เริ่มต้นใช้งาน NeoPixel / WS2812 RGB LED: 8 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

[เล่นวีดีโอ]

ในคำแนะนำนี้ เราจะสำรวจเกี่ยวกับ RGB LED ที่กำหนดแอดเดรสได้ (WS2812) หรือที่รู้จักในชื่อ Adafruit NeoPixel NeoPixel คือกลุ่มผลิตภัณฑ์วงแหวน แถบ แผ่นกระดาน และแท่งไฟ LED ขนาดเล็กที่กะพริบเป็นจังหวะ สิ่งเหล่านี้สามารถต่อโซ่จากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งได้ ดังนั้นคุณจึงสามารถจ่ายไฟและตั้งโปรแกรม NeoPixels แนวยาวเข้าด้วยกันเพื่อสร้างสตริง LED ที่ไม่มีที่สิ้นสุด คุณสามารถใช้แถบ LED เหล่านี้เพื่อเพิ่มเอฟเฟกต์แสงที่ซับซ้อนให้กับโครงการของคุณ

คุณสามารถค้นหาโครงการทั้งหมดของฉันได้ที่:

มาพร้อมกับแพ็คเกจติดตั้งบนพื้นผิวขนาดเล็ก 5050 (5 มม. x 5 มม.) ซึ่งประกอบด้วยไฟ LED สว่างสามดวง (สีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน) และชิปไดรเวอร์ในตัว (WS2811) ต้องการอินพุตข้อมูลเพียงรายการเดียวเพื่อควบคุมสถานะ ความสว่าง และสีของ LED ทั้งสามดวง ด้วยการเชื่อมต่อพินเอาท์พุตข้อมูลเข้ากับพินอินพุทข้อมูลของแถบถัดไป เป็นไปได้ที่จะต่อเดซี่เชน LED ให้มีความยาวตามทฤษฎี

ด้วยค่า RGB ผสมกัน (0 - 255) คุณสามารถสร้างสีได้แทบทุกสี ดังนั้น RGB LED ที่ควบคุมได้จึงเป็น LED สากล

ขั้นตอนที่ 1: ชิ้นส่วนและเครื่องมือที่ใช้

อะไหล่:

1. 8 x 8 นีโอเมทริกซ์ (บางกู๊ด)

2. Arduino Uno (อเมซอน)

3. พาวเวอร์ซัพพลาย 5V /2A (อเมซอน)

4. DC Jack (อเมซอน)

5. สายจัมเปอร์ (Amazon)

6. 8 x 32 เมทริกซ์ WS2812 ยืดหยุ่น (Sparkfun)

เครื่องมือ:

1. หัวแร้ง (อเมซอน)

2. เครื่องตัดลวด / เครื่องปอก (Amazon)

ขั้นตอนที่ 2: ประเภทของ RGB LED Strip

แถบ LED RGB มี 2 ประเภทหลัก: แถบอนาล็อกและแถบดิจิตอล

1. แถบอนาล็อก:

ไฟ LED ทั้งหมดในแถบเชื่อมต่อแบบขนาน ดังนั้นจึงทำหน้าที่เหมือน LED สามสีขนาดใหญ่เพียงดวงเดียว คุณสามารถกำหนดสีเฉพาะให้กับแถบ/สตริงทั้งหมดได้ ใช้งานง่ายและราคาไม่แพง แต่มีข้อจำกัดในประเภทนี้ แถบ LED คือคุณไม่สามารถควบคุมสีของ LED แต่ละดวงได้

ในแต่ละแถบเหล่านี้ คุณจะเห็น (จากซ้ายไปขวา) ก่อน LED ตามด้วยตัวต้านทาน SMD

2. แถบดิจิตอล:

แถบดิจิทัลคือการที่คุณระบุ LED แต่ละดวงแยกกันและทำงานในลักษณะที่แตกต่างกัน พวกเขามีชิปสำหรับ LED แต่ละดวงเพื่อใช้แถบคุณต้องส่งข้อมูลที่เข้ารหัสแบบดิจิทัลไปยังชิป เนื่องจากชิปที่มีความซับซ้อนเป็นพิเศษจึงมีราคาแพงกว่า

สังเกตลูกศรแสดงทิศทางข้อมูลหากคุณต่อแถบในทิศทางย้อนกลับจะไม่ทำงาน

ขั้นตอนที่ 3: ประเภทของแถบ LED RGB ที่สามารถระบุตำแหน่งได้

LED ระบุตำแหน่งมาพร้อมกับหมายเลขรุ่นต่างๆ เช่น WS2801, WS2811, WS2812 หรือ WS2812B หากคุณเพิ่งเริ่มใช้ LED ประเภทนี้ คุณอาจสับสนระหว่างนั้น ดังนั้นให้ระบุก่อน โดยทั่วไป WS2801 และ WS2811 เป็นชื่อของ IC ซึ่งสามารถควบคุม LED ได้สูงสุด 3 ดวง อย่างไรก็ตาม WS2812 เป็นเวอร์ชันที่ได้รับการปรับปรุงซึ่ง WS2811 IC ถูกรวมเข้ากับแพ็คเกจ 5050 RGB LED โดยตรง รุ่นล่าสุดคือ WS2812B

ในบทช่วยสอนนี้ เราจะใช้ WS2812B รุ่นล่าสุด

ที่มาของรูปภาพ: Adafruit, Sparkfun, Polou

ขั้นตอนที่ 4: หมุด WS2801 และ WS2811 / WS2812

รุ่น WS2801 มีอินพุต 4 พิน (Vcc, GND, Data, Clock) ในขณะที่รุ่น WS2811 และ WS2812 มีเพียง 3 พิน

(Vcc, GND และข้อมูล)

PIN - WS2801

5V -> กำลังไฟ (+5V)

CI ->อินพุตสัญญาณนาฬิกา

CO -> สัญญาณนาฬิกา เอาท์พุต

DI -> การป้อนข้อมูล

ทำ -> เอาต์พุตข้อมูล

GND -> กราวด์

PIN WS2812

5V -> กำลังไฟ (+5V) CI -> ไม่มี

CO - >N/A

DI ->การป้อนข้อมูล

ทำ -> เอาต์พุตข้อมูล

GND -> กราวด์

ขั้นตอนที่ 5: พาวเวอร์ซัพพลาย

ก่อนที่คุณจะเริ่มโครงการแถบ LED ใดๆ สิ่งแรกที่คุณต้องนึกถึงคือ พาวเวอร์ซัพพลาย หนึ่งใน RGB LED เหล่านี้ประกอบด้วย LED 3 ดวง (สีแดง น้ำเงิน และเขียว) เราทราบดีว่า LED ตัวเดียวดึงกระแสไฟประมาณ 20mA ที่ความสว่างสูงสุด ดังนั้น LED WS2812 ตัวเดียวจึงสามารถวาด 3 x 20mA = 60mA ที่ความสว่างสูงสุด - สีขาว

ฉันสามารถเรียกใช้โดยตรงโดย Arduino ได้หรือไม่

คำตอบก็คือไม่ เนื่องจากปริมาณกระแสไฟที่ต้องการสำหรับทั้งแถบจะมากกว่าที่ Arduino ของคุณสามารถรับมือได้

คุณต้องมีแหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุมแยกต่างหาก แหล่งจ่ายไฟต้องให้แรงดันไฟฟ้าที่ถูกต้อง และสามารถจ่ายกระแสไฟได้เพียงพอ ในแถบ WS2812 ส่วนใหญ่ แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานคือ DC 5 โวลต์

ตัวอย่าง: สำหรับ WS2812 8 x 8 เมทริกซ์ (64 LEDs) คุณต้องใช้ 64 x 60mA = 3840 mA (3.84 A) ที่ LED ทั้งหมดที่ตั้งค่าความสว่างสูงสุด (สีขาว) แต่ไม่แนะนำ ให้ลดความสว่างลงเพื่อให้มีอายุการใช้งานสูงสุด

ฉันสามารถแนะนำให้ตั้งค่าความสว่างต่ำกว่า 50% ดังนั้นคุณต้อง 3.84 x 0.5 = 1.92A

ดังนั้นโดยการใช้อัตรากำไรขั้นต้น แหล่งจ่ายไฟที่แนะนำคือ 5V / 2A

ขั้นตอนที่ 6: การเตรียมพาวเวอร์ซัพพลาย

ง่ายต่อการควบคุมแถบ LED WS2812B โดยไม่ต้องใช้วงจรพิเศษและส่วนประกอบที่ไม่ต่อเนื่อง หากคุณมี Arduino แหล่งจ่ายไฟ 5V และสายจัมเปอร์ไม่กี่เส้น คุณสามารถเล่นกับมันได้

การเตรียมพาวเวอร์ซัพพลาย:

ฉันใช้แหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุม 5V/2A เพื่อใช้งาน LED NeoPixel

เราต้องการการเชื่อมต่อ GND สองครั้ง: อันหนึ่งกับแถบ LED และอีกอันสำหรับ Arduino ดังนั้นฉันจึงบัดกรีสายไฟสองเส้นเข้ากับขั้วลบและอีกเส้นหนึ่งไปยังขั้วบวกของแจ็ค DC

การเชื่อมต่อ Arduino:

การเชื่อมต่อ Arduino นั้นง่ายมาก

แถบ LED DIN -> Arduino D6

พาวเวอร์ซัพพลาย GND -> Arduino GND

หากคุณกำลังใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอกเพื่อจ่ายไฟให้กับทั้งแถบ LED และ Arduino คุณต้องเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟ 5V กับพิน Arduino 5V

แนวปฏิบัติที่ดีตาม Adafruit:

1. การเพิ่มตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ (1000 µF, 6.3V หรือสูงกว่า) ระหว่างขั้ว + และ – สิ่งนี้จะช่วยป้องกันกระแสไฟเริ่มต้นจากการทำลายพิกเซล

2. การเพิ่มตัวต้านทาน 300 ถึง 500 โอห์มระหว่างดาต้าพินของไมโครคอนโทรลเลอร์กับอินพุตข้อมูลบน NeoPixel ตัวแรกสามารถช่วยป้องกันไฟกระชากที่อาจสร้างความเสียหายให้กับพิกเซลแรกของคุณได้ โปรดเพิ่มหนึ่งรายการระหว่างไมโครและ NeoPixels ของคุณ

3. เมื่อเชื่อมต่อ NeoPixels กับแหล่งพลังงานสดหรือไมโครคอนโทรลเลอร์ ให้เชื่อมต่อกราวด์ (–) ก่อนทำอย่างอื่นเสมอ ในทางกลับกัน ให้ถอดสายดินออกเมื่อแยกออก

ขั้นตอนที่ 7: ขับ 8x8 Neo Matrix

เมทริกซ์ LED ประกอบด้วยไฟ LED RGB 64 ดวงซึ่งใช้ไดรเวอร์ WS8211 แต่ละพิกเซลสามารถระบุแอดเดรสแยกกันได้ และคุณจะต้องใช้พิน Arduino เพียงพินเดียวเพื่อควบคุมไฟ LED ทั้งหมด

ที่ด้านหลังของเมทริกซ์มีสองพอร์ต: อินพุต (3 พิน) และเอาต์พุต (3 พิน)

พอร์ตอินพุตเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟภายนอก Arduino และ 5V การเชื่อมต่อมีดังนี้

Matrix Arduino

DIN D6

GND GND

เมทริกซ์พาวเวอร์ซัพพลาย

5V- 5V

GNDGND

หมายเหตุ: อย่าลืมเชื่อมต่อ GND ของทั้งพาวเวอร์ซัพพลายและ Arduino

ตอนนี้เพิ่มพลังให้วงจรและอัปโหลดโค้ดเพื่อดูแอนิเมชั่นบางส่วน ฉันได้ตั้งค่าความสว่างของ LED ไว้ที่ประมาณ 30% แล้ว

รหัส Arduino:

รหัสและไลบรารีแนบมาในไฟล์ zip ดาวน์โหลด คุณสามารถดูวิดีโอเพื่อทราบวิธีใช้ซอฟต์แวร์

ขั้นตอนที่ 8: ขับเคลื่อนความยืดหยุ่น 8X32 WS2812 RGB MATRIX

เมทริกซ์ยืดหยุ่น 8x32 นั้นค่อนข้างเจ๋ง ฉันสั่งมันจาก Sparkfun คุณสามารถสร้างแอนิเมชั่น เกม หรือแม้แต่รวมไว้ในโปรเจกต์สิ่งทออิเล็กทรอนิกส์แสนสนุก เหนือสิ่งอื่นใด ต้องขอบคุณ backing ที่ยืดหยุ่นได้ LED Matrix นี้สามารถโค้งงอและโค้งให้เข้ากับพื้นผิวโค้งได้เกือบทุกแบบ

การเชื่อมต่อกับ Arduino นั้นคล้ายกับ NeoPixel LED matrix / Strip อื่น ๆ

Matrix มาพร้อมกับขั้วต่อสายไฟ ไม่จำเป็นต้องบัดกรี

สีเหลือง: GND

สีแดง: +5V

สีเขียว: ดาต้า

หากคุณชอบบทความนี้ อย่าลืมส่งต่อ! ติดตามฉันสำหรับโครงการ DIY และแนวคิดเพิ่มเติม ขอขอบคุณ !!!