Đèn LED RGB tốt nhất cho mọi dự án (WS2812, Aka NeoPixels): 6 bước (có hình ảnh)

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

Khi làm việc với đèn LED, chúng ta thường muốn kiểm soát trạng thái (bật / tắt), độ sáng và màu sắc của chúng. Có rất nhiều, nhiều cách khác nhau để giải quyết vấn đề này, nhưng không có giải pháp nào nhỏ gọn như WS2812 RGB LED. Trong gói 5mm x 5mm nhỏ bé của nó, WS2812 bao gồm 3 đèn LED siêu sáng (Đỏ, Xanh lục và Xanh lam) và một mạch trình điều khiển nhỏ gọn (WS2811) chỉ yêu cầu một đầu vào dữ liệu để kiểm soát trạng thái, độ sáng và màu sắc của 3 đèn LED. Với chi phí chỉ cần một đường dữ liệu để điều khiển 3 đèn LED, sẽ có nhu cầu về thời gian chính xác cao trong giao tiếp với WS2811. Vì lý do này, cần phải có vi điều khiển thời gian thực (ví dụ: AVR, Arduino, PIC). Đáng buồn thay, một máy vi tính dựa trên Linux hoặc một bộ vi điều khiển thông dịch như Netduino hoặc Basic Stamp không thể cung cấp đủ độ chính xác về thời gian cần thiết. Và vì vậy, trong phần Có thể hướng dẫn này, tôi hướng dẫn quy trình thiết lập và điều khiển một trong những đèn LED này bằng Arduino Uno. Sau đó, tôi cho thấy việc kết nối nhiều người trong số chúng với nhau để có một màn hình chiếu sáng tuyệt vời thật dễ dàng như thế nào! Mức độ khó: Người mới bắt đầu Thời gian hoàn thành: 10-15 phút

Bước 1: Danh sách vật liệu

Đèn LED RGB tuyệt vời này có trong một gói 5050 (5mm x 5mm) với 6 miếng đệm khá dễ hàn vào một bảng mạch vỡ. Vì thành phần bổ sung duy nhất cần thiết là tụ điện khử khớp nối, WS2812 thực sự cung cấp giải pháp tốt nhất để kiểm soát màu sắc và độ sáng của đèn LED RGB. Trình điều khiển LED dòng điện không đổi được nhúng (WS2811) rất hữu ích vì hai lý do: - Dòng điện không đổi ~ 18mA sẽ điều khiển mỗi đèn LED ngay cả khi điện áp thay đổi. - Không cần thêm điện trở hạn chế dòng điện (còn gọi là điện trở cuộn cảm) giữa nguồn điện và đèn LED. Tất cả những gì chúng ta cần là một thiết kế rất đơn giản để cung cấp Nguồn, Mặt đất và 1 Đầu vào Điều khiển để tạo ra một màn hình chiếu sáng tuyệt vời không bao gồm một mà là toàn bộ dãy đèn LED RGB. Đúng rồi! Bằng cách kết nối chân Dữ liệu ra của một trong những đèn LED này với chân Vào Dữ liệu của một đèn LED khác, chúng ta có thể điều khiển cả hai độc lập với cùng một Đầu vào Điều khiển! Nếu bạn không rõ ràng về cách thực hiện việc này, đừng lo lắng, khi kết thúc Tài liệu hướng dẫn này, bạn sẽ sẵn sàng để thêm WS2812 vào bất kỳ dự án nào bạn muốn! Đối với sản phẩm Có thể hướng dẫn này, đây là những gì chúng tôi sẽ sử dụng: Vật liệu: 3 x đèn LED RGB WS2812 (được hàn sẵn vào một bảng đột phá nhỏ) 1 x Dây lõi rắn không hàn Breadboard (các loại màu; 28 AWG) 1 x Arduino Uno R3 1 x Đầu nối chân ngắt, Cao độ 0,1 ", Đầu nối 8 chân đực (Góc phải) 1 x Đầu nối chân, Cao độ 0,1", Đầu nối 8 chân cái (Góc phải) 1 x Đầu nối pin tách rời, 0,1 "Cao độ, 8 chân MaleTools: PC USB A / B Cable Wire Stripper hàn Iron Chú ý: Tùy thuộc vào dự án của bạn, đèn LED RGB WS2812 cũng có sẵn mà không có bảng đột phá với giá khoảng $ 0,40 mỗi chiếc, nhưng sự tiện lợi của tùy chọn hàn sẵn rất hấp dẫn đối với các ứng dụng đơn giản.

Bước 2: Kết nối các đầu ghim

Với tất cả các vật liệu được liệt kê ở bước trước, việc phát sáng đèn LED RGB WS2812 là điều khá dễ dàng. Đầu tiên, chúng tôi muốn chuẩn bị Bảng đột phá WS2812 để đặt chúng trên bảng mạch không hàn. Để làm điều này, chúng tôi sử dụng một máy cắt dây (hầu hết các công cụ cắt phổ biến cũng hoạt động như vậy) để tách từng dải 8-Pin thành các miếng 2 x 3-Pin. Hãy nhớ rằng việc thực hiện vết cắt là một chút khó khăn; thường xuyên tôi đã cố gắng sử dụng rãnh giữa hai tiêu đề nam làm hướng dẫn cho việc cắt, và cuối cùng tôi đã cắt quá nhiều nhựa khỏi tiêu đề mà tôi muốn giữ lại. Bằng cách 'hy sinh' chốt ở nơi chúng ta muốn cắt, chúng ta hoàn toàn tránh được vấn đề. Sử dụng một cặp kìm, chúng ta rút chốt nơi chúng ta muốn cắt (trong trường hợp này là chốt thứ 4 và thứ 8). Sau khi các ghim đã được gỡ bỏ, chúng ta có thể dễ dàng cắt bớt phần giữa của các tiêu đề hiện đang trống. Kỹ thuật này hoạt động hiệu quả tương tự với đánh đầu của nữ. Sau khi cạy và cắt, chúng ta sẽ có 6 x 3-Pin tiêu đề, tức là 2 x tiêu chuẩn và 4 x góc vuông (2 x nam, 2 x nữ). Với sự trợ giúp của mỏ hàn, bây giờ chúng ta có thể kết nối các chân với từng bảng trong số ba bảng đột phá theo cách sau. Một bảng nên có 2 x tiêu đề chuẩn, trong khi hai bảng còn lại mỗi bảng phải có 1 x tiêu đề góc vuông. Trên bảng sẽ có các đầu ghim tiêu chuẩn, chúng tôi đặt các chân trên bề mặt dưới cùng của bảng (phía đối diện với vị trí của đèn LED). Trên hai mặt còn lại, các tiêu đề góc phải (một trong mỗi giới tính) có thể được đặt trên bề mặt trên cùng hoặc dưới cùng. Lưu ý rằng điều quan trọng là phải nhất quán, từ bảng này sang bảng khác, về vị trí của các tiêu đề nam và nữ. Sẽ rất hữu ích khi sử dụng tụ điện gắn trên bề mặt để định hướng các bo mạch; sử dụng điều này làm tài liệu tham khảo, đầu nối nam phải được hàn vào đầu gần tụ điện nhất. Sau khi các chân được hàn, chúng tôi đã sẵn sàng kết nối một trong số chúng với Arduino!

Bước 3: Kết nối Bảng đột phá WS2812 với Arduino

Trong bước này, chúng tôi sẽ tạo các kết nối cần thiết giữa Arduino và một trong các Bảng đột phá WS2812 của chúng tôi. Với mục đích này, chúng tôi sẽ sử dụng breadboard không hàn và dây nối 3 x. Nếu bạn đang sử dụng một cuộn dây, bây giờ là lúc để cắt 3 đoạn, mỗi đoạn dài khoảng 4 . Giờ đây, chúng tôi có thể đặt Bảng đột phá WS2812 (bảng có tiêu đề tiêu chuẩn) qua dải phân cách của bảng mạch. Đảm bảo rằng Arduino bị ngắt kết nối khỏi cả nguồn điện và USB, chúng tôi sẽ tiến hành nối dây các kết nối. Ở mặt dưới của Bảng ngắt WS2812, chúng tôi có thể tìm thấy tên của từng chân: VCC, DI (DO), GND. Sử dụng Đây là hướng dẫn, chúng tôi tiến hành kết nối các chân 5V và GND từ Arduino tương ứng với các chân VCC và GND của bảng WS2812. Sau đó, chúng tôi kết nối chân 8 ở phía Kỹ thuật số của Arduino với chân DI của bảng WS2812, là chân giữa của phía gần tụ điện nhất. Bây giờ chúng ta đã sẵn sàng tải chương trình của mình vào Arduino và làm cho WS2812 nhấp nháy!

Bước 4: Làm cho nó nhấp nháy với Arduino IDE

Tôi giả sử bạn đã cài đặt Arduino IDE vào máy tính của mình --- rất nhiều hướng dẫn trên web giải thích quá trình này khá tốt. Bạn có thể tải xuống chương trình chúng ta cần tải vào Arduino tại đây. Sau đó, chúng ta chỉ cần nhấp đúp vào tệp primer.ino bên trong thư mục firmware> example> primer để tải nó vào Arduino IDE (wirtten cho phiên bản 1.0.5). Gói này bao gồm các thư viện cần thiết để biên dịch mã, do đó sẽ không có bất kỳ lỗi nào, vui lòng đăng nhận xét nếu bạn gặp bất kỳ vấn đề nào khi biên dịch. Sau khi chọn loại bảng Arduino và cổng USB bằng tùy chọn menu Công cụ, hãy tải mã lên và WS2812 sẽ bắt đầu nhấp nháy xen kẽ giữa Đỏ, Xanh lục và Xanh lam. Tính năng gọn gàng nhất về các đèn LED RGB WS2812 này là chúng có thể được 'ghép nối với nhau' khá dễ dàng để tạo ra các dải và mảng dài có chứa nhiều đèn LED này. Trong bước tiếp theo, chúng tôi thực hiện chính xác điều này với 3 bảng chúng tôi đã chuẩn bị.

Bước 5: Tạo dải đèn LED RGB

Mạch trình điều khiển LED nhúng (WS2811) cho phép 'nối chuỗi' một đèn LED với đèn LED tiếp theo chỉ sử dụng 1 dòng dữ liệu (!). Bằng cách kết nối Đầu ra dữ liệu của một WS2812 với Đầu vào dữ liệu của một đầu vào khác, chúng tôi có thể kiểm soát độ sáng và màu sắc của toàn bộ dãy đèn LED lên đến 500 đèn trong số chúng trên Arduino! Tất nhiên, để điều khiển nhiều đèn LED, một số cân nhắc sau: - Mỗi pixel vẽ lên đến 60mA (màu trắng ở độ sáng tối đa yêu cầu tất cả các đèn LED phải bật, mỗi hình vẽ ~ 20mA). - Arduino sẽ tăng tối đa RAM của nó, điều khiển 500 đèn LED ở tốc độ làm mới là 30 Hz. - Để kết nối hai bảng với nhau, khoảng cách tối đa được khuyến nghị là 6 "để tránh sụt nguồn và hỏng dữ liệu. Với những cân nhắc này, chúng tôi có thể điều khiển tất cả các đèn LED bằng cách sử dụng độ phân giải màu 24-bit, ở mức độ sáng nhất quán, và khá linh hoạt với những thay đổi khi thay đổi nguồn pin (nhỏ). Để 'nối chuỗi' các bảng mà chúng tôi chuẩn bị cho Sách hướng dẫn này, chúng tôi bắt đầu bằng cách kết nối đầu nữ từ đầu này đến đầu nam của đầu kia của hai bảng với bên phải- đầu cắm góc. Sau đó, với bảng Arduino của chúng tôi đã ngắt kết nối khỏi Nguồn và USB, chúng tôi đặt đầu đực khỏi chuỗi hai bảng trên bảng mạch không hàn. Chúng tôi đảm bảo rằng các chân thẳng hàng với các chân trên Bảng đột phá WS2812 đã được kết nối với bảng mạch Đã có. Căn chỉnh như vậy sẽ có các chân VCC và GND từ cả bảng tiêu đề thẳng và chuỗi trên cùng một hàng của bảng mạch. Chúng tôi đặt chuỗi hai bảng gần cuối Bảng ngắt thứ ba đối diện với tụ điện. MỘT Nếu mọi thứ được kết nối, chúng tôi có thể kích hoạt Arduino IDE và sử dụng Trình chỉnh sửa văn bản để thay đổi định nghĩa "#define NUM_LEDS 1" thành "#define NUM_LEDS 3". Sau khi kết nối lại bo mạch với Nguồn và / hoặc USB, chúng ta có thể tải lên chương trình mới… và… BAM! Tất cả ba đèn LED sẽ nhấp nháy như vậy!

Bước 6: Vào bóng tối, hãy có ánh sáng

Có thể hướng dẫn này nhanh chóng chỉ cho bạn cách sử dụng đèn LED RGB WS2812 được hàn sẵn trên các bảng đột phá nhỏ. Chúng tôi đã sử dụng Arduino để điều khiển độ sáng và màu sắc của đèn LED. Một điều hơi thất vọng là mã chúng tôi sử dụng làm cho tất cả các đèn LED nhấp nháy cùng một lúc, với cường độ và màu sắc giống nhau. Chế độ hoạt động này không thể hiện hết tiềm năng của trình điều khiển LED 'thông minh' (WS2811) được nhúng trong gói này. Và vì vậy, chúng ta hãy thử các sửa đổi sau đây đối với mã gốc. Như trước đây, bạn sẽ tải xuống và giải nén tệp, sau đó mở phần sụn để tải lên Arduino (phần sụn> hiệu ứng> hiệu ứng.ino). Tất cả các tệp cần thiết cho bản trình diễn này đều được bao gồm, do đó không cần thêm thư viện của bên thứ ba; mã sẽ được biên dịch mà không có bất kỳ sửa đổi nào --- nó đã được thiết lập để xử lý 3 đèn LED. Bây giờ bạn có thể nghĩ ra dự án tiếp theo, nơi các đèn LED RGB nhỏ gọn, rất hữu ích này có thể chiếu sáng ánh sáng của chúng. Vui lòng đăng một số sáng tạo của riêng bạn bằng WS2812 trong phần nhận xét!