Contrôle de DEL via microcontrôleur

J’ai toujours eu envie de créer avec des bandes DEL.

En créativité numérique, la lumière m’a toujours semblé être un médium particulièrement riche à la fois malléable et chargé de potentiel créatif. Je suis depuis longtemps fasciné par les œuvres du collectif Scale, qui représente selon moi l’un des meilleurs exemples d’utilisation artistique et innovante du DEL.

Même si j’ai un parcours plutôt technique, je n’avais encore jamais touché à l’électronique. Je me suis donc lancé tête première dans l’inconnu, avec l’envie d’apprendre à créer des projets lumineux, tout en découvrant les contraintes et les possibilités qu’offre cette technologie.

Étape #1: Le choix des DELs

La première étape fût pour moi le choix des bandes leds. C’est ce choix qui déterminera l’ensemble des composantes nécessaire à la réalisation du projet. Il existe une multitude de modèles. J’ai commencé à comparer les plus populaires qualités versus prix.

Je me suis tourné vers les WS2815 parce qu’elles sont plus fiables sur de longues distances grâce à leur double ligne de données, restent relativement abordables et fonctionnent en 12 V. Dans le contexte de mes projets, une tension plus élevée me permet non seulement de réduire les pertes de courant sur de longues sections, mais aussi d’utiliser des fils avec un calibre (AWG) plus petit, donc moins couteux. Cela simplifie la distribution de l’alimentation, réduit les couts liés au câblage, et me donne plus de liberté pour positionner mes bandes DEL sans multiplier les points d’injection d’énergie.

Étape #2: Calcul de la puissance électrique

Dans le cadre de mon installation, je prévois utiliser un maximum de 8 bandes de 5 mètres de WS2815, soit un total de 40 mètres. Ces bandes comportent 60 DEL par mètre, et chaque mètre consomme environ 1,2 ampère à 12 V. J’ai donc effectué le calcul suivant : 1,2 A/m × 40 m = 48 ampères au total.

Cela représente une charge importante, ce qui m’a poussé à choisir une alimentation 12 V capables de fournir au moins 50 A. Pour une distribution sécurisée et organisée, j’ai aussi intégré une boite de dérivation avec des fusibles, ce qui me permet d’alimenter chaque bande de façon indépendante. Ce système de protection me donne la tranquillité d’esprit nécessaire pour éviter les surcharges ou les courts-circuits, tout en facilitant le câblage. Cette étape a été essentielle pour mieux comprendre la relation entre longueur de bande, consommation et infrastructure électriques adaptée.

Étape #3: Contrôler les DEL

Maintenant que je savais quelles bandes utiliser et comment les alimenter correctement, il me restait à trouver la meilleure façon de les contrôler depuis TouchDesigner. J’ai commencé par faire des recherches sur les microcontrôleurs disponibles, en considérant un budget limité pour cette première phase d’exploration. Mon choix initial s’est porté sur des modèles accessibles comme l’ESP32 et l’Arduino Mega.

J’ai expérimenté plusieurs protocoles de communication réseau — UDP, OSC, MQTT, HTTP et ArtNet — pour voir lequel répondrait le mieux à mes besoins. L’un des principaux défis était que chaque contrôleur devait pouvoir gérer au moins 300 DEL en Ethernet, ce qui représente 300 × 3 = 900 bytes par trame, car chaque DEL nécessite trois canaux (rouge, vert, bleu) codés sur 8 bits chacun.

Le problème, c’est que certains microcontrôleurs, comme l’Arduino Mega, ne disposaient pas d’un mémoire tampon assez grande pour gérer autant de données d’un seul coup, ce qui causait des délais importants, voire des plantages. Pour contourner cela, j’ai dû diviser les paquets UDP manuellement dans TouchDesigner, puis les reconstruire sur le microcontrôleur. Cette approche fonctionnait, mais elle restait instable et difficile à maintenir.

Je me suis alors tourné vers ArtNet, un protocole pensé spécifiquement pour l’éclairage DMX/DEL, qui gère automatiquement le découpage des données en univers DMX. En parallèle, j’ai opté pour des ESP32, plus puissants que les Arduino classiques et capables de gérer un plus grand volume de données en RAM.

L’option d’utiliser des ESP32 avec module Ethernet n’était pas viable à ce stade, car elle s’est révélée peu fiable et peu supportée. J’ai donc mis en place un réseau Wi-Fi local avec un routeur dédié, où chaque ESP32 recevait une adresse IP via DHCP, ce qui me permettait de leur envoyer les données correctement depuis TouchDesigner.

Pour la réception ArtNet côté microcontrôleur, j’ai utilisé la librairie ArtnetWifi.h, compatible avec les ESP32, qui s’est avérée stables et relativement simples à intégrer dans mon workflow.

Étape #4: Premiers projets concrets

À partir de tous ces explorations et apprentissages, j’ai pu co-créer une première installation interactive pour le magazine Le Culte de l’UQAM, utilisant les ESP32, TouchDesigner et des bandes WS2815. Ce projet m’a permis de mettre en pratique l’ensemble des connaissances acquises, de la gestion électrique à la transmission réseau en passant par le contrôle en temps réel des animations lumineuses. En parallèle, un deuxième projet plus ambitieux, basé sur une structure de tubes lumineux interactifs, est actuellement en cours de création.

Conclusion, limites observées et pistes pour l’avenir

Cela dit, malgré les résultats encourageants, j’ai constaté que l’utilisation du Wi-Fi reste parfois instable, avec des délais perceptibles lors de l’envoi rapide ou soutenu de données, particulièrement au-delà de 120 DELs contrôlées en simultané. Pour mes prochains projets, surtout ceux à plus grande échelle ou nécessitant une synchronisation précise, je compte me tourner vers des solutions plus robustes et spécialisées, possiblement en filaire ou en utilisant des microcontrôleurs et protocoles mieux adaptés à la charge et à la fiabilité requises. Ce processus d’exploration m’a donc permis de poser des bases solides, tout en identifiant les limites techniques à dépasser pour les étapes à venir.