Lopullinen opas LED -valonauhojen liittämiseen Arduinoon

Lopullinen opas LED -valonauhojen liittämiseen Arduinoon

LED -valaistuksen nousu on ollut stratosfääristä, ja on helppo nähdä miksi. Ne ovat halpoja valmistaa, kuluttavat huomattavasti vähemmän virtaa kuin muut valaistusvaihtoehdot, eivätkä useimmissa tapauksissa kuumene, mikä tekee niistä turvallisia eri käyttötarkoituksiin.





Yksi yleisimmistä LED -tuotteista on LED -nauha. Tässä artikkelissa kerromme, miten kaksi yleisintä tyyppiä asetetaan Arduinolle. Nämä projektit ovat hyvin yksinkertaisia, ja vaikka oletkin aloittelija Arduinolla tai DIY -elektroniikka, voit tehdä tämän.



Käytämme myös Arduino IDE: tä niiden hallintaan. Tämä projekti käyttää Arduino Unoa, mutta voit käyttää melkein mitä tahansa yhteensopivaa levyä (kuten NodeMCU).





Valitse nauhat

Kun ostat LED -nauhoja, sinun on otettava huomioon muutama asia. Ensimmäinen on toimivuus. Jos aiot käyttää nauhoja lähinnä ympäristön valaistukseen, niin yksinkertainen 12v RGB LED nauha ( SMD5050 ) olisi oikea valinta.

Monissa näistä nauhoista on infrapunakaukosäädin niiden hallitsemiseksi, vaikka tässä projektissa käytämme Arduinoa. Vietä vähän aikaa ostoksilla, kirjoittamisen aikana oli mahdollista saada nämä nauhat niin vähän kuin $ 1 per metri .



Kuva Luotto: phanu suwannarat Shutterstockin kautta

ero näytön ja television välillä

Jos haluat jotain hieman korkeampaa tekniikkaa, harkitse WS2811 / 12 / 12B . Nämä nauhat (joskus kutsutaan nimellä Neopikselit ) on integroitu piirisarja, jonka avulla niitä voidaan käsitellä erikseen. Tämä tarkoittaa, että ne kykenevät muutakin kuin vain ympäristön valaistukseen.



Niiden avulla voit rakentaa halvan LED -pikselinäytön tyhjästä. Voit jopa käyttää niitä henkilökohtaisen sisätilojen myrskypilvivalaisimen valmistamiseen.

Nämä nauhat tarvitsevat vain 5 voltin virran. Vaikka pieniä määriä niistä on mahdollista syöttää suoraan Arduino -kortilta, on yleensä hyvä käyttää erillistä 5 V: n virtalähdettä pelastaaksesi paahdetun Arduinon haju. Jos etsit yksilöllisesti ohjelmoitavia LED -valoja, nämä ovat sinua varten. Tätä kirjoitettaessa ne ovat saatavilla noin 4 dollaria per metri .



Toinen harkittava asia on, missä näitä nauhoja todennäköisesti käytetään. Molempia tämän tyyppisiä nauhoja on saatavana eripituisina, LED -tiheyksinä (LEDien lukumäärä metriä kohti) ja erilaisissa säänkestävyysasteissa.

Kun katsot LED -nauhoja, kiinnitä huomiota luettelon numeroihin. Yleensä ensimmäinen numero on LEDien lukumäärä metriä kohti ja kirjaimet IP sen jälkeen numerot ovat sen säänkestävyys. Esimerkiksi jos luettelossa lukee 30 IP67 , tämä tarkoittaa, että tulee olemaan 30 LEDit metriä kohti. The 6 tarkoittaa, että se on täysin suljettu pölyltä, ja 7 tarkoittaa, että se on suojattu väliaikaiselta upotukselta veteen. (Lisätietoja säänkestävyys ja IP -luokitukset .) Kun olet valinnut LED -nauhan, on aika yhdistää se Arduinoon. Aloitetaan SMD5050: sta.

Yhteyden muodostaminen

Jotta voit liittää 12 V: n LED -nauhan Arduinoon, tarvitset muutamia komponentteja:

  • 12v RGB LED -nauha ( SMD5050 )
  • 1 x Arduino Uno (mikä tahansa yhteensopiva levy sopii)
  • 3 x 10k Ohmin vastukset
  • 3 x Looginen taso N-kanavaiset MOSFETit
  • 1 x leipälauta
  • Liitä johdot
  • 12V virtalähde

Puhutaan ennen piirin perustamista MOSFETit .

Aina kun ohjaat jotain, joka on korkeampi jännite kuin mikrokontrollerisi, tarvitset jotain siltä väliltä estääksesi levyn paistamisen. Yksi yksinkertaisimmista tavoista tehdä tämä on käyttää MOSFETia. Lähettämällä pulssileveysmodulaatiota ( PWM ) signaalit portti jalalla, on mahdollista hallita kuinka paljon virtaa kulkee valua ja lähde jalat. Kun ohjaat jokaisen LED -nauhan värin MOSFETin läpi, voit hallita kunkin LED -nauhan värin kirkkautta.

Mikro -ohjaimia käytettäessä on tärkeää käyttää logiikkatason komponentteja, jotta asiat toimivat haluamallasi tavalla. Varmista, että MOSFET -laitteesi ovat logiikan tasolla ja ei standardi .

Määritä piiri seuraavasti:

  1. Yhdistä Arduino -nastat 9 , 6 ja 5 kohteeseen portti kolmen MOSFETin jalat ja liitä a 10k vastus maadoituskiskon kanssa.
  2. Liitä Lähde jalat maahan.
  3. Liitä Valua jalat Vihreä , Netto ja Sininen liittimet LED -nauhassa.
  4. Liitä virtakisko verkkoon +12v LED -nauhan liitin (huomaa, että tässä kuvassa virtajohto on musta, jotta se vastaisi LED -nauhani liittimien värejä).
  5. Liitä Arduinon maa maadoituskiskoon.
  6. Yhdistä 12v virtalähde virtakiskoille.

Useimmissa LED -nauhoissa on Dupont [Broken URL Removed] -liittimet, joihin on helppo liittää. Jos sinulla ei ole, sinun on ehkä juotettava johdot LED -nauhaan. Älä panikoi, jos olet melko uusi juotos, se on helppo työ, ja meillä on opas juottamisen aloittamiseen, jos tarvitset sitä.

Virtaamme Arduino -korttimme USB: llä tähän projektiin. Voit halutessasi käyttää korttia virtalähteenä VIN -nastan avulla, mutta varmista, että tiedät piirilevyn tehorajoitukset ennen kuin teet tämän.

Kun piiri on valmis, sen pitäisi näyttää tältä:

Nyt kun olet yhdistänyt kaiken, on aika tehdä yksinkertainen Arduino -luonnos sen hallitsemiseksi.

Häivytä se

Liitä Arduino -korttisi tietokoneeseen USB: n kautta ja avaa Arduino IDE. Varmista, että kortille on valittu oikea kortti ja portin numero Työkalut> Hallitus ja Työkalut> Portti valikot. Avaa uusi luonnos ja tallenna se sopivalla nimellä.

Tämä luonnos häivyttää valot yhdellä värillä kerrallaan, pitää ne päällä muutaman sekunnin ja sitten sammuttaa ne, kunnes ne sammuvat uudelleen. Voit seurata tätä ja tehdä luonnoksen itse tai ladata sen täydellinen koodi GitHubista.

Aloita määrittelemällä kumpi nastat käytetään ohjaamaan MOSFET -laitteita.

#define RED_LED 6
#define BLUE_LED 5
#define GREEN_LED 9

Seuraavaksi tarvitset muuttujia. Luo haalari kirkkaus muuttuja sekä muuttuja kunkin värin kirkkaudelle. Käytämme vain kirkkauden päämuuttujaa LED -valojen sammuttamiseen, joten aseta se maksimikirkkausarvoon 255 täällä.

sinun on myös luotava muuttuja, jolla voit hallita häipymisen nopeutta.

int brightness = 255;
int gBright = 0;
int rBright = 0;
int bBright = 0;
int fadeSpeed = 10;

Sinun perustaa asetamme Arduino -nastamme lähtöön. Soitamme myös pari toimintoa, joiden välissä on 5 sekunnin viive. Näitä toimintoja ei ole vielä olemassa, mutta älä huoli, me tulemme niihin.

void setup() {
pinMode(GREEN_LED, OUTPUT);
pinMode(RED_LED, OUTPUT);
pinMode(BLUE_LED, OUTPUT);
TurnOn();
delay(5000);
TurnOff();
}

Luo nyt Kiihottua () menetelmä:

void TurnOn() {
for (int i = 0; i <256; i++) {
analogWrite(RED_LED, rBright);
rBright +=1;
delay(fadeSpeed);
}

for (int i = 0; i <256; i++) {
analogWrite(BLUE_LED, bBright);
bBright += 1;
delay(fadeSpeed);
}
for (int i = 0; i <256; i++) {
analogWrite(GREEN_LED, gBright);
gBright +=1;
delay(fadeSpeed);
}
}

Nämä kolme varten silmukat ottavat jokaisen värin täyteen kirkkauteensa määrittämän ajan kuluessa fadeSpeed arvo.

Lopuksi sinun on luotava Sammuttaa() menetelmä:

void TurnOff() {
for (int i = 0; i <256; i++) {
analogWrite(GREEN_LED, brightness);
analogWrite(RED_LED, brightness);
analogWrite(BLUE_LED, brightness);

brightness -= 1;
delay(fadeSpeed);
}
}
void loop() {
}

Tämä menetelmä soveltuu meidän kirkkaus muuttuva kaikkiin kolmeen väritappiin ja pienentää ne nollaan tietyn ajan kuluessa. Tarvitsemme myös tyhjän silmukan menetelmän, jotta vältetään käännösvirheet.

Kun olet tehnyt tämän luonnoksen, tallenna se. Tarkista luonnos ja lataa se Arduino -kortillesi. Jos saat virheitä, tarkista koodi uudelleen ärsyttävien kirjoitusvirheiden tai puuttuvien puolipisteiden varalta.

Nyt sinun pitäisi nähdä LED -nauhasi nousevan jokaista väriä erikseen pitäen valkoista väriä 5 sekuntia ja haalistumasta sitten tasaisesti tyhjäksi:

Jos sinulla on vaikeuksia, tarkista johdotus ja koodi uudelleen.

Tämä projekti on yksinkertainen tapa päästä alkuun, mutta sen ideoita voidaan laajentaa todella tehokkaaksi valaistukseksi. Vain muutamalla komponentilla voit luoda oman auringonnousuhälytyksen. Jos sinulla on aloituspakkaus Arduinon kanssa, voit käyttää mitä tahansa painiketta tai anturia LED -valojen käynnistämiseen, kun tulet huoneeseen, esimerkiksi:

lataa video verkkosivustolta

Nyt kun olemme käsitelleet SMD5050 , siirrytään kohtaan WS2812B nauhat.

Kirkkaita ideoita

Nämä nauhat tarvitsevat vähemmän komponentteja saadakseen ne toimimaan, ja on jonkin verran liikkumavaraa siitä, mitä komponenttien arvoja voit käyttää. Tämän piirin kondensaattori varmistaa, että 5 voltin LEDit saavat tasaisen virtalähteen. Vastus varmistaa, että Arduinolta vastaanotettu datasignaali on vapaa häiriöistä.

Tarvitset:

  • WS2811 / 12 / 12B 5v LED -nauha (kaikissa kolmessa mallissa on integroidut sirut ja ne toimivat paljon samalla tavalla)
  • 1 x Arduino Uno (tai vastaava yhteensopiva levy)
  • 1 x 220-440 ohmia Vastus (mikä tahansa näiden kahden arvon välillä on kunnossa)
  • 1 x 100-1000 mikroFaradia Kondensaattori (mikä tahansa näiden kahden arvon välillä on kunnossa)
  • Leipälauta ja liitä johdot
  • 5V virtalähde

Aseta piiri piirroksen mukaisesti:

Huomaa, että kondensaattorin on oltava oikeassa suunnassa. Voit selvittää, kumpi puoli kiinnittyy maadoituskiskoon etsimällä miinusmerkki (-) kondensaattorin rungosta.

Tällä kertaa käytämme Arduinoa 5 V: n virtalähteellä. Tämä tekee projektista itsenäisen, kun olemme valmiit, vaikka tässä on huomioitava tärkeitä asioita.

Varmista ensin, että korttisi voi ottaa 5 voltin virran ennen kuin liität sen virtalähteeseen. Lähes kaikki kehityskortit toimivat 5 V: n jännitteellä USB -portin kautta, mutta joidenkin virransyöttönastat voivat joskus ohittaa jännitesäätimet ja muuttaa ne paahtoleipäksi.

On myös hyvä varmistaa, että Arduinoon ei ole kytketty useita erillisiä virtalähteitä - irrota USB -kaapeli aina, kun käytät ulkoista virtalähdettä.

Kun olet kytketty verkkoon, sen pitäisi näyttää tältä:

Nyt kun LED -nauha on kytketty, siirrymme koodiin.

Windows 10 poista aktivoi ikkunat vesileima

Tanssivat valot

Jotta voimme ohjelmoida korttimme turvallisesti, irrota Viini linja sähkölinjasta. Liität sen myöhemmin uudelleen.

Liitä Arduino tietokoneeseen ja avaa Arduino IDE. Tarkista, että valittuna on oikea kortti ja portin numero Työkalut> Hallitus ja Työkalut> Portti valikot.

Tulemme käyttämään FastLED kirjasto, jossa voit testata asetuksiamme. Voit lisätä kirjaston napsauttamalla Luonnos> Sisällytä kirjasto> Hallitse kirjastoja ja etsii FastLED -yhteyttä. Napsauta asennus ja kirjasto lisätään IDE: hen.

Alla Tiedosto> Esimerkit> FastLED Valitse DemoReel100 luonnos. Tämä luonnos kiertää erilaisia ​​asioita, joita voidaan tehdä WS2812 LED -nauhat, ja se on uskomattoman helppo asentaa.

Kaikki mitä tarvitset muuttaa on DATA_PIN muuttuja niin, että se vastaa tappi 13 , ja NUM_LEDS muuttuja määrittää, kuinka monta LEDiä käyttämässäsi nauhassa on. Tässä tapauksessa käytän vain pientä 10 LED -linjaa, joka on leikattu pidemmästä nauhasta. Käytä enemmän suuremmalle valoshowlle!

Se siitä! Lataa luonnos taulullesi, irrota USB -kaapeli ja kytke 5 voltin virtalähde päälle. Kiinnitä lopuksi Arduinon VIN -virtajohtoon ja katso esitys!

Jos mitään ei tapahdu, tarkista johdotus ja että olet määrittänyt esittelyluonnoksessa oikean Arduino -nastan.

Loputtomat mahdollisuudet

Esittelyluonnoksessa esitetään joitain monista mahdollisista tehosteyhdistelmistä, jotka voidaan saavuttaa WS2812 -nauhoilla. Sen lisäksi, että ne ovat askel ylöspäin tavallisista LED -nauhoista, niitä voidaan käyttää myös käytännössä. Hyvä seuraava projekti olisi oman valaisimen rakentaminen mediakeskukseesi.

Vaikka nämä nauhat ovat ehdottomasti toimivampia kuin SMD5050s, älä alenna tavallisia 12 voltin LED -nauhoja vielä. Ne ovat lyömättömiä hinnan suhteen, ja niitä on valtava määrä sovellukset LED -valonauhoille .

LED -nauhojen kanssa työskentelyn oppiminen on hyvä tapa tutustua Arduinon perusohjelmointiin, mutta paras tapa oppia on tinkiminen. Muokkaa yllä olevaa koodia ja katso, mitä voit tehdä! Jos tämä kaikki oli hieman liikaa sinulle, harkitse aloittamista nämä Arduino -projektit aloittelijoille .

Kuvahaku: mkarco/Shutterstock

Jaa Jaa Tweet Sähköposti Canon vs.Nikon: Mikä kameramerkki on parempi?

Canon ja Nikon ovat kamerateollisuuden kaksi suurinta nimeä. Mutta mikä merkki tarjoaa paremman valikoiman kameroita ja objektiiveja?

Lue seuraava Liittyvät aiheet
  • tee-se-itse
  • Arduino
  • LED-nauha
  • LED-valot
Kirjailijasta Ian Buckley(216 artikkelia julkaistu)

Ian Buckley on freelance -toimittaja, muusikko, esiintyjä ja videotuottaja, joka asuu Berliinissä, Saksassa. Kun hän ei kirjoita tai ei ole lavalla, hän hieroo DIY -elektroniikkaa tai koodia toivossa tulla hulluksi tiedemieheksi.

Lisää Ian Buckleyltä

tilaa uutiskirjeemme

Liity uutiskirjeeseemme saadaksesi teknisiä vinkkejä, arvosteluja, ilmaisia ​​e -kirjoja ja ainutlaatuisia tarjouksia!

Klikkaa tästä tilataksesi