Erste Schritte mit der RGB-LED NeoPixel / WS2812

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In diesem Instructable werden wir uns mit der adressierbaren RGB-LED (WS2812) oder Adafruit NeoPixel befassen. NeoPixel ist eine Familie von Ringen, Streifen, Platinen und Sticks aus pulsierenden, farbenfrohen Miniatur-LEDs. Diese sind von einem zum nächsten verkettbar, sodass Sie eine lange Reihe von NeoPixeln zusammenschalten und programmieren können, um eine endlose Reihe von LEDs zu bilden. Mit diesen LED-Streifen können Sie jedem Projekt komplexe Lichteffekte hinzufügen.

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Sie werden mit einem winzigen 5050 (5 mm x 5 mm) Aufputzpaket geliefert, das drei helle LEDs (Rot, Grün und Blau) und einen integrierten Treiberchip (WS2811) enthält. Es ist nur eine Dateneingabe erforderlich, um den Status, die Helligkeit und die Farbe aller drei LEDs zu steuern. Durch Verbinden des Datenausgangspins mit dem Dateneingangspin der nächsten Streifen ist es möglich, die LEDs auf eine theoretisch beliebige Länge zu verketten.

Mit Kombinationen von RGB-Werten (0 - 255) können Sie nahezu jede Farbe reproduzieren. In gewissem Sinne ist eine steuerbare RGB-LED eine universelle LED.

Schritt 1: Verwendete Teile und Werkzeuge

Teile :

1. 8 x 8 Neo Matrix (Banggood)

2. Arduino Uno (Amazon)

3. 5V / 2A-Netzteil (Amazon)

4. DC Jack (Amazon)

5. Überbrückungsdrähte (Amazon)

6. 8 x 32 flexible WS2812-Matrix (Sparkfun)

Werkzeuge :

1. Lötkolben (Amazon)

2. Drahtschneider / Abisolierer (Amazon)

Schritt 2: Art des RGB-LED-Streifens

Es gibt zwei Haupttypen von RGB-LED-Streifen: Analogstreifen und Digitalstreifen

1. Analogstreifen:

Alle LEDs in den Streifen sind parallel geschaltet, so dass sie wie eine einzelne große dreifarbige LED wirken. Sie können eine bestimmte Farbe für die gesamten Streifen / Strings festlegen. Sie sind sehr einfach zu verwenden und kostengünstig, aber die Einschränkung bei dieser Art von LED-Streifen sind, dass Sie die Farben der einzelnen LED nicht steuern können.

Auf jedem dieser Streifen sehen Sie (von links nach rechts) zuerst die LED, gefolgt von einem SMD-Widerstand.


2. Digitalstreifen:

Ein digitaler Streifen besteht darin, dass Sie jede LED einzeln adressieren und auf andere Weise arbeiten. Sie haben einen Chip für jede LED. Um den Streifen zu verwenden, müssen Sie digital codierte Daten an die Chips senden. Aufgrund der zusätzlichen Komplexität des Chips sind sie teurer.

Beachten Sie die Pfeile, die die Datenrichtung anzeigen. Wenn Sie den Streifen in umgekehrter Richtung anschließen, funktioniert er nicht.

Schritt 3: Arten von adressierbaren RGB-LED-Streifen

Adressierbare LEDs haben unterschiedliche Modellnummern wie WS2801, WS2811, WS2812 oder WS2812B. Wenn Sie mit dieser Art von LED noch nicht vertraut sind, können Sie sie verwechseln. Sie können sie also zuerst identifizieren. Grundsätzlich sind WS2801 und WS2811 der Name des IC, der maximal 3 LEDs steuern kann. WS2812 ist jedoch eine verbesserte Version, bei der ein WS2811-IC direkt in ein 5050 RGB-LED-Gehäuse integriert ist. Das neueste Modell ist WS2812B.

In diesem Tutorial verwenden wir das neueste Modell WS2812B .

Bildquelle: Adafruit, Sparkfun, Polou

Schritt 4: WS2801- und WS2811 / WS2812-Pins

Das Modell WS2801 verfügt über 4 Eingangspins (Vcc, GND, Data, Clock), während das Modell WS2811 und WS2812 nur 3 Pins haben

(Vcc, GND und Daten)

PIN ---> WS2801

5V -> Stromversorgung (+ 5V)

CI -> Taktsignaleingang

CO -> Taktsignalausgang

DI -> Dateneingabe

DO -> Datenausgabe

GND -> Boden

PIN -> WS2812

5V -> Stromversorgung (+ 5V)
CI -> N / A.

CO -> N / A.

DI -> Dateneingabe

DO -> Datenausgabe

GND -> Boden

Schritt 5: Stromversorgung

Bevor Sie ein LED-Streifenprojekt starten, müssen Sie zunächst über das Netzteil nachdenken. Eine dieser RGB-LEDs enthält 3 LEDs (rot, blau und grün). Wir wissen, dass eine einzelne LED bei ihrer höchsten Helligkeit ungefähr 20 mA Strom zieht. Eine einzelne WS2812-LED kann also 3 x 20 mA = 60 mA bei maximaler Helligkeit ziehen - Weiß.

Kann ich direkt mit Arduino laufen?

Die Antwort lautet einfach NEIN. Da die für den gesamten Streifen erforderliche Strommenge weitaus höher ist, als Ihr Arduino verarbeiten kann.

Sie benötigen dafür ein separates geregeltes Netzteil. Das Netzteil muss die richtige Spannung liefern und ausreichend Strom liefern können. In den meisten WS2812-Streifen beträgt die Betriebsspannung 5 Volt Gleichstrom.

Beispiel: Für die 8 x 8-Matrix WS2812 (64 LEDs) benötigen Sie 64 x 60 mA = 3840 mA (3, 84 A) bei allen LEDs, die auf ihre maximale Helligkeit (weiße Farbe) eingestellt sind. Es ist jedoch nicht ratsam, die Helligkeit niedriger zu halten, um eine maximale Lebensdauer zu erzielen.

Ich kann empfehlen, die Helligkeit unter 50% einzustellen. Sie benötigen also 3, 84 x 0, 5 = 1, 92 A.

Die empfohlene Stromversorgung beträgt also 5 V / 2A.

Schritt 6: Vorbereiten des Netzteils

Es ist sehr einfach, den LED-Streifen WS2812B ohne zusätzliche Schaltkreise und diskrete Komponenten zu steuern. Wenn Sie ein Arduino, ein 5-V-Netzteil und wenige Überbrückungskabel haben, können Sie damit spielen.

Vorbereiten des Netzteils:

Ich habe ein geregeltes 5V / 2A-Netzteil für den Betrieb der NeoPixel-LEDs verwendet.

Wir benötigen zwei GND-Verbindungen: eine zum LED-Streifen und eine zum Arduino.
Also habe ich zwei Drähte an den Minuspol und einen Draht an den Pluspol der DC-Buchse gelötet.

Arduino-Verbindung:

Die Arduino-Verbindung ist sehr einfach.

LED-Streifen DIN -> Arduino D6

Netzteil GND -> Arduino GND

Wenn Sie das externe Netzteil verwenden, um sowohl den LED-Streifen als auch Arduino mit Strom zu versorgen, müssen Sie die 5-V-Versorgung an den Arduino 5-V-Pin anschließen.


Gute Praktiken gemäß Adafruit:

1. Hinzufügen eines großen Kondensators (1000 µF, 6, 3 V oder höher) über die Anschlüsse + und -. Dies verhindert, dass der anfängliche Stromstoß die Pixel beschädigt.

2. Durch Hinzufügen eines Widerstands von 300 bis 500 Ohm zwischen dem Daten-Pin Ihres Mikrocontrollers und dem Dateneingang des ersten NeoPixels können Spannungsspitzen vermieden werden, die andernfalls Ihr erstes Pixel beschädigen könnten. Bitte fügen Sie eine zwischen Ihrem Mikro und NeoPixels hinzu.

3. Wenn Sie NeoPixel an eine Stromquelle oder einen Mikrocontroller anschließen, schließen Sie den Boden (-) immer an, bevor Sie etwas anderes tun. Umgekehrt die Masse beim Trennen zuletzt abklemmen.

Schritt 7: Fahren einer 8x8 Neo Matrix

Die LED-Matrix enthält 64 RGB-LEDs, die den WS8211-Treiber verwenden. Jedes Pixel ist einzeln adressierbar und Sie benötigen nur einen Arduino-Pin, um alle LEDs zu steuern.

Auf der Rückseite der Matrix befinden sich zwei Ports: Eingang (3 Pins) und Ausgang (3 Pins).

Der Eingangsanschluss ist mit dem externen Arduino- und 5-V-Netzteil verbunden. Der Anschluss ist wie folgt

Matrix -> Arduino

DIN -> D6

GND -> GND

Matrix -> Netzteil

5V ---> 5V

GND -> GND

Hinweis: Sie sollten nicht vergessen, den GND sowohl des Netzteils als auch von Arduino anzuschließen.

Schalten Sie nun die Schaltung ein und laden Sie den Code hoch, um einige Animationen anzusehen. Ich habe die Helligkeit der LEDs auf ca. 30% eingestellt.

Arduino Code:

Der Code und die Bibliotheken sind in der Zip-Datei angehängt. Laden Sie sie herunter. Sie können sich das Video ansehen, um zu erfahren, wie Sie die Software verwenden.

Anhänge

  • NeoPixel.zip herunterladen

Schritt 8: Fahren eines flexiblen 8X32 WS2812 RGB MATRIX

Die 8x32 Flexible Matrix ist ziemlich cool. Ich habe sie bei Sparkfun bestellt. Sie können Animationen und Spiele erstellen oder sie sogar in ein unterhaltsames E-Textil-Projekt integrieren. Darüber hinaus kann diese LED-Matrix dank ihrer flexiblen Rückseite gebogen und gebogen werden, um auf nahezu jede kurvige Oberfläche zu passen.

Die Verbindung mit Arduino ähnelt der anderen NeoPixel LED Matrix / Strip.

Die Matrix wird mit Anschlussdrähten geliefert, sodass kein Löten erforderlich ist.

Gelb: GND

Rot: + 5V

Grün: Daten

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