Guida definitiva al collegamento di strisce luminose a LED ad Arduino

Guida definitiva al collegamento di strisce luminose a LED ad Arduino

L'ascesa dell'illuminazione a LED è stata stratosferica ed è facile capire perché. Sono economici da produrre, consumano molto meno energia rispetto ad altre opzioni di illuminazione e nella maggior parte dei casi non si surriscaldano, il che li rende sicuri per una varietà di usi.





Uno dei prodotti LED più comuni è la striscia LED. In questo articolo, tratteremo come configurare i due tipi più comuni con un Arduino. Questi progetti sono molto semplici, e anche se sei un principiante con Arduino o l'elettronica fai-da-te, sarai in grado di farlo.



Useremo anche l'IDE Arduino per controllarli. Questo progetto utilizza un Arduino Uno, anche se potresti usare quasi tutte le schede compatibili (come il NodeMCU).





Scegli la tua striscia

Quando acquisti strisce LED ci sono alcune cose da considerare. Il primo è la funzionalità. Se hai intenzione di utilizzare le strisce principalmente per l'illuminazione ambientale, allora un semplice LED RGB 12v striscia ( SMD5050 ) sarebbe la scelta giusta.

Molte di queste strisce sono dotate di un telecomando a infrarossi per controllarle, anche se in questo progetto utilizzeremo invece un Arduino. Passa un po 'di tempo a fare shopping, al momento in cui scrivo è stato possibile ottenere queste strisce per un minimo di $ 1 al metro .



Immagine di credito: phanu suwannarat tramite Shutterstock

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Se vuoi qualcosa di un po' più tecnologico, considera il WS2811 / 12 / 12B . Queste strisce (a volte indicate come Neopixel ) dispongono di chipset integrati che consentono di indirizzarli individualmente. Ciò significa che sono capaci di più della semplice illuminazione ambientale.



Puoi usarli per costruire da zero un display a pixel LED economico. Puoi persino usarli per creare la tua lampada personale per nuvole temporalesche da interno.

Queste strisce richiedono solo 5v per alimentarle. Sebbene sia possibile alimentarne piccole quantità direttamente da una scheda Arduino, è generalmente una buona idea utilizzare un alimentatore 5V separato per salvarsi dall'odore di Arduino fritto. Se stai cercando LED programmabili individualmente, questi sono per te. Al momento della scrittura, sono disponibili per circa $ 4 al metro .



Un'altra cosa da considerare è dove è probabile che queste strisce vengano utilizzate. Entrambi questi tipi di strisce sono disponibili in diverse lunghezze, densità dei LED (il numero di LED per metro) e diversi gradi di impermeabilità.

Quando guardi le strisce LED, presta attenzione ai numeri sull'elenco. Di solito, il primo numero sarà il numero di LED per metro e le lettere IP seguito da numeri sarà la sua impermeabilità. Ad esempio, se l'elenco dice 30 IP67 , questo significa che ci sarà 30 LED al metro. Il 6 denota che è completamente sigillato dalla polvere, e il 7 significa che è protetto contro l'immersione temporanea in acqua. (Impara di più riguardo impermeabilità e classificazione IP .) Una volta che hai scelto la striscia LED, è il momento di collegarla con un Arduino. Iniziamo con l'SMD5050.

Connettersi

Per collegare una striscia LED da 12 V a un Arduino, avrai bisogno di alcuni componenti:

  • Striscia LED RGB 12v ( SMD5050 )
  • 1 x Arduino Uno (qualsiasi scheda compatibile andrà bene)
  • 3 x 10k Resistori Ohm
  • 3 x Livello logico MOSFET a canale N
  • 1 x tagliere
  • Cavi di collegamento
  • Alimentazione 12v

Prima di allestire il circuito, parliamo di MOSFET .

Ogni volta che controlli qualcosa che ha una tensione più alta del tuo microcontrollore, hai bisogno di una via di mezzo per evitare che la tua scheda si friggi. Uno dei modi più semplici per farlo è usare un MOSFET. Inviando una modulazione di larghezza di impulso ( PWM ) segnala al cancello gamba, è possibile controllare quanta potenza passa tra i drenare e fonte gambe. Passando ciascuno dei colori della striscia LED attraverso il MOSFET, è possibile controllare la luminosità di ogni singolo colore sulla striscia LED.

Quando si utilizzano i microcontrollori, è importante utilizzare componenti a livello logico per garantire che le cose funzionino nel modo desiderato. Assicurati che i tuoi MOSFET siano livello logico e non standard .

Imposta il tuo circuito in questo modo:

  1. Collega i pin Arduino 9 , 6 , e 5 al cancello piedini dei tre MOSFET e collegare a 10k resistore in linea con ciascuno alla rotaia di terra.
  2. Connetti il Fonte gambe alla guida a terra.
  3. Connetti il Drenare gambe al Verde , Netto , e Blu connettori sulla striscia LED.
  4. Collegare la barra di alimentazione al +12v connettore della striscia LED (nota che in questa immagine il cavo di alimentazione è nero per abbinare i colori dei connettori sulla mia striscia LED).
  5. Collega la massa di Arduino al binario di terra.
  6. Connetti il ​​tuo 12v alimentazione alle linee di alimentazione.

La maggior parte delle strisce LED ha connettori Dupont [Broken URL Removed], a cui è facile connettersi. In caso contrario, potrebbe essere necessario saldare i fili alla striscia LED. Non farti prendere dal panico se sei abbastanza nuovo nella saldatura, è un lavoro facile e abbiamo una guida per iniziare con la saldatura se ne hai bisogno.

Per questo progetto alimenteremo la nostra scheda Arduino tramite USB. Potresti scegliere di alimentare la tua scheda usando il pin VIN, ma assicurati di conoscere i limiti di potenza per la tua scheda prima di farlo.

Quando il tuo circuito è completo dovrebbe assomigliare a questo:

Ora che hai collegato tutto, è il momento di creare un semplice schizzo Arduino per controllarlo.

Dissolvenza

Collega la tua scheda Arduino al computer tramite USB e apri l'IDE Arduino. Assicurati di aver selezionato la scheda e il numero di porta corretti per la tua scheda nel Strumenti > Tavola e Strumenti > Porta menu. Apri un nuovo schizzo e salvalo con un nome appropriato.

Questo schizzo sbiadirà le luci in un colore alla volta, le manterrà accese per alcuni secondi, quindi le sbiadirà finché non si spengono di nuovo. Puoi seguire qui e creare lo schizzo da solo, o semplicemente scaricare il codice completo da GitHub.

Inizia definendo quale spilli verrà utilizzato per controllare i MOSFET.

#define RED_LED 6
#define BLUE_LED 5
#define GREEN_LED 9

Successivamente hai bisogno di alcune variabili. Crea una tuta luminosità variabile, insieme a una variabile per la luminosità di ogni singolo colore. Utilizzeremo solo la variabile di luminosità principale per spegnere i LED, quindi impostala sul valore di luminosità massimo di 255 qui.

dovrai anche creare una variabile per controllare la velocità con cui avverrà la dissolvenza.

int brightness = 255;
int gBright = 0;
int rBright = 0;
int bBright = 0;
int fadeSpeed = 10;

Nel tuo impostare funzione imposteremo i nostri pin Arduino in output. Chiameremo anche un paio di funzioni con un ritardo di 5 secondi nel mezzo. Queste funzioni non esistono ancora, ma non preoccuparti, ci arriveremo.

void setup() {
pinMode(GREEN_LED, OUTPUT);
pinMode(RED_LED, OUTPUT);
pinMode(BLUE_LED, OUTPUT);
TurnOn();
delay(5000);
TurnOff();
}

Ora crea il Accendere () metodo:

void TurnOn() {
for (int i = 0; i <256; i++) {
analogWrite(RED_LED, rBright);
rBright +=1;
delay(fadeSpeed);
}

for (int i = 0; i <256; i++) {
analogWrite(BLUE_LED, bBright);
bBright += 1;
delay(fadeSpeed);
}
for (int i = 0; i <256; i++) {
analogWrite(GREEN_LED, gBright);
gBright +=1;
delay(fadeSpeed);
}
}

Questi tre per i loop portano ogni colore fino alla sua piena luminosità in un tempo specificato dal velocità di dissolvenza valore.

Infine è necessario creare il Spegnere() metodo:

void TurnOff() {
for (int i = 0; i <256; i++) {
analogWrite(GREEN_LED, brightness);
analogWrite(RED_LED, brightness);
analogWrite(BLUE_LED, brightness);

brightness -= 1;
delay(fadeSpeed);
}
}
void loop() {
}

Questo metodo applica il nostro luminosità variabile a tutti e tre i pin di colore e li riduce a zero per un periodo di tempo. Anche qui abbiamo bisogno di un metodo di ciclo vuoto, per evitare errori di compilazione.

Una volta completato questo schizzo, salvalo. Verifica lo schizzo e caricalo sulla tua scheda Arduino. Se ricevi errori, controlla di nuovo il codice per eventuali errori di battitura o punti e virgola mancanti.

Ora dovresti vedere la tua striscia LED aumentare individualmente ogni colore, tenendo premuto il colore bianco per 5 secondi, quindi sfumare uniformemente sul nulla:

In caso di difficoltà, ricontrolla il cablaggio e il codice.

Questo progetto è un modo semplice per iniziare, ma le idee in esso contenute possono essere ampliate per creare un'illuminazione davvero efficace. Con pochi componenti in più puoi creare il tuo allarme per l'alba. Se hai uno starter kit con il tuo Arduino puoi usare qualsiasi pulsante o sensore per attivare i tuoi LED quando entri nella stanza, ad esempio:

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Ora che abbiamo coperto il SMD5050s , passiamo al WS2812B strisce.

Idee brillanti

Queste strisce richiedono un minor numero di componenti per farle funzionare e c'è un certo margine di manovra su quali valori dei componenti è possibile utilizzare. Il condensatore in questo circuito assicura che i LED 5v ottengano un'alimentazione costante. Il resistore assicura che il segnale dati ricevuto dall'Arduino sia libero da qualsiasi interferenza.

Avrai bisogno:

  • WS2811 / 12 / 12B Striscia LED 5v (tutti e tre i modelli hanno chip integrati e funzionano più o meno allo stesso modo)
  • 1 x Arduino Uno (o scheda compatibile simile)
  • 1 x 220-440 Ohm Resistenza (qualsiasi valore tra questi due valori va bene)
  • 1 x 100-1000 microFarad Condensatore (qualsiasi cosa tra questi due valori va bene)
  • Tagliere e cavi di collegamento
  • Alimentazione 5V

Imposta il tuo circuito come mostrato nello schema:

Prendere nota che il condensatore deve essere l'orientamento corretto. Puoi dire quale lato si attacca alla rotaia di terra cercando il segno meno (-) sul corpo del condensatore.

Questa volta stiamo alimentando Arduino usando l'alimentatore 5v. Ciò rende il progetto autonomo una volta terminato, anche se ci sono cose importanti da notare qui.

Innanzitutto, assicurati che la tua scheda possa ricevere alimentazione a 5 V prima di collegarla alla fonte di alimentazione. Quasi tutte le schede di sviluppo funzionano a 5v tramite la porta USB, ma i pin di ingresso dell'alimentazione su alcune a volte possono saltare i regolatori di tensione e trasformarli in toast.

Inoltre, è buona norma assicurarsi che più fonti di alimentazione separate non siano collegate ad Arduino: scollegare il cavo USB ogni volta che si utilizza un alimentatore esterno.

Una volta collegato, dovrebbe apparire così:

Ora che la nostra striscia LED è collegata, passiamo al codice.

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Luci danzanti

Per programmare in sicurezza la nostra scheda, scollegare il VINO linea dalla linea elettrica. Lo riattaccherai più tardi.

Collega il tuo Arduino al computer e apri l'IDE di Arduino. Verifica di aver selezionato la scheda e il numero di porta corretti nel Strumenti > Tavola e Strumenti > Porta menu.

Useremo il LED veloce libreria per testare la nostra configurazione. Puoi aggiungere la libreria cliccando su Schizzo > Includi libreria > Gestisci librerie e cercando FastLED. Fare clic su Installa e la libreria verrà aggiunta all'IDE.

Sotto File> Esempi> FastLED seleziona il DemoReel100 schizzo. Questo schizzo cicla varie cose che possono essere fatte con il WS2812 Strisce LED ed è incredibilmente facile da configurare.

Tutto quello che devi cambiare è il DATI_PIN variabile in modo che corrisponda perno 13 , e il NUM_LEDS variabile per definire quanti LED ci sono nella striscia che stai utilizzando. In questo caso, sto usando solo una piccola linea di 10 LED tagliati da una striscia più lunga. Usa di più per uno spettacolo di luci più grande!

Questo è tutto! Carica lo schizzo sulla tua scheda, scollega il cavo USB e accendi l'alimentatore 5v. Infine, ricollega il VIN di Arduino alla linea di alimentazione e guarda lo spettacolo!

Se non succede nulla, controlla il cablaggio e di aver specificato il pin Arduino corretto nello sketch demo.

Possibilità infinite

Lo schizzo dimostrativo mostra alcune delle tante possibili combinazioni di effetti che possono essere ottenute con le strisce WS2812. Oltre ad essere un passo avanti rispetto alle normali strisce LED, possono anche essere utilizzate in modo pratico. Un buon prossimo progetto sarebbe costruire la propria ambilight per il tuo centro multimediale.

Sebbene queste strisce siano decisamente più funzionali delle SMD5050, non sottovalutare ancora le strisce LED standard da 12 V. Sono imbattibili in termini di prezzo e ci sono un numero enorme di applicazioni per strisce luminose a LED .

Imparare a lavorare con le strisce LED è un buon modo per familiarizzare con la programmazione di base su Arduino, ma il modo migliore per imparare è armeggiare. Modifica il codice sopra e vedi cosa puoi fare! Se tutto questo è stato un po' troppo per te, considera di iniziare con questi progetti Arduino per principianti .

Crediti immagine: mkarco/Shutterstock

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Circa l'autore Ian Buckley(216 articoli pubblicati)

Ian Buckley è un giornalista freelance, musicista, performer e produttore di video che vive a Berlino, in Germania. Quando non sta scrivendo o sul palco, armeggia con l'elettronica o il codice fai-da-te nella speranza di diventare uno scienziato pazzo.

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