Začíname s RGB LED NeoPixel / WS2812: 8 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

[Prehrať video]

V tomto návode sa budeme zaoberať adresovateľnými RGB LED (WS2812) alebo populárne známymi ako Adafruit NeoPixel. NeoPixel je rodina krúžkov, prúžkov, dosiek a palíc pulzujúcich, farebných miniatúrnych diód LED. Tieto sú navzájom reťaziteľné, takže môžete napájať a programovať dlhý rad NeoPixelov, aby ste vytvorili nekonečný reťazec diód LED. Tieto pásy LED môžete použiť na pridanie komplexných svetelných efektov do akéhokoľvek vášho projektu.

Všetky moje projekty nájdete na:

Dodávajú sa s malým balíkom na povrchovú montáž 5050 (5 mm x 5 mm), ktorý obsahuje tri svetelné diódy LED (červená, zelená a modrá) a integrovaný čip vodiča (WS2811). Na ovládanie stavu, jasu a farby všetkých troch diód LED vyžaduje iba jeden vstup údajov. Pripojením kolíka výstupu údajov k kolíku vstupu údajov ďalších pásiem je možné reťaziť diódy LED do teoreticky ľubovoľnej dĺžky.

S kombináciou hodnôt RGB (0 - 255) môžete reprodukovať takmer akúkoľvek farbu, takže v istom zmysle je ovládateľná RGB LED univerzálna LED.

Krok 1: Použité diely a nástroje

Diely:

1. 8 x 8 Neo Matrix (Banggood)

2. Arduino Uno (Amazon)

3. Napájací zdroj 5V /2A (Amazon)

4. DC konektor (Amazon)

5. Prepojovacie vodiče (Amazon)

6. 8 x 32 flexibilná matica WS2812 (Sparkfun)

Náradie:

1. Spájkovačka (Amazon)

2. Rezačka / strihačka drôtu (Amazon)

Krok 2: Typ RGB LED pásika

Existujú 2 hlavné typy RGB LED pásov: analógový a digitálny

1. Analógový prúžok:

Všetky LED diódy v pásoch sú zapojené paralelne, takže fungujú ako jedna obrovská trojfarebná LED dióda. Pre všetky pásy / reťazce môžete nastaviť konkrétnu farbu. Sú veľmi jednoduché na použitie a lacné, ale obmedzenie v tomto type LED pásy sú, že nemôžete ovládať jednotlivé farby LED.

Na každom z týchto pásikov uvidíte (zľava doprava) najskôr diódu LED a potom odpor SMD.

2. Digitálny pásik:

Digitálny pásik znamená, že každú LED diódu oslovíte jednotlivo a pracujete iným spôsobom. Majú čip pre každú LED diódu, aby ste mohli použiť pás, musíte na čipy odoslať digitálne kódované údaje. Vzhľadom na extra zložitosť čipu sú drahšie.

Všimnite si šípok označujúcich smer údajov. Ak pásik zapojíte v opačnom smere, nebude fungovať.

Krok 3: Typy adresovateľných RGB LED pásikov

Adresovateľné LED diódy sa dodávajú s rôznymi číslami modelov, ako sú WS2801, WS2811, WS2812 alebo WS2812B. Ak ste novým typom LED diódy, môžete byť medzi nimi zmätení. Najprv ich teda identifikujeme. V zásade WS2801 a WS2811 sú názov IC, ktorý môže ovládať maximálne 3 LED diódy. WS2812 je však vylepšenou verziou, v ktorej je integrovaný obvod WS2811 IC priamo do balenia 5050 RGB LED. Najnovším modelom je WS2812B.

V tomto návode použijeme najnovší model WS2812B.

Zdroj obrázku: Adafruit, Sparkfun, Polou

Krok 4: Kolíky WS2801 a WS2811 / WS2812

Model WS2801 má 4 vstupné piny (Vcc, GND, Data, Clock), zatiaľ čo model WS2811 a WS2812 majú iba 3 piny

(Vcc, GND a údaje)

PIN - WS2801

5V -> Napájanie (+5V)

CI -> Vstup hodinového signálu

CO -> Výstup hodinového signálu

DI -> Zadávanie údajov

DO -> Výstup údajov

GND -> Zem

PIN WS2812

5V -> Napájanie (+5V) CI -> NIE

CO -> N/A

DI -> Zadávanie údajov

DO -> Výstup údajov

GND -> Zem

Krok 5: Napájanie

Predtým, ako začnete s akýmkoľvek projektom LED pásov, prvá vec, na ktorú budete musieť myslieť, je Napájanie. Jedna z týchto RGB LED diód obsahuje 3 LED diódy (červenú, modrú a zelenú). Vieme, že jedna LED odoberá približne 20mA prúd pri najvyššom jase. Takže jedna LED WS2812 môže pri maximálnom jase čerpať 3 x 20mA = 60mA - biela.

Môžem bežať priamo cez Arduino?

Odpoveď je jednoducho NIE. Pretože množstvo prúdu potrebného pre celý pás bude oveľa viac, ako vaše Arduino zvládne.

Na to potrebujete samostatný regulovaný napájací zdroj. Napájací zdroj musí poskytovať správne napätie a byť schopný dodávať dostatočný prúd. Vo väčšine pások WS2812 je prevádzkové napätie 5 voltov DC.

Príklad: Na maticu WS2812 8 x 8 (64 LED) potrebujete 64 x 60 mA = 3840 mA (3,84 A) na všetky LED diódy nastavené na maximálny jas (biela farba). Nie je to však vhodné, ponechajte nižší jas, aby ste dosiahli maximálnu životnosť.

Môžem odporučiť nastaviť jas pod 50 %. Potrebujete teda 3,84 x 0,5 = 1,92A

Keď sa vezmú nejaké rezervy, odporúčaný zdroj napájania je 5V / 2A.

Krok 6: Príprava napájacieho zdroja

Je veľmi ľahké ovládať LED pás WS2812B bez ďalších obvodov a diskrétnych komponentov. Ak máte Arduino, 5V napájací zdroj a niekoľko prepojovacích káblov, môžete sa s ním hrať.

Príprava napájacieho zdroja:

Na napájanie LED diód NeoPixel som použil regulovaný zdroj 5V/2A.

Potrebujeme dve GND prípojky: jednu na LED pásku a druhú na Arduino. Takže som spájkoval dva vodiče so záporným pólom a jeden vodič s kladným pólom konektora DC.

Pripojenie Arduino:

Pripojenie Arduino je veľmi jednoduché.

LED pásik DIN -> Arduino D6

Napájací zdroj GND -> Arduino GND

Ak na napájanie LED pásky a Arduina používate externý zdroj napájania, musíte napájanie 5V pripojiť k 5V kolíku Arduino.

Osvedčené postupy podľa lieku Adafruit:

1. Pridanie veľkého kondenzátora (1 000 µF, 6,3 V alebo viac) na svorky + a -. To zabraňuje počiatočnému zapnutiu prúdu poškodiť pixely.

2. Pridanie rezistora 300 až 500 Ohm medzi dátový kolík mikrokontroléra a vstup údajov na prvom zariadení NeoPixel môže zabrániť vzniku špičiek napätia, ktoré by inak mohli poškodiť váš prvý pixel. Pridajte jeden medzi svoj mikro a NeoPixels.

3. Pri pripájaní NeoPixelov k akémukoľvek zdroju napájania alebo mikrokontroléru VŽDY PRIPOJTE UZEMNENIE (-) PRED VŠETKÝMI INÝMI. Pri oddeľovaní naopak odpojte uzemnenie ako posledné.

Krok 7: Vedenie matice 8x8 Neo Matrix

Matica LED obsahuje 64 RGB LED diód, ktoré používajú ovládač WS8211. Každý pixel je individuálne adresovateľný a na ovládanie všetkých LED diód budete potrebovať iba jeden pin Arduino.

Na zadnej strane matice sú dva porty: vstup (3 piny) a výstup (3 piny).

Vstupný port je pripojený k externému zdroju napájania Arduino a 5V. Pripojenie je nasledovné

Matrix Arduino

DIN D6

GND GND

Matrix napájací zdroj

5V- 5V

GNDGND

Poznámka: Nemali by ste zabudnúť na pripojenie GND zdroja napájania a Arduina.

Teraz zapnite obvod a nahrajte kód, aby ste si mohli pozrieť niekoľko animácií. Jas LED som nastavil asi na 30%.

Arduino kód:

Kód a knižnice sú priložené v súbore zip. Stiahnite si ho. Ak chcete vedieť, ako používať softvér, môžete si pozrieť video.

Krok 8: Jazda na flexibilnom 8X32 WS2812 RGB MATRIX

Flexibilná matica 8x32 je celkom v pohode. Objednal som si ju zo Sparkfunu. Môžete vytvárať animácie, hry alebo ich dokonca začleniť do zábavného projektu elektronického textilu. Navyše, vďaka flexibilnej podložke je možné túto LED maticu ohnúť a ukloniť, aby sa zmestila na takmer akýkoľvek zakrivený povrch.

Spojenie s arduino je podobné ako v prípade druhej matice / pruhu LED NeoPixel.

Matrix je dodávaný s koncovými vodičmi, takže nie je potrebné spájkovať.

Žltá: GND

Červená: +5V

Zelená: Údaje

Ak sa vám tento článok páčil, nezabudnite ho poslať ďalej! Nasledujte ma a získajte ďalšie DIY projekty a nápady. Ďakujem !!!