Introduzione a NeoPixel / WS2812 RGB LED: 8 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

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In questo Instructable, esploreremo il LED RGB indirizzabile (WS2812) o popolarmente noto come Adafruit NeoPixel. NeoPixel è una famiglia di anelli, strisce, schede e bastoncini di LED in miniatura pulsanti e colorati. Questi sono collegabili da uno all'altro in modo da poter alimentare e programmare una lunga linea di NeoPixel insieme per formare una serie infinita di LED. Puoi utilizzare queste strisce LED per aggiungere effetti di luce complessi a qualsiasi tuo progetto.

Puoi trovare tutti i miei progetti su:

Vengono forniti con un minuscolo pacchetto di montaggio superficiale 5050 (5 mm x 5 mm) che include tre LED luminosi (rosso, verde e blu) e un chip driver integrato (WS2811). Richiede solo un input di dati per controllare lo stato, la luminosità e il colore di tutti e tre i LED. Collegando il pin di uscita dati al pin di ingresso dati delle strisce successive, è possibile collegare a margherita i LED a una lunghezza teoricamente arbitraria.

Con le combinazioni di valori RGB (0 - 255) è possibile riprodurre praticamente qualsiasi colore, quindi in un certo senso un LED RGB controllabile è un LED universale.

Passaggio 1: parti e strumenti utilizzati

Parti:

1. 8 x 8 Neo Matrix (Banggood)

2. Arduino Uno (Amazon)

3. Alimentazione 5V/2A (Amazon)

4. Presa CC (Amazon)

5. Ponticelli (Amazon)

6. Matrice flessibile WS2812 8 x 32 (Sparkfun)

Utensili:

1. Saldatore (Amazon)

2. Tagliafili / Spelafili (Amazon)

Passaggio 2: tipo di striscia LED RGB

Esistono 2 tipi principali di strisce LED RGB: striscia analogica e striscia digitale

1. Striscia analogica:

Tutti i led delle strisce sono collegati in parallelo, quindi si comporta come un unico enorme led tricolore. È possibile impostare un colore particolare all'intera striscia/stringa. Sono molto facili da usare ed economici ma la limitazione in questo tipo di Le strisce LED è che non è possibile controllare i colori dei singoli LED.

Su ciascuna di queste strisce vedrai (da sinistra a destra) prima il LED, seguito da un resistore SMD.

2. Striscia digitale:

Una striscia digitale è che indirizzi ogni LED individualmente e lavori in un modo diverso. Hanno un chip per ogni LED, per usare la striscia devi inviare dati codificati digitalmente ai chip. A causa della maggiore complessità del chip, sono più costosi.

Notare le frecce che indicano la direzione dei dati. Se si collega la striscia nella direzione inversa, non funzionerà.

Passaggio 3: tipi di strisce LED RGB indirizzabili

I LED indirizzabili sono disponibili con diversi numeri di modello come WS2801, WS2811, WS2812 o WS2812B. Se sei nuovo a questo tipo di LED, potresti confonderli tra loro. Quindi, prima identificali. Fondamentalmente WS2801 e WS2811 sono il nome dell'IC che può controllare un massimo di 3 LED. Tuttavia WS2812 è una versione migliorata in cui un IC WS2811 è integrato direttamente in un pacchetto LED 5050 RGB. Il modello più recente è WS2812B.

In questo tutorial utilizzeremo l'ultimo modello WS2812B.

Fonte immagine: Adafruit, Sparkfun, Polou

Passaggio 4: pin WS2801 e WS2811 / WS2812

Il modello WS2801 ha 4 pin di ingresso (Vcc, GND, Data, Clock) mentre il modello WS2811 e WS2812 ha solo 3 pin

(Vcc, GND e Dati)

PIN - WS2801

5V -> Alimentazione (+5V)

CI -> Ingresso segnale orologio

CO -> Uscita segnale orologio

DI -> Inserimento dati

FARE -> Uscita dati

GND -> Terra

PIN WS2812

5V -> Alimentazione (+5V) CI -> N/A

CO - >N/A

DI ->Inserimento dati

FARE -> Uscita dati

GND -> Terra

Passaggio 5: alimentazione

Prima di iniziare qualsiasi progetto di striscia LED, la prima cosa a cui devi pensare è l'alimentatore. Uno di questi LED RGB contiene 3 LED (rosso, blu e verde). Sappiamo che un singolo LED assorbe circa 20 mA di corrente alla massima luminosità. Quindi un singolo LED WS2812 può assorbire 3 x 20 mA = 60 mA alla massima luminosità - bianco.

Posso eseguire direttamente da Arduino?

La risposta è semplicemente NO. Poiché la quantità di corrente richiesta per l'intera striscia sarà molto più di quella che il tuo Arduino può gestire.

È necessario un alimentatore regolato separato per questo. L'alimentatore deve fornire la tensione corretta e in grado di fornire una corrente sufficiente. Nella maggior parte delle strisce WS2812, la tensione di esercizio è di 5 volt CC.

Esempio: Per la matrice WS2812 8 x 8 (64 LED) sono necessari 64 x 60 mA = 3840 mA (3,84 A) a tutti i LED impostati alla massima luminosità (colore bianco). Ma non è consigliabile, mantenere la luminosità più bassa per ottenere la massima durata.

Posso consigliare di impostare la luminosità al di sotto del 50%. Quindi hai bisogno di 3,84 x 0,5 = 1,92 A

Quindi, prendendo un po' di margine, l'alimentazione consigliata è 5V / 2A.

Passaggio 6: preparazione dell'alimentatore

È molto facile controllare la striscia LED WS2812B senza circuiti aggiuntivi e componenti discreti. Se hai un Arduino, un alimentatore da 5 V e pochi ponticelli, puoi giocarci.

Preparazione dell'alimentatore:

Ho usato un alimentatore regolato 5V/2A per far funzionare i LED NeoPixel.

Abbiamo bisogno di due connessioni GND: una alla striscia LED e l'altra all'Arduino. Quindi ho saldato due fili al terminale negativo e un filo al terminale positivo del jack DC.

Collegamento Arduino:

La connessione Arduino è molto semplice.

Striscia LED DIN -> Arduino D6

GND alimentazione -> GND Arduino

Se si utilizza l'alimentatore esterno per alimentare sia la striscia LED che Arduino, è necessario collegare l'alimentatore 5V al pin Arduino 5V.

Buone pratiche secondo Adafruit:

1. Aggiunta di un condensatore grande (1000 µF, 6,3 V o superiore) tra i terminali + e –. Ciò impedisce che l'impulso iniziale di corrente danneggi i pixel.

2. L'aggiunta di un resistore da 300 a 500 Ohm tra il pin dati del microcontrollore e l'ingresso dati sul primo NeoPixel può aiutare a prevenire picchi di tensione che potrebbero altrimenti danneggiare il primo pixel. Aggiungine uno tra il tuo micro e NeoPixel.

3. Quando si collegano i NeoPixel a qualsiasi fonte di alimentazione o microcontrollore, COLLEGARE SEMPRE LA TERRA (–) PRIMA DI QUALSIASI ALTRO. Al contrario, scollegare la terra per ultima durante la separazione.

Passaggio 7: guida di una Neo Matrix 8x8

La matrice LED contiene 64 LED RGB che utilizzano il driver WS8211. Ogni pixel è indirizzabile individualmente e ti servirà un solo pin Arduino per controllare tutti i LED.

Nella parte posteriore della matrice ci sono due porte: Input (3 pin) e Output (3 pin).

La porta di ingresso è collegata all'alimentatore esterno Arduino e 5V. La connessione è la seguente

Arduino Matrix

DIN D6

GND GND

Alimentazione a matrice

5V- 5V

GNDGND

Nota: non dovresti dimenticare di collegare il GND sia dell'alimentatore che di Arduino.

Ora accendi il circuito e carica il codice per guardare alcune animazioni. Ho impostato la luminosità dei LED a circa il 30%.

Codice Arduino:

Il codice e le librerie sono allegati nel file zip. Scaricalo. Puoi guardare il video per sapere come utilizzare il software.

Passaggio 8: guida di una MATRICE RGB flessibile 8X32 WS2812

La matrice flessibile 8x32 è piuttosto interessante. L'ho ordinata da Sparkfun. Puoi creare animazioni, giochi o persino incorporarli in un divertente progetto di e-textile. Inoltre, grazie al suo supporto flessibile, questa matrice LED può essere piegata e piegata per adattarsi a quasi tutte le superfici curve.

La connessione con arduino è simile all'altra matrice/striscia LED NeoPixel.

Le Matrix sono dotate di cavi terminali, quindi non è necessario saldare.

Giallo: GND

Rosso: +5V

Verde: Dati

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