Darba sākšana ar NeoPixel / WS2812 RGB LED: 8 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

[Atskaņot video]

Šajā pamācībā mēs izpētīsim par adresējamo RGB LED (WS2812) vai tautā pazīstamo kā Adafruit NeoPixel. NeoPixel ir pulsējošu, krāsainu miniatūru gaismas diodes gredzenu, sloksņu, dēļu un nūju saime. Tie ir ķēdējami no viena uz otru, lai jūs varētu kopā barot un programmēt garu NeoPikseļu līniju, lai izveidotu nebeidzamu gaismas diožu virkni. Jūs varat izmantot šīs LED sloksnes, lai jebkuram projektam pievienotu sarežģītus apgaismojuma efektus.

Visus manus projektus varat atrast:

Tie ir aprīkoti ar nelielu 5050 (5 mm x 5 mm) virsmas stiprinājuma paketi, kas ietver trīs spilgtas gaismas diodes (sarkanu, zaļu un zilu) un integrētu draivera mikroshēmu (WS2811). Tam ir nepieciešama tikai viena datu ievade, lai kontrolētu visu trīs gaismas diodes stāvokli, spilgtumu un krāsu. Savienojot datu izvades tapu ar nākamo sloksņu datu ievades tapu, ir iespējams savienot gaismas diodes ar ķēdi līdz teorētiski patvaļīgam garumam.

Izmantojot RGB vērtību kombinācijas (0 - 255), jūs varat reproducēt gandrīz jebkuru krāsu, tāpēc kontrolējama RGB gaismas diode savā ziņā ir universāla gaismas diode.

1. darbība. Izmantotās detaļas un rīki

Daļas:

1. 8 x 8 Neo Matrix (Banggood)

2. Arduino Uno (Amazon)

3. 5V /2A barošanas avots (Amazon)

4. DC Jack (Amazon)

5. Jumper vadi (Amazon)

6. 8 x 32 elastīga WS2812 matrica (Sparkfun)

Rīki:

1. Lodāmurs (Amazon)

2. Stiepļu griezējs / noņēmējs (Amazon)

2. darbība: RGB LED sloksnes veids

Ir 2 galvenie RGB LED sloksnes veidi: analogā josla un digitālā sloksne

1. Analogā sloksne:

Visas sloksnēs esošās gaismas diodes ir savienotas paralēli, tāpēc tās darbojas kā viena milzīga trīskrāsu gaismas diode. Jūs varat iestatīt noteiktu krāsu visām sloksnēm / stīgām. Tās ir ļoti ērti lietojamas un lētas, taču šāda veida ierobežojumi LED sloksnes ir tādas, ka jūs nevarat kontrolēt atsevišķas gaismas diodes krāsas.

Katrā no šīm sloksnēm vispirms (no kreisās uz labo) redzēsiet LED, kam seko SMD rezistors.

2. Digitālā sloksne:

Digitālā sloksne ir tāda, ka jūs adresējat katru LED atsevišķi un strādājat citādi. Viņiem ir mikroshēma katrai gaismas diodei, lai izmantotu sloksni, jums ir jānosūta mikroshēmām digitāli kodēti dati. Mikroshēmas papildu sarežģītības dēļ tie ir dārgāki.

Ievērojiet bultiņas, kas norāda datu virzienu. Ja sloksni pievienosit pretējā virzienā, tā nedarbosies.

3. darbība: adresējamo RGB LED sloksņu veidi

Adresējamajam LED ir dažādi modeļu numuri, piemēram, WS2801, WS2811, WS2812 vai WS2812B. Ja esat iesācējs šāda veida gaismas diodēs, jūs varat sajaukt tos. Tātad ļaujiet vispirms tos identificēt. Būtībā WS2801 un WS2811 ir IC nosaukums, kas var kontrolēt ne vairāk kā 3 gaismas diodes. Tomēr WS2812 ir uzlabota versija, kurā WS2811 IC ir integrēta tieši 5050 RGB LED paketē. Jaunākais modelis ir WS2812B.

Šajā apmācībā mēs izmantosim jaunāko modeli WS2812B.

Attēlu avots: Adafruit, Sparkfun, Polou

4. darbība: WS2801 un WS2811 / WS2812 tapas

WS2801 modelim ir 4 ievades tapas (Vcc, GND, Data, Clock), turpretī WS2811 un WS2812 modelim ir tikai 3 tapas

(Vcc, GND un dati)

PIN - WS2801

5V -> Jauda (+5V)

CI -> Pulksteņa signāla ievade

CO -> Pulksteņa signāla izvade

DI -> Datu ievade

DO -> Datu izvade

GND -> Zeme

PIN WS2812

5V -> Jauda (+5V) CI -> N/A

CO -> N/A

DI -> Datu ievade

DO -> Datu izvade

GND -> Zeme

5. solis: barošanas avots

Pirms jebkura LED sloksnes projekta uzsākšanas pirmā lieta, kas jums jādomā, ir barošanas avots. Viena no šīm RGB gaismas diodēm satur 3 gaismas diodes (sarkanu, zilu un zaļu). Mēs zinām, ka viens LED pievada aptuveni 20mA strāvu visaugstākajā spilgtumā. Tātad viena WS2812 LED var uzņemt 3 x 20mA = 60mA ar maksimālu spilgtumu - balta.

Vai es varu skriet tieši ar Arduino?

Atbilde ir vienkārši NĒ. Tā kā strāvas daudzums, kas nepieciešams visai sloksnei, būs daudz lielāks, nekā jūsu Arduino spēj izturēt.

Tam ir nepieciešams atsevišķs regulēts barošanas avots. Barošanas avotam jānodrošina pareizs spriegums un jāspēj nodrošināt pietiekamu strāvu. Lielākajā daļā WS2812 sloksņu darba spriegums ir 5 volti līdzstrāvas.

Piemērs: WS2812 8 x 8 matricai (64 gaismas diodes) nepieciešama 64 x 60mA = 3840 mA (3,84 A), ja visas gaismas diodes ir iestatītas uz maksimālo spilgtumu (balta krāsa). Bet tas nav ieteicams, lai spilgtums būtu zemāks, lai iegūtu maksimālu kalpošanas laiku.

Es varu ieteikt iestatīt spilgtumu zem 50 %. Tātad jums ir nepieciešams 3,84 x 0,5 = 1,92A

Tātad, ņemot zināmu rezervi, ieteicamais barošanas avots ir 5V / 2A.

6. darbība: barošanas avota sagatavošana

Ir ļoti viegli kontrolēt WS2812B LED sloksni bez papildu shēmām un atsevišķiem komponentiem. Ja jums ir Arduino, 5V barošanas avots un daži džemperu vadi, varat ar to spēlēt.

Barošanas avota sagatavošana:

NeoPixel gaismas diožu darbināšanai es izmantoju 5V/2A regulētu barošanas avotu.

Mums ir vajadzīgi divi GND savienojumi: viens pie LED sloksnes un otrs - pie Arduino. Tātad es pielodēju divus vadus pie negatīvās spailes un vienu vadu līdz DC ligzdas pozitīvajam spailim.

Arduino savienojums:

Arduino savienojums ir ļoti vienkāršs.

LED sloksne DIN -> Arduino D6

Barošanas avots GND -> Arduino GND

Ja izmantojat ārējo barošanas avotu, lai darbinātu gan LED sloksni, gan Arduino, tad 5 V barošana jāpievieno Arduino 5 V tapai.

Labā prakse saskaņā ar Adafruit:

1. Liela kondensatora (1000 µF, 6,3 V vai augstāks) pievienošana + un - spailēm. Tas neļauj sākotnējai strāvas iedarbībai sabojāt pikseļus.

2. Pievienojot 300 līdz 500 omu rezistoru starp mikrokontrollera datu tapu un datu ievadi pirmajā NeoPixel, var palīdzēt novērst sprieguma lēcienus, kas citādi varētu sabojāt pirmo pikseli. Lūdzu, pievienojiet vienu starp mikro un NeoPikseliem.

3. Savienojot NeoPixels ar jebkuru strāvas avotu vai mikrokontrolleru, VIENMĒR PIEVIENOT PĀRĒJU SAVIENOJUMU ZEMĒT (-). Un otrādi, atdalot zemi, atvienojiet to pēdējo.

7. solis: 8x8 Neo matricas vadīšana

LED matricā ir 64 RGB gaismas diodes, kas izmanto WS8211 draiveri. Katrs pikselis ir individuāli adresējams, un, lai kontrolētu visas gaismas diodes, jums būs nepieciešama tikai viena Arduino tapa.

Matricas aizmugurē ir divi porti: ieeja (3 tapas) un izeja (3 tapas).

Ievades ports ir pievienots Arduino un 5V ārējam barošanas avotam. Savienojums ir šāds

Matrica Arduino

DIN D6

GND GND

Matricas barošanas avots

5V-5V

GNDGND

Piezīme. Neaizmirstiet pievienot gan barošanas avota, gan Arduino GND.

Tagad ieslēdziet ķēdi un augšupielādējiet kodu, lai skatītos dažas animācijas. Esmu iestatījis gaismas diodes spilgtumu aptuveni 30%.

Arduino kods:

Kods un bibliotēkas ir pievienotas zip failā. Lejupielādējiet to. Lai uzzinātu, kā lietot programmatūru, varat noskatīties videoklipu.

8. darbība. Elastīga 8X32 WS2812 RGB MATRIX vadīšana

8x32 elastīgā matrica ir diezgan forša. Es to pasūtīju no Sparkfun. Jūs varat izveidot animācijas, spēles vai pat iekļaut tās jautrā e-tekstilizstrādājumu projektā. Turklāt, pateicoties elastīgajai pamatnei, šo LED matricu var saliekt un noliekt, lai tā ietilptu gandrīz jebkurā izliektā virsmā.

Savienojums ar arduino ir līdzīgs citai NeoPixel LED matricai / sloksnei.

Matricai ir termināla vadi, tāpēc nav nepieciešams lodēt.

Dzeltens: GND

Sarkans: +5V

Zaļš: dati

Ja jums patika šis raksts, neaizmirstiet to nodot! Sekojiet man, lai iegūtu vairāk DIY projektu un ideju. Paldies !!!