Den ultimative guide til tilslutning af LED-lysstrimler til Arduino

Fremgangen i LED-belysning har været stratosfærisk, og det er let at se hvorfor. De er billige at fremstille, forbruge betydeligt mindre strøm end andre belysningsmuligheder og bliver i de fleste tilfælde ikke varme, hvilket gør dem sikre til forskellige anvendelser.

Et af de mest almindelige LED-produkter er LED-strimlen. I denne artikel vil vi dække, hvordan man konfigurerer de to mest almindelige typer med en Arduino. Disse projekter er meget enkle, og selvom du er nybegynder med Arduino Kom godt i gang med Arduino: En begynderguide Kom godt i gang med Arduino: En begynderguide Arduino er en open source-elektronik-prototypeplatform baseret på fleksibel, brugervenlig hardware og software. Det er beregnet til kunstnere, designere, hobbyister og enhver der er interesseret i at skabe interaktive objekter eller miljøer. eller DIY-elektronik Begynderelektronik: 10 færdigheder, du har brug for at kende Begynderelektronik: 10 færdigheder, du har brug for at vide Mange af os har aldrig engang rørt ved et loddejern - men at gøre ting kan være utroligt givende. Her er ti af de mest basale DIY-elektronikfærdigheder, der hjælper dig med at komme i gang. , vil du være i stand til at gøre dette.

Vi vil også bruge Arduino IDE til at kontrollere dem. Dette projekt bruger en Arduino Uno, skønt du kunne bruge næsten ethvert kompatibelt bræt (såsom NodeMCU Meet the Arduino Killer: ESP8266 Meet the Arduino Killer: ESP8266 Hvad hvis jeg fortalte dig, at der er et Arduino-kompatibelt dev-bord med indbygget Wi -FI for mindre end $ 10? Det er der godt.).

Vælg din strip

Når du handler efter LED-strimler er der et par ting, du skal overveje. Først er funktionalitet. Hvis du planlægger at bruge strimlerne mest til omgivende belysning, så er det en enkel 12v RGB LED strimmel (SMD5050) ville være det rigtige valg.

Mange af disse strimler har en infrarød fjernbetjening til at kontrollere dem, selvom vi i dette projekt i stedet bruger en Arduino til. Brug lidt tid på at shoppe rundt, i skrivende stund var det muligt at få disse strimler til så lidt som $ 1 pr. Meter.

Billedkredit: phanu suwannarat via Shutterstock

Hvis du vil have noget lidt højere tech, skal du overveje WS2811/12/12B. Disse strimler (undertiden benævnt Neopixels) har integrerede chipsæt, der giver dem mulighed for at adresseres individuelt. Dette betyder, at de er i stand til mere end bare omgivende belysning.

Du kan bruge dem til at opbygge et billigt LED-pixel Weekendprojekt: Byg et kæmpe LED-pixeldisplay Weekendprojekt: Byg et kæmpe LED-pixeldisplay Jeg elsker LED-pixels: lys, let at kontrollere, billig og så alsidig. I dag forvandler vi dem til et stort pixeldisplay, der kan hænges på væggen. display fra bunden. Du kan endda bruge dem til at lave din egen personlige indendørs stormsky-lampe.

Disse strimler kræver kun 5V for at få dem til strøm. Selvom det er muligt at tænke små mængder af dem direkte fra et Arduino-kort, er det generelt en god ide at bruge en separat 5V strømforsyning for at redde dig selv fra duften af ​​stegt Arduino. Hvis du leder efter individuelt programmerbare LED'er, er disse noget for dig. I skrivende stund er de tilgængelige for omkring $ 4 pr. Meter.

En anden ting at overveje er hvor disse strimler sandsynligvis vil blive brugt. Begge disse båndtyper findes i forskellige længder, LED-densitet (antallet af LED'er pr. Meter) og forskellige grader af vejrbestandighed.

Når du ser på LED-strimler, skal du være opmærksom på numrene på listen. Normalt er det første tal antallet af LED'er pr. Meter og bogstaverne IP efterfulgt af numre vil være dens vejrbeskyttelse. For eksempel, hvis fortegnelsen siger 30 IP67, dette betyder, at der vil være 30 LED'er pr. Meter. Det 6 betegner, at det er fuldstændigt forseglet for støv, og 7 betyder, at det er beskyttet mod midlertidig nedsænkning i vand. (Lær mere om vejrbestandighed og IP-klassificering Hvad gør en enhed vandtæt eller vandbestandig? Hvad gør en enhed vandtæt eller vandbestandig? En masse enheder markedsføres som vandtæt, men det kan være meget vildledende. De fleste er faktisk vandtætte . Hvad er forskellen? Her er alt, hvad du har brug for at vide om det.) Når du først har valgt din LED-strip, er det på tide at forbinde det med en Arduino. Lad os starte med SMD5050.

Kom i forbindelse

For at tilslutte en 12v LED-strip til en Arduino, har du brug for et par komponenter:

• 12v RGB LED strip (SMD5050)
• 1 x Arduino Uno (ethvert kompatibelt bræt gør)
• 3 x 10k Ohm modstande
• 3 x Logikniveau N-kanals MOSFET'er
• 1 x Breadboard
• Koblingsledninger
• 12v strømforsyning

Lad os tale om, inden vi sætter kredsløbet op MOSFETs.

Hver gang du styrer noget, der er højere spænding end din mikrokontroller, har du brug for noget imellem for at forhindre, at dit bord bliver stegt. En af de enklere måder at gøre dette på er at bruge en MOSFET. Ved at sende pulsbreddemodulering (PWM) signaler til Port ben, er det muligt at kontrollere, hvor meget strøm der går mellem dræne og kilde ben. Ved at føre hver af LED-strips farver gennem MOSFET, kan du kontrollere lysstyrken for hver enkelt farve på LED strip.

Når du bruger mikrokontrollere, er det vigtigt at bruge komponenter på logisk niveau for at sikre, at ting fungerer som du vil have dem. Sørg for, at dine MOSFET'er er logikniveau og ikke standard.

Indstil dit kredsløb sådan:

1. Tilslut Arduino-pins 9, 6, og 5 til Port ben på de tre MOSFET'er, og tilslut a 10k modstand på linje med hver til jordskinnen.
2. Tilslut Kilde ben til jordskinnen.
3. Tilslut Dræne benene til Grøn, Rød, og Blå stik på LED strip.
4. Tilslut strømskinnen til +12v stik på LED-strimlen (bemærk at i dette billede er netledningen sort for at matche farverne på konnektorerne på min LED-strip).
5. Forbind Arduino-jorden til jordskinnen.
6. Tilslut din 12v strømforsyning til strømskinnerne.

De fleste LED-strimler har Dupont-stik, som de er lette at tilslutte til. Hvis dit ikke er tilfældet, skal du muligvis lodde ledninger til LED-strimlen. Gå ikke i panik, hvis du er temmelig ny med lodning, det er et let job, og vi har en guide til at komme i gang med lodning Lær hvordan man lodder med disse enkle tip og projekter Lær hvordan man lodder med disse enkle tip og projekter du lidt skræmt af tanken om et varmt jern og smeltet metal? Hvis du vil begynde at arbejde med elektronik, bliver du nødt til at lære at lodde. Lad os hjælpe. skulle du have brug for det.

Vi tager vores Arduino-kort med USB til dette projekt. Du kan vælge at tænde dit bord ved hjælp af VIN-stiften, men sørg for at kende strømbegrænsningerne for dit bord, før du gør dette.

Når dit kredsløb er afsluttet, skal det se sådan ud:

Nu hvor du har tilsluttet alt, er det tid til at lave en enkel Arduino-skitse for at kontrollere det.

Fade It Up

Tilslut dit Arduino-kort til din computer via USB og åbn op til Arduino IDE. Sørg for, at du har valgt det rigtige kort og portnummer til dit bord i Værktøjer> Tavle og Værktøjer> Port menuer. Åbn en ny skitse og gem den med et passende navn.

Denne skitse falmer lysene i én farve ad gangen, holder dem tændt i et par sekunder og falmer dem ud, indtil de er slukket igen. Du kan følge igennem her og lave skitsen selv, eller blot downloade den komplette kode fra GitHub.

Begynd med at definere hvilken stifter bruges til at kontrollere MOSFET'erne.

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

Dernæst har du brug for nogle variabler. Opret en overall lysstyrke variabel sammen med en variabel for hver enkelt farves lysstyrke. Vi bruger kun hovedlysstyrken til at slukke lysdioderne, så indstil den til den maksimale lysstyrke på 255 her.

skal du også oprette en variabel for at kontrollere, hvor hurtigt fadingen vil ske.

int lysstyrke = 255; int gBright = 0; int rBright = 0; int bBright = 0; int fadeSpeed ​​= 10;

I din Opsætning funktion vil vi indstille vores Arduino pins til output. Vi kalder også et par funktioner med en forsinkelse på 5 sekunder imellem. Disse funktioner findes ikke endnu, men rolig, vi kommer til dem.

tom opsætning () pinMode (GREEN_LED, OUTPUT); pinMode (RED_LED, OUTPUT); pinMode (BLUE_LED, OUTPUT); Tænde for(); forsinkelse (5000); Sluk(); 

Opret nu Tænde for() metode:

ugyldigt 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);  

Disse tre til loops tager hver farve op til sin fulde lysstyrke over en tid specificeret af fadeSpeed værdi.

Endelig skal du oprette Sluk() metode:

ugyldig 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()  

Denne metode anvender vores lysstyrke variabel til alle tre farvestifter og reducerer dem til nul over et tidsrum. Vi har brug for en tom loop-metode her også for at undgå kompilationsfejl.

Når du har afsluttet denne skitse, skal du gemme den. Bekræft skitsen, og upload den til dit Arduino-kort. Hvis du får fejl, skal du kontrollere koden igen for irriterende skrivefejl eller manglende semikoloner.

Nu skal du se din LED-strip rulle op hver farve hver for sig, holde den hvide farve i 5 sekunder og derefter falme ensartet til intet:

Hvis du har problemer, skal du tjekke dit ledningsniveau og kode igen.

Dette projekt er en enkel måde at komme i gang på, men ideerne, der er omfattet af det, kan udvides til at skabe virkelig effektiv belysning. Med blot nogle få flere komponenter kan du oprette dit eget solopgangalarm Arduino natlys og solopgang Alarmprojekt Arduino natlys og solopgangalarmprojekt I dag laver vi et solopgangsvækkeur, der forsigtigt og langsomt vækker dig uden at ty til et stødende støjfremstillende maskine. . Hvis du fik et startkit med dit Arduino Hvad er der i dit Arduino Starter Kit? [Arduino-begyndere] Hvad er der i dit Arduino-startkit? [Arduino-begyndere] Det er let at blive overvældet overfor en kasse fuld af elektroniske komponenter. Her er en guide til nøjagtigt, hvad du finder i dit sæt. du kan bruge en vilkårlig knap eller sensor til at udløse dine lysdioder, når du kommer ind i rummet, for eksempel:

Nu hvor vi har dækket SMD5050s, lad os gå videre til WS2812B strimler.

Lyse ideer

Disse strimler kræver færre komponenter for at få dem til at køre, og der er en vis spillerum til nøjagtigt, hvilke værdier af komponenter du kan bruge. Kondensatoren i dette kredsløb sørger for, at 5v LED'er får en jævn strømforsyning. Modstanden sikrer, at datasignalet, der modtages fra Arduino, er fri for interferens.

Du får brug for:

• WS2811/12/12B 5v LED strip (alle tre modeller har integrerede chips og fungerer stort set på samme måde)
• 1 x Arduino Uno (eller lignende kompatibelt bræt)
• 1 x 220-440 Ohm Modstand (alt mellem disse to værdier er fint)
• 1 x 100-1000 microFarad Kondensator (alt mellem disse to værdier er fint)
• Breadboard og tilslut ledninger
• 5V strømforsyning

Indstil dit kredsløb som vist på diagrammet:

Vær opmærksom på, at kondensatoren skal være den rigtige retning. Du kan se, hvilken side der fastgøres til jordskinnen ved at lede efter minus (-) -skiltet på kondensatorens krop.

Denne gang drejer vi Arduino ved hjælp af 5v strømforsyning. Dette får projektet til at stå alene, når vi er færdige, skønt der er vigtige ting at bemærke her.

Først skal du sørge for, at dit bord kan tage 5v strøm ind, før du tilslutter det til strømkilden. Næsten alle udviklingsplader kører ved 5v gennem USB-porten, men strømindgangsstifterne på nogle kan undertiden springe over spændingsregulatorerne og omdanne dem til toast.

Det er også god praksis at sikre sig, at flere separate strømkilder ikke er forbundet til Arduino - afbryd USB-kablet, når du bruger en ekstern strømforsyning.

Når du er tilsluttet, skal det se sådan ud:

Nu hvor vores LED-strip er tilsluttet, lad os gå videre til koden.

Danselys

For at kunne programmere vores bord tryk på VIN linje fra strømledningen. Vedhæft det senere.

Sæt din Arduino i computeren, og åbn Arduino IDE. Kontroller, at du har valgt det rigtige kort og portnummer i Værktøjer> Tavle og Værktøjer> Port menuer.

Vi bruger FastLED bibliotek for at teste vores opsætning. Du kan tilføje biblioteket ved at klikke på Sketch> Inkluder bibliotek> Administrer biblioteker og søger efter FastLED. Klik på installation, så biblioteket tilføjes til IDE.

Under Fil> Eksempler> FastLED vælg DemoReel100 skitse. Denne skitse cyklusserer forskellige ting, der kan gøres med WS2812 LED-strimler, og er utroligt let at installere.

Alt hvad du behøver at ændre er DATA_PIN variabel, så den matcher stift 13, og NUM_LEDS variabel til at definere, hvor mange LED'er der er i den strimmel, du bruger. I dette tilfælde bruger jeg kun en lille linje på 10 lysdioder, der er skåret af en længere strimmel. Brug mere til et større lysshow!

Det er det! Upload skitsen til dit bord, afbryd USB-kablet og tænd for din 5v strømforsyning. Tilslut igen Arduino's VIN til strømledningen og se showet!

Hvis der ikke sker noget, skal du kontrollere dine ledninger, og at du har angivet den korrekte Arduino-pin i demoskitsen.

Uendelige muligheder

Demoskitsen viser nogle af de mange mulige kombinationer af effekter, der kan opnås med WS2812 strimler. Ud over at være et trin op fra almindelige LED-strimler, kan de også bruges til praktisk brug. Et godt næste projekt ville være at opbygge dit eget ambilight. De 8 bedste TV Ambilight-sæt til glæde baggrundslys De 8 bedste TV-Ambilight-sæt til glæde Baggrundslys Ambilight tilføjer gratis omgivelsesbaggrundslyseffekter til fjernsyn, hvilket forbedrer videoindholdet på skærmen. Men der er mange Ambilight-sæt derude. Hvilken er den bedste for dig? til dit mediecenter.

Mens disse strimler bestemt er mere funktionelle end SMD5050'erne, skal du ikke rabat de standard 12V LED-strimler helt endnu. De er uovervindelige med hensyn til pris, og der er et enormt antal applikationer til LED-lysstrimler 22 måder at oplyse dit liv med RGB LED-strimler 22 måder at oplyse dit liv med RGB LED-strimler Du kan købe fem meter RGB LEDs strip belysning for under $ 10 - så her er nogle gode projektideer til at bruge dem rundt i dit hjem. .

At lære at arbejde med LED-strimler er en god måde at blive fortrolig med grundlæggende programmering på Arduino, men den bedste måde at lære er ved at tænke. Rediger ovenstående kode og se, hvad du kan gøre! Hvis alt dette var lidt for meget for dig, kan du overveje at starte med disse Arduino-projekter for begyndere 15 Store Arduino-projekter for begyndere 15 Store Arduino-projekter for begyndere Interesseret i Arduino-projekter, men ikke sikker på, hvor de skal begynde? Disse nybegynderprojekter vil lære dig, hvordan du kommer i gang. .

Billedkreditter: mkarco / Shutterstock