Bắt đầu với đèn LED RGB NeoPixel / WS2812: 8 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

[Phát video]

Trong phần Có thể hướng dẫn này, chúng ta sẽ khám phá về LED RGB có thể định địa chỉ (WS2812) hoặc thường được gọi là Adafruit NeoPixel. NeoPixel là một nhóm các vòng, dải, bảng và que gồm các đèn LED thu nhỏ nhiều màu sắc, xung nhịp. Chúng có thể thay đổi từ cái này sang cái khác để bạn có thể cấp nguồn và lập trình một hàng dài NeoPixels với nhau để tạo thành một chuỗi đèn LED vô tận. Bạn có thể sử dụng các dải LED này để thêm các hiệu ứng ánh sáng phức tạp vào bất kỳ dự án nào của mình.

Bạn có thể tìm thấy tất cả các dự án của tôi trên:

Chúng đi kèm với gói giá đỡ bề mặt 5050 (5mm x 5mm) nhỏ bao gồm ba đèn LED sáng (Đỏ, Xanh lá cây và Xanh lam) và một chip trình điều khiển tích hợp (WS2811). Nó chỉ yêu cầu một đầu vào dữ liệu để kiểm soát trạng thái, độ sáng và màu sắc của cả ba đèn LED. Bằng cách kết nối chân đầu ra dữ liệu với chân đầu vào dữ liệu của các dải tiếp theo, có thể tạo chuỗi các đèn LED theo chiều dài tùy ý về mặt lý thuyết.

Với sự kết hợp của các giá trị RGB (0 - 255), bạn có thể tái tạo bất kỳ màu nào, vì vậy theo một nghĩa nào đó, đèn LED RGB có thể điều khiển được là một đèn LED phổ thông.

Bước 1: Các bộ phận và công cụ được sử dụng

Các bộ phận:

1. Ma trận 8 x 8 Neo (Banggood)

2. Arduino Uno (Amazon)

3. Nguồn điện 5V / 2A (Amazon)

4. Giắc cắm DC (Amazon)

5. Jumper Wires (Amazon)

6. 8 x 32 Ma trận WS2812 linh hoạt (Sparkfun)

Công cụ:

1. Sắt hàn (Amazon)

2. Máy cắt dây / Máy rút dây (Amazon)

Bước 2: Loại dải LED RGB

Có 2 loại dải LED RGB chính: dải tương tự và dải kỹ thuật số

1. Dải tương tự:

Tất cả các đèn LED trong các dải được kết nối song song, vì vậy nó hoạt động giống như một đèn LED ba màu khổng lồ. Bạn có thể đặt một màu cụ thể cho toàn bộ dải / chuỗi. Chúng rất dễ sử dụng và không tốn kém nhưng hạn chế ở loại này là Dải đèn LED là bạn không thể kiểm soát màu sắc của từng đèn LED.

Trên mỗi dải này, bạn sẽ thấy (từ trái sang phải) trước tiên là đèn LED, tiếp theo là điện trở SMD.

2. Dải kỹ thuật số:

Dải kỹ thuật số là bạn giải quyết từng đèn LED riêng lẻ và hoạt động theo một cách khác nhau. Chúng có một chip cho mỗi đèn LED, để sử dụng dải, bạn phải gửi dữ liệu được mã hóa kỹ thuật số đến các chip. Vì độ phức tạp của chip nên chúng đắt hơn.

Lưu ý các mũi tên chỉ hướng Dữ liệu, nếu bạn kết nối dải theo hướng ngược lại, nó sẽ không hoạt động.

Bước 3: Các loại dải LED RGB có thể định địa chỉ

Đèn LED định địa chỉ có các số model khác nhau như WS2801, WS2811, WS2812 hoặc WS2812B. Nếu bạn chưa quen với loại đèn LED này, bạn có thể nhầm lẫn giữa chúng, vì vậy hãy xác định chúng trước. Về cơ bản WS2801 và WS2811 là tên của IC có thể điều khiển tối đa 3 đèn LED. Tuy nhiên WS2812 là một phiên bản cải tiến, trong đó một vi mạch WS2811 được tích hợp trực tiếp vào gói 5050 LED RGB. Mô hình gần đây nhất là WS2812B.

Trong hướng dẫn này, chúng tôi sẽ sử dụng mô hình mới nhất WS2812B.

Nguồn hình ảnh: Adafruit, Sparkfun, Polou

Bước 4: Các chân WS2801 và WS2811 / WS2812

Mô hình WS2801 có 4 chân đầu vào (Vcc, GND, Dữ liệu, Đồng hồ) trong khi mô hình WS2811 và WS2812 chỉ có 3 chân

(Vcc, GND và Dữ liệu)

Mã PIN - WS2801

5V -> Nguồn (+ 5V)

CI -> Đầu vào tín hiệu đồng hồ

CO -> Đầu ra tín hiệu đồng hồ

DI -> Đầu vào dữ liệu

DO -> Đầu ra dữ liệu

GND -> Mặt đất

PIN WS2812

5V -> Nguồn (+ 5V) CI -> N / A

CO -> N / A

DI -> Đầu vào dữ liệu

DO -> Đầu ra dữ liệu

GND -> Mặt đất

Bước 5: Cung cấp điện

Trước khi bạn bắt đầu bất kỳ dự án dải LED nào, điều đầu tiên bạn cần nghĩ đến là Nguồn điện. Một trong số các LED RGB này có 3 đèn LED (Đỏ, Xanh lam và Xanh lục). Chúng ta biết rằng một đèn LED đơn vẽ ra dòng điện xấp xỉ 20mA ở độ sáng cao nhất. Vì vậy, một đèn LED WS2812 có thể tạo ra 3 x 20mA = 60mA ở độ sáng tối đa - màu trắng.

Tôi có thể chạy trực tiếp bằng Arduino không?

Câu trả lời đơn giản là KHÔNG. Vì lượng dòng điện cần thiết cho toàn bộ dải sẽ nhiều hơn mức mà Arduino của bạn có thể xử lý.

Bạn cần một nguồn điện được điều chỉnh riêng cho nó. Nguồn điện phải cung cấp điện áp chính xác và có thể cung cấp đủ dòng điện. Trong hầu hết các dải WS2812, điện áp hoạt động là 5 volt DC.

Ví dụ: Đối với ma trận WS2812 8 x 8 (64 đèn LED), bạn cần 64 x 60mA = 3840 mA (3,84 A) ở tất cả các đèn LED được đặt ở độ sáng tối đa (Màu trắng). Nhưng không nên, hãy để độ sáng thấp hơn để có tuổi thọ tối đa.

Tôi có thể khuyên bạn nên đặt độ sáng dưới 50%. Vì vậy, bạn cần 3,84 x 0,5 = 1,92A

Vì vậy, bằng cách lấy một số lợi nhuận, nguồn cung cấp được khuyến nghị là 5V / 2A.

Bước 6: Chuẩn bị nguồn điện

Rất dễ dàng để điều khiển dải LED WS2812B mà không cần mạch phụ và các thành phần rời rạc. Nếu bạn có Arduino, nguồn điện 5V và ít dây nhảy thì bạn có thể chơi với nó.

Chuẩn bị nguồn điện:

Tôi đã sử dụng nguồn điện được điều chỉnh 5V / 2A để chạy đèn LED NeoPixel.

Chúng tôi cần hai kết nối GND: một với dải LED và một với Arduino. Vì vậy, tôi đã hàn hai dây vào đầu cực âm và một dây với đầu cực dương của giắc cắm DC.

Kết nối Arduino:

Kết nối Arduino rất dễ dàng.

Dải LED DIN -> Arduino D6

Nguồn cung cấp GND -> Arduino GND

Nếu bạn đang sử dụng nguồn điện bên ngoài để cấp nguồn cho cả dải LED và Arduino, thì bạn phải kết nối nguồn 5V với chân 5V của Arduino.

Thực tiễn tốt theo Adafruit:

1. Thêm một tụ điện lớn (1000 µF, 6.3V hoặc cao hơn) trên các cực + và -. Điều này ngăn chặn dòng điện khởi động ban đầu làm hỏng các pixel.

2. Việc thêm điện trở 300 đến 500 Ohm giữa chân dữ liệu của bộ vi điều khiển và đầu vào dữ liệu trên NeoPixel đầu tiên có thể giúp ngăn chặn các đột biến điện áp có thể làm hỏng pixel đầu tiên của bạn. Vui lòng thêm một cái giữa micro của bạn và NeoPixels.

3. Khi kết nối NeoPixels với bất kỳ nguồn điện trực tiếp hoặc bộ vi điều khiển nào, LUÔN KẾT NỐI TĂNG TRƯỞNG (-) TRƯỚC BẤT KỲ THỨ NÀO. Ngược lại, ngắt kết nối đất cuối cùng khi tách.

Bước 7: Lái xe ma trận 8x8 Neo

Ma trận LED chứa 64 đèn LED RGB sử dụng trình điều khiển WS8211. Mỗi pixel có thể được định địa chỉ riêng và bạn sẽ chỉ cần một chân Arduino để điều khiển tất cả các đèn LED.

Ở phía sau của ma trận có hai cổng: Input (3pins) và Output (3pins).

Cổng đầu vào được kết nối với Arduino và nguồn điện bên ngoài 5V.

Ma trận Arduino

DIN D6

GND GND

Nguồn cung cấp ma trận

5V- 5V

GNDGND

Lưu ý: Bạn không nên quên kết nối GND của cả bộ nguồn và Arduino.

Bây giờ, hãy cấp nguồn cho mạch và tải lên mã để xem một vài hình ảnh động. Tôi đã đặt độ sáng của đèn LED khoảng 30%.

Mã Arduino:

Mã và thư viện được đính kèm trong tệp zip. Hãy tải xuống. Bạn có thể xem video để biết cách sử dụng Phần mềm.

Bước 8: Lái xe MATRIX 8X32 WS2812 RGB linh hoạt

Ma trận linh hoạt 8x32 khá tuyệt, tôi đã đặt hàng nó từ Sparkfun. Bạn có thể tạo hoạt ảnh, trò chơi hoặc thậm chí kết hợp chúng vào một dự án dệt điện tử thú vị. Hơn hết, nhờ lớp nền linh hoạt, LED Matrix này có thể được uốn cong và cúi xuống để phù hợp với hầu hết mọi bề mặt cong.

Kết nối với arduino tương tự như ma trận / dải LED NeoPixel khác.

Ma trận đi kèm với dây đầu cuối, vì vậy không cần hàn.

Màu vàng: GND

Đỏ: + 5V

Màu xanh lá cây: Dữ liệu

Nếu bạn thích bài viết này, đừng quên chuyển nó đi! Hãy theo dõi tôi để biết thêm các dự án và ý tưởng DIY. Cảm ơn bạn !!!