Контроллер для адресной светодиодной ленты своими руками

Адресная светодиодная лента Ардуино

Адресная светодиодная лента WS2812B привлекает многих радиолюбителей за возможность создания интересных и ярких проектов на Ардуино с ws2812b светодиодами. Но прежде, чем приступать к новому крутому проекту, следует понять, как подключить и правильно управлять адресной лентой от Ардуино. Рассмотрим в этой статье несколько простых примеров по работе с WS2812B Arduino Uno.

Адресная светодиодная лента Ардуино

Адресные ленты отличаются плотностью — от 30 до 144 светодиодов на метр, изготавливаются разном защитном исполнении: IP30, IP65, IP67, IP68. Все варианты исполнения, кроме IP30, могут применяться на улице в диапазоне температур от -25 до +80°C. Еще одна, более надежная лента — WS2813 отличается возможностью передавать сигналы дальше по цепочке даже через сгоревший чип.

Светодиодная лента WS2812B характеристики

• Размер светодиода — 5 х 5 мм
• Частота ШИМ — 400 Гц
• Скорость передачи данных — 800 кГц
• Размер данных — 24 бита на светодиод
• Напряжение питания — 5 Вольт
• Потребление при нулевой яркости — 1 мА на светодиод
• Потребление при максимальной яркости — 60 мА на светодиод
• Цветность: RGB, 256 оттенков на канал, 16 миллионов цветов

Характеристики WS2812B адресной светодиодной ленты

Адресная светодиодная лента ws2812b — это вершина эволюции лент. Каждый светодиод в ленте состоит из обычного RGB светодиода и контроллера с тремя транзисторными выходами. Благодаря этому есть возможность управлять цветом любого светодиода и создавать потрясающие цветовые и световые эффекты. Именно поэтому устройство пользуется популярностью, несмотря на высокую стоимость.

Как проверить адресную ленту без Ардуино

Многих интересует, как включить адресную ленту без Ардуино и проверить ее на работоспособность. Если просто подключить питание к ленте, то ничего не произойдет — проверить ленту без контроллера нельзя. Если задеть цифровой вход адресной ленты, то могут загореться несколько светодиодов из-за случайных помех, которые воспринимаются контроллерами ws2812b светодиодов, как команды.

Если под рукой нет платы Ардуино, то можно использовать для проверки специальный контроллер. В крайнем случае, просто потрогать цифровой провод, чтобы понять будут гореть светодиоды на ленте или нет. Другого надежного способа проверить работу ws2812b ленты нет, поэтому рассмотрим далее управление и программирование адресной светодиодной ленты на микроконтроллере Ардуино Нано или Уно.

Как подключить адресную ленту к Ардуино

Для занятия нам понадобятся следующие детали:

• плата Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
• лента WS2812B;
• макетная плата;
• 1 резистор от 100 до 500 Ом;
• провода «папа-папа».

WS2812B светодиоды довольно энергоемкие, один светодиод потребляет до 60 мА при максимальной яркости. Для ленты со 100 диодами потребуется блок питания на 6 и более Ампер. Микроконтроллер Arduino и светодиодная лента могут быть подключены к разным источникам питания, но «земля» должна быть общая. Дело в том, что пин GND тоже участвует в управлении адресной лентой от платы Ардуино Уно.

Схема подключения адресной ленты 5 Вольт к Ардуино

WS2812B	Arduino Uno	Arduino Nano	Arduino Mega
GND	GND	GND	GND
5V	5V	5V	5V
DO	10	10	10

Для работы с лентой используются три популярные библиотеки — FastLED, AdafruitNeoPixel и LightWS2812. Все библиотеки доступны для скачивания на нашем сайте здесь. Работать с библиотеками FastLED и Adafruit NeoPixel просто, отличаются они в функциональности и объеме занимаемой памяти. После сборки этой простой схемы и установки библиотек, загрузите скетч для адресной светодиодной ленты.

Скетч. Тестирование адресной ленты WS2812

Пояснения к коду:

1. нумерация светодиодов в ленте начинается с нуля, поэтому если мы хотим включить первый светодиод, то указывать надо «0».

Схема подключения адресной ленты 12 Вольт к Ардуино

Если у вас лента на 12 Вольт, то ее нужно подключать по схеме, размещенной выше. Резистор на цифровом пине защищает его от выгорания (если питание к ленте будет отключено, то она начнет питаться от цифрового пина, при этом пин может выгореть. Также не стоит подключать питание ленты к плате Ардуино, иначе может выгореть защитный диод на Ардуино или USB порт на компьютере (в худшем случае).

Скетч. Управление адресной лентой Ардуино

Пояснения к коду:

1. с помощью библиотеки Adafruit NeoPixel довольно просто управлять адресной лентой. В примерах к библиотеке можно найти много различных эффектов. Мы продемонстрировали простой вариант с циклом for для включения ленты.

Заключение. В этом обзоре мы рассмотрели лишь подключение и возможность управления адресной лентой от Ардуино. Так как возможности работы с библиотеками FastLED, AdafruitNeoPixel довольно разнообразны. Больше интересных примеров на Arduino и WS2812B размещено в разделе Проекты на Ардуино, где представлены проекты с бегущей строкой на адресной ленте и другие световые эффекты.

Источник

Светодиодный контроллер своими руками

ОБНОВЛЕНИЯ

• 30.05.19 Версия 1.0: первоначальная, вроде бы стабильная версия
• 05.06.2019 Версия 1.1:
– Добавлена настройка MIN_PWM
– Добавлена коррекция гаммы, настройка GAMMA_BRIGHT
• 10.06.2019 Версия 1.2: Добавлено управление кнопкой
• 12.07.2019 Версия 1.5 + приложение v1.2: добавлен белый канал света. Приложение работает только на 1.5 и выше!
• 27.07.2019 Версия 1.6: исправлены ошибки компиляции и баги с кнопкой
• 01.09.2019: исправлена плата Gerber_GyverRGB_DIP, подробности смотрите ниже
• 27.09.2019 Версия 1.7: исправлено запоминание настроек при управлении по BT

ОПИСАНИЕ

Захотелось мне сделать RGB свет для видео из китайских компонентов. RGB – значит нужен ШИМ контроллер, значит нужно его сделать! Вот и сделал: GyverRGB – контроллер для RGB светодиодных лент со множеством режимов и настроек, модульной структурой и различными способами управления.

Железо

Используется обыкновенная RGB светодиодная лента с общим анодом (контакты 12V G R B). Я использовал два ряда ленты с плотностью 120 диодов на метр, чтобы иметь хороший запас по яркости даже на одном цвете.

В проекте используется Arduino NANO (микроконтроллер ATmega328p). В качестве 100% совместимого аналога можно использовать Arduino UNO/Pro Mini.

Я рассматривал два варианта драйвера для светодиодной ленты: китайский RGB LED amplifier и самодельный драйвер из трёх МОСФЕТ (полевых) транзисторов. LED amplifier очень удобен в подключении, но имеет жуткий недостаток: на высоких частотах у него поднимается нижний порог яркости, что приводит к трате оттенков и вообще некорректной работе режимов.

Вывод: если контроллер не планируется использовать для видео света, то можно поставить LED amplifier и в настройках контроллера поставить низкую частоту (490 Гц), глаз такую частоту не заметит, но снятое на камеру видео будет «стробить». Если планируется использовать контроллер для создания видео света, то в обязательном порядке нужно делать свой драйвер. Также свой драйвер позволит работать с большими отрезками ленты, т.к. транзисторы можно поставить очень мощные.

Полевой транзистор подойдёт практически любой (99%), наковырять можно из материнской платы. Список популярных МОСФЕТов в корпусе to-220: IRF3205, IRF3704ZPBF, IRLB8743PBF, IRL2203NPBF, IRLB8748PBF, IRL8113PBF, IRL3803PBF, IRLB3813PBF (в порядке роста стоимости). Список популярных МОСФЕТов в корпусе D-pak: STD17NF03LT4, IRLR024NPBF, IRLR024NPBF, IRLR8726PBF, IRFR1205PBF, IRFR4105PBF, IRLR7807ZPBF, IRFR024NPBF, IRLR7821TRPBF, STD60N3LH5, IRLR3103TRPBF, IRLR8113TRPBF, IRLR8256PBF, IRLR2905ZPBF, IRLR2905PBF (в порядке роста стоимости).

Управление контроллером предусмотрено тремя способами:

• Энкодер – китайский модуль в двух вариантах
• ИК пульт – продаётся вместе с приёмником-модулем, но удобнее монтировать отдельный приёмник
• Кнопка – обычная нормально-разомкнутая тактовая кнопка
• Bluetooth – управление с приложения GyverRGB для Android

Питается система от 12V, от блока питания или батареи из трёх литиевых аккумуляторов. При питании от аккумуляторов предусмотрен «вольтметр» – делитель напряжения на резисторах, позволяющий измерить напряжение на батарее для вывода его на дисплей.

Софтовые фишки

• Автоматическое отключение дисплея по таймауту неактивности
• Несколько вариантов частоты ШИМ для драйвера:
  • 490 Гц – для дешёвых LED усилителей
  • 8 кГц – слышно, как пищит
  • 4 кГц – работает только на самодельном драйвере
  • Настраиваемая до герца
• Настраиваемое направление работы ШИМ (для готовых и самодельных усилителей)
• Автоматическое ограничение тока потребления на основе количества светодиодов и яркости каналов цвета
• Вывод напряжения питания на дисплей в вольтах или процентах
• Режим поддержания яркости при разрядке аккумулятора (при полном заряде чуть занижает яркость)
• Коррекция яркости по CRT гамме
• Матрица коррекции LUT
• 10 настраиваемых профилей
• 11 настраиваемых режимов работы для каждого профиля, из них 5 статических и 6 динамических
• Настройки хранятся в EEPROM и не сбрасываются при перезагрузке

1. RGB– цвет в пространстве RGB

• • BR – яркость (0-255)
  • R – красный (0-255)
  • G – зелёный (0-255)
  • B – синий (0-255)

1. HSV– цвет в пространстве HSV

• • HUE – цвет (0-255)
  • SAT – насыщенность (0-255)
  • VAL – яркость (0-255)

1. Color– яркий цвет

• • BR – яркость (0-255)
  • COL – номер цвета (0-1530)

1. ColorSet– предустановленные цвета

• • BR – яркость (0-255)
  • COL – цвет
    • WHITE
    • SILVER
    • GRAY
    • BLACK
    • RED
    • MAROON
    • YELLOW
    • OLIVE
    • LIME
    • GREEN
    • AQUA
    • TEAL
    • BLUE
    • NAVY
    • PINK
    • PURPLE

1. Kelvin– установка цветовой температуры

• • BR – яркость (0-255)
  • TEMP – цветовая температура, К (1000-10000)

1. ColorW– плавная смена цвета

• • BR – яркость (0-255)
  • SPD – скорость (0-1000)
  • STP – шаг (0-500)

1. Fire– стандартный огонь

• • BR – яркость (0-255)
  • SPD – скорость (0-1000)
  • STP – шаг (0-500)

1. FireM– ручной огонь

• • BR – макс. яркость (0-255)
  • COL – цвет (0-255)
  • SPD – скорость (0-1000)
  • MIN – мин. яркость (0-255)

1. Strobe– стробоскоп

• • HUE – цвет (0-255)
  • SAT – насыщенность (0-255)
  • VAL – яркость (0-255)
  • SPD – скорость (0-1000)

1. StrobeR– стробоскоп со случайным периодом

• • HUE – цвет (0-255)
  • SAT – насыщенность (0-255)
  • VAL – яркость (0-255)
  • SPD – скорость (0-1000)

1. Police– мигалки

• • BR – яркость (0-255)
  • SPD – скорость (0-1000)

Энкодер

• Кнопка удержана около секунды – вкл/выкл светодиоды
• Кнопка клик – навигация: выбор профиля -> выбор режима -> выбор настройки
• Смена профиля – поворот рукоятки
• Смена режима – поворот рукоятки
• Смена настройки – поворот рукоятки
• Выбор настройки – нажатие, удержание и поворот рукоятки

ИК пульт

• Кнопки 0–9 – быстрый переход к профилю с номером
• Кнопки * и # – вкл и выкл систему
• Кнопка ОК – навигация: профиль -> режим -> настройка
• Кнопки вправо/влево – смена профиля/меню/настройки
• Кнопки вверх/вниз – изменение выбранной настройки

Bluetooth

Загрузить приложение GyverRGB (для Android) и наслаждаться!

Кнопка (с версии 1.2)

• Клик: включить/выключить ленту
• Двойной клик: следующий пресет
• Тройной клик: предыдущий пресет
• Удержание: смена яркости

Кнопка вариант 2 (с версии 1.3)

• Клик: включить/выключить ленту
• Двойной клик: следующий цвет (12 цветов по кругу Иттена)
• Тройной клик: предыдущий цвет
• Удержание: смена яркости

Источник