Steuerung des adressierbaren LED-Streifens über Arduino

Der adressierbare LED-Streifen und Arduino helfen, das Innere des Hauses zu dekorieren, eine besondere Atmosphäre zu schaffen und einen Ticker im Schaufenster zu machen. Aus dem Artikel erfahren Sie, wie Sie das Band anschließen und verwalten, wie Sie das Band überprüfen und flashen, welche Effekte erzielt werden.

Im Arduino adressierbaren LED-Streifen werden die Helligkeit und der Betriebsmodus jeder Diode separat eingestellt.

Solche Geräte haben viele Vorteile.

• Sie können für intelligente Beleuchtung verwendet werden. Es wird nicht schwierig sein, eine dynamische Hintergrundbeleuchtung, eine schleichende Linie zu montieren oder das Licht planmäßig einzuschalten. Schließen Sie zusätzliche Module an, zum Beispiel einen Bewegungsmelder, und wenn Sie den Raum betreten, beginnt das Licht. Und auch ihre Arbeit lässt sich per Fernbedienung und Smartphone fernsteuern.
• Einfach anzupassen. Sie können selbst Programme für die Arbeit schreiben oder vorgefertigte Vorlagen verwenden.
• LED-Streifen sind zuverlässig und langlebig. Sie heizen nicht auf und erfordern keine hohen Energiekosten.
• Die Zugänglichkeit ist ein weiteres Plus. Diodenbänder sind auf dem Markt weit verbreitet, es wird nicht schwer sein, das richtige auszuwählen. Die budgetärsten kosten 200 Rubel. pro Meter, heller - ab 500 Rubel.

Aber es gibt auch Nachteile.

• Benötigt wird eine separate Stromversorgung von 5 oder 12 V. Die Arduino-Einheit kann nur 800 mA Strom liefern, was nur für 13 Pixel ausreicht (ein Pixel verbraucht 40-60 mA).
• Die Lötstellen stellen hohe Anforderungen an die Qualität des Lotes.

Wenn Sie gut löten können, ist es nicht schwierig, die Schaltung zusammenzubauen. Und wenn Sie nicht wissen, wie, dann ist es Zeit zu lernen. Also zögern Sie nicht, mit der Auswahl der Beleuchtungsausrüstung zu beginnen.

Bitte beachten Sie vor dem Kauf einige Punkte.

• Die Anzahl der Pixel pro Meter. Es können 30, 60, 74, 96, 100 und 144 sein. Je mehr, desto reicher das Bild, aber desto teurer ist das Band. Und je mehr es Energie verbraucht (leistungsstärkeres und teureres Netzteil).

• Der Grad der Sicherheit. Für Innenbeleuchtung ist IP30 ausreichend (Staubschutz). Bei Nässe müssen die Dioden mit Silikon abgedeckt werden und die Schutzart ist IP65. Und wenn sich der Streifen auf der Straße befindet, sollte der Schutz am besten sein - IP67 (das Gerät ist vollständig in einer Silikonbox versteckt).

• Die Unterlage beeinflusst das ästhetische Erlebnis. Es ist in Schwarz (Black PCB) und Weiß (White PCB) erhältlich.

• Für LED-Streifen gibt es „ökonomische“ Möglichkeiten. Sie sind mit den Buchstaben ECO gekennzeichnet. Diese Modelle sind nicht so hell wie die üblichen und von minderer Qualität. Aber sie sind billiger.

Nachdem Sie das ideale gefunden haben, fahren Sie mit der Montage fort.

Zum Anschließen ist ein Netzteil erforderlich. Berechnen Sie seine Leistung. Multiplizieren Sie dazu die Stromaufnahme eines Pixels (normalerweise 60 mA) mit der Anzahl der Pixel in einem Meter Band und seiner Länge. Multiplizieren Sie das Ergebnis mit der Betriebsspannung (diese Daten sind in der Markierung angegeben). Vergessen Sie nicht den Sicherheitsfaktor.

Dann sollte die Leistung des Adapters sein:

(60 mA / 1000) (Strom in A) * 60 Pixel / Meter * 1,5 Meter * 5 V (Spannung) * 1,3 (Headroom) = 35,1 W. Runden Sie auf den nächsthöheren Wert auf - 40 Watt. Eine solche Stromversorgung wird benötigt, wenn das Band mit weißem Licht leuchtet. Wenn nicht, kann die Leistung des Adapters um das 1,5- bis 2-fache reduziert werden.

Zusätzlich zum Netzteil benötigen Sie ein Arduino Uno Board und Anschlussdrähte mit einem Querschnitt von mindestens 1,5 mm².Und auch Widerstände mit einem Widerstand von 10 kOhm und Kondensatoren mit einer Kapazität von 470 μF (mehr ist möglich).

Wenn alles fertig ist, machen Sie sich an die Arbeit.

• Finden Sie den Anfang und das Ende des Bandes. Die Befehle bewegen sich sequentiell von einem Pixel zum anderen, und die Richtung ihrer Bewegung wird durch Pfeile angezeigt. Wenn keine Pfeile vorhanden sind, wird der Steuerkontakt am Anfang mit den Buchstaben DI (digitaler Eingang) und am Ende mit DO (digitaler Ausgang) gekennzeichnet. Der DO-Kontakt dient zum Anschluss zusätzlicher Bänder.
• Löten Sie einen 200-500 Ohm Sicherheitswiderstand. Wenn die Stromversorgung plötzlich ausfällt, fließt kein Strom durch den USB-Anschluss und verbrennt ihn nicht.
• Bauen Sie das Diagramm zusammen. Wenn das Gerät von einem Computer aus gesteuert wird, sollte die Schaltung so aussehen.

Für den autonomen Betrieb oder die Steuerung durch Sensoren benötigen Sie einen.

Tragen Sie Gummihandschuhe und lehnen Sie den Lötkolben regelmäßig auf den Boden (zumindest an die Dampfheizungsrohre).

• Wenn der Abstand zwischen dem Diodenstreifen und der Arduino-Platine mehr als 15 cm beträgt, verdrillen Sie die DI- und Masse-GND-Drähte der Steuerung zu einem Pigtail. Dann wird es keine Abholung geben.
• Im Blinkmodus liegt eine Störung auf der Stromleitung vor. Dies führt zu einer instabilen Leistung. Um das Rauschen zu glätten, wird ein Kondensator mit einer Kapazität von 470 μF und einer Spannung von 6,3 V verwendet.
• Um ein reibungsloses Einschalten zu ermöglichen, wird die Schaltung auf einem Steckbrett zum Zusammenbauen von Schaltungen auf Mikrocontrollern montiert. Es muss 3 Logikpegel von N-Kanal-MOSFETs haben.

So sieht es in der Realität aus.

• Wenn das Band lang ist, treten darin Spannungsverluste auf. Daher leuchten die äußeren Pixel schwach. Um dies zu vermeiden, versorgen Sie die Verbindungsstellen von 2 Diodenstreifen oder durch jeden Meter Gesamtlänge mit Strom.

Es bleibt nur die Schaltung zu überprüfen. Schreiben Sie dazu das einfachste Programm.

• Verbinden Sie das Board mit Ihrem Computer und öffnen Sie die Arduino IDE.
• Laden Sie eine Bibliothek oder Vorlage herunter. Die bekanntesten Bibliotheken sind FastLED und Adafruit NeoPixel.

1. FastLED ist sehr vielseitig und unterstützt alle Arduino-Versionen. Daher der Nachteil - es nimmt viel Speicher in Anspruch und die meisten Funktionen werden nicht nützlich sein.
2. Der Adafruit NeoPixel wurde für NeoPixel Ringe entwickelt, funktioniert aber mit jedem LED-Streifen. Es hat weniger Effekte und eine langsamere Geschwindigkeit, aber der Arduino-Speicher ist freier. Dadurch können weitere Betriebsarten auf das Board geladen werden.

Jetzt können Sie alle Ihre Projekte umsetzen.

Wenn Sie dies nicht tun, fließt beim Flashen des Geräts der gesamte Versorgungsstrom auf die Platine. Die Platine oder der USB-Port brennt durch.

Aber es kommt vor, dass das Adressband nicht richtig funktioniert. Sehen Sie sich die häufigsten Fehler an.

• Leuchten die Dioden rot, ist die Stromversorgung zu schwach. Oder die Verbindungen sind unterbrochen und müssen neu gelötet werden. Eine andere Möglichkeit sind zu dünne Stromkabel.
• Wenn das Gerät fehlerhaft ist oder mit Artefakten arbeitet, liegt die Sache am Netzteil. Versuchen Sie, die Kabel durch abgeschirmte zu ersetzen oder Wi-Fi auszuschalten.
• Wenn die Pixel überhaupt nicht leuchten, ist die Schaltung höchstwahrscheinlich falsch zusammengebaut. Die häufigsten Fehler: Die Masse des Bandes ist nicht mit der Masse des Arduino-Boards verbunden, das DI-Steuerkabel geht zum Ende des Bandes und nicht zum Anfang, die Stromkabel (5V und GND) sind vertauscht. In all diesen Fällen reicht es aus, die Schaltung neu aufzubauen.
• Wenn Sie das zusammengebaute Gerät jedoch ohne Widerstand angeschlossen haben, ist es höchstwahrscheinlich sofort durchgebrannt. Dann müssen Sie die Steuerplatine wechseln.

Wie Sie sehen, ist das Erlernen von Arduino einfach. Und wenn Sie plötzlich Probleme haben, dann stellen Sie Fragen in den Foren. Sie helfen Ihnen gerne (insbesondere, wenn Sie unter dem Spitznamen des Mädchens gehen).