Лучшие светодиоды RGB для любого проекта (WS2812, Aka NeoPixels): 6 шагов (с изображениями)

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

Когда мы работаем со светодиодами, нам часто нравится контролировать их состояние (включено / выключено), яркость и цвет. Есть много-много разных способов добиться этого, но ни один из них не является таким компактным, как светодиод WS2812 RGB. В крошечном корпусе 5 мм x 5 мм WS2812 включает в себя 3 сверхярких светодиода (красный, зеленый и синий) и компактную схему драйвера (WS2811), для которой требуется только один ввод данных для управления состоянием, яркостью и цветом 3 светодиодов.. За счет того, что для управления 3 светодиодами требуется только одна линия данных, возникает потребность в высокоточной синхронизации связи с WS2811. По этой причине требуется микроконтроллер реального времени (например, AVR, Arduino, PIC). К сожалению, микрокомпьютер на базе Linux или интерпретируемый микроконтроллер, такой как Netduino или Basic Stamp, не могут обеспечить необходимую точность синхронизации. Итак, в этом руководстве я рассмотрю процесс настройки и управления одним из этих светодиодов с помощью Arduino Uno. Затем я показываю, как легко соединить несколько из них вместе для потрясающего светового дисплея! Уровень сложности: Начальный Время до завершения: 10-15 минут

Шаг 1: Список материалов

Этот замечательный светодиод RGB поставляется в корпусе 5050 (5 мм x 5 мм) с 6 контактными площадками, которые довольно легко припаять к монтажной плате. Поскольку единственным необходимым дополнительным компонентом является развязывающий конденсатор, WS2812, честно говоря, предлагает лучшее решение для управления цветом и яркостью светодиода RGB. Встроенный драйвер светодиода постоянного тока (WS2811) очень полезен по двум причинам: - Постоянный ток ~ 18 мА будет управлять каждым светодиодом, даже если напряжение меняется. - Нет необходимости добавлять токоограничивающие резисторы (также известные как дроссельные резисторы) между источником питания и светодиодами. Все, что нам нужно, это очень простая конструкция, обеспечивающая питание, заземление и 1 вход управления, чтобы создать потрясающий световой дисплей, состоящий не из одного, а из целого массива светодиодов RGB. Верно! Подключив вывод Data Out одного из этих светодиодов к выводу Data In другого, мы можем управлять ими независимо друг от друга с помощью одного и того же управляющего входа! Если не совсем понятно, как это сделать, не беспокойтесь, к концу этого руководства вы будете на правильном пути к добавлению WS2812 в любой проект, который захотите! Вот что мы будем использовать для этого руководства: Материалы: 3 светодиода WS2812 RGB (предварительно припаяны на крошечной коммутационной плате) 1 беспаечная макетная плата с твердым сердечником (разные цвета; 28 AWG) 1 x Arduino Uno R3 1 x Разъем с отрывными штифтами, шаг 0,1 дюйма, 8-контактный штекер (прямоугольный) 1 штекер, шаг 0,1 дюйма, 8-контактное гнездо (под прямым углом) 1 разъем с разъемным штифтом, шаг 0,1 дюйма, 8-контактный MaleTools: ПК USB A / B Паяльник для зачистки проводов Примечания: В зависимости от вашего проекта, светодиоды WS2812 RGB также доступны без коммутационной платы по цене около 0,40 доллара за штуку, но удобство предварительно припаянной опции привлекательно для простых приложений.

Шаг 2: Подключение разъемов контактов

Используя все материалы, перечисленные на предыдущем шаге, довольно просто зажечь светодиод WS2812 RGB. Во-первых, мы хотим подготовить коммутационные платы WS2812 для размещения их на беспаечной макетной плате. Для этого мы используем кусачки (подойдут и самые обычные режущие инструменты), чтобы разделить каждую 8-контактную полосу на 2 x 3-контактные части. Имейте в виду, что сделать разрез немного сложно; Часто я пытался использовать канавку между двумя головками с наружной резьбой в качестве ориентира для резки, и в итоге я отрезал слишком много пластика от заголовка, который собирался оставить. «Жертвуя» булавкой там, где мы хотим разрезать, мы полностью избегаем проблемы. С помощью плоскогубцев отрываем штифт в том месте, где хотим разрезать (в данном случае 4-й и 8-й штифт). После того, как булавки были удалены, мы можем легко вырезать середину теперь пустых заголовков. Этот прием одинаково хорошо работает с женским заголовком. После поддевания и резки у нас должно получиться 6 трехконтактных разъемов, то есть 2 стандартных и 4 прямоугольных (2 штекера, 2 штекера). Теперь с помощью паяльника мы можем подключить контакты к каждой из трех коммутационных плат следующим образом. Одна плата должна иметь 2 стандартных заголовка, тогда как две другие платы должны иметь 1 прямоугольный заголовок. На плате со стандартными разъемами контактов мы размещаем контакты на нижней поверхности платы (на стороне, противоположной светодиоду). На двух других прямоугольных заголовках (по одному для каждого пола) можно разместить либо верхнюю, либо нижнюю поверхность. Обратите внимание, что важно быть последовательным от одной доски к другой при размещении мужских и женских заголовков. Для ориентации плат полезно использовать конденсатор для поверхностного монтажа; используя это как ссылку, штыревой разъем следует припаять к концу, ближайшему к конденсатору. После того, как контакты припаяны, мы готовы подключить один из них к Arduino!

Шаг 3: Подключение коммутационной платы WS2812 к Arduino

На этом этапе мы сделаем необходимые соединения между Arduino и одной из наших коммутационных плат WS2812. Для этого мы воспользуемся беспаечной макетной платой и 3 перемычками. Если вы используете катушку с проволокой, сейчас самое время отрезать 3 куска, каждый длиной около 4 дюймов. Теперь мы можем разместить коммутационную плату WS2812 (со стандартными заголовками) поперек разделителя нашей макетной платы. что Arduino отключен как от источника питания, так и от USB, мы приступим к подключению соединений. На нижней стороне коммутационной платы WS2812 мы можем найти имя каждого контакта: VCC, DI (DO), GND. В качестве руководства мы переходим к подключению контактов 5V и GND от Arduino к контактам VCC и GND на плате WS2812 соответственно. Затем мы подключаем контакт 8 на цифровой стороне Arduino к контакту DI на плате WS2812., который является центральным контактом стороны, ближайшей к конденсатору. Теперь мы готовы загрузить нашу программу в Arduino и заставить WS2812 мигать!

Шаг 4: заставить его мигать с помощью Arduino IDE

Я предполагаю, что вы уже установили Arduino IDE на свой компьютер - множество руководств в Интернете довольно хорошо объясняют этот процесс. Программу, которую нам нужно загрузить в нашу Arduino, можно скачать здесь. После этого мы можем просто дважды щелкнуть файл primer.ino в папке firmware> examples> primer, чтобы загрузить его в Arduino IDE (wirtten для версии 1.0.5). Пакет включает в себя необходимые библиотеки для компиляции кода, поэтому ошибок быть не должно, пожалуйста, оставьте комментарий, если у вас возникнут проблемы с компиляцией. После выбора типа платы Arduino и порта USB с помощью параметра меню «Инструменты» загрузите код, и WS2812 должен начать мигать попеременно между красным, зеленым и синим. Самая изящная особенность этих светодиодов WS2812 RGB заключается в том, что их можно довольно легко «последовательно соединить» для создания длинных полос и массивов, содержащих многие из этих светодиодов. На следующем этапе мы делаем именно это с 3 подготовленными досками.

Шаг 5: Изготовление полосы из светодиодов RGB

Встроенная схема драйвера светодиода (WS2811) позволяет «гирляндно» подключать один светодиод к следующему, используя только 1 линию данных (!). Подключив выход данных одного WS2812 к входу данных другого, мы можем управлять яркостью и цветом всего массива светодиодов, до 500 из них на Arduino! Конечно, чтобы управлять многими светодиодами, следует учесть некоторые соображения: - Каждый пиксель потребляет до 60 мА (для белого при полной яркости необходимо, чтобы все светодиоды были включены, каждый потребляет ~ 20 мА). - Arduino максимально использует свою оперативную память, управляя 500 светодиодами с частотой обновления 30 Гц. - Чтобы соединить две платы вместе, рекомендуемое максимальное расстояние составляет 6 дюймов, чтобы избежать падения мощности и повреждения данных. Принимая во внимание эти соображения, мы можем управлять всеми светодиодами, используя 24-битное цветовое разрешение, с одинаковыми уровнями яркости, и довольно устойчивы к изменениям при (небольших) изменениях заряда батареи. Чтобы «последовательно подключить» платы, которые мы подготовили для этого Руководства, мы начинаем с соединения охватывающего конца одной с охватываемым концом другой из двух плат с правым концом. Затем, когда наша плата Arduino отключена от источника питания и USB, мы помещаем вилку двухплатной цепи на макетную плату без пайки. Мы обеспечиваем совмещение контактов с контактами на коммутационной плате WS2812, которая была подключена к макетной плате. При таком выравнивании контакты VCC и GND как от платы с прямым заголовком, так и от цепи будут находиться в одном ряду макетной платы. Мы размещаем двухплатную цепь рядом с концом третьей коммутационной платы, противоположной конденсатору.. А После того, как все подключено, мы можем запустить IDE Arduino и использовать текстовый редактор, чтобы изменить определение "#define NUM_LEDS 1" на "#define NUM_LEDS 3". После подключения платы обратно к Power и / или USB, мы можем загрузить новую программу… и… БАМ! Все три светодиода должны так же мигать!

Шаг 6: В темноту, да будет свет

Эта инструкция быстро показала вам, как использовать светодиод WS2812 RGB, предварительно припаянный к крошечным коммутационным платам. Мы использовали Arduino для управления яркостью и цветом светодиодов. Что немного разочаровало, так это то, что использованный нами код заставлял все светодиоды мигать одновременно с одинаковой интенсивностью и цветом. Этот режим работы не раскрывает весь потенциал «умного» драйвера светодиода (WS2811), который встроен в этот пакет. Итак, попробуем следующие модификации исходного кода. Как и раньше, вы загрузите и разархивируете файл, а затем откроете прошивку для загрузки в Arduino (прошивка> эффекты> effects.ino). Все файлы, необходимые для этой демонстрации, включены, поэтому нет необходимости добавлять сторонние библиотеки; код должен компилироваться без каких-либо изменений - он уже настроен на обработку 3 светодиодов. Теперь ваше воображение может разработать следующий проект, в котором эти очень полезные, компактные светодиоды RGB смогут светить своим светом. Не стесняйтесь размещать свои собственные творения с помощью WS2812 в разделе комментариев!