Начало работы со светодиодной подсветкой NeoPixel / WS2812 RGB: 8 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

[Проиграть видео]

В этом руководстве мы рассмотрим адресный светодиод RGB (WS2812), широко известный как Adafruit NeoPixel. NeoPixel - это семейство колец, полосок, досок и палочек из пульсирующих красочных миниатюрных светодиодов. Они могут быть связаны от одного к другому, поэтому вы можете запрограммировать длинную линию NeoPixels вместе, чтобы сформировать бесконечную цепочку светодиодов. Вы можете использовать эти светодиодные ленты для добавления сложных световых эффектов в любой ваш проект.

Вы можете найти все мои проекты на:

Они поставляются в крошечном корпусе 5050 (5 мм x 5 мм) для поверхностного монтажа, который включает в себя три ярких светодиода (красный, зеленый и синий) и встроенный чип драйвера (WS2811). Требуется только один ввод данных для управления состоянием, яркостью и цветом всех трех светодиодов. Подключив вывод вывода данных к выводу ввода данных следующих полос, можно последовательно подключить светодиоды к теоретически произвольной длине.

С комбинациями значений RGB (0–255) вы можете воспроизвести практически любой цвет, поэтому в определенном смысле управляемый светодиод RGB является универсальным светодиодом.

Шаг 1. Используемые детали и инструменты

Части:

1. 8 x 8 Neo Matrix (на Banggood)

2. Arduino Uno (Amazon).

3. Блок питания 5 В / 2 А (Amazon)

4. DC Jack (Amazon)

5. Проволочные перемычки (Amazon)

6. Гибкая матрица WS2812 8 x 32 (Sparkfun)

Инструменты:

1. Паяльник (Amazon)

2. Кусачки / зачистки (Amazon)

Шаг 2: Тип светодиодной ленты RGB

Существует 2 основных типа светодиодной ленты RGB: аналоговая лента и цифровая лента.

1. Аналоговая полоса:

Все светодиоды в полосках подключены параллельно, поэтому он действует как один огромный трехцветный светодиод. Вы можете установить определенный цвет для целых полос / цепочек. Они очень просты в использовании и недороги, но есть ограничения в этом типе. Светодиодные ленты - это то, что вы не можете управлять цветами отдельных светодиодов.

На каждой из этих полосок вы увидите (слева направо) сначала светодиод, а затем резистор SMD.

2. Цифровая полоса:

Цифровая полоса - это то, что вы обращаетесь к каждому светодиоду индивидуально и работаете по-разному. У них есть микросхема для каждого светодиода, чтобы использовать полосу для отправки данных в цифровом виде на микросхемы. Из-за дополнительной сложности чипа они дороже.

Обратите внимание на стрелки, указывающие направление данных. Если вы подключите полосу в обратном направлении, она не будет работать.

Шаг 3. Типы адресуемых светодиодных лент RGB

Адресные светодиоды имеют разные номера моделей, такие как WS2801, WS2811, WS2812 или WS2812B. Если вы новичок в этом типе светодиодов, вы можете запутаться среди них, поэтому давайте сначала определим их. По сути, WS2801 и WS2811 - это название микросхемы, которая может управлять максимум 3 светодиодами. Однако WS2812 - это улучшенная версия, в которой микросхема WS2811 интегрирована непосредственно в корпус светодиода 5050 RGB. Самая последняя модель - WS2812B.

В этом уроке мы будем использовать последнюю модель WS2812B.

Источник изображения: Adafruit, Sparkfun, Polou

Шаг 4: контакты WS2801 и WS2811 / WS2812

Модель WS2801 имеет 4 входных контакта (Vcc, GND, Data, Clock), тогда как модели WS2811 и WS2812 имеют только 3 контакта.

(Vcc, GND и данные)

PIN-код - WS2801

5 В -> Мощность (+ 5 В)

CI -> Вход тактового сигнала

CO -> Выход тактового сигнала

DI -> Ввод данных

DO -> Вывод данных

GND -> Земля

PIN WS2812

5 В -> Питание (+ 5 В) CI -> НЕТ

CO -> N / A

DI -> Ввод данных

DO -> Вывод данных

GND -> Земля

Шаг 5: Источник питания

Перед тем, как начать проект светодиодной ленты, первое, о чем вам нужно подумать, это об источнике питания. Один из этих светодиодов RGB содержит 3 светодиода (красный, синий и зеленый). Мы знаем, что один светодиод потребляет ток около 20 мА при максимальной яркости, поэтому один светодиод WS2812 может потреблять 3 x 20 мА = 60 мА при максимальной яркости - белый.

Могу ли я работать напрямую от Arduino?

Ответ просто НЕТ. Поскольку количество тока, необходимого для всей полосы, будет намного больше, чем может выдержать ваш Arduino.

Для него вам понадобится отдельный регулируемый блок питания, который должен обеспечивать правильное напряжение и обеспечивать достаточный ток. В большинстве лент WS2812 рабочее напряжение составляет 5 вольт постоянного тока.

Пример: для матрицы WS2812 8 x 8 (64 светодиода) вам потребуется 64 x 60 мА = 3840 мА (3,84 А) для всех светодиодов, настроенных на максимальную яркость (белый цвет). Но не рекомендуется, для максимального срока службы используйте более низкую яркость.

Могу порекомендовать выставить яркость ниже 50%. Значит вам нужно 3,84 х 0,5 = 1,92 А

Таким образом, с некоторым запасом рекомендуемый источник питания составляет 5 В / 2 А.

Шаг 6: Подготовка источника питания

Светодиодной лентой WS2812B очень легко управлять без дополнительных схем и дискретных компонентов. Если у вас есть Arduino, блок питания 5 В и несколько перемычек, вы можете поиграть с ним.

Подготовка источника питания:

Я использовал стабилизированный источник питания 5 В / 2 А для работы светодиодов NeoPixel.

Нам нужно два подключения GND: один к светодиодной ленте, а другой к Arduino, поэтому я припаял два провода к отрицательной клемме и один провод к положительной клемме разъема постоянного тока.

Подключение Arduino:

Подключение Arduino очень просто.

Светодиодная лента DIN -> Arduino D6

Источник питания GND -> Arduino GND

Если вы используете внешний источник питания для питания как светодиодной ленты, так и Arduino, вы должны подключить источник питания 5 В к выводу 5 В. Arduino.

Хорошие практики согласно Adafruit:

1. Добавление конденсатора большой емкости (1000 мкФ, 6,3 В или выше) между клеммами + и -. Это предотвращает повреждение пикселей при первоначальном броске тока.

2. Добавление резистора от 300 до 500 Ом между выводом данных микроконтроллера и входом данных на первом NeoPixel может помочь предотвратить скачки напряжения, которые в противном случае могли бы повредить ваш первый пиксель. Пожалуйста, добавьте один между вашим микро и NeoPixels.

3. При подключении NeoPixels к любому действующему источнику питания или микроконтроллеру, ВСЕГДА ПОДКЛЮЧАЙТЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ (-) ПЕРЕД ЧЕМ-нибудь Иначе. И наоборот, при разделении отключайте заземление в последнюю очередь.

Шаг 7: Вождение Neo Matrix 8x8

Светодиодная матрица содержит 64 светодиода RGB, использующих драйвер WS8211. Каждый пиксель адресуется индивидуально, и вам потребуется только один вывод Arduino для управления всеми светодиодами.

На тыльной стороне матрицы есть два порта: Вход (3 контакта) и Выход (3 контакта).

Входной порт подключен к Arduino и внешнему источнику питания 5 В. Подключение осуществляется следующим образом.

Матрица Arduino

DIN D6

GND GND

Матричный блок питания

5В - 5В

GNDGND

Примечание: не забудьте подключить GND как источника питания, так и Arduino.

Теперь включите схему и загрузите код, чтобы посмотреть несколько анимаций. Я установил яркость светодиодов примерно на 30%.

Код Arduino:

Код и библиотеки вложены в zip-файл. Загрузите его. Вы можете посмотреть видео, чтобы узнать, как использовать Программное обеспечение.

Шаг 8: создание гибкой матрицы 8X32 WS2812 RGB

Довольно крутая матрица 8x32 Flexible, заказывал в Sparkfun. Вы можете создавать анимации, игры или даже включать их в забавный проект электронного текстиля. Вдобавок ко всему, благодаря гибкой основе, эту светодиодную матрицу можно сгибать и изгибать, чтобы она могла поместиться практически на любой изогнутой поверхности.

Связь с Arduino аналогична другой светодиодной матрице / полосе NeoPixel.

Matrix поставляется с клеммными проводами, поэтому паять не нужно.

Желтый: GND

Красный: + 5В

Зеленый: данные

Если вам понравилась эта статья, не забудьте передать ее! Следуйте за мной, чтобы узнать о других проектах и идеях, сделанных своими руками. Спасибо !!!