Ξεκινώντας με το NeoPixel / WS2812 RGB LED: 8 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

[Παίξε το βίντεο]

Σε αυτό το Instructable, θα διερευνήσουμε τη διεύθυνση RGB LED (WS2812) ή τη δημοφιλή γνωστή ως Adafruit NeoPixel. Το NeoPixel είναι μια οικογένεια δαχτυλιδιών, λωρίδων, σανίδων και μπαστούνια παλλόμενων, πολύχρωμων μικροσκοπικών LED. Αυτά είναι αλυσιδωτά από το ένα στο άλλο, ώστε να μπορείτε να τροφοδοτείτε και να προγραμματίζετε μια μεγάλη σειρά NeoPixels μαζί για να σχηματίσουν μια ατελείωτη σειρά LED. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτές τις λωρίδες LED για να προσθέσετε πολύπλοκα εφέ φωτισμού σε οποιοδήποτε έργο σας.

Μπορείτε να βρείτε όλα τα έργα μου στη διεύθυνση:

Έρχονται με ένα μικροσκοπικό πακέτο τοποθέτησης 5050 (5mm x 5mm) που περιλαμβάνει τρία φωτεινά LED (κόκκινο, πράσινο και μπλε) και ένα ενσωματωμένο τσιπ οδηγού (WS2811). Απαιτείται μόνο μία είσοδος δεδομένων για τον έλεγχο της κατάστασης, της φωτεινότητας και του χρώματος και των τριών LED. Συνδέοντας τον πείρο εξόδου δεδομένων με τον πείρο εισόδου δεδομένων των επόμενων ταινιών, είναι δυνατό να αλυσοδέσουμε τις λυχνίες LED σε θεωρητικά αυθαίρετο μήκος.

Με συνδυασμούς τιμών RGB (0 - 255) μπορείτε να αναπαράγετε σχεδόν οποιοδήποτε χρώμα, οπότε κατά μία έννοια ένα ελεγχόμενο LED RGB είναι ένα καθολικό LED.

Βήμα 1: Μέρη και εργαλεία που χρησιμοποιούνται

Μέρη:

1. 8 x 8 Neo Matrix (Banggood)

2. Arduino Uno (Amazon)

3. Τροφοδοτικό 5V /2A (Amazon)

4. DC Jack (Amazon)

5. Jumper Wires (Amazon)

6. 8 x 32 Ευέλικτη μήτρα WS2812 (Sparkfun)

Εργαλεία:

1. Συγκολλητικό σίδερο (Amazon)

2. Wire Cutter / Stripper (Amazon)

Βήμα 2: Τύπος λωρίδας LED RGB

Υπάρχουν 2 κύριοι τύποι λωρίδων LED RGB: Αναλογική λωρίδα και Digitalηφιακή λωρίδα

1. Αναλογική λωρίδα:

Όλες οι λυχνίες LED στις λωρίδες συνδέονται παράλληλα, επομένως λειτουργεί σαν ένα τεράστιο LED τριών χρωμάτων. Μπορείτε να ορίσετε ένα συγκεκριμένο χρώμα σε ολόκληρες τις λωρίδες / χορδές. Είναι πολύ εύχρηστα και φθηνά, αλλά ο περιορισμός σε αυτόν τον τύπο Οι λωρίδες LED είναι ότι δεν μπορείτε να ελέγξετε τα χρώματα των μεμονωμένων LED.

Σε κάθε μία από αυτές τις λωρίδες θα δείτε (από αριστερά προς τα δεξιά) πρώτα το LED, ακολουθούμενο από μια αντίσταση SMD.

2. Digitalηφιακή λωρίδα:

Μια ψηφιακή ταινία είναι ότι απευθύνεστε σε κάθε LED ξεχωριστά και εργάζεστε με διαφορετικό τρόπο. Έχουν ένα τσιπ για κάθε LED, για να χρησιμοποιήσετε τη λωρίδα πρέπει να στείλετε ψηφιακά κωδικοποιημένα δεδομένα στα τσιπ. Λόγω της επιπλέον πολυπλοκότητας του τσιπ, είναι πιο ακριβά.

Παρατηρήστε τα βέλη που υποδεικνύουν την κατεύθυνση δεδομένων. Εάν συνδέσετε τη λωρίδα προς την αντίστροφη κατεύθυνση, δεν θα λειτουργήσει.

Βήμα 3: Τύποι λωρίδας LED RGB με δυνατότητα διεύθυνσης

Τα LED με δυνατότητα διεύθυνσης έρχονται με διαφορετικούς αριθμούς μοντέλων όπως WS2801, WS2811, WS2812 ή WS2812B. Εάν είστε νέοι σε αυτόν τον τύπο LED, μπορεί να μπερδευτείτε μεταξύ τους. Επομένως, ας τα αναγνωρίσουμε πρώτα. Βασικά WS2801 και WS2811 είναι το όνομα του IC που μπορεί να ελέγξει το πολύ 3 LED. Ωστόσο, το WS2812 είναι μια βελτιωμένη έκδοση στην οποία ένα IC WS2811 ενσωματώνεται απευθείας σε ένα πακέτο LED 5050 RGB. Το πιο πρόσφατο μοντέλο είναι το WS2812B.

Σε αυτό το σεμινάριο θα χρησιμοποιήσουμε το πιο πρόσφατο μοντέλο WS2812B.

Πηγή εικόνας: Adafruit, Sparkfun, Polou

Βήμα 4: Καρφίτσες WS2801 και WS2811 / WS2812

Το μοντέλο WS2801 έχει 4 ακίδες εισόδου (Vcc, GND, Data, Clock) ενώ το μοντέλο WS2811 και WS2812 έχουν μόνο 3 ακίδες

(Vcc, GND και Δεδομένα)

PIN - WS2801

5V -> Ισχύς (+5V)

CI -> Είσοδος σήματος ρολογιού

CO -> Έξοδος σήματος ρολογιού

DI -> Εισαγωγή δεδομένων

DO -> Έξοδος δεδομένων

GND -> Ground

PIN WS2812

5V -> Ισχύς (+5V) CI -> N/A

CO -> N/A

DI -> Εισαγωγή δεδομένων

DO -> Έξοδος δεδομένων

GND -> Ground

Βήμα 5: Τροφοδοσία

Πριν ξεκινήσετε οποιοδήποτε έργο ταινίας LED, το πρώτο πράγμα που θα πρέπει να σκεφτείτε είναι το τροφοδοτικό. Ένα από αυτά τα LED RGB περιέχει 3 LED (κόκκινο, μπλε και πράσινο). Γνωρίζουμε ότι ένα μόνο LED αντλεί ρεύμα περίπου 20mA στην υψηλότερη φωτεινότητα. Έτσι, ένα LED WS2812 μπορεί να τραβήξει 3 x 20mA = 60mA στη μέγιστη φωτεινότητα - λευκό.

Μπορώ να τρέξω απευθείας από το Arduino;

Η απάντηση είναι απλά ΟΧΙ. Καθώς η ποσότητα ρεύματος που απαιτείται για ολόκληρη τη λωρίδα θα είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή που μπορεί να χειριστεί το Arduino σας.

Χρειάζεστε ξεχωριστό ρυθμιζόμενο τροφοδοτικό για αυτό. Το τροφοδοτικό πρέπει να παρέχει τη σωστή τάση και ικανό να παρέχει επαρκές ρεύμα. Στις περισσότερες ταινίες WS2812, η τάση λειτουργίας είναι 5 βολτ DC.

Παράδειγμα: Για WS2812 μήτρα 8 x 8 (64 LED) χρειάζεστε 64 x 60mA = 3840 mA (3,84 A) σε όλα τα LED που έχουν ρυθμιστεί στη μέγιστη φωτεινότητα (Λευκό χρώμα). Αλλά δεν είναι σκόπιμο, διατηρήστε τη φωτεινότητα χαμηλότερη για να έχετε τη μέγιστη διάρκεια ζωής.

Μπορώ να συστήσω να ρυθμίσετε τη φωτεινότητα κάτω από το 50 %. Έτσι χρειάζεστε 3,84 x 0,5 = 1,92Α

Έτσι, παίρνοντας κάποιο περιθώριο, η προτεινόμενη παροχή ρεύματος είναι 5V / 2A.

Βήμα 6: Προετοιμασία του τροφοδοτικού

Είναι πολύ εύκολο να ελέγξετε τη λωρίδα LED WS2812B χωρίς επιπλέον κυκλώματα και διακριτά εξαρτήματα. Εάν έχετε Arduino, τροφοδοτικό 5V και λίγα καλώδια jumper, τότε μπορείτε να παίξετε με αυτό.

Προετοιμασία του τροφοδοτικού:

Χρησιμοποίησα ένα ρυθμιζόμενο τροφοδοτικό 5V/2A για τη λειτουργία των LED NeoPixel.

Χρειαζόμαστε δύο συνδέσεις GND: μία στη λωρίδα LED και άλλη στο Arduino. Έτσι κόλλησα δύο καλώδια στον αρνητικό ακροδέκτη και ένα καλώδιο στο θετικό ακροδέκτη της υποδοχής DC.

Σύνδεση Arduino:

Η σύνδεση Arduino είναι πολύ εύκολη.

LED Strip DIN -> Arduino D6

Τροφοδοτικό GND -> Arduino GND

Εάν χρησιμοποιείτε το εξωτερικό τροφοδοτικό για την τροφοδοσία τόσο της λωρίδας LED όσο και του Arduino, τότε πρέπει να συνδέσετε την παροχή 5V στην ακίδα Arduino 5V.

Καλές πρακτικές σύμφωνα με το Adafruit:

1. Προσθήκη μεγάλου πυκνωτή (1000 μF, 6,3V ή υψηλότερου) στους ακροδέκτες + και -. Αυτό εμποδίζει την αρχική εισροή ρεύματος να καταστρέψει τα εικονοστοιχεία.

2. Η προσθήκη αντίστασης 300 έως 500 Ohm μεταξύ της ακίδας δεδομένων του μικροελεγκτή σας και των δεδομένων εισαγωγής στο πρώτο NeoPixel μπορεί να βοηθήσει στην αποφυγή αιχμών τάσης που διαφορετικά θα μπορούσαν να βλάψουν το πρώτο σας pixel. Προσθέστε ένα μεταξύ του μικροσκοπικού σας και του NeoPixels.

3. Κατά τη σύνδεση NeoPixels σε οποιαδήποτε πηγή τροφοδοσίας ή μικροελεγκτή, ΠΑΝΤΑ ΣΥΝΔΕΣΤΕ ΤΟ ΓΕΙΩΜΑ (-) ΠΡΙΝ ΤΙΠΟΤΑ ΑΛΛΟ. Αντίθετα, αποσυνδέστε τη γείωση τελευταία όταν χωρίζετε.

Βήμα 7: Οδήγηση Neo Matrix 8x8

Η μήτρα LED περιέχει 64 LED RGB που χρησιμοποιούν το πρόγραμμα οδήγησης WS8211. Κάθε εικονοστοιχείο μπορεί να διευθυνσιοδοτηθεί ξεχωριστά και θα χρειαστείτε μόνο ένα pin Arduino για τον έλεγχο όλων των LED.

Στην πίσω πλευρά της μήτρας υπάρχουν δύο θύρες: Είσοδος (3 pins) και έξοδος (3 pins).

Η θύρα εισόδου συνδέεται με την εξωτερική τροφοδοσία Arduino και 5V. Η σύνδεση ακολουθεί

Matrix Arduino

DIN D6

GND GND

Τροφοδοτικό Matrix

5V- 5V

GNDGND

Σημείωση: Δεν πρέπει να ξεχάσετε να συνδέσετε το GND τόσο του τροφοδοτικού όσο και του Arduino.

Τώρα ενεργοποιήστε το κύκλωμα και ανεβάστε τον κωδικό για να παρακολουθήσετε λίγες κινούμενες εικόνες. Έχω ρυθμίσει τη φωτεινότητα των LED σε περίπου 30%.

Κωδικός Arduino:

Ο κώδικας και οι βιβλιοθήκες επισυνάπτονται στο αρχείο zip. Κατεβάστε το. Μπορείτε να παρακολουθήσετε το βίντεο για να μάθετε πώς να χρησιμοποιείτε το Λογισμικό.

Βήμα 8: Οδήγηση Flexible 8X32 WS2812 RGB MATRIX

Η εύκαμπτη μήτρα 8x32 είναι πολύ ωραία. Το παρήγγειλα από το Sparkfun. Μπορείτε να δημιουργήσετε κινούμενα σχέδια, παιχνίδια ή ακόμα και να τα ενσωματώσετε σε ένα διασκεδαστικό έργο e-textiles. Πέρα από όλα αυτά, χάρη στην ευέλικτη βάση του, αυτό το LED Matrix μπορεί να λυγίσει και να λυγίσει για να ταιριάζει σε σχεδόν κάθε καμπύλη επιφάνεια.

Η σύνδεση με το arduino είναι παρόμοια με την άλλη μήτρα / λωρίδα LED NeoPixel.

Το Matrix έρχεται με τερματικά καλώδια, οπότε δεν χρειάζεται συγκόλληση.

Κίτρινο: GND

Κόκκινο: +5V

Πράσινο: Δεδομένα

Αν σας άρεσε αυτό το άρθρο, μην ξεχάσετε να το περάσετε! Ακολουθήστε με για περισσότερα DIY έργα και ιδέες. Σας ευχαριστώ !!!