvorbě programu pro mikrokontroléry.
Práce se rovněž věnuje vývoji knihoven pro obsluhu RF modulů a tvorbě mobilní aplikace pro operační systém Android, která představuje alternativu k~řízení pomocí protokolu DMX512 a umožňuje ovládání zařízení prostřednictvím Bluetooth.
Závěrečná část práce popisuje tvorbu scénických MIDI stop a praktické testování celého zařízení.

Klíčová slova:

ARGB LED, Bluetooth, bezdrátově řízené osvětlení, DMX512, HC-05, LED pásek, scénická technika, Si4432, SK6812, STM32, RF modul, vývoj aplikace pro Android

Termín obhajoby

11.06.2026

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Průběh obhajoby

Otázky oponenta: Jakým způsobem byste navrhl metodiku měření latence a synchronizace trubic, tedy zpoždění od změny DMX512 signálu až po změnu světelného výstupu na LED pásku, včetně vyhodnocení jitteru mezi jednotlivými trubicemi? V práci uvádíte použití RF komunikace v pásmu 433 MHz. Jak byste ověřil, že výsledné zařízení splňuje legislativní požadavky na vysílací výkon, šířku pásma a klíčovací poměr? Jaké úpravy by byly nutné, pokud by měření prokázalo překročení limitů? Při ztrátě RF paketu trubice zhasne a čeká na další datový paket. Jak byste navrhl pokročilejší mechanismus resynchronizace, aby se trubice po krátkém výpadku znovu zapojila do efektu bez viditelného probliknutí nebo fázového posunu? Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Student obhájil diplomovou práci a odpověděl na otázky členů komise a oponenta.

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Audio inženýrství (MPC-AUD)

Specializace

Zvuková produkce a nahrávání (AUDM-ZVUK)

Složení komise

prof. Ing. Kamil Říha, Ph.D. (předseda)
MgA. Michal Indrák, Ph.D. (místopředseda)
MgA. et Mgr. Ondřej Jirásek, Ph.D. (člen)
Ing. Šimon Skvaril (člen)
Mgr. Tomáš Staudek, Ph.D. (člen)

Posudek vedoucího
Ing. Marek Sikora, Ph.D.

Student ve své diplomové práci vytvořil prototyp šesti bezdrátových LED trubic ovládaných skrze protokol DMX a mobilní aplikaci. Práce navazuje na jinou diplomovou práci z dřívějších let, ale značným způsobem ji přepracovává, rozšiřuje a teprve v této práci jsou výsledkem plně funkční trubice dle zadání vedoucího. Výsledek práce je mimořádně konkurenceschopný produkt využitelný pro osvětlování živých koncertů, scén při natáčení videoklipů, či jiných eventů. Díky podpoře DMX protokolu lze trubice ovládat standardizovaným způsobem ve světě světelné techniky. Trubice byly vyvíjeny ve spolupráci s rockovou skupinou a byly testovány na několika koncertech. Trubice zvládly překonat všechny nástrahy produkčního prostředí, jako je rušení, dosah, synchronizace, automatizace skrze DMX a budou nadále využívány jako součást světelné techniky skupiny.
Student splnil všechny stanovené cíle a prokázal schopnost řešit složité inženýrské problémy napříč hardwarem i softwarem. Student pravidelně konzultoval a účastnil se i koncertů spolupracující kapely. Po formální stránce práce neobsahuje žádné závažné nedostatky. Výsledný počet bodů navržený vedoucím: 100

Známka navržená vedoucím: A

Student se v diplomové práci zabývá realizací scénického osvětlení pomocí bezdrátově ovládaných LED trubic. Práce navazuje na předchozí prototyp, který byl výrazně přepracován a rozšířen. Výsledkem je funkční systém s vysílačem, ovládáním přes DMX512, mobilní aplikací a připravenými MIDI stopami.

Za hlavní přínos práce považuji rozsáhlou praktickou realizaci a schopnost autora identifikovat zásadní nedostatky původního řešení, zejména latenci, problémy se synchronizací, omezení RF modulů HC-12 a blokující části programu. Přechod na platformu STM32, přímé řízení RF modulu Si4432 přes SPI, využití DMA pro řízení LED pásků a návrh vlastního komunikačního protokolu představují technický posun. Pozitivně hodnotím také reálné ověření systému při použití na koncertech.

K práci mám však několik výhrad. Především chybí podrobnější kvantitativní ověření výsledků. Práce by měla obsahovat měření latence, jitteru mezi trubicemi, ztrátovosti paketů, dosahu, výdrže akumulátoru, proudového odběru a RF parametrů. Řada závěrů je založena spíše na praktickém pozorování než na přesné měřicí metodice.

Za slabší konstrukční stránku považuji použití vývojových desek Blue Pill a dalších hotových modulů osazených do patic. Pokud již byly navrhovány nové DPS, bylo by vhodnější integrovat mikrokontrolér, RF část, Bluetooth i napájecí obvody přímo na vlastní desku. Řešení by bylo mechanicky spolehlivější, čistší, lépe opakovatelné a bližší finálnímu výrobku. Po formální stránce je práce přehledná a logicky členěná. Experimentální část je vzhledem k rozsahu realizace poměrně stručná.

Zadání považuji za splněné. Otázky k obhajobě:
  1. Jakým způsobem byste navrhl metodiku měření latence a synchronizace trubic, tedy zpoždění od změny DMX512 signálu až po změnu světelného výstupu na LED pásku, včetně vyhodnocení jitteru mezi jednotlivými trubicemi?
  2. V práci uvádíte použití RF komunikace v pásmu 433 MHz. Jak byste ověřil, že výsledné zařízení splňuje legislativní požadavky na vysílací výkon, šířku pásma a klíčovací poměr? Jaké úpravy by byly nutné, pokud by měření prokázalo překročení limitů?
  3. Při ztrátě RF paketu trubice zhasne a čeká na další datový paket. Jak byste navrhl pokročilejší mechanismus resynchronizace, aby se trubice po krátkém výpadku znovu zapojila do efektu bez viditelného probliknutí nebo fázového posunu?
Výsledný počet bodů navržený oponentem: 90

Známka navržená oponentem: A

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová