RGB LED pásek. Schéma zapojení a ovládání LED pásku pomocí Arduina

Minule se uvažovalo o způsobu připojení LED pásku k arduinu přes ovladač L298. Správa barev byla provedena programově - funkce Random. Nyní je čas zjistit, jak ovládat barvu LED pásku na základě údajů snímače teploty a vlhkosti DHT 11.

Jako základ je brán příklad připojení LED pásku přes ovladač L298. Navíc byl do příkladu přidán displej LCD 1602, který bude zobrazovat hodnoty senzoru DHT 11.

Pro projekt budete potřebovat následující prvky Arduino:

1. Deska Arduino UNO.
2. Displej LCD 1602 + I2C.
3. DHT senzor teploty a vlhkosti
4. LED páskové světlo.
5. Ovladač L298.
6. Napájení 9-12V.
7. Pouzdro pro arduino a displej (volitelné).

Nejprve se podívejme na schéma zapojení (obr. 1). Na něm vidíte, jak je potřeba propojit všechny výše uvedené prvky. Sestavení obvodu a jeho zapojení není nic složitého, ale stojí za zmínku jednu nuanci, na kterou většina lidí zapomene a skončí se špatnými výsledky. pracovní LED- stuhy s Arduinem.

Obrázek 1. Kruhový diagram Arduino připojení a LED pásek se senzorem DHT 11

Aby ne správné fungování LED pásek (blikání, nesoulad barev, neúplná záře atd.), napájení celého obvodu musí být provedeno společné, tzn. propojte GND (zem) piny ovladače Arduino a ovladače L298 (LED pásek). Jak to udělat, můžete vidět v diagramu.

Pár slov o připojení čidla vlhkosti. Pokud si koupíte holý DHT 11, bez páskování, pak mezi prvním a druhým kontaktem, 5V a Data, musíte připájet odpor s nominální hodnotou 5-10 kOhm. Rozsah měření teploty a vlhkosti je napsán opačná strana tělo snímače DHT 11. Teplota: 0-50 stupňů Celsia. Vlhkost: 0-80%.

Po sestavení všech prvků projektu podle schématu musíte napsat programovací kód, díky čemuž bude vše fungovat tak, jak chceme. A my potřebujeme LED páskové světlo změnila barvu v závislosti na údajích snímače DHT 11 (vlhkost).

K naprogramování senzoru DHT 11 budete potřebovat další knihovnu.

Kód Arduino programy a RGB - páska. Změna barvy stuhy v závislosti na vlhkosti.

#include #include //knihovna pro práci s LCD displej 1602 #include //knihovna pro práci s čidlem vlhkosti a teploty DHT 11 int chk; //proměnná uloží všechna data ze senzoru DHT11 int hum; //proměnná bude ukládat hodnoty vlhkosti ze senzoru DHT11 dht11 DHT; //objekt typu DHT #define DHT11_PIN 4 //datový kontakt senzoru DHT11 je připojen na vstup 4 #define LED_R 9 //pin pro kanál R #define LED_G 10 //pin pro kanál G #define LED_B 11 //pin pro kanál B / /proměnné budou ukládat hodnoty barev //při smíchání všech tří barev se získá požadovaná barva int led_r=0, led_g=0, led_b=0; //deklarování objektu zobrazení s adresou 0x27 //nezapomeňte v projektu použít displej přes I2C desku LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); void setup() ( //vytvoření displeje lcd.init(); lcd.backlight(); // deklarace pinů jako výstupů pinMode(LED_R, OUTPUT); pinMode(LED_G, OUTPUT); pinMode(LED_B, OUTPUT); ) void loop () ( chk = DHT.read(DHT11_PIN);//čtení dat ze senzoru DHT11 //výstup dat na displej lcd.print("Temp: "); lcd.print(DHT.teplota, 1); lcd .print( " C"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("Hum: "); lcd.print(DHT.vlhkost, 1); lcd.print(" %"); delay(1500 ); / /pro správnou funkci senzoru je potřeba zpoždění pro dotazování lcd.clear(); brum = DHT.humidity; //proveďte měření vlhkosti //v rozsahu od 19 do 30 % vlhkosti, abyste se dostali zelená barva if ((hučení >= 19) && (hučení<= 30)) { led_r = 1; led_g = 255; led_b = 1; } //в диапозоне от 31 до 40% влажности выдать красный цвет if ((hum >= 31) && (hum<= 40)) { led_r = 255; led_g = 1; led_b = 1; } //в диапозоне от 41 до 49% влажности выдать синий цвет if ((hum >= 41) && (hučení<= 49)) { led_r = 1; led_g = 1; led_b = 255; } // подача сигналов цвета на выхода analogWrite(LED_R, led_r); analogWrite(LED_G, led_g); analogWrite(LED_B, led_b); }

Tagy: Tagy

Ahoj komunito Habr.

V této době jsou k dispozici LED pásky s proměnlivou barvou žhavení. Vypadají skvěle, nejsou drahé a dají se dobře přizpůsobit pro dekorativní osvětlení interiéru, reklamu atp.

K takovým páskám si můžete dokoupit zdroj energie, stmívač, stmívač s ovládacím panelem. To vám umožní použít LED pásek pro osvětlení. Pokud si však chcete zapsat algoritmus změny barvy nebo provést kontrolu z počítače, pak začíná zklamání. Stmívače s ovládáním přes COM-port nebo Ethernet v prodeji nenajdete.

Vítejte pod kočkou.

Teoretická část

Abychom mohli implementovat plynulou změnu záře všech 3 kanálů, musíme si vyrobit vlastní dimer. Je to velmi jednoduché, k tomu musíte vzít vypínače a ovládat je pomocí signálu PWM. Také náš stmívač musí být programovatelný a/nebo externě řízený.

Arduino je dokonalý mozek. Do jeho programu lze zapsat libovolný algoritmus pro změnu barev a také jej lze ovládat jak pomocí modulů Arduino, tak vzdáleně přes Ethernet, IR, Bluetooth pomocí příslušných modulů.

Pro realizaci mého plánu jsem si vybral Arduino Leonardo. Je to jedna z nejlevnějších desek Arduino a má mnoho PWM pinů.

PWM: 3, 5, 6, 9, 10, 11 a 13. Poskytněte 8bitový výstup PWM pomocí funkce analogWrite().

A tak máme PWM zdroj, zbývá vymyslet vypínače. Pokud se budete toulat po internetových obchodech, ukáže se, že neexistuje žádný modul Arduino k ovládání RGB páska mi Nebo jen univerzální moduly s výkonovými tranzistory. Můžete také najít obrovské množství stránek pro radioamatéry, kteří sami vyrábějí desky s vypínači.

Existuje však jednodušší způsob! Zachrání nás modul Arduino pro ovládání motorů. Tento modul má vše, co potřebujeme – jsou na něm instalovány výkonné 12V spínače.

Příkladem takového modulu je "L298N Module Dual H Bridge Driver Stepper Motor Driver Board Modules for Arduino Smart Car FZ0407". Takový modul je založen na čipu L298N, který se skládá ze 2 můstků. Přemostění je ale užitečné pro motor (tím se může změnit směr otáčení) a v případě RGB pásku je to zbytečné.

Připojením pásky, jak je znázorněno na obrázku, nevyužijeme veškerou funkčnost tohoto mikroobvodu, ale pouze jeho 3 spodní klávesy.

Praktická část část

Pro implementaci budete potřebovat Arduino Leonardo, L298N Motor Control Module, 12V zdroj (pro napájení pásku), samotnou RGB pásku a propojovací vodiče.
Pro snadné připojení jsem použil i Fundruino IO Expansion, ale nenese žádnou funkční zátěž.

Schéma zapojení je na obrázku.

Chci dodatečně popsat napájení systému. V tomto obvodu je napájen modul řízení motoru, má 5V snižovací zdroj a těchto 5V přivádím na vstup Vin zdroje Arduino. Pokud toto spojení přerušíte (samozřejmě ponecháte připojenou zem), můžete Arduino a vypínače napájet z různých zdrojů napájení. To se může hodit, když je k Arduinu připojeno hodně věcí a zdroj v řídicím modulu motoru nezvládá (vypíná se kvůli přehřátí).

Páska RGB se ovládá pomocí příkazů analogWrite, které nastaví výstup tak, aby tvořil signál PWM.

Zdrojový kód programu pro arduino:
#define GRBLED_PIN_R 9 // pin pro kanál R #define GRBLED_PIN_G 10 // pin pro kanál G #define GRBLED_PIN_B 11 // pin pro kanál B int rgbled_r=0, rgbled_g=0, rgbled_b=0; void setup()( //povolení tisku sériových dat Serial.begin(9600); Serial.println("RBG LED v 0.1"); // RGBLED pinMode(GRBLED_PIN_R, OUTPUT); pinMode(GRBLED_PIN_G, OUTPUT); pinMode(GRBLED_PIN_B , OUTPUT); ) void loop()( // změna barvy rgbled_r = (rgbled_r+1)%1024; rgbled_g = (rgbled_g+2)%1024; rgbled_b = (rgbled_b+3)%1024; // Výstup Z1(výstup_rgbled) ; delay(1); ) void Z1_output_rgbled() ( analogWrite(GRBLED_PIN_R, rgbled_r); analogWrite(GRBLED_PIN_G, rgbled_g); analogWrite(GRBLED_PIN_B, rgbled_b); )

Na videu můžete vidět, jak to funguje:

Ekonomická část

Celkem 37,65 $ = 1 300 RUB

Místo závěru

V předvečer Nového roku vám doporučuji sestavit vánoční stromeček programovatelnou RGB girlandu se schopností vytvářet různé vzory.

Co potřebujete na girlandu?

WS2811 RGB Full Color 12mm LED String DC 5V lze zakoupit na Aliexpress za 20 dolarů. Obvyklý konec jedné takové girlandy může být připojen k jinému, aby se zvětšila délka. Tento článek je určen pro vytváření světelných obrazců, takže pokud máte po ruce programovatelnou LED girlandu s jiným protokolem, budete muset přepsat program a připojit girlandu podle datasheetu.
5V napájecí zdroj dimenzovaný na proud odebíraný vaším stringem. Obvykle prodejce udává proud spotřebovaný girlandou.
Arduino jakékoli verze. Autor použil standardní Arduino Uno.
Zelená akrylová barva
Izolační páska
Drát.
Pro snazší připojení girlandy k ovladači je žádoucí mít konektory JST

Než začnete s montáží girlandy na vánoční stromeček, ujistěte se, že všechny LED diody fungují. Na internetu můžete najít, jak připojit WS2811 k Arduinu.

Určete piny +5V a GND z datového listu na vašem WS2811
Červená = +5V
Modrá = GND
Bílá = Data

Zapojení je jako na obrázku.

Nainstalujte si oblíbenou knihovnu WS2811 Arduino od Adafruit. Návod k instalaci si můžete stáhnout a přečíst zde:
Upravte přiložený kód podle délky vaší girlandy #define LED_COUNT. Stáhněte a spusťte program Arduino. Všimněte si, že pixely změní barvu z červené přes zelenou na modrou až bílou v průběhu 5 sekund. To zajišťuje, že všechny 3 LED diody uvnitř pixelu jsou dobré.

(Staženo: 1085)

Hodnocení poklesu napětí.

Každý LED pixel a následně připojená LED girlanda způsobí určitý pokles napětí. Takže po 50 LED ve vaší LED girlandě klesne napětí napájecího zdroje o nějakou znatelnou hodnotu. Například z 5V na 4,7V. To znamená, že další girlanda, kterou připojíte k té první, bude napájena nikoli z 5V, ale ze 4,7V a napětí po ní klesne ještě níže. V důsledku toho bude každá LED tmavší než předchozí. Nakonec, když napětí klesne na 3,3 V, servisní čip protokolu WS2811 jednoduše přestane fungovat.

Vzhledem k tomu, že v každém pixelu jsou 3 LED a bílá barva záře girlandy znamená, že všechny 3 LED svítí stejně, klesne napětí více, než kdyby svítily například jen červené LED. Když jste spustili testovací program, všimli jste si silného zatemnění na koncích girlandy? Můžete tam připojit další 5V zdroj. Autor to dělal každých 100 pixelů

Malování girlandy.

Normální vánoční osvětlení je obarveno na zeleno, aby splynulo se stromečkem. Vaše LED girlanda má dráty různých barev. Zavěste girlandu a natřete drátky nazeleno akrylovou barvou, bude to chvíli trvat. Obaly WS2811 obalte černou elektro páskou, bude to rychlejší než je natírat.

Určení polohy X a Y každého pixelu

Pověste sestavenou girlandu na vánoční stromeček. Poté můžete vypočítat polohu každého pixelu v X a Y a vložit tato data do programového kódu. Chcete-li to provést, použijte tento soubor s kódem. Odkomentujte první funkci smyčka(), který svítí sekce 10 LED diod. Pokud máte více než 50 LED diod, můžete tuto část rozšířit pouhým zkopírováním a nezapomeňte zadat požadovaný počet v #define LED_COUNT

Zkuste překrýt mřížku tak, aby levá spodní LED byla v buňce 1.1. To je provedeno tak, aby program mohl určit střed stromu ve směru X i Y. Zadání souřadnic X a Y je ruční proces, každou souřadnici získáte sledováním videa. 200 souřadnic zní samozřejmě děsivě, ale bude to trvat až 20 minut.

Mřížku si můžete vytisknout a připevnit k monitoru počítače nebo k displeji telefonu, abyste se nemuseli potýkat s videoeditory.

Přiložený soubor, stejně jako předchozí soubor, je příkladem kódu, který prochází různými vzory, jako ve videu.

(Staženo: 1240)

Z videa můžete pochopit logiku programu a napsat si vlastní šablony nebo změnit kód pro sebe. Druhý přiložený soubor je soubor nastavení pro ovládání Arduina přes sériové rozhraní z jiného zařízení. K ovládání Arduina autor použil Raspberry Pi.

Zde je taková vánoční girlanda pomocí Arduina a WS2811 kit.

(Staženo: 1132)

V tomto článku si povíme o barevných LED, rozdílu mezi jednoduchou RGB LED a adresovatelnou, doplníme informace o aplikacích, jak fungují, jak se ovládají schematickými obrázky zapojení LED.

LED diody jsou elektronická součástka schopná vyzařovat světlo. Dnes jsou široce používány v různých elektronických zařízeních: baterky, počítače, domácí spotřebiče, auta, telefony atd. Mnoho projektů mikrokontrolérů používá LED tak či onak.

Mají dva hlavní účely.:

Ukázka provozu zařízení nebo upozornění na jakoukoli událost;
použití pro dekorativní účely (osvětlení a vizualizace).

Uvnitř se LED skládá z červených (červených), zelených (zelených) a modrých (modrých) krystalů sestavených v jednom balení. Odtud název - RGB (obr. 1).

2. Použití mikrokontrolérů

S ním můžete získat mnoho různých odstínů světla. RGB LED je řízena mikrokontrolérem (MK), například Arduino (obr. 2).

Samozřejmě si vystačíte s jednoduchým 5voltovým zdrojem, 100-200 ohmovými odpory pro omezení proudu a třemi spínači, ale pak budete muset ručně ovládat záři a barvu. V tomto případě nebude možné dosáhnout požadovaného odstínu světla (obr. 3-4).

Problém nastává, když potřebujete k mikrokontroléru připojit sto barevných LED. Řadič má omezený počet pinů a každá LED potřebuje čtyři piny, z nichž tři jsou zodpovědné za barvu a čtvrtý pin je společný: v závislosti na typu LED to může být anoda nebo katoda.

3. Ovladač pro ovládání RGB

Pro odlehčení výstupů MK se používají speciální ovladače WS2801 (5 voltů) nebo WS2812B (12 voltů) (obr. 5).

Při použití samostatného ovladače není potřeba obsazovat více výstupů MK, lze omezit pouze na jeden signálový výstup. MK vyšle signál na "Datový" vstup řídícího ovladače WS2801 LED.

Tento signál obsahuje 24bitové informace o jasu barev (3 kanály po 8 bitech pro každou barvu) a také informace pro vnitřní posuvný registr. Je to posuvný registr, který umožňuje určit, které LED informace jsou adresovány. Je tak možné zapojit více LED do série a přitom stále využívat jeden výstup mikrokontroléru (obr. 6).

4. Adresovatelná LED

Jedná se o RGB LED, pouze s integrovaným ovladačem WS2801 přímo na čipu. Pouzdro LED je vyrobeno jako SMD součástka pro povrchovou montáž. Tento přístup umožňuje umístit LED diody co nejblíže k sobě, čímž je záře detailnější (obr. 7).

V internetových obchodech se můžete setkat s adresovatelnými LED pásky, kdy se do jednoho metru vejde až 144 kusů (obr. 8).

Stojí za zvážení, že jedna LED při plném jasu spotřebuje pouze 60-70 mA, při připojení pásky například k 90 LED budete potřebovat výkonný zdroj s proudem alespoň 5 ampér. V žádném případě nenapájejte LED pásek přes ovladač, jinak se přehřeje a vyhoří od zátěže. Použijte externí napájecí zdroje (obr.9).

5. Nedostatek adresovatelných LED diod

Adresovatelný LED pásek nemůže pracovat při příliš nízkých teplotách: při -15 začne regulátor selhávat, při silnějších mrazech je vysoké riziko jeho selhání.

Druhou nevýhodou je, že pokud jedna LED selže, všechny ostatní odmítnou pracovat v řetězci: interní posuvný registr nebude schopen přenášet informace dále.

6. Aplikace adresovatelných LED pásků

Adresné LED pásky lze použít pro dekorativní osvětlení automobilů, akvárií, fotorámečků a obrazů, v interiérovém designu, jako vánoční dekorace atd.

Zajímavým řešením se ukazuje, pokud je pásek LED použit jako podsvícení Ambilight pro monitor počítače (obr. 10-11).

Pokud budete používat mikrokontroléry na bázi Arduina, budete potřebovat knihovnu FastLed pro zjednodušení práce s LED páskem ().

K ovládání těchto zařízení se používá RGB ovladač. Ale kromě něj se v posledních letech používá deska Arduino.

Arduino - princip fungování

Deska Arduino je zařízení, na kterém je nainstalován programovatelný mikrokontrolér. Jsou k němu připojeny různé senzory, ovladače nebo enkodér a podle daného náčrtu (programu) deska ovládá motory, LED a další akční členy včetně dalších desek Arduino pomocí protokolu SPI. Zařízení lze ovládat pomocí dálkového ovladače, modulu Bluetooth, HC-06, Wi-Fi, ESP nebo internetu a tlačítek. Některé z nejoblíbenějších desek jsou Arduino Nano a Arduino Uno, stejně jako Arduino Pro Mini, zařízení založené na mikrokontroléru ATmega 328.

Programování probíhá v open source prostředí Arduino nainstalovaném na běžném počítači. Programy se stahují přes USB.

Princip řízení zátěže přes Arduino

Deska má mnoho výstupů, jak digitálních, majících dva stavy - zapnuto a vypnuto, a analogových, ovládaných pomocí PWM regulátoru s frekvencí 500 Hz.

Výstupy jsou ale dimenzovány na proud 20 - 40 mA s napětím 5 V. To stačí pro napájení indikační RGB LED nebo 32x32 mm LED matricového modulu. Pro výkonnější zátěž to nestačí.

Chcete-li tento problém vyřešit v mnoha projektech, musíte připojit další zařízení:

• Relé. Kromě jednotlivých relé s napájecím napětím 5V existují celé sestavy s různým počtem kontaktů a také s vestavěnými spouštěči.
• Zesilovače na bipolárních tranzistorech. Výkon takových zařízení je omezen řídicím proudem, ale můžete sestavit obvod z několika prvků nebo použít tranzistorovou sestavu.
• Efekt pole nebo tranzistory MOSFET. Mohou pohánět zátěže s proudy několika ampérů a napětími do 40 - 50 V. Při připojení mosfetu k PWM a motoru nebo jiné indukční zátěži je potřeba ochranná dioda. Při připojení k LED nebo LED lampám to není nutné.
• Dilatační desky.

Připojení LED pásku k Arduinu

Názor odborníka

Alexej Bartoš

Specialista na opravy, údržbu elektrických zařízení a průmyslové elektroniky.

Arduino Nano dokáže ovládat více než jen elektromotory. Používají se také pro LED pásky. Protože však výstupní proud a napětí desky nestačí k přímému připojení pásku s LED diodami, musí být mezi regulátor a pásek LED nainstalována další zařízení.

přes relé

Relé je připojeno k zařízení na digitální výstup. Proužek ovládaný s jeho pomocí má pouze dva stavy - zapnuto a vypnuto. K ovládání červeno-modro-zelené stuhy jsou potřeba tři relé. Proud, který může takové zařízení ovládat, je omezen výkonem cívky (cívka s nízkým výkonem není schopna sepnout velké kontakty). Pro připojení většího výkonu se používají reléové sestavy.

S bipolárním tranzistorem

Pro zesílení výstupního proudu a napětí lze použít bipolární tranzistor. Volí se podle proudu a napětí zátěže. Řídicí proud by neměl být vyšší než 20 mA, proto je napájen přes proud omezující odpor 1 - 10 kOhm.

Je lepší použít tranzistor n-p-n se společným emitorem. Pro vyšší zisk se používá obvod s více prvky nebo tranzistorová sestava (čip zesilovače).

S tranzistorem s efektem pole

Kromě bipolárních se pro řízení pásem používají tranzistory s efektem pole. Jiný název pro tato zařízení je MOS nebo MOSFET-tranzistor.

Takový prvek, na rozdíl od bipolárního, je řízen nikoli proudem, ale napětím na bráně. To umožňuje malým hradlovým proudem pohánět velké zátěžové proudy – až desítky ampér.

Prvek je připojen přes odpor omezující proud. Navíc je citlivý na rušení, takže výstup regulátoru by měl být spojen se zemí pomocí odporu 10 kΩ.

S rozšiřujícími deskami

Kromě relé a tranzistorů se používají již hotové bloky a rozšiřující desky.

Může to být Wi-Fi nebo Bluetooth, ovladač pro ovládání motoru, jako je modul L298N nebo ekvalizér. Jsou určeny k ovládání zátěží různého výkonu a napětí. Taková zařízení jsou jednokanálová - mohou ovládat pouze monochromatickou pásku a vícekanálová - určená pro zařízení RGB a RGBW, stejně jako pásky s LED WS 2812.

Příklad programu

Desky Arduino jsou schopny řídit struktury LED podle předem určených programů. Jejich knihovny si můžete stáhnout z oficiálních stránek, najít na internetu nebo si sami napsat nový náčrt (kód). Takové zařízení můžete sestavit vlastníma rukama.

Zde jsou některé možnosti použití takových systémů:

• Ovládání osvětlení. Pomocí světelného senzoru se světlo v místnosti rozsvítí jak okamžitě, tak s postupným zvyšováním jasu při západu slunce. Zařazení lze provést i přes wi-fi, s integrací do systému „chytré domácnosti“ nebo telefonního připojení.
• Rozsvícení světla na schodech nebo v dlouhé chodbě. Velmi pěkně vypadá LED osvětlení každého schodu zvlášť. Když je k desce připojeno pohybové čidlo, jeho činnost způsobí sekvenční, s časovým zpožděním, osvětlení schodů nebo chodeb a deaktivace tohoto prvku povede k opačnému procesu.
• Barevná hudba. Přivedením audio signálu do analogových vstupů přes filtry bude výstupem barevně-hudební instalace.
• Počítačové modování. S pomocí vhodných senzorů a programů může barva LED záviset na teplotě nebo vytížení procesoru či RAM. Takové zařízení pracuje podle protokolu dmx 512.
• Ovládání rychlosti svícení pomocí kodéru. Podobné instalace jsou sestaveny na čipech WS 2811, WS 2812 a WS 2812B.

Video návod