Андрей Смирнов
Время чтения: ~23 мин.
Просмотров: 0

Подключение и управление светодиодной лентой к arduino

Практические способы включения адресной светодиодной ленты, правила подключения, частые ошибки.

  • Подключайте к адресной светодиодной ленте (между линиями питания) конденсатор, вплоть до 1000 мкФ
  • В разрыв линии данных (от Контроллера к адресной светодиодной ленте) добавляйте резистор  300 — 500 Ом, устанавливая его ближе к ленте.
  • Кабельная линия данных от контроллера до адресной светодиодной ленты, требуется делать как можно коротким.
  • При подключении адресной светодиодной ленты, подключайте «землю» первой (отключайте последней).
  • Не допускайте разрядов статического электричества при монтаже адресной светодиодной ленты.
  • Используйте преобразователь уровня, если адресная светодиодная лента и устройство управления подключены от источников питания с разным напряжением.
  • Максимальный ток каждого пикселя составляет 60мА (при полной яркости белого цвета). Если Вы не планируете использовать ленту WS2812B как источник света (для этого лучше взять обычную светодиодную ленту с белыми светодиодами), принято считать, что, усреднено, каждый пиксель потребляет 20мА.

минимальный ток Драйвера = 20мА*количество_пикселей.
максимальный ток Драйвера = 60мА*количество_пикселей

Из последнего пункта вытекает следующее: если лента соединена последовательно более 5 м., то недопустимо подавать на нее питание только с одной стороны. Для того чтобы исключить перегревания токопроводящих дорожек ленты. Напряжение на адресной светодиодной ленте необходимо распределить по всей ее длине как можно равномернее. Подводите питание в нескольких местах отдельными кабельными линиями.

Изготовление драйвера светодиодов на 220В своими руками

Для изготовления
самодельного драйвера своими руками потребуются радиодетали для создания трех
взаимодействующих сегментов:

  1. Делитель
    напряжения, основанный на емкостном сопротивлении.
  2. Мост из диодов.
  3. Стабилизатор.

Кроме того, понадобятся
следующие инструменты, приборы и расходники:

  1. Паяльная станция мощностью около 30 Вт.
  2. Нейтральный флюс.
  3. Припой оловянно-свинцового состава.
  4. Пассатижи для загиба выводов.
  5. Кусачки для отреза проводки.
  6. Многожильные медные проводники в изоляции сечением от 0,35 до 1 мм2.
  7. Прибор для контрольного измерения (мультиметр).
  8. Изолента/трубка термоусадочная.
  9. Монтажная макетная плата на базе текстолита.

Инструкция по сборке драйвера своими
руками

Инструкция по
изготовлению своими руками драйвера светодиода с питанием от 220 В включает
следующие действия:

  1. Подготавливается макетная плата необходимого размера.
  2. Сначала припаиваются крупные компоненты цепи.
  3. Затем поочередно в соответствии со схемой монтируются мелкие элементы – резисторы, диоды, конденсаторы.
  4. В последнюю очередь устанавливаются транзисторы и переменный резистор.
  5. Распределение компонентов должно быть таким, чтобы расстояние между ними было как можно меньше.
  6. Соединение диодов происходит с учетом полярности (для транзисторов – по распиновке).
  7. По завершении сборки схему нужно подключить и провести замеры мультиметром.

Создание драйвера для
светильника из светодиодов для подключения их к питанию на 220 В доступно
своими руками любому желающему, имеющему опыт работы с радиокомпонентами. В
ходе сборки не потребуется особых оборудования и материалов – все инструменты и
детали можно приобрести в специализированных магазинах. К тому же, при
правильном подходе и качественных составляющих собранная схема обеспечит
стабильность и долговечность прибору освещения не хуже покупного аналога.

Схема

Предложенная ниже схема
драйвера представляет собой совокупность трех последовательно взаимодействующих
между собой каскадов:

  1. Первая область
    отвечает за понижение амплитуды напряжения. В основе лежит емкостный керамический
    конденсатор (500 вольт) с резистором для самозарядки первого. Его номинал может
    варьироваться в широких пределах – от 100 до 1000 кОм и от 500 до 1000 мВт.
    Принцип действия его основан на том, что он пропускает ток до полной зарядки
    обкладок. При емкости в 0,3 мкФ это время составит всего десятую часть период
    полуволны 220 В – то есть всего 1/10 поступающего напряжения.
  2. Второй сегмент
    выполняет роль выпрямления тока из переменного в постоянный. Это цепь диодных
    полярно соединенных элементов. В данной цепи на выходе его номинал составит
    порядка 24 В (с учетом деления в предыдущем блоке).
  3. Заключительный
    элемент сглаживает и стабилизирует электроток. Для цели сглаживания применяется
    параллельно подключенный конденсатор электролитической модификации (емкость
    определяется мощностью нагрузки). Стабилизатором напряжения в предложенной
    схеме выступает модуль L7812.

Конденсатор в сочетании с диодным мостиком выполняет задачу делителя напряжения, поэтому если входное напряжение будет меняться, соответственно иное значение его получится и на выходе.

Компоненты

Для сборки своими
руками предложенной выше схемы драйвера для светодиодов, питание которых
осуществляется от 220В, потребуется следующий набор радиокомпонентов:

  1. Светодиоды 12 штук с параметрами – 3,3 вольта 1 ватт (для сборки своими руками лэд-лампы питанием от 220 В).
  2. Конденсатор керамического типа – 0,3 мкФ, 500 вольт – 1 штука.
  3. Резисторный модуль – от 0,5 до 1 Ом и 0,5-1 Вт – 1 экземпляр.
  4. Четыре диода по 100 В каждый.
  5. Пара конденсаторов электролитического типа на 16 вольт 100 и 330 мкФ.
  6. 12-вольтовый стабилизатор напряжения модели L7812, либо его аналог.

Вариант драйвера без стабилизатора тока

Рассмотрим схему
подключения драйвера без блока стабилизатора. Как известно, отсутствие
трансформатора в подобном приборе приводит к пульсации напряжения и,
соответственно, яркости свечения светодиодов. Лишь частично эту проблему
устраняет идущий после диодного мостика конденсатор. Однако пульсировать
амплитуда все же будет – в рамках 2-3 вольт.

Вариант со
стабилизатором на 12 вольт решают эту задачу полностью, поэтому и
смонтированный своими руками такой драйвер по степени пульсации амплитуды
напряжения не будет уступать покупным дорогим аналогам.

УПРАВЛЯЕМ RGB СВЕТОМ С ARDUINO

RGB светодиод или лента – очень крутая штука, ведь используя даже 8-ми битный ШИМ (0-255) мы можем получить 16.7 миллионов цветов и оттенков! Рассмотрим подключение светодиодов и лент к Arduino.

Светодиоды

Светодиоды можно питать от пинов Arduino, естественно через токоограничивающий резистор на 150-300 Ом (больше – меньше яркость). Для плавного управления яркостью каждого канала подключать нужно к ШИМ пинам (D3, D5, D6, D9, D10, D11 на Arduino Nano/UNO/Pro Mini). Светодиод с общим катодом подключается общей ногой на GND, с общим анодом – на VCC (т.е. на 5V).

Светодиодные ленты через драйвер

RGB светодиодные ленты обычно имеют общий анод, т.е. общий канал 12 Вольт.

Для управления цветом можно использовать так называемый LED amplifier (бывает RGB и RGBW). Купить на Aliexpress

Светодиодные ленты через транзисторы

Вместо драйвера можно использовать полевые транзисторы, схема вот такая:

Какие транзисторы? Вот мой список транзисторов в корпусах to220: IRF3704ZPBF, IRLB8743PBF, IRL2203NPBF, IRLB8748PBF, IRL8113PBF, IRL3803PBF, IRLB3813PBF, IRL3502PBF, IRL2505PBF, IRF3711PBF, IRL3713PBF, IRF3709ZPBF, AUIRL3705N, IRLB3034PBF, IRF3711ZPBF

В корпусах D-PAK: IRLR024NPBF, IRLR024NPBF, IRLR8726PBF, IRFR1205PBF, IRFR4105PBF, IRLR7807ZPBF, IRFR024NPBF, IRLR7821TRPBF, STD60N3LH5, IRLR3103TRPBF, IRLR8113TRPBF, IRLR8256PBF, IRLR2905ZPBF, IRLR2905PBF

Также можно распаять платку

Как выбрать драйвер для светодиодов.

От выбора драйвера зависит срок службы светодиодов. При этом светодиод достигает своих номинальных характеристик, так как получает необходимую ему мощность.

В зависимости от степени защиты драйвер можно применять либо дома, либо на улице. Внешне драйвер может быть открытым, в корпусе из перфорированного металла, либо – закрытый, размешенный в герметичной металлической коробке. Для дома достаточно негерметизированного пластикового корпуса, в котором расположен электронный блок.

Сразу стоит учесть, что ограничивающий резистор – это не самый лучший вариант. Он не избавит ни от скачков питающей сети, ни от импульсных помех. Любое изменение напряжения приведет в скачку тока. Линейные стабилизаторы также не являются достойным средством запитки светоизлучающих диодов. Его способности ограничиваются низкой эффективностью.

Выбор драйвера производится только после того, как известна суммарная мощность, схема подключения и количество светодиодов.

Сейчас много подделок и одни и те же по типоразмерам диоды могут обеспечивать разные мощности. Лучше использовать только известные марки электротехнической продукции.

На корпусе драйвера для подключения светодиодов, всегда размещена спецификация. Она включает:

  • класс защищенности от пыли и жидкости,
  • мощность,
  • номинальный стабилизированный ток,
  • рабочее входное напряжение,
  • диапазон выходного напряжения.

Достаточно популярны бескорпусные led-драйверы. Плату потребуется разместить в корпусе. Это необходимо для безопасного использования. Платы больше подходят для радиолюбителей-энтузиастов. У них входное напряжение может быть либо 12 В, либо 220 В.  

Также стоит продумать о размещении драйвера. Температура и влажность влияют на надежность системы освещения.

Не стоит пытаться выжать из источника тока максимум. Это приводит к работе на предельных режимах, соответственно возникает повышенный нагрев. Превышение может вывести стабилизатор из строя.

Провода и разъемы

Цифровая лента на конце имеет минимум не два, а три
провода.

V+ (5V или 12V)

V- (GND)

управляющий провод

Два из них — это обычное питание, а третий отвечает за
направление сигнала. К проводам на концах уже готового к использованию изделия
припаяны специальные разъемы:

DI (Digital Input) или цифровой вход в начале ленты

DO (Digital Output) цифровой выход

При наличии таких разъемов подключить ленту неправильной
стороной у вас не получится. Второй конец DO
требуется при наращивании длины световой конструкции.

Ошибка №4
А вот без таких разъемов начало и конец ленты можно и перепутать.

В этом случае ничего гореть и светиться у вас не будет.

Ошибка №5
Слишком длинные провода питания от контроллера.

Если у вас наблюдается ситуация, при которой лента не
загорается, пока вы не коснетесь и не проведете рукой по питающим проводам, то
скорее всего они слишком длинные и управляющий провод подвержен помехам.

В этом случае попробуйте их скрутить косичкой. В
некоторых ситуациях помогает.

Как подобрать контроллер для светодиодной ленты?

Итак, мы убедились в значимости контроллера, поэтому пришло время определиться с лучшим вариантом. Ни один эксперт с ходу не сможет дать ответ, если вы спросите, какое устройство вам подойдет. Каждый прибор подбирается для конкретного случая, учитывая все индивидуальные желания и потребности. Чтобы определиться с выбором, вам нужно выделить для себя оптимальные параметры и функции, которыми должен обладать будущий контроллер.

Признаки, по которым можно различить контроллер для светодиодной ленты:

  • Тип управления;
  • Сенсорные или кнопочные;
  • Выходная мощность;
  • Прошивка программы.

Все возможные схемы подключения контроллера для управления светодиодной ленты известные на данный момент.

Типы управления контроллерами.

  1. Без пульта дистанционного управления.

Это самый простой в управлении прибор небольших размеров. Настройка параметров проводится всего один раз, входе которой устанавливается режим работы всей ленты: задается цвет, интенсивность свечения и динамика переливания. Такой вариант подойдет в тех случаях, когда нет нужды в частой регулировке светодиодной ленты.

  1. Инфракрасный пульт управления. 

Контроллер буквально на ходу регулируется с помощью ИК-пульта дистанционного управления. Пульт действует в пределах 10 метров при условии, что инфракрасный датчик не перегораживается посторонними предметами. В некоторых моделях имеется огромное количество функций. Их возможностями можно управлять каждым светодиодом по отдельности. ИК-комплекты обычно дешевле аналогов. Если пульт вышел из строя либо потерян, его можно заменить, купив точно такой же в ближайшем магазине электротехники.

  1. Радиопульт. 

Управлять светодиодной лентой можно на расстоянии до сотни метров. Устройство получит сигнал даже через стены и преграды на пути к пульту, так как в этом случае не используется инфракрасный луч.

  1. Wi-Fi.

Перечень доступных функций такой же, как у моделей с радио- и ИК-пультом. Различия заключаются лишь в том, что управление производится со смартфона, планшета или персонального компьютера. Также существуют приборы с вмонтированным модулем Wi-Fi или регулируемые с определенного маршрутизатора, контролирующего одновременно несколько светодиодных лент. В специальном приложении на iOS или Android можно настроить каждый диод, установить ему собственный оттенок и определить скорость переливания.

  1. Звуковой.

Процесс работы проходит в полуавтоматическом режиме. Контроллер реагирует на внешние звуки. Включать или выключать светодиоды можно различными звуками, установленными при первоначальной настройке, например, хлопок, щелчок и подобное. Если определенным образом настроить контроллер, лента может динамически реагировать на музыку, повторяя ее ритм и темп.

Сенсорные или кнопочные

Сенсорные пульты обладают сенсорным кольцом, с помощью которого выбирается необходимый режим и оттенок освещения. Они отличаются высокой стоимостью, однако в современном мире это самый удобный вариант управления.

Кнопочные пульты являются самым популярным вариантом на современном рынке. Программа динамики светодиодов назначается определенной кнопкой. Товар отличается простотой эксплуатации и относительно низкой ценой.

Разделение регуляторов по системе программирования

После покупки устройства можно выбрать определенную программу изменения оттенков, интенсивности и скорости переливания. В некоторых моделях доступна функция самостоятельной настройки светодиодной ленты.

Лента на базе ws2812b

Лента на базе ws2812b

Лента на чипе ws2812b является более совершенствованной, чем ее предшественник. ШИМ драйвер в адресной ленте компактен, и размещается прямо в корпусе светоизлучающего диода. 

Основные преимущества ленты на основе ws2812b:

  • компактные размеры;
  • легкость управления;
  • управление осуществляется всего по одной линии + провода питания;
  • количество включенных последовательно светодиодов не ограничено;
  • невысокая стоимость – покупка отдельно трех светодиодов и драйвера к ним выйдет значительно дороже.

Лента оснащена четырьмя выходами:

  • питание;
  • выход передачи данных;
  • общий контакт;
  • вход передачи данных.

Максимальный ток одного адресного светодиода равняется 60 миллиамперам. Рабочие температуры лежат в пределах от -25 до +80 градусов. Напряжение питания составляет 5 В +-0,5.

ШИМ драйверы ленты 8-мибитные – для каждого цвета возможно 256 градация яркости. Для установки яркости нужно 3 байта информации – по 8 бит с каждого светодиода. Информация передается по однолинейному протоколу с фиксированной скоростью. Нули и единицы кодируются высоким и низким уровнем сигнала по линии. 

1 бит передается за 1,25 мкс. Весь пакет из 24 бит для одного светодиода передается за 30 мкс. 

Подключение к Arduino

Прямое подключение светодиодной ленты к Arduino уместно только в случае применения слабых LED-диодов. Для светодиодной ленты между ней и платой необходимо установить дополнительные электротехнические элементы.

Через реле

Подключите реле к плате Arduino через цифровой выход. Управляемая полоса может иметь одно из двух состояний — включения или выключения. Если нужно организовать управление RGB-лентой, понадобятся три реле.

Значение тока, контролируемое данным устройством, ограничивается мощностью катушки. Если мощность слишком мала, элемент не сможет замыкать большие контакты. Для наиболее высоких мощностей примените релейные сборки.

С помощью биполярного транзистора

Если нужно повысить ток или напряжение на выходе, подключите биполярный транзистор. При его выборе ориентируйтесь на ток нагрузки. Ток управления не превышает 20 мА, поэтому добавьте резистор на 1 – 10 кОм для ограничения тока за счет сопротивления.

С помощью полевого транзистора

Вместо биполярных транзисторов для управления светодиодными лентами возьмите полевые (сокращенно — МОП). Разница между ними связана с принципом управления: биполярные изменяют ток, полевые — напряжение на затворе. Благодаря этому небольшой ток затвора управляет большой нагрузкой (десятками ампер).

С помощью плат расширения

Если нет желания использовать реле и транзисторы, можно купить целые блоки — платы расширения. К ним относятся Wi-Fi, Bluetooth, эквалайзер, драйвер и т. д., которые необходимы для управления нагрузкой разных мощностей и напряжений. Это могут быть как одноканальные элементы, которые подойдут монохромным лентам, так и многоканальные (для управления цветными RGB-лентами).

Ардуино и адресная светодиодная лента

Этот проект – простой способ начать работу, но идеи, которые он охватывает, могут быть расширены для действительно эффектного освещения. С помощью всего лишь нескольких компонентов вы можете создать свой собственный восход солнца. Если у вас есть стартовый комплект с Arduino, вы можете использовать любую кнопку или датчик для запуска светодиодов при входе в комнату, например:

Теперь, когда мы рассмотрели схему с обычной светодиодной лентой, перейдем к адресным светодиодным лентам  SPI RGB лента.

Светодиодная лента Ардуино – Яркие идеи.

Эти ленты требуют меньшего количества компонентов для запуска, и есть некоторая свобода в отношении именно того, какие значения компонентов вы можете использовать. Конденсатор в этой цепи гарантирует, что светодиоды 5v получают постоянный источник питания. Резистор становится гарантом того, что сигнал данных, полученный от Arduino, не загружен всяческими помехами.

Вам понадобится:

● Светодиодная лента 5v WS2811/12/12B; Все три модели имеют встроенные микросхемы и работают одинаково.

● 1 x Arduino Uno или аналогичная совместимая плата;

● 1 x резистор 220-440 Ом;

● 1 x конденсатор microFarad 100-1000 (все, что между этими двумя значениями, отлично подойдет);

● Макет и монтажные провода;

● Блок питания 5 В.

Настройте схему, как показано на рисунке:

Обратите внимание, что конденсатор должен быть правильной ориентации. Вы можете понять, какая сторона прикрепляется к рейке земля, ища знак минуса (-) на корпусе конденсатора

На этот раз мы задействуем Arduino, используя источник питания 5 В. Это позволит устройству работать автономно

Вы можете понять, какая сторона прикрепляется к рейке земля, ища знак минуса (-) на корпусе конденсатора. На этот раз мы задействуем Arduino, используя источник питания 5 В. Это позволит устройству работать автономно.

Во-первых, убедитесь, что ваша плата может работать с 5 В, прежде чем присоединить ее к источнику питания. Почти все платы работают на 5V через USB-порт, но штыри питания на некоторых могут иногда пропускать регуляторы напряжения и превращать их в поджаренные тосты.

Кроме того, рекомендуется убедиться, что несколько отдельных источников питания не подключены к Arduino – отсоединяйте USB-кабель всякий раз, когда используете внешний источник питания.

Светодиодная лента Ардуино – Бегущий огонь или световая волна

Чтобы безопасно запрограммировать нашу плату, отсоедините линию VIN от линии электропередач. Вы подключите ее позже обратно.

Присоедините свой Arduino к компьютеру и откройте Arduino IDE. Убедитесь, что у вас правильный номер платы и порта, выбранный в меню «Сервис»> «Сервис и инструменты»> «Порт».

Мы будем использовать библиотеку FastLED для тестирования нашей установки. Вы можете добавить библиотеку, нажав на Эскиз> Включить библиотеку> Управление библиотеками и поиск FastLED. Нажмите «Установить», и библиотека будет добавлена в среду IDE.

В разделе «Файл»> «Примеры»> «FastLED» выберите эскиз DemoReel100. В этом эскизе задействованы различные эффекты, которые можно сделать с помощью светодиодных полос WS2812, и невероятно легко настроить.

Все, что вам нужно изменить, — это переменная DATA_PIN, чтобы она соответствовала значку 13 и переменной NUM_LEDS для определения количества светодиодов, находящихся в полосе, которую вы используете. В этом случае я применяю только небольшую линию из 10 светодиодов, вырезанных из более длинной полосы.

Используйте большее количество для красивейшего светового шоу!

Загрузите эскиз на свою плату, отсоедините USB-кабель и включите источник питания 5 В.

Наконец, подключите VIN Arduino к линии электропередач и наслаждайтесь представлением.

Светодиодная лента Ардуино – Безграничные возможности

Демо-эскиз демонстрирует некоторые из многих возможных комбинаций эффектов, которые могут быть достигнуты с помощью светодиодных лент. Наряду с тем, что они являются украшением интерьера, их также можно использовать для практических целей. Хорошим проектом будет создание вашей собственной атмосферы для медиацентра или рабочего места.
Хотя эти полосы определенно функциональнее, чем SMD5050, пока не списывайте со счетов стандартные 12-вольтовые светодиодные полосы. Они являются непревзойденными с точки зрения цены. Плюсом будет то, что существует огромное количество приложений для светодиодных лент.

Учиться работать со светодиодными лентами — хороший способ познакомиться с базовым программированием на Arduino, но лучший способ учиться — изменять коды. Побалуйтесь с приведенным выше кодом и посмотрите, что вы можете сделать! Если все это слишком сложно для вас, подумайте о проектах Arduino для начинающих.

Как подключить кнопку и светодиод к Ардуино

Для занятия нам понадобятся следующие детали:

  • плата Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
  • макетная плата;
  • светодиод;
  • 2 резистора 220 Ом;
  • 2 тактовых кнопки;
  • провода «папа-папа».

Схема для включения/выключения светодиода кнопкой от Ардуино

Для переключения светодиода кнопкой Ардуино соберите схему, как на изображении выше

Обратите внимание, что тактовая кнопка на макетной плате подключена к микроконтроллеру без подтягивающего резистора. Пин 2 подключен к 5V через встроенный резистор, поэтому при отпущенной кнопке на входе пине 2 будет высокий уровень сигнала, а при нажатии кнопки будет низкий уровень

Скетч. Управление светодиодом Ардуино через кнопку

boolean buttonWasUp = true;
boolean ledEnabled = false;

void setup() {
  pinMode(10, OUTPUT);
  pinMode(2, INPUT_PULLUP);
}
 
void loop() {
   // узнаем, отпущена ли кнопка сейчас
   boolean buttonIsUp = digitalRead(2);
 
   // если кнопка была отпущена и не отпущена сейчас
   if (buttonWasUp && !buttonIsUp) {

      // исключаем дребезг контактов тактовой кнопки
      delay(10);

    // и считываем сигнал с кнопки снова
    buttonIsUp = digitalRead(2);

      // если кнопка нажата, то переворачиваем сигнал светодиода
      if (!buttonIsUp) {
         ledEnabled = !ledEnabled;
         digitalWrite(10, ledEnabled);
      }
   }
 
   // запоминаем состояние кнопки для новой итерации
   buttonWasUp = buttonIsUp;
}

Пояснения к коду:

  1. — это глобальная переменная Ардуино, которая может принимать всего два значения – true (истина) и false (ложь);
  2. задержка в программе позволяет избежать «дребезг контактов» кнопки и исключить ложное срабатывание.

Схема управления светодиодом двумя кнопками от Ардуино

Скетч. Управление двумя кнопками одним светодиодом

boolean button1WasUp = true;
boolean button2WasUp = true;

void setup() {
   pinMode(10, OUTPUT);
   digitalWrite(10, LOW);

   pinMode(2, INPUT_PULLUP);
   pinMode(4, INPUT_PULLUP);
}

void loop() {
   // узнаем, отпущены ли две кнопки сейчас
   boolean button1IsUp = digitalRead(2);
   boolean button2IsUp = digitalRead(4);

   // если кнопка 1 была отпущена и не отпущена
   if (button1WasUp && !button1IsUp) {
      delay(10);
      // повторно считываем сигнал с кнопки 1
      button1IsUp = digitalRead(2);
      if (!button1IsUp) { digitalWrite(10, LOW); }
   }

   // если кнопка 2 была отпущена и не отпущена
   if (button2WasUp && !button2IsUp) {
      delay(10);
      // повторно считываем сигнал с кнопки 2
      button2IsUp = digitalRead(4);
      if (!button2IsUp) { digitalWrite(10, HIGH); }
   }

   // запоминаем состояние двух кнопок ардуино
   button1WasUp = button1IsUp;
   button2WasUp = button2IsUp;
}

Пояснения к коду:

  1. данный пример программы позволяет включать светодиод нажатием одной кнопки и выключать светодиод нажатием второй кнопки;
  2. задержка Ардуино позволяет избежать «дребезг контактов» кнопки и исключить возможность ложного срабатывания.

Следующий пример тоже потребует для подключения к Ардуино две кнопки, два светодиода, как на предыдущей схеме. Но вместо простого включения/выключения диода, мы будем увеличивать и уменьшать яркость светодиода с помощью ШИМ сигнала микроконтроллера. Загрузите пример программы для «Светодиод и кнопка Ардуино ШИМ», чтобы получить понятие о принципе работы кнопки с Arduino Uno.

Скетч. Управление яркостью светодиода кнопкой Ардуино

#define PLUS_BUTTON   2
#define MINUS_BUTTON  4

int brightness = 100;
boolean plusUp = true;
boolean minusUp = true;
 
void setup() {
   pinMode(10, OUTPUT);
   pinMode(PLUS_BUTTON, INPUT_PULLUP);
   pinMode(MINUS_BUTTON, INPUT_PULLUP);
}
 
void loop() {
   analogWrite(10, brightness);
  
   // реагируем на нажатия кнопки с помощью функции handleClick
   plusUp = handleClick(PLUS_BUTTON, plusUp, +20);
   minusUp = handleClick(MINUS_BUTTON, minusUp, -20);
}

boolean handleClick(int buttonPin, boolean wasUp, int delta) {
   boolean isUp = digitalRead(buttonPin);
   if (wasUp && !isUp) {
      delay(10);
      isUp = digitalRead(buttonPin);
      // если был клик кнопки, меняем яркость в пределах от 0 до 255
      if (!isUp)
         brightness = constrain(brightness + delta, 0, 255);
   }
   return isUp;
}

Пояснения к коду:

  1. для подключения светодиода следует использовать пин с ШИМ модуляцией;
  2. начальное значение яркости равен ста, в программе прирост и уменьшение яркости (20) можно поменять по своему усмотрению.

Подключение светодиодной ленты

Большая часть светодиодных лент работает от напряжения 12 В или 24 в. Если линейка кристаллов одна, питание требуется 12 В, если их две — 24 в. Подходит любой источник постоянного тока, выдающий такое напряжение: аккумулятор, блок питания, батарея и т.д.

Схема подключения светодиодной ленты к сети 220 В через блок питания

Чтобы подключить ленту к бытовой сети 220 В требуется преобразователь или адаптер (еще называют блоками или источниками питания, адаптерами).

Недавно появились ленты, которые сразу можно подключать к сети в 220 В. Все они запаяны в пластиковые трубки — 220 Вольт это уже не шутки. Режутся тоже по намеченным линиям, соединяются при помощи специального коннектора, который вставляется в проводники. К коннектору подключается шнур со встроенным выпрямителем (это диодный мост и конденсатор).

Подключение специальной светодиодной ленты к сети 220В

Отличается эта лента от обычной тем, что в ней небольшие участки (20 шт) со светодиодами подключены не последовательно, а параллельно, еще и так, что диоды направлены навстречу друг другу. За счет этого получаем требуемое напряжение в 220 Вольт или около того. Переменный ток преобразуется в постоянный при помощи диодного моста, а пульсация гасится конденсатором.

Схема подключения светодиодной ленты без блока питания

В принципе, такую ленту можно собрать из обычной, но нужно будет позаботиться об изоляции: прикосновение к элементу, подключенному к бытовой сети без переходника чревато серьезными последствиями.

Как подключить несколько светодиодных лент

Каждая из лент, в зависимости от используемых модулей и количества элементов на одном метре, потребляет различное количество тока. Средние параметры приведены в таблице. Зная, какой длины вы хотите смонтировать подсветку, можно выбрать адаптер, который будет выдать требуемый ток.

Таблица потребляемого тока светодиодными лентами, питающимися от 12 В

Иногда требуемая длина ленты превышает 5 метров — когда необходимо подсветить комнату по периметру. Даже если блок питания может выдать требуемый ток, соединять последовательно две или больше пятиметровые ленты нельзя. Максимально допустимая длина одной ветки — вот те 5 метров, которые приходят в бобине. Если дорастить ее, подключив вторую последовательно, по дорожкам первой ленты будет проходить ток, многократно превышающий расчетный. Это приведет к быстрому выходу элементов из строя. Может даже расплавится дорожка.

Если мощность блока питания такова, что к нему можно подключить несколько лент, к каждой из них тянут отдельные проводники: схема подключения параллельная.

Как подключить несколько светодиодных лент к одному блоку питания

В таком случае удобно блок питания располагать посредине, например, в углу, а от него — две ленты по обе стороны. Но часто дешевле купить несколько менее адаптеров, чем один более мощный.

Подключение RGB ленты через контроллер

Последовательно подключаются сначала блок питания, потом контролер. Между собой они подключаются двумя проводами. Из контроллера выходят уже 4 проводника, которые разводятся по соответствующим контактным площадкам ленты RGB.

Подключение светодиодной ленты RGB через контроллер

Точно также, как и в монохромных лентах, и в этом случае максимально допустимая длина одной линии — 5 метров. Если необходимо большая длина, то от контроллера отходят два пучка проводов по 4 штуки в каждом, то есть соединяются они параллельно. Длинна проводников может быть разной, но более рационально, чтобы блок питания и контроллер находился посередине, а в стороны уходят две ветки подсветки.

Правильная покупка светодиодной ленты на AliExpress.

Что еще можно сказать по сечению проводов? Например,
лента 2812 на один диод потребляет порядка 60мА. При длине подсветки в 5 метров
ток составит 18 Ампер!

По всем расчетным таблицам для такого тока требуются
провода сечением 2,0-2,5мм2. Даже на самой ленте медные дорожки такого сечения
не обеспечивают.

Поэтому, если хотите нормального свечения и яркости, даже
на стандартные отрезки по 5 метров всегда подключайте питание с обоих концов.

Помимо сечения проводов важное значение играет и качество
самих дорожек. Конечно, китайцы вам будут говорить, что у них самая лучшая
продукция и никто не жаловался

Но как это проверить, не покупая изделие? Элементарно –
запросите информацию по весу ленты. После этого сравните одинаковые модели от
разных производителей.

Так например, у ленты длиной 5м (60 светодиодов на метр)
при весе менее 100гр просадки напряжения начинаются уже через 1,5 метра!

Объясняется это очень тонкими медными дорожками или
некачественной медью в них.

Протокол

Теперь, когда мы разобрались, как подключить нашу ленту к Arduino, нам надо понять, как ею управлять, для этого в даташите есть описание протокола, который мы сейчас и рассмотрим. Каждый светодиод WS2812B имеет один вход (DIN) и один выход (DO). Выход каждого светодиода подключается ко входу следующего. Подавать сигналы же надо на вход самого первого светодиода, таким образом, он запустит цепь, и данные будут поступать от первого ко второму, от второго к третьему и т. д. Команды светодиодам передаются пачками по 24 бита (3 байта, один байт на каждый цвет, первым передается байт для зеленого, потом для красного, и заканчивает байт для синего светодиода.

Вывеска из светодиодной ленты.

Порядок бит – от старшего к младшему). Перед каждой пачкой идет пауза в 50 мкс. Пауза больше 100 мкс воспринимается как окончание передачи. Все биты, будь то 0 или 1, имеют фиксированное время 1.25 мкс. Бит 1 кодируется импульсом в 0.8 мкс, после чего идет пауза в 0.45 мкс. Бит 0 кодируется импульсом в 0.4 мкс, после чего идет пауза в 0.85 мкс. Собственно, наглядная диаграмма на фото ниже. Так же допускаются небольшие погрешности в 0-150 нс на каждый фронт. Ну и следует учесть, что подобное необходимо повторить для каждого светодиода на ленте, после чего сделать паузу минимум в 100 мкс. Потом можно повторить передачу.

Глядя на все эти цифры, становится ясно, что сделать все это, используя стандартные функции digitalWrite, delay и тому подобные – попросту невозможно, ввиду их долгой работы и неточности. Реализовать подобный протокол можно только использовав специальные библиотеки вроде CyberLib или написав собственную на чистом Си или, того хуже для нынешнего программиста, на Ассемблере. Но не все так плохо, как кажется. Светодиоды WS2812B довольно таки популярны в Arduino сообществе, а это значит, что нам не придётся вдаваться в такие сложности, и достаточно выбрать одно из понравившихся решений.

Подключение, ошибки

Светодиод обладает многими преимуществами перед другими источниками излучения. Он экономичный, с большим эксплуатационным сроком, виброустойчивый и к тому же имеющий невеликие габариты. Однако, эти положительные качества не всегда полностью реализуются на практике. И прежде всего, из-за недостаточного понимания работы нелинейного полупроводникового прибора. Чтобы избежать этого и достичь эффективного использования, необходимо придерживаться правил.

Он подключается последовательно через резистор либо через драйвер питания, регулирующий величину тока. Неуправляемая подача быстро выведет его из строя.

Рис. 1

Не рекомендуется параллельное подключение между собой нескольких диодов к одному источнику питания. Рис. 2. Самый безобидный вариант от такого подсоединения проявится в том, что излучение света будет разной яркостью. При повреждении первого диода возрастает ток на второй, резко сокращающий сроки его эксплуатации вплоть до разрушения.
Не допускается последовательное подключение светодиода с разными параметрами тока. При этом слабо излучающий свет быстро выйдет из строя. Рис. 2

Подключение элемента неправильного сопротивления. Рис 3. Протекающий через него ток, может оказаться большим или недостаточным для оптимальной работы диода. Это приведёт к перегреву кристалла и сокращение сроков службы

Применение ограничивающего резистора недостаточной мощности, следствием которой будет его полное разрушение. Рисунок. 3.
При подключении светодиода к сети необходимо ограничить обратное напряжение. Увеличенный ток может, перегреть полупроводниковый переход, вызывающий тепловой пробой и повреждение светодиода.

Соблюдая правильность подсоединения элементов, достигают максимальной эффективности приборов в освещении и конструировании различных устройств.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации