Rgb-светодиоды: адресуемая светодиодная лента arduino+

Rgb-светодиоды: адресуемая светодиодная лента arduino+

УПРАВЛЯЕМ RGB СВЕТОМ С ARDUINO

RGB светодиод или лента – очень крутая штука, ведь используя даже 8-ми битный ШИМ (0-255) мы можем получить 16.7 миллионов цветов и оттенков! Рассмотрим подключение светодиодов и лент к Arduino.

Светодиоды

Светодиоды можно питать от пинов Arduino, естественно через токоограничивающий резистор на 150-300 Ом (больше – меньше яркость). Для плавного управления яркостью каждого канала подключать нужно к ШИМ пинам (D3, D5, D6, D9, D10, D11 на Arduino Nano/UNO/Pro Mini). Светодиод с общим катодом подключается общей ногой на GND, с общим анодом – на VCC (т.е. на 5V).

Светодиодные ленты через драйвер

RGB светодиодные ленты обычно имеют общий анод, т.е. общий канал 12 Вольт.

Для управления цветом можно использовать так называемый LED amplifier (бывает RGB и RGBW). Купить на Aliexpress

Светодиодные ленты через транзисторы

Вместо драйвера можно использовать полевые транзисторы, схема вот такая:

Какие транзисторы? Вот мой список транзисторов в корпусах to220: IRF3704ZPBF, IRLB8743PBF, IRL2203NPBF, IRLB8748PBF, IRL8113PBF, IRL3803PBF, IRLB3813PBF, IRL3502PBF, IRL2505PBF, IRF3711PBF, IRL3713PBF, IRF3709ZPBF, AUIRL3705N, IRLB3034PBF, IRF3711ZPBF

В корпусах D-PAK: IRLR024NPBF, IRLR024NPBF, IRLR8726PBF, IRFR1205PBF, IRFR4105PBF, IRLR7807ZPBF, IRFR024NPBF, IRLR7821TRPBF, STD60N3LH5, IRLR3103TRPBF, IRLR8113TRPBF, IRLR8256PBF, IRLR2905ZPBF, IRLR2905PBF

Также можно распаять платку

БИБЛИОТЕКА GYVERRGB

GyverRGB v1.16

Мощная библиотека для удобного управления RGB светодиодами и лентами для Arduino

  • 1530 значений для colorWheel
  • Работа в пространстве RGB
  • Работа в пространстве HSV
  • Установка цвета в формате HEX
  • Установка цветовой температуры
  • 16 предустановленных цветов
  • Настройка полярности ШИМ
  • Функция плавной смены цвета
  • Ограничение тока (по расчёту)
  • Регулировка общей яркости
  • Поддержание яркости LED ленты по мере разряда АКБ
  • Возможность управления 6-ю RGB диодами/лентами с одной Arduino (встроенный генератор ШИМ на ВСЕХ 20 пинах atmega328)
  • Режим с настройкой частоты ШИМ
  • Матрица коррекции LUT
  • Коррекция по минимальному сигналу ШИМ
  • CRT гамма-коррекция яркости

Поддерживаемые платформы: все Arduino (используются стандартные Wiring-функции)

Подключение светодиодной ленты к Ардуино

Подключение светодиодной ленты к Arduino ► рассмотрим, как подключить LED ленту через транзистор для умного освещения дома или декоративной подсветки.

Включение светодиодной ленты от Arduino производится через транзистор, так как LED лента работает от 12 Вольт, а пины Ардуино выдают напряжение только 5 Вольт. Рассмотрим, как подключить светодиодную ленту к микроконтроллеру для создания умного освещения в доме или создания декоративной подсветки. На этой странице мы разместили схемы и скетчи для подключения LED ленты с подробным описанием.

Управление светодиодной лентой 12 Вольт через Ардуино можно сделать с помощью реле или транзистора. В первом случае при включении / выключении будет слышен щелчок срабатывания магнитного реле, что многих будет раздражать. Кроме того, реле не позволит сделать эффект плавного затухания освещения. Транзистор не имеет перечисленных минусов, а конечное устройство будет более компактным.

Как подключить светодиодную ленту к Ардуино

Для занятия нам понадобятся следующие детали:

  • плата Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
  • источник постоянного тока 12 Вольт;
  • светодиодная лента;
  • полевые / биполярные транзисторы;
  • реле Ардуино 12 Вольт;
  • датчик движения;
  • макетная плата;
  • резисторы;
  • провода «папа-папа», «папа-мама».

Подключение светодиодной ленты к Ардуино через реле

На картинке мы представили первый вариант подключения светодиодной ленты к Ардуино: через реле, а полевой транзистор рассмотрим далее. Первый и второй скетч, размещенные ниже, можно применять на двух схемах. Третий пример с плавным включением / затуханием можно использовать только в схеме с транзистором. После сборки схемы загрузите следующие примеры программ в плату Arduino.

Программа для светодиодной ленты Ардуино

Пояснения к коду:

  1. Для зажигания LED ленты через реле можно использовать цифровой пин;
  2. Код повторяет программу для мигания светодиода на Ардуино;
  3. Для данного примера датчик движения к Ардуино можно не подключать.

Скетч для светодиодной ленты с датчиком движения

Пояснения к коду:

  1. В выражении if (millis() – counttime > 10000) можно поставить любое значение в миллисекундах, при котором свет не будет выключаться;
  2. Задержка delay(200); может влиять на скорость срабатывания датчика, но позволяет немного разгрузить процессор.

Как подключить LED ленту через транзистор

Биполярный или полевой транзистор позволяет плавно включать LED ленту и регулировать яркость освещения в доме на Ардуино. Для примера мы взяли RGB LED ленту, чтобы переключать разные цвета. Можно использовать и обычную ленту 12 Вольт. Соберите схему, как на картинке и загрузите в плату следующий пример кода. Если у вас остались вопросы — оставляйте их в комментариях к этой записи.

Адресная светодиодная лента ws2812 и Arduino

Адресная светодиодная лента – это украшение любого проекта Arduino. С ее помощью вы можете создавать светомузыку, умную подсветку для телевизора, бегущие строки и другие проекты, в которых требуется отобразить информацию на широком экране. Благодаря встроенным контроллерам, вы можете управлять каждым из светодиодов ленты в отдельности, управляя ими как пикселями на экране. В этой статье мы разберемся, как работает адресная светодиодная лента, как ее подключить к Ардуино и какие библиотеки лучше использовать для управления.

Адресные светодиодные ленты

Светодиодная лента – это набор связанных светодиодов, на которые может одновременно подаваться напряжение питания. Обычные ленты хорошо всем знакомы, они используются сегодня повсюду. В адресной светодиодной ленте так же используются светодиоды, но светоизлучающий диод может управляться отдельно и независимо от других. Таким образом, адресные ленты можно использовать для более интеллектуального управления световым потоком на отдельных участках ленты, включая или выключая подсветку в нужное время и в нужном месте.

Адресная светодиодная лента WS2811

Сегодня наибольшей популярностью пользуются разноцветные светодиодные ленты RGB-формата, позволяющие получать множество цветов. Благодаря конструкции есть возможность управления цветом каждого светодиода, что позволяет создавать оригинальные световые эффекты. Главное отличие адресной светодиодной ленты от обычной RGB ленты – это наличие специальных контроллеров (конструктивно выполненных в виде микросхем) возле каждого светодиода, что и дает возможность индивидуальной адресации и регулирования каждого оттенка.

Как правило,л ента содержит 3-4 контакта для подключения. Два вывода используются для питания – 5 Вольт и земля, остальные один или два – логический, для управления свечением.

Управление умной лентой производится по цифровому протоколу. Это значит, что без управляющего контроллера управлять устройством нельзя. Кстати, при прикосновении к цифровому входу может загореться несколько диодов – это связано с тем, что появляются помехи, которые контроллер принимает за команды.

Самыми популярными адресными светодиодными лентами являются устройства на чипах WS2812b и WS2811. В первом случае чип находится прямо внутри светодиода, то есть один прибор управляет свечением одного излучающего диода. Питание ленты составляет 5 вольт. Во втором случае чип помещается отдельно, и к нему подключаются 3 диода. Мощность – 12 вольт.

Купить адресную светодиодную ленту

Ленты ws2812 достаточно распространены на российском рынке, их без труда можно найти в многочисленных специализированных магазинах. Можем посоветовать интернет-магазин Giant4.Ru с достаточно широким ассортиментом различных светодиодных лент и вполне низкими ценами, сопоставимыми с али. Если же есть возможность и желание ждать товар с Алиэкспресса, то ниже мы собрали вместе некоторые популярные варианты у надежных поставщиков:

Как работает адресная светодиодная лента

Принцип работы ленты следующий. Она поделена на сегменты, в каждом из которых находятся светодиод и конденсатор. Они все подключены параллельно, а данные передаются последовательно от одного сегмента к другому. Управление осуществляется контроллером, в котором прописывается программа функционирования. Управлять лентой можно через платформу Ардуино.

Маркировка адресной ленты:

  • Black PCB / White PCB – цвета подложки;
  • 1м/5 м – длина адресной ленты;
  • 30/60/74 и т.д. – сколько светодиодов приходится на 1 метр ленты;
  • IP30, IP65, IP67 – степень влаго- и пылезащищенности ленты =.

Адресные светодиодные ленты используются для сборки полноценных модулей, в конструировании ламп с управлением soft lights, для декоративной подсветки, в построении диодных экранов уличной рекламы.

Видео инструкции и ролики

Обучающее видео на канале HomeMade:


Видео по созданию бегущей строки на базе ленты ws2112

Лента на базе ws2812b

Лента на чипе ws2812b является более совершенствованной, чем ее предшественник. ШИМ драйвер в адресной ленте компактен, и размещается прямо в корпусе светоизлучающего диода.

Основные преимущества ленты на основе ws2812b:

  • компактные размеры;
  • легкость управления;
  • управление осуществляется всего по одной линии + провода питания;
  • количество включенных последовательно светодиодов не ограничено;
  • невысокая стоимость – покупка отдельно трех светодиодов и драйвера к ним выйдет значительно дороже.

Лента оснащена четырьмя выходами:

  • питание;
  • выход передачи данных;
  • общий контакт;
  • вход передачи данных.

Максимальный ток одного адресного светодиода равняется 60 миллиамперам. Рабочие температуры лежат в пределах от -25 до +80 градусов. Напряжение питания составляет 5 В +-0,5.

ШИМ драйверы ленты 8-мибитные – для каждого цвета возможно 256 градация яркости. Для установки яркости нужно 3 байта информации – по 8 бит с каждого светодиода. Информация передается по однолинейному протоколу с фиксированной скоростью. Нули и единицы кодируются высоким и низким уровнем сигнала по линии.

1 бит передается за 1,25 мкс. Весь пакет из 24 бит для одного светодиода передается за 30 мкс.

Пример подключения к ардуино

Любая адресная светодиодная лента имеет начало и конец, которые важно не перепутать во время сборки. На них есть специальные обозначающие стрелки, которые указывают направление сигнала.

Лента ws2812B подключается к Ардуино следующим образом.

Лента ws2812B подключается к Ардуино следующим образом

Еще один вариант подключения:

Подключение ws2128 к Ардуино

Выходы питания с ленты 5В и земля соединяются с соответствующими контактами на микроконтроллере Ардуино. При подключении отрезка с более чем 13 светодиодами потребуется выносной блок питания. Земля и минус блока питания должны быть соединены друг с другом. DINможно подключить к любому цифровому порту на Ардуино. Он используется для получения данных с контроллера.

Цифровой вход ленты идет на вход контроллера, поэтому между ними нужен токоограничивающий резистор номиналом 100-500 Ом. С его использованием нагрузка на пин будет ниже. На другом конце ленты также есть 3 контакта, к которым можно подключить отрезки различной длины.

Каждый блок ленты состоит из трех светодиодов. Соответственно, для управления подсветкой потребуется 3 байта – по одному на каждый свет. Каждый байт принимает значение от 0 до 255 – это значит, что есть возможность задания более 16 миллионов оттенков.

Данные передаются следующим образом:

  • ШИМ драйвер забирает первые 3 байта, остальные передаются на выход D0;
  • затем пауза длительностью 50 мкс;
  • второй драйвер принимает следующие 3 байта.И так далее.
  • Когда длительность задержки становится более 50 мкс, передача окончена и начинается второй цикл.

Причины проблем при работе с адресной светодиодная лентой:

  • неправильное соединение с землей;
  • сигнальный провод идет не в начало схемы;
  • перепутаны земля и 5 В;
  • если получаются цвета ближе к красному, проблема с блоком питания, пайкой линии или слишком тонкие провода;
  • после подключения без резистора пин на Ардуино может сломаться, поэтому придется переключать на другой.

Библиотеки Ардуино для работы со светодиодной лентой

Для управления адресной светодиодной лентой существует 3 библиотеки: FastLED, AdafruitNeoPixel и LightWS2812. Наиюолее популярной является первая. Она поддерживает все версии Ардуино и различные протоколы данных, которые используются не только для адресной ленты. Но надо иметь в виду, что FastLED более ресурсоемкая.

Вторая библиотека, AdafruitNeoPixel, чаще используется при работе со светодиодными кольцами. Возможностей меньше, скорость ниже, но она менее требовательна к ресурсам, в ее составе только самое нужное. Поддерживает все версии Ардуино. Третья библиотека используется не очень часто.

Работать с библиотеками FastLED и Adafruit NeoPixel одинаково просто. Их отличия заключаются в функциональности и объеме занимаемой памяти.

Основные моменты подключения ленты:

  • Команды передаются друг за другом, и нужно не перепутать начало и конец. D1 принимает команды, D0 используется для подключения дополнительных отрезков.
  • Для подключения цифрового входа нужно резистор.
  • При монтаже адресной светодиодной ленты нельзя допускать статического электричества.
  • Если между лентой и Ардуино расстояние более 15 см, сигнальный провод и землю нужно перекрутить в косичку. Это поможет избежать наводок.
  • Питание. Каждому светодиоду в сегменте нужно 20 мА. Суммарный ток будет составлять 60 мА. Нужно просчитать общий ток ленты, и, исходя из полученного значения, подбирать блок питания. Например, лента длиной 1 м с 60 диодами будет потреблять 60*60=3600 мА=3,6 Ампер. Блок питания подбирается с похожей мощностью.
  • Силовые точки должны быть запаяны качественно. Провода должны иметь такое сечение, чтобы выдерживать подаваемую нагрузку. Минимальное сечение 1,5 кв.м. При тонких проводах заданный программно белый цвет будет отдавать красным оттенком.
  • Помехи. Лента, которая мигает, может создать помехи на линии. Если она с контроллером получает напряжение от одного источника, то помехи пойдут на микроконтроллер. Это может привести к нестабильности работы и различным сбоям. Решением проблемы будет установка электролитического конденсатора емкостью 470 мкФ на питание микроконтроллера и конденсатор на 1000 или 2200 мкФ на питание ленты.
  • Если лента и устройство управления питаются от источников с разным напряжением, нужно использовать преобразователь уровня.
  • Рекомендуется подавать на ленту менее 5 В питания.
  • Питание в длинной ленте советуется распределить по всей длине. В ином случае моет произойти перегрев токопроводящих дорожек.
  • На ленте имеется толстый слой меди. От точки питания по ленте может падать напряжение. Для удаления подобной проблемы нужно дублировать питание при помощи медного провода сечением минимум 1,5 кв.м. через каждый метр.

Соблюдение основных моментов и следование инструкции позволяет самостоятельно подключить адресную светодиодную ленту к вашему проекту.

RGB-светодиоды: адресуемая светодиодная лента

В данной статье мы расскажем о цветных светодиодах, отличии простого RGB-светодиода от адресуемого.

Также мы дополним материал информацией о сферах применения, о том, как они работают, каким образом осуществляется управление со схематическими картинками подключения светодиодов.

1. Вводная информация о светодиодах

Светодиоды – электронный компонент, способный излучать свет. Сегодня они массово применяются в различной электронной технике: в фонариках, компьютерах, бытовой технике, машинах, телефонах и т.д. Многие проекты с микроконтроллерами так или иначе используют светодиоды.

Основных назначений у них два:

  • демонстрация работы оборудования или оповещение о каком-либо событии;
  • применение в декоративных целях (подсветка и визуализация).

Внутри светодиод состоит из красного (red), зеленого (green) и синего (blue) кристаллов, собранных в одном корпусе. Отсюда такое название – RGB.

2. С помощью микроконтроллеров

С помощью него можно получить множество различных оттенков света. Управление RGB-светодиодом осуществляется с помощью микроконтроллера (MK), например, Arduino.

Конечно, можно обойтись простым блоком питания на 5 вольт, резисторами в 100-200 Ом для ограничения тока и тремя переключателями, но тогда управлять свечением и цветом придется вручную. В таком случае добиться желаемого оттенка света не получится.

Скетч Arduino для управления трехцветным светодиодом написать несложно, можно найти множество примеров в интернете с полным описанием подключения. Мы уже делали такую программу для Wemos – посмотрите здесь, и для Arduino – здесь.

Проблема появляется тогда, когда нужно подсоединить к микроконтроллеру сотню цветных светодиодов. Количество выводов у контроллера ограничено, а каждому светодиоду нужно питание по четырем выводам, три из которых отвечают за цветность, а четвертый контакт является общим: в зависимости от типа светодиода он может быть анодом или катодом.

3. Контроллер для управление RGB

Для разгрузки выводов МК применяются специальные контроллеры WS2801 (5 вольт) или WS2812B (12 вольт).

С применением отдельного контроллера нет необходимости занимать несколько выходов MK, можно ограничиться лишь одним сигнальным выводом. МК подает сигнал на вход «Data» управляющего контроллера светодиода WS2801.

В таком сигнале содержится 24-битная информация о яркости цвета (3 канала по 8 бит на каждый цвет), а также информация для внутреннего сдвигового регистра. Именно сдвиговый регистр позволяет определять, к какому светодиоду информация адресовывается. Таким образом можно соединять несколько светодиодов последовательно, при этом использовать все так же один вывод микроконтроллера.

4. Адресуемый светодиод

Это RGB-светодиод, только с интегрированным контроллером WS2801 непосредственно на кристалле. Корпус светодиода выполнен в виде SMD компонента для поверхностного монтажа. Такой подход позволяет расположить светодиоды максимально близко друг другу, делая свечение более детализированным.

В интернет-магазинах можно встретить адресные светодиодные ленты, когда в одном метре умещается до 144 штук.

Стоит учесть, что один светодиод потребляет при полной яркости всего 60-70 мА, при подключении ленты, например, на 90 светодиодов, потребуется мощный блок питания с током не менее 5 ампер. Ни в коем случае не питайте светодиодную ленту через контроллер, иначе он перегреется и сгорит от нагрузки. Используйте внешние источники питания.

5. Недостаток адресуемых светодиодов

Адресуемая светодиодная лента не может работать при слишком низких температурах: при -15 контроллер начинает подглючивать, на более сильном морозе велик риск его выхода из строя.

Второй недостаток в том, что если выйдет из строя один светодиод, следом по цепочке откажутся работать и все остальные: внутренний сдвиговый регистр не сможет передать информацию дальше.

6. Применение адресуемых светодиодных лент

Адресуемые светодиодные ленты можно применять для декоративной подсветки машины, аквариума, фоторамок и картин, в дизайне помещений, в качестве новогодних украшений и т.д.

Получается интересное решение, если светодиодную ленту использовать в качестве фоновой подсветки Ambilight для монитора компьютера.

Если вы будете использовать микроконтроллеры на базе Arduino, вам понадобится библиотека FastLed для упрощения работы со светодиодной лентой (скачать здесь).

Источники:

http://xn--18-6kcdusowgbt1a4b.xn--p1ai/%D1%81%D0%B2%D0%B5%D1%82%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%B0%D1%8F-%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B0-%D0%B0%D1%80%D0%B4%D1%83%D0%B8%D0%BD%D0%BE/

http://arduinomaster.ru/datchiki-arduino/adresnaya-svetodiodnaya-lenta/

http://arduinoplus.ru/rgb-svetodiodi/

http://pikabu.ru/tag/Arduino,%D0%A1%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B0%D0%B9%20%D1%81%D0%B0%D0%BC?page=20

Ссылка на основную публикацию