Nejlepší RGB LED pro jakýkoli projekt (WS2812, neboli NeoPixels): 6 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Když pracujeme s LED diodami, často rádi kontrolujeme jejich stav (zapnutí/vypnutí), jas a barvu. Existuje mnoho, mnoho různých způsobů, jak toho dosáhnout, ale žádný není tak kompaktním řešením jako WS2812 RGB LED. Ve svém malém balení 5 mm x 5 mm obsahuje WS2812 3 super jasné LED diody (červená, zelená a modrá) a kompaktní obvod ovladače (WS2811), který k ovládání stavu, jasu a barvy tří LED diod vyžaduje pouze jeden vstup dat. Na úkor potřeby pouze jedné datové linky pro ovládání 3 LED diod přichází požadavek na vysoce přesné načasování v komunikaci s WS2811. Z tohoto důvodu je vyžadován mikrokontrolér v reálném čase (např. AVR, Arduino, PIC). Mikropočítač založený na Linuxu nebo interpretovaný mikrokontrolér, jako je Netduino nebo Basic Stamp, bohužel nemůže poskytnout dostatečnou přesnost časování, která je potřebná. A tak v tomto Instructable procházím procesem nastavení a ovládání jedné z těchto LED diod pomocí Arduino Uno. Poté ukážu, jak snadné je propojit několik z nich dohromady a vytvořit tak úžasný světelný displej! Úroveň obtížnosti: Začátečník Čas do dokončení: 10–15 minut

Krok 1: Seznam materiálů

Tato nádherná RGB LED je dodávána v balení 5050 (5 mm x 5 mm) se 6 podložkami, které lze poměrně snadno připájet na odlamovací desku. Protože jedinou další potřebnou komponentou je odpojovací kondenzátor, WS2812 upřímně nabízí nejlepší řešení pro ovládání barvy a jasu RGB LED. Integrovaný ovladač LED konstantního proudu (WS2811) je pozoruhodně užitečný ze dvou důvodů: - Konstantní proud ~ 18 mA bude napájet každou LED, i když se napětí mění. - Mezi napájecí zdroj a diody LED není nutné přidávat odpory omezující proud (také tlumivkové odpory). Vše, co potřebujeme, je velmi jednoduchý design, který poskytuje napájení, uzemnění a 1 řídicí vstup, abychom vytvořili úžasný světelný displej, který se skládá z jedné, ale celé řady RGB LED diod. To je správně! Připojením kolíku Data Out jedné z těchto LED diod k pinu Data In jiného můžeme oba řídit nezávisle se stejným řídicím vstupem! Pokud není zřejmé, jak to udělat, nedělejte si starosti, do konce tohoto Instructable budete na dobré cestě k přidání WS2812 do jakéhokoli projektu, který chcete! Pro tento Instructable je zde to, co budeme používat: Materiály: 3 x WS2812 RGB LED (předpájené na malou odlamovací desku) 1 x Bezpájitelný Breadboard Solid Core Wire (různé barvy; 28 AWG) 1 x Arduino Uno R3 1 x Odpojovací kolíkový konektor, rozteč 0,1 ", 8pinový zástrčka (pravý úhel) 1 x kolíkový konektor, rozteč 0,1", 8pinová zásuvka (pravý úhel) 1 x odpojovací kolíkový konektor, rozteč 0,1 ", 8pinový MaleTools: Pájecí páječka pro odizolování kabelů USB USB A/B Poznámky: V závislosti na vašem projektu jsou LED diody WS2812 RGB také k dispozici bez oddělovací desky za přibližně 0,40 USD za kus, ale pohodlí předpájené možnosti je atraktivní pro jednoduché aplikace.

Krok 2: Připojení záhlaví pinů

Se všemi materiály uvedenými v předchozím kroku je docela snadné rozsvítit LED WS2812 RGB. Nejprve chceme připravit Breakout desky WS2812 na jejich umístění na nepájivé prkénko. K tomu použijeme řezačku drátu (většina běžných řezných nástrojů bude fungovat stejně dobře) k oddělení každého 8pólového pásu na 2 x 3pólové kusy. Mějte na paměti, že provedení řezu je trochu obtížné; často jsem se pokoušel použít drážku mezi dvěma samčími záhlavími jako vodítko pro řez a nakonec jsem stříhal příliš mnoho plastu ze záhlaví, které jsem chtěl zachovat. 'Obětováním' špendlíku tam, kde chceme provést řez, se problému zcela vyhneme. Pomocí kleští stáhneme čep, kde chceme řezat (v tomto případě 4. a 8. čep). Poté, co byly kolíky odstraněny, můžeme snadno snížit střed nyní prázdných záhlaví. Tato technika funguje stejně dobře se ženskou hlavičkou. Po páčení a řezání bychom měli mít 6 x 3kolíkové záhlaví, tj. 2 x standardní a 4 x pravý úhel (2 x samec, 2 x samice). Pomocí páječky nyní můžeme piny připojit ke každé ze tří vylamovacích desek následujícím způsobem. Jedna deska by měla mít 2 x standardní záhlaví, zatímco ostatní dvě desky by měla mít 1 x pravoúhlý záhlaví. Na desku, která bude mít standardní záhlaví pinů, umístíme kolíky na spodní povrch desky (strana opačná než je LED). Na zbývajících dvou mohou být pravoúhlé záhlaví (jedno z každého pohlaví) umístěny buď na horní nebo dolní plochu. Všimněte si, že je důležité být konzistentní, od jedné desky k druhé, na umístění mužských a ženských hlaviček. K orientaci desek je užitečné použít kondenzátor pro povrchovou montáž; pomocí toho jako reference by měla být samčí hlavička připájena ke konci nejblíže kondenzátoru. Jakmile jsou piny pájeny, jsme připraveni jeden z nich připojit k Arduinu!

Krok 3: Připojení desky WS2812 Breakout Board k Arduinu

V tomto kroku vytvoříme nezbytná spojení mezi Arduinem a jednou z našich desek WS2812 Breakout Boards. K tomuto účelu použijeme nepájivou desku a 3 x propojovací vodiče. Pokud používáte cívku drátu, je načase řezat 3 kusy, každý asi 4 dlouhý. Nyní můžeme umístit WS2812 Breakout Board (ten se standardními záhlavími) přes dělič našeho prkénka. Ujistěte se že je Arduino odpojeno jak od zdroje napájení, tak od USB, přistoupíme k zapojení kabelů. Na spodní straně desky WS2812 Breakout Board nalezneme název každého pinu: VCC, DI (DO), GND. toto jako průvodce postupujeme k připojení pinů 5V a GND z Arduina k pinům VCC a GND desky WS2812. Poté připojíme pin 8 na digitální straně Arduina k kolíku DI desky WS2812, což je středový kolík strany nejblíže kondenzátoru. Nyní jsme připraveni načíst náš program do Arduina a nechat WS2812 blikat!

Krok 4: Nechte to blikat s IDE Arduino

Budu předpokládat, že jste již nainstalovali Arduino IDE do svého počítače --- spousta průvodců na webu vysvětluje tento proces docela dobře. Program, který budeme muset načíst do našeho Arduina, si můžete stáhnout zde. Poté, co můžeme jednoduše dvakrát kliknout na soubor primer.ino uvnitř složky firmware> příklady> primer, načíst jej do Arduino IDE (wirtten pro verzi 1.0.5). Balíček obsahuje potřebné knihovny pro kompilaci kódu, takže by neměly docházet k žádným chybám. Pokud se při kompilaci setkáte s problémy, napište komentář. Po výběru typu desky Arduino a portu USB pomocí možnosti nabídky Nástroje nahrajte kód a WS2812 by mělo začít blikat střídavě mezi červenou, zelenou a modrou. Nejhezčí vlastností těchto LED diod WS2812 RGB je, že je lze poměrně snadno „zapojit do řetězce“a vytvořit dlouhé pásy a pole obsahující mnoho z těchto diod LED. V dalším kroku provedeme přesně to pomocí 3 desek, které jsme připravili.

Krok 5: Vytvoření pruhu RGB LED diod

Integrovaný obvod ovladače LED (WS2811) umožňuje „řetězení“jedné LED diody do druhé pomocí pouze 1 datové linky (!). Připojením datového výstupu jednoho WS2812 k datovému vstupu druhého můžeme ovládat jas a barvu celé řady LED až na 500 z nich na Arduinu! Samozřejmě pro řízení mnoha LED je na místě dodržovat několik úvah: - Každý pixel čerpá až 60 mA (bílá při plném jasu vyžaduje, aby byly rozsvíceny všechny LED diody, každá kresba ~ 20 mA). - Arduino maximalizuje svoji RAM poháněním 500 LED diod při obnovovací frekvenci 30 Hz. - Pro propojení dvou desek dohromady je doporučená maximální separace 6 , aby se předešlo výpadkům napájení a poškození dat. S ohledem na tyto úvahy můžeme řídit všechny LED diody pomocí 24bitového barevného rozlišení při konzistentních úrovních jasu, a docela odolné vůči změnám (malých) změn výkonu baterie. Chcete-li „zapojit“desky, které jsme připravili pro tento Instructable, začneme propojením ženského konce z jednoho na mužský konec druhého ze dvou desek pravým úhlové záhlaví. Poté, když je naše deska Arduino odpojena od napájení a USB, umístíme mužský konec z řetězu se dvěma deskami na nepájivé prkénko. Zajistíme, aby kolíky byly v souladu s těmi na desce WS2812 Breakout Board, která byla připojena k prkénku Takové zarovnání bude mít kolíky VCC a GND jak z desky s přímým záhlavím, tak z řetězu ve stejné řadě prkénka. Řetěz se dvěma deskami umístíme blízko konce třetí desky Breakout Board, která je opačná než kondenzátor A. Pokud je vše připojeno, můžeme spustit Arduino IDE a pomocí textového editoru změnit definici „#define NUM_LEDS 1“na „#define NUM_LEDS 3“. Po připojení desky zpět k napájení a/nebo USB můžeme nahrát nový program … a … BAM! Všechny tři LED diody by měly blikat stejně!

Krok 6: Do temnoty, budiž světlo

Tento instruktáž vám rychle ukázal, jak používat WS2812 RGB LED předpájenou na malé odlamovací desky. Pro ovládání jasu a barev LED jsme použili Arduino. Jedna věc, která byla trochu zklamáním, je, že kód, který jsme použili, způsobil, že všechny LED blikají najednou, se stejnou intenzitou a barvou. Tento režim provozu nevykazuje plný potenciál „inteligentního“ovladače LED (WS2811), který je součástí tohoto balíčku. A tak zkusme následující úpravy původního kódu. Stejně jako dříve stáhnete a rozbalíte soubor a poté otevřete firmware, který se načte do Arduina (firmware> efekty> efekty.ino). Zahrnuty jsou všechny soubory potřebné pro toto demo, takže není nutné přidávat libarie třetích stran; kód by se měl kompilovat bez jakýchkoli úprav --- je již nastaven tak, aby zvládl 3 LED diody. Nyní je na vaší fantazii vymyslet další projekt, kde by tyto velmi užitečné, kompaktní, RGB LED diody mohly svítit. Neváhejte zveřejnit některé své vlastní výtvory pomocí WS2812 v sekci komentáře!