اتصال یک نوار RGB از طریق آردوینو برای کنترل تلفن. اتصال و کنترل نوار LED به آردوینو

برای کنترل این دستگاه ها از یک کنترلر RGB استفاده می شود. اما در کنار آن در سال های اخیر مورد استفاده قرار گرفته است برد آردوینو.

آردوینو - اصل کار

برد آردوینو دستگاهی است که روی آن یک میکروکنترلر قابل برنامه ریزی نصب شده است. به آن متصل است سنسورهای مختلف، کنترل یا رمزگذار و طبق یک طرح (برنامه) داده شده، برد موتورها، LED ها و سایر محرک ها، از جمله سایر بردهای آردوینو را با استفاده از پروتکل SPI کنترل می کند. دستگاه را می توان از طریق کنترل کرد از راه دور، ماژول بلوتوث، HC-06، Wi-Fi، ESP یا اینترنت و دکمه ها. برخی از محبوب ترین بردها آردوینو نانو و آردوینو اونو، و آردوینو پرو Mini - دستگاهی مبتنی بر میکروکنترلر ATmega 328

برنامه نویسی در محیط آردوینو با باز انجام می شود کد منبعنصب شده بر روی کامپیوتر معمولی. برنامه ها از طریق USB دانلود می شوند.

اصل کنترل بار از طریق آردوینو

این برد دارای خروجی های زیادی است، هر دو دیجیتال، دارای دو حالت روشن و خاموش، و آنالوگ، که از طریق یک کنترلر PWM با فرکانس 500 هرتز کنترل می شود.

اما خروجی ها برای جریان 20 - 40 میلی آمپر با ولتاژ 5 ولت طراحی شده اند. این برای تغذیه یک LED نشانگر RGB یا یک ماژول ماتریس LED 32x32 میلی متر کافی است. برای بیشتر بار قدرتمنداین کافی نیست.

برای حل این مشکل در بسیاری از پروژه‌ها، باید دستگاه‌های دیگری را متصل کنید:

• رله. علاوه بر رله های جداگانه با ولتاژ تغذیه 5 ولت، مجموعه های کاملی نیز وجود دارد مقدار متفاوتمخاطبین، و همچنین با استارت های داخلی.
• تقویت کننده های ترانزیستورهای دوقطبی قدرت چنین دستگاه هایی توسط جریان کنترل محدود می شود، اما می توانید یک مدار را از چندین عنصر جمع کنید یا از یک مجموعه ترانزیستور استفاده کنید.
• اثر میدانی یا ترانزیستورهای ماسفت. آنها می توانند بارهایی را با جریان های چند آمپر و ولتاژ تا 40 تا 50 ولت هدایت کنند. هنگام اتصال ماسفت به PWM و موتور یا بار القایی دیگر، به دیود محافظ. هنگام اتصال به LED یا لامپ های LED، این کار ضروری نیست.
• تخته های توسعه.

اتصال نوار LED به آردوینو

نظر متخصص

الکسی بارتوش

کارشناس تعمیر و نگهداری تجهیزات برقی و الکترونیک صنعتی.

آردوینو نانو می تواند چیزی بیش از موتورهای الکتریکی را کنترل کند. آنها همچنین برای نوارهای LED استفاده می شوند. اما از آنجایی که جریان و ولتاژ خروجی برد برای ارتباط مستقیمنوارهایی با LED به آن متصل می شود، سپس دستگاه های اضافی باید بین کنترل کننده و نوار LED نصب شوند.

از طریق رله

رله به دستگاه به یک خروجی دیجیتال متصل می شود. نوار کنترل شده با کمک آن فقط دو حالت دارد - روشن و خاموش. سه رله برای کنترل روبان قرمز-آبی-سبز مورد نیاز است. جریانی که چنین وسیله ای می تواند کنترل کند با قدرت سیم پیچ محدود می شود (کویل کم توان قادر به بستن کنتاکت های بزرگ نیست). برای اتصال برق بیشتر، از مجموعه های رله استفاده می شود.

با ترانزیستور دوقطبی

برای تقویت جریان و ولتاژ خروجی می توان از ترانزیستور دوقطبی استفاده کرد. با توجه به جریان و ولتاژ بار انتخاب می شود. جریان کنترل نباید بیشتر از 20 میلی آمپر باشد، بنابراین از طریق مقاومت محدود کننده جریان 1 تا 10 کیلو اهم تامین می شود.

استفاده از ترانزیستور بهتر است n-p-nبا قطره چکان مشترک. برای بهره بیشتر، مداری با چندین عنصر یا مونتاژ ترانزیستور(تقویت کننده تراشه).

با ترانزیستور اثر میدانی

علاوه بر دوقطبی، باندها توسط FET ها. نام دیگر این دستگاه ها MOS یا MOSFET-transistor است.

چنین عنصری، بر خلاف یک دوقطبی، نه با جریان، بلکه با ولتاژ در دروازه کنترل می شود. این به یک جریان گیت کوچک اجازه می‌دهد تا جریان‌های بار بزرگ را - تا ده‌ها آمپر - هدایت کند.

این عنصر از طریق یک مقاومت محدود کننده جریان متصل می شود. علاوه بر این، به تداخل حساس است، بنابراین خروجی کنترلر باید با یک مقاومت 10 کیلو اهم به زمین متصل شود.

با تخته های توسعه

علاوه بر رله ها و ترانزیستورها از بلوک های آماده و بردهای انبساط استفاده می شود.

این می تواند Wi-Fi یا بلوتوث، یک درایور کنترل موتور مانند ماژول L298N یا یک اکولایزر باشد. آنها برای تحمل بار طراحی شده اند قدرت متفاوتو تنش چنین دستگاه هایی تک کانال هستند - آنها فقط می توانند نوار تک رنگ را کنترل کنند و چند کاناله - برای دستگاه های RGB و RGBW و همچنین نوارهایی با LED های WS 2812 طراحی شده اند.

نمونه برنامه

بردهای آردوینو قادر به کنترل هستند طرح های LEDتوسط پیشبرد برنامه های داده شده. کتابخانه های آنها را می توان از سایت رسمی بارگیری کرد، در اینترنت یافت یا خودتان یک طرح (کد) جدید بنویسید. شما می توانید چنین دستگاهی را با دستان خود مونتاژ کنید.

در اینجا چند گزینه برای استفاده از چنین سیستم هایی وجود دارد:

• کنترل روشنایی. با کمک یک سنسور نور، نور اتاق هم بلافاصله و هم با افزایش تدریجی روشنایی با غروب خورشید روشن می شود. روشن کردن را می توان از طریق وای فای با ادغام در سیستم نیز انجام داد. خانه هوشمند” یا از طریق ارتباط تلفنی.
• روشن کردن چراغ روی پله ها یا در یک راهرو طولانی. نور LED هر مرحله به طور جداگانه بسیار زیبا به نظر می رسد. هنگامی که یک سنسور حرکتی به برد متصل می شود، عملکرد آن به صورت متوالی و با تاخیر زمانی باعث روشن شدن پله ها یا راهروها می شود و غیرفعال شدن این عنصر منجر به روند معکوس می شود.
• موسیقی رنگی اعمال بر روی ورودی های آنالوگ سیگنال صوتیاز طریق فیلترها، خروجی یک نصب رنگی-موسیقی خواهد بود.
• مودینگ کامپیوتر. با کمک سنسورها و برنامه های مناسب، رنگ LED ها ممکن است به دما یا بار پردازنده یا حافظه دسترسی تصادفی. چنین دستگاهی طبق پروتکل dmx 512 کار می کند.
• کنترل سرعت چراغ های روشنایی با انکودر. نصب‌های مشابه روی تراشه‌های WS 2811، WS 2812 و WS 2812B مونتاژ شده‌اند.

آموزش تصویری

در این مقاله در مورد LED های رنگی صحبت خواهیم کرد، تفاوت بین یک LED RGB ساده و یک LED آدرس پذیر، آن را با اطلاعاتی در مورد برنامه ها، نحوه عملکرد آنها، نحوه کنترل آنها با تصاویر شماتیک اتصالات LED تکمیل کنید.

ال ای دی - جزء الکترونیکیقادر به ساطع نور امروزه آنها به طور گسترده در تجهیزات الکترونیکی مختلف استفاده می شوند: در چراغ قوه، کامپیوتر، لوازم خانگی، ماشین ، تلفن و غیره بسیاری از پروژه های میکروکنترلر به یک روش از LED استفاده می کنند.

آنها دو هدف اصلی دارند.:

نمایش عملکرد تجهیزات یا اطلاع رسانی در مورد هر رویداد.
استفاده برای اهداف تزئینی (نور و تجسم).

در داخل، LED از کریستال های قرمز (قرمز)، سبز (سبز) و آبی (آبی) تشکیل شده است که در یک بسته مونتاژ شده اند. از این رو نام - RGB (شکل 1).

2. استفاده از میکروکنترلرها

با استفاده از آن، می توانید سایه های مختلف نور را دریافت کنید. LED RGB توسط یک میکروکنترلر (MK)، به عنوان مثال، آردوینو (شکل 2) کنترل می شود.

البته، شما می توانید انجام دهید بلوک سادهمنبع تغذیه 5 ولت، مقاومت های 100-200 اهم برای محدود کردن جریان و سه کلید، اما پس از آن باید به صورت دستی درخشش و رنگ را کنترل کنید. در این صورت دستیابی به سایه نور مورد نظر امکان پذیر نخواهد بود (شکل 3-4).

مشکل زمانی ظاهر می شود که باید صد LED رنگی را به میکروکنترلر متصل کنید. کنترلر تعداد پایه های محدودی دارد و هر ال ای دی به چهار پایه نیاز دارد که سه تای آنها رنگ را بر عهده دارند و پایه چهارم رایج است: بسته به نوع LED می تواند آند یا کاتد باشد.

3. کنترل کننده برای کنترل RGB

برای تخلیه خروجی های MK از کنترلرهای ویژه WS2801 (5 ولت) یا WS2812B (12 ولت) استفاده می شود (شکل 5).

با استفاده از یک کنترلر مجزا، نیازی به اشغال چندین خروجی MK نیست، می توان آن را تنها به یک خروجی سیگنال محدود کرد. MK سیگنالی را به ورودی "داده" کنترلر کنترل LED WS2801 ارسال می کند.

این سیگنال حاوی اطلاعات روشنایی رنگ 24 بیتی (3 کانال 8 بیتی برای هر رنگ) و همچنین اطلاعاتی برای ثبت تغییر داخلی است. این شیفت رجیستر است که به شما امکان می دهد تعیین کنید که اطلاعات LED به کدام آدرس می رسد. بنابراین، می توان چندین LED را به صورت سری وصل کرد، در حالی که هنوز از یک خروجی میکروکنترلر استفاده می شود (شکل 6).

4. LED آدرس پذیر

این یک LED RGB است، فقط با یک کنترلر WS2801 یکپارچه به طور مستقیم روی تراشه. محفظه LED به عنوان یک جزء SMD برای نصب روی سطح ساخته شده است. این روش به شما اجازه می دهد تا LED ها را تا حد امکان نزدیک به یکدیگر قرار دهید و درخشش را با جزئیات بیشتری انجام دهید (شکل 7).

در فروشگاه های آنلاین، می توانید نوارهای LED آدرس پذیر را پیدا کنید، زمانی که حداکثر 144 قطعه در یک متر قرار می گیرند (شکل 8).

شایان ذکر است که یک LED در روشنایی کامل فقط 60-70 میلی آمپر مصرف می کند، هنگام اتصال یک نوار، به عنوان مثال، به 90 LED، به شما نیاز خواهید داشت. بلوک قدرتمندمنبع تغذیه با جریان حداقل 5 آمپر. به هیچ وجه نوار LED را از طریق کنترلر تغذیه نکنید، در غیر این صورت بیش از حد گرم می شود و از بار می سوزد. استفاده کنید منابع خارجیتغذیه (شکل 9).

5. عدم وجود ال ای دی آدرس پذیر

نوار LED آدرس پذیر نمی تواند در دماهای خیلی پایین کار کند: در -15، کنترل کننده شروع به از کار می کند، در یخبندان شدیدتر خطر خرابی آن زیاد است.

اشکال دوم این است که اگر یک LED از کار بیفتد، بقیه از کار کردن در طول زنجیره امتناع می کنند: رجیستر شیفت داخلی قادر به انتقال اطلاعات بیشتر نخواهد بود.

6. کاربرد نوارهای LED آدرس پذیر

از نوارهای LED آدرس پذیر می توان برای نورپردازی تزئینی اتومبیل، آکواریوم، قاب عکس و نقاشی، در طراحی داخلی، تزئینات کریسمس و غیره استفاده کرد.

اگر از نوار LED به عنوان نور پس زمینه Ambilight برای مانیتور کامپیوتر استفاده شود، راه حل جالبی به نظر می رسد (شکل 10-11).

اگر از میکروکنترلر استفاده می کنید پایه آردوینو، برای سهولت کار با نوار LED () به کتابخانه FastLed نیاز دارید.

این پروژه در مورد چگونگی کنترل روشنایی LED از اتاق بعدی است تا از روی مبل بلند نشوید. نورپردازی LED RGB به همان اندازه برای تزئین یک آکواریوم کوچک یا یک اتاق بزرگ خوب است.

می توانید حمام را با رنگ های مختلف از نوار RGB روی آردوینو روشن کنید. برای ایجاد، به اصطلاح، یک حمام بر روی کنترل ریزپردازنده از آردوینو.

تنها چیزی که برای مونتاژ یک نور پس زمینه RGB نیاز دارید اجزای زیر است:

1. ماژول بلوتوث HC-05 برای ارتباطات بی سیمبا آردوینو
2. آردوینو نانو، مینی، برد Uno با ریزپردازنده ATmega 8, ATmega 168, ATmega 328.
3. چراغ نوار LED RGB، به صورت اختیاری با یا بدون ضد آب IP65.
4. گوشی هوشمند با اندروید به عنوان کنترل از راه دور برای نورپردازی RGB.
5. ماسفت هایی مانند P3055LD، P3055LDG، PHD3355L، اما بهتر است با سوراخ هایی برای نصب سوراخ ها. ترانزیستورهای دوقطبیبدتر کار کن .
6. مقاومت 10 کیلو اهم، 0.125 وات - 3 قطعه.

برخی نظریه ها در مورد اتصال RGBروبان بهآردوینو

شما نمی توانید نوار LED را مستقیماً به برد آردوینو وصل کنید. نوار LED از 12 ولت می درخشد، در حالی که ریزپردازنده فقط به 5 ولت برای کار نیاز دارد.

اما مشکل اصلی این است که خروجی های ریزپردازنده توان کافی برای تغذیه یک نوار کامل LED را ندارند. به طور متوسط، یک نوار LED به طول یک متر 600 میلی آمپر مصرف می کند. چنین جریانی قطعا برد آردوینو را غیرفعال می کند.

خروجی های PWM استفاده شده ریزپردازنده توان کافی برای روشن شدن را ندارند نوار RGB، اما همچنان می توان از آنها برای حذف سیگنال کنترل استفاده کرد.

برای جداسازی برق، توصیه می شود از ترانزیستورها به عنوان کلید استفاده کنید. بهتر است از ماسفت ها استفاده کنید: آنها برای روشن شدن به یک جریان ناچیز به "گیت" نیاز دارند و علاوه بر این، در مقایسه با سوئیچ های دوقطبی هم اندازه، قدرت بیشتری دارند.

RGBروبان بهآردوینو

در نمودار سیم کشی، خروجی های PWM برای کنترل نوار استفاده می شود: 9 (قرمز)، 10 (سبز)، 11 (آبی).

سه مقاومت 10 کیلو اهم، 0.125 وات بر روی "دروازه" هر ترانزیستور آویزان شده است.

به علاوه از منبع تغذیه 12 ولت (سیم قرمز) مستقیماً به نوار RGB می رود.

منهای منبع تغذیه 12 ولت (سیم سیاه) روی "منابع" ترانزیستورهای اثر میدانی توزیع می شود.

"تخلیه" هر ترانزیستور به آن متصل است تماس جداگانهنوارها: R، G، B. توصیه می شود هنگام اتصال از سیم های رنگ قرمز، سبز، آبی استفاده کنید.

پایه زمین GND برد آردوینو باید به منهای برق ورودی وصل شود.

خود برد آردوینو Uno توسط یک برد جداگانه تغذیه می شود آداپتور شبکه. برای آردوینو نانو، مینی، باید یک منبع تغذیه ساده روی یک تثبیت کننده یکپارچه 7805 مونتاژ کنید.

ارتباط ماژول بلوتوث HC-05:

• VCC - 5 ولت (تامین +5 ولت)؛
• GND - GND (زمین، مشترک)؛
• RX - TX در آردوینو نانو، مینی، Uno؛
• TX - RX در آردوینو نانو، مینی، اونو؛
• LED - استفاده نشده است.
• کلید - استفاده نشده است.

طرح برنامه زیر برای رانندگی یک LED و یک نوار LED عمومی است. نکته اصلی این است که خطوط لازم را رها کنید و موارد غیر ضروری را حذف کنید یا نظرات خود را به صورت اسلش بیان کنید.

بدون علامت طولانی x; LED int = 9; // سبز به پین ​​9 int LED2 = 10 متصل است. // آبی به پین ​​10 int LED3 = 11 متصل است. // قرمز به پین ​​11 وصل شده است int a,b,c = 0; void setup() ( Serial.begin(9600)؛ Serial.setTimeout(4)؛ pinMode(LED، OUTPUT)؛ pinMode(LED2، OUTPUT)؛ pinMode(LED3، OUTPUT)؛ ) void loop() (اگر (سریال. available()) (x = Serial.parseInt(); if (x>=0 && x<=255) { a = x; // для RGB ленты //a = 255-x; // для светодиода analogWrite(LED, a); } if (x>=256 && x<=511) { b = x-256; // для RGB ленты //b = 511-x; // для светодиода analogWrite(LED2, b); } if (x>=512 && x<=767) { c = x-512; // для RGB ленты //c = 767-x; // для светодиода analogWrite(LED3, c); } /* Serial.println(x); Serial.println(a); Serial.println(b); Serial.println(c); */ } }

اگر نیاز به اتصال یک LED RGB دارید، یک نمودار سیم کشی برای اتصال آن وجود دارد.

نصب برنامه روی گوشی

اپلیکیشن را با نام کوتاه RGB روی گوشی دانلود کنید. .

پس از نصب، برنامه را با آیکون اجرا کنید.

روی کپشن کلیک کنید

ما ماژول بلوتوث نصب شده HC-05 را در لیست پیدا می کنیم.

در صورت وجود اتصال، به جای کتیبه، آدرس و نام ماژول بلوتوث نصب شده نمایش داده می شود.

خوب، این همه، کنترل نور پس زمینه RGB تنظیم شده است!

در اینجا یک نمونه ویدیویی از پروژه ما در عمل آمده است:

ساعت GPS در آردوینو قفل بیومتریک - چیدمان و مونتاژ LCD

سلام انجمن هابر.

در این زمان نوارهای LED با رنگ درخشندگی قابل تغییر در دسترس قرار گرفته است. آنها عالی به نظر می رسند، گران نیستند و می توانند به خوبی برای نورپردازی داخلی تزئینی، تبلیغات و غیره سازگار شوند.

برای چنین نوارهایی، می توانید یک منبع تغذیه، یک دیمر، یک دیمر با یک صفحه کنترل خریداری کنید. این به شما امکان می دهد از نوار LED برای روشنایی استفاده کنید. با این حال، اگر می خواهید یک الگوریتم تغییر رنگ را یادداشت کنید یا از طریق رایانه کنترل کنید، ناامیدی شروع می شود. دیمرهایی با کنترل از طریق پورت COM یا اترنت را در فروش پیدا نخواهید کرد.

زیر گربه خوش آمدید

بخش نظری

برای اجرای یک تغییر صاف در درخشش هر 3 کانال، باید دایمر خود را بسازیم. ساخت آن بسیار ساده است، برای این کار باید کلیدهای پاور را بگیرید و با استفاده از سیگنال PWM آنها را کنترل کنید. همچنین دیمر ما باید قابل برنامه ریزی و/یا کنترل خارجی باشد.

آردوینو مغز کاملی است. هر الگوریتم تغییر رنگ را می توان در برنامه آن نوشت و همچنین می توان آن را هم با استفاده از ماژول های آردوینو و هم از راه دور از طریق اترنت، IR، بلوتوث و با استفاده از ماژول های مناسب کنترل کرد.

برای اجرای طرحم، آردوینو لئوناردو را انتخاب کردم. این یکی از ارزان ترین بردهای آردوینو است و پین های PWM زیادی دارد.

PWM: 3، 5، 6، 9، 10، 11، و 13. خروجی PWM 8 بیتی را با تابع analogWrite() ارائه دهید.

و بنابراین، ما یک منبع PWM داریم، هنوز باید کلیدهای پاور را پیدا کنیم. اگر فروشگاه های اینترنتی را مرور کنید، معلوم می شود که ماژول آردوینو برای کنترل نوارهای RGB وجود ندارد. یا فقط ماژول های جهانی با ترانزیستورهای قدرت. شما همچنین می توانید تعداد زیادی سایت برای آماتورهای رادیویی که خودشان تابلوهایی را با کلیدهای پاور می سازند پیدا کنید.

با این حال، یک راه آسان تر وجود دارد! ما توسط ماژول آردوینو برای کنترل موتورها نجات خواهیم یافت. این ماژول همه چیز مورد نیاز ما را دارد - کلیدهای قدرتمند 12 ولت روی آن نصب شده است.

نمونه ای از این ماژول ها "ماژول های L298N Dual H Bridge Stepper Motor Driver Board Module for Arduino Smart Car FZ0407" است. چنین ماژولی مبتنی بر تراشه L298N است که از 2 پل تشکیل شده است. با این حال، پل زدن برای موتور مفید است (این می تواند جهت چرخش را تغییر دهد)، و در مورد نوار RGB، بی فایده است.

همانطور که در شکل نشان داده شده است با اتصال نوار از تمام قابلیت های این ریز مدار استفاده نمی کنیم، بلکه فقط از 3 کلید پایین آن استفاده می کنیم.

بخش عملی

برای پیاده سازی، به یک آردوینو لئوناردو، یک ماژول کنترل موتور L298N، یک منبع 12 ولت (برای تغذیه نوار)، خود نوار RGB و سیم های اتصال نیاز دارید.
برای سهولت در اتصال، من از Fundruino IO Expansion نیز استفاده کردم، اما هیچ بار عملکردی را حمل نمی کند.

نمودار اتصال در شکل نشان داده شده است.

من می خواهم منبع تغذیه سیستم را نیز توضیح دهم. در این مدار به ماژول کنترل موتور برق داده می شود، دارای منبع تغذیه 5 ولتی است و من این 5 ولت را به ورودی Vin پاور آردوینو اعمال می کنم. اگر این اتصال را قطع کنید (البته با اتصال زمین) می توانید آردوینو و کلیدهای پاور را از منابع مختلف برق تغذیه کنید. این می تواند زمانی مفید باشد که بسیاری از چیزها به آردوینو متصل هستند و منبع موجود در ماژول کنترل موتور با آن کار نمی کند (به دلیل گرمای بیش از حد خاموش می شود).

نوار RGB با استفاده از دستورات analogWrite کنترل می شود که خروجی را برای تشکیل سیگنال PWM تنظیم می کند.

کد منبع برنامه برای آردوینو:
#define GRBLED_PIN_R 9 // pin for channel R #define GRBLED_PIN_G 10 // pin for channel G #define GRBLED_PIN_B 11 // pin for channel B int rgbled_r=0, rgbled_g=0, rgbled_b=0; void setup()(//فعال کردن سریال datada print Serial.begin(9600); Serial.println("RBG LED v 0.1"); // RGBLED pinMode(GRBLED_PIN_R, OUTPUT); pinMode(GRBLED_PIN_G, OUTPUT)؛ pinMode(GRBLED_P , OUTPUT؛ ) void loop()(// تغییر رنگ rgbled_r = (rgbled_r+1)%1024؛ rgbled_g = (rgbled_g+2)%1024؛ rgbled_b = (rgbled_b+3)%1024؛ // خروجی Z1_output_rgbled ؛ تاخیر(1)؛ ) void Z1_output_rgbled() (analogWrite(GRBLED_PIN_R، rgbled_r); analogWrite(GRBLED_PIN_G، rgbled_g); analogWrite(GRBLED_PIN_B، rgbled_b)؛ )

در ویدیو می توانید نحوه عملکرد آن را مشاهده کنید:

بخش اقتصادی

مجموع 37.65 دلار = 1300 روبل

به جای نتیجه گیری