Для керування цими пристроями використовується RGB-контролер. Але, крім нього, останніми роками застосовується плата Arduino.

Ардуїно – принцип дії

плата Arduino

Плата Ардуїно - це пристрій, на якому встановлений програмований мікроконтролер. До нього підключені різні датчики, органи управління або encoder і, за заданим скетчем (програмою), плата управляє моторами, світлодіодами та іншими виконавчими механізмами, у тому числі й іншими платами Ардуїно за протоколом SPI. Контроль пристрою може здійснюватись через дистанційний пульт, модуль Bluetooth, HC-06, Wi-Fi, ESP або internet, та кнопками. Одні з найпопулярніших плат – Arduino Nano та Arduino Uno, а також Arduino Pro Mini – пристрій на базі мікроконтролера ATmega 328

Arduino Pro Mini Зовнішній вигляд
Arduino Uno Зовнішній вигляд
Arduino micro Зовнішній вигляд Arduino micro

Програмування здійснюється в середовищі Ардуїно з відкритим кодом, встановленим на звичайному комп'ютері. Програми завантажуються через USB.

Принцип управління навантаженням через Ардуїно

управління Arduino

На платі є багато виходів, як цифрових, що мають два стани – включено та вимкнено, так і аналогових, керованих через ШІМ-controller із частотою 500 Гц.

Але виходи розраховані струм 20 – 40 мА з напругою 5 У. Цього вистачить живлення індикаторного RGB-светодиода чи матричного світлодіодного модуля 32×32 мм. Для потужнішого навантаження це недостатньо.

Для вирішення подібної проблеми у багатьох проектах потрібно підключити додаткові пристрої:

• Реле. Окрім окремих реле з напругою живлення 5В є цілі складання з різною кількістю контактів, а також із вбудованими пускачами.
• Підсилювачі на біполярних транзисторах. Потужність таких пристроїв обмежена струмом керування, але можна зібрати схему з кількох елементів або використовувати транзисторне складання.
• Польові або MOSFET транзистори. Вони можуть керувати навантаженням зі струмами в кілька ампер та напругою до 40 – 50 В. При підключенні мосфету до ШИМ та електродвигуна або до іншого індуктивного навантаження потрібен захисний діод. При підключенні до світлодіодів або LED-ламп у цьому немає потреби.
• Плати розширення.

Підключення світлодіодної стрічки до Ардуїно

підключення світлодіодної стрічки до Arduino

Думка експерта

Олексій Бартош

Фахівець з ремонту, обслуговування електроустаткування та промислової електроніки.

Поставити запитання експерту

Arduino Nano можуть керувати не лише електродвигунами. Вони також використовуються для світлодіодних стрічок. Але оскільки вихідні струм і напруга плати недостатні для прямого підключення до неї лінії зі світлодіодами, між контролером і світлодіодною стрічкою необхідно встановлювати додаткові пристрої.

Через реле

Підключення через реле

Реле підключається до пристрою на цифровий вихід. Смуга, керована з його допомогою має лише два стани - включена та вимкнена. Для керування red-blue-green стрічкою необхідні три реле. Струм, який може контролювати такий пристрій, обмежений потужністю котушки (малопотужна котушка не може замикати великі контакти). Для приєднання більшої потужності використовуються релейні збирання.

За допомогою біполярного транзистора

Підключення за допомогою транзистора

Для посилення вихідного струму та напруги можна використовувати біполярний транзистор. Він вибирається по струму та напрузі навантаження. Струм управління не повинен бути вище 20 мА, тому подається через опір, що обмежує струм, 1 – 10 кОм.

Транзистор краще застосовувати n-p-nіз загальним емітером. Для більшого коефіцієнта посилення використовується схема з кількома елементами або транзисторне складання (мікросхема-підсилювач).

За допомогою польового транзистора

Крім біполярних, для керування смугами використовуються польові транзистори. Інша назва цих приладів – МОП чи MOSFET-transistor.

Такий елемент, на відміну біполярного, управляється не струмом, а напругою на затворі. Це дозволяє малому струму затвора керувати великими струмами навантаження до десятків ампер.

Підключається елемент через опір, що обмежує струм. Крім того, він чутливий до перешкод, тому вихід контролера слід з'єднати з масою резистором 10 кОм.

За допомогою плат розширення

Підключення Arduino за допомогою плат розширення

Крім реле та транзисторів використовуються готові блоки та плати розширення.

Це може бути Wi-Fi або Bluetooth, драйвер керування електродвигуном, наприклад модуль L298N або еквалайзер. Вони призначені для управління навантаженнями різної потужності та напруги. Такі пристрої бувають одноканальними – можуть керувати лише монохромною стрічкою, та багатоканальними – призначені для пристроїв RGB та RGBW, а також стрічок зі світлодіодами WS 2812.

Приклад програми

Arduino та світлодіодна стрічка

Плати Ардуїно здатні керувати світлодіодними конструкціями за заздалегідь заданими програмами. Їхні бібліотеки можна завантажити з офіційного сайту, знайти в інтернеті або написати новий sketch (code) самому. Зібрати такий пристрій можна власноруч.

Ось деякі варіанти використання таких систем:

• Управління освітленням. За допомогою датчика освітлення включається світло в кімнаті як відразу, так і з наростанням яскравості по мірі заходу сонця. Включення може здійснюватися через wi-fi, з інтеграцією в систему «розумний дім» або з'єднанням по телефону.
• Увімкнення світла на сходах або у довгому коридорі. Дуже красиво виглядає діодне підсвічування кожної сходинки окремо. При підключенні до плати датчика руху, його спрацьовування викличе послідовне, із затримкою часу увімкнення підсвічування сходів або коридору, а відключення цього елемента призведе до зворотного процесу.
• Музика кольорів. Подавши на аналогові входи звуковий сигнал через фільтри, на виході вийде установка кольору.
• Моддинг комп'ютера. За допомогою відповідних датчиків та програм колір світлодіодів може залежати від температури чи завантаження процесора чи оперативної пам'яті. Працює такий пристрій протоколу dmx 512.
• Управління швидкістю вогнів, що біжать, за допомогою енкодера. Подібні установки збираються на мікросхемах WS 2811, WS 2812 та WS 2812B.

Відеоінструкція

Даний проект присвячений тому, як зробити світлодіодне підсвічування, кероване з сусідньої кімнати, щоб не вставати з дивана. Світлодіодне RGB-підсвічування однаково добре прикрашає як маленький акваріум, так і велику кімнату.

Можна засвітити різними кольорами лазню від RGB стрічки Arduino. Створити, як кажуть, лазню на мікропроцесорному управлінні від Arduino.

Лише знадобляться для складання RGB-підсвічування такі компоненти:

1. Bluetooth модуль HC-05 для бездротового зв'язку з Arduino.
2. Плата Arduino nano, mini, Uno з мікропроцесором ATmega 8, ATmega 168, ATmega 328.
3. Світлодіодна стрічка RGB при необхідності у вологозахисному виконанні IP65 або без нього.
4. Смартфон з Android як пульт керування RGB-підсвічуванням.
5. Польові транзистори MOSFET, такі як P3055LD, P3055LDG, PHD3355L, але краще з висновками для закріплення в монтажних отворах. Біполярні транзистори працюють гірше .
6. Резистори 10 кОм, 0.125 Вт – 3 штуки.

Трохи теорії про підключення RGB стрічки доArduino

Не можна підключити світлодіодну смужку безпосередньо до плати Arduino. Світлодіодна стрічка світитиметься від 12 В, тоді як мікропроцесору потрібно для роботи всього 5 В.

Але найголовніша проблема в тому, що виходи мікропроцесора не мають достатньої потужності для живлення цілої стрічки світлодіодів. У середньому метрової довжини світлодіодна смуга споживає 600 мА. Такий струм точно виведе з ладу плату Arduino.

Використання ШІМ виходи мікропроцесора не мають достатньої потужності, щоб засвітити RGB стрічку, але все-таки їх можна використовувати для зняття сигналу управління.

Для розв'язки живлення, як ключі, рекомендується використовувати транзистори. Краще використовувати польові MOSFET транзистори: їм для відкриття потрібен мізерний струм на «затвор», до того ж вони мають більшу потужність порівняно з біполярними ключами такого самого розміру.

RGBстрічки доArduino

На електромонтажній схемі на керування стрічкою задіяні ШІМ-виходи: 9 (червоний), 10 (зелений), 11 (блакитний).

Три резистори по 10 кОм, 0.125 Вт повішені на затвор кожного транзистора.

Плюс від блока живлення 12 В (червоний провід) йде прямо на стрічку RGB.

Мінус від блоку живлення 12 (чорний провід) розподіляється по «витоках» польових транзисторів.

"Стік" кожного транзистора пов'язаний з окремим контактом стрічки: R, G, B. Рекомендується для зручності при підключенні використовувати дроти червоного, зеленого, блакитного кольору.

Контакт заземлення GND плати Arduino слід посадити на мінус вхідного живлення.

Сама платня Arduino Uno запитується від окремого мережевого адаптера. Для Arduino nano, mini потрібно зібрати простеньке джерело живлення на інтегральному стабілізаторі 7805.

Підключення Bluetooth модуля HC-05:

• VCC – 5V (живлення +5 В);
• GND – GND (земля, загальний);
• RX-TX на Arduino nano, mini, Uno;
• TX – RX на Arduino nano, mini, Uno;
• LED – не використовується;
• KEY – не використовується.

Наведений нижче ескіз програми є універсальним для керування одним світлодіодом, так і світлодіодною смугою. Головне залишити потрібні рядки, а непотрібні видалити або зробити коментарями в косих рисах.

Unsigned long x; int LED = 9; // зелений підключений до 9 пін int LED2 = 10; // синій підключений до 10 пін int LED3 = 11; // червоний підключений до 11 піну int a, b, c = 0; void setup() ( Serial.begin(9600); Serial.setTimeout(4); pinMode(LED, OUTPUT); pinMode(LED2, OUTPUT); pinMode(LED3, OUTPUT); ) void loop() ( if (Serial. available()) ( x = Serial.parseInt(); if (x>=0 && x<=255) { a = x; // для RGB ленты //a = 255-x; // для светодиода analogWrite(LED, a); } if (x>=256 && x<=511) { b = x-256; // для RGB ленты //b = 511-x; // для светодиода analogWrite(LED2, b); } if (x>=512 && x<=767) { c = x-512; // для RGB ленты //c = 767-x; // для светодиода analogWrite(LED3, c); } /* Serial.println(x); Serial.println(a); Serial.println(b); Serial.println(c); */ } }

Якщо потрібно підключити один RGB світлодіод, тоді є електромонтажна схема його підключення.

Встановлення програми на телефон

Завантажуємо програму з короткою назвою RGB на телефон. .

Після встановлення запускаємо програму по іконці.

Клацаємо по напису

Знаходимо у списку встановлений Bluetooth модуль HC-05.

За наявності зв'язку замість напису відображатиметься адреса та назва встановленого модуля Bluetooth.

Ну, ось і все, управління RGB підсвічуванням налагоджено!

Ось відео-приклад роботи нашого проекту:

GPS годинник на Arduino Біометричний замок – Схема та збирання ЖК дисплея

Світлодіодна стрічка - це пристрій, що виробляє світловий потік і працює на основі напівпровідникового приладу - світлодіода. Вони з'явилися нещодавно, але навіть за такий короткий проміжок часу знайшли широке застосування в організації підсвічування, а іноді і як основне освітлення. За рахунок оптимальної герметичності використовувати їх можна в залежності від типів як для зовнішньої, так і для внутрішнього підсвічування. Не всі марки світлодіодної стрічки можуть застосовуватися для освітлення на вулиці та у вологих приміщеннях, а лише ті, що герметично залиті силіконом.

Світлодіодні стрічки випускаються виробниками по п'ять метрів у довжину і можуть містити, найчастіше, від 60 до 120 діодів на один метр, що випромінюють світло. Ширина стрічки становить лише 8 мм, а висота не більше 3 мм. Це дає можливість дизайнерам вибрати світлодіодну стрічку і встановлювати її навіть у важкодоступних місцях, в меблів, в торцях гіпсокартонних стель, а автомобілістам в будь-якому доступному місці де є можливість вивести два дроти для живлення. Стрічки поділяються на два типи світлодіодів:

1. Однокристальні;
2. Багатокристальні.

Багатокристальні світлодіоди найчастіше йдуть у так званих RGB-стрічках, які світити можуть не одним кольором, а кількома. R – червоний (red), G – зелений (green), B – синій (blue). Також є можливість поєднувати ці кольори, отримуючи додаткові кольори та відтінки. Якщо виконувати це вручну, то краще скористатися тумблерами або вимикачами, але це не зовсім зручно. Для регулювання існують спеціальні електронні мікроконтролери. Такий контролер керування найчастіше оснащений дистанційним пультом керування, за допомогою якого можна змінювати не тільки потужність освітлення, а й перехід від холодного спектра до теплого. З пультом управління, що працює на відстані, можна легко проводити всі маніпуляції.

Правильне живлення світлодіодів, можливе лише від постійної напруги невеликої величини, а стрічки на їх основі розраховані на напругу 12 вольт. Струм у ланцюгу світлодіодної стрічки залежатиме від:

1. Довжини;
2. Потужності одного світлодіода або метра стрічки.

Тому вибирати блок живлення для всієї світлової установки потрібно знаючи ці основні параметри.

Управління світлодіодною стрічкою та світлодіодними світильниками

Для того, щоб керувати світлодіодною стрічкою, а конкретніше її яскравістю існують спеціальні електронні пристрої димери або світлорегулятори. Діммер підключається після блоку живлення або в окремих випадках може бути встановлений у ньому.

Керування світлодіодним освітленням на основі стрічки можна виконувати за допомогою таких пристроїв регулювання яскравості:

• Поворотний механічний регулятор;
• Кнопкового керування світлодіодами;
• Сенсорне управління світлодіодами, найчастіше вони мають зручний рідкокристалічний дисплей;
• З пультом управління (від інфрачервоного сигналу та радіосигналу);
• Через електронні пристрої каналом Wi-Fi.

Всі такі пристрої регулювання яскравості працюють за принципом регулювання сили струму або за допомогою досить складної модуляції широтно-імпульсної (ШИМ). Пристрої на основі ШІМ досить компактні та стабільні. Варто зауважити, що для створення багатобарвної системи ефектів застосовуються дво- і триканальні димери найчастіше з пультом управління.

Світлодіодні світильники і компактні лампи на основі діода можна розділити на регульовані яскравість світлового потоку, що випромінюється (димуються) і нерегульовані (недимовані). Світильники, що керуються, можуть регулюватися за допомогою звичайних регуляторів яскравості, призначених для ламп розжарювання. Для того щоб правильно підібрати, на упаковці має бути спеціальне маркування.

Хорошим прикладом для такого регульованого джерела якісного світлового потоку є світлодіодний світильник saturn. Він виготовляється і пропонується в парі з пультом управління (ПДУ) і безліччю зручних функцій регулювання яскравості та теплоти світла, що випромінюється. Підключається керований світлодіодний світильник Сатурн до мережі 220 вольт і в ньому вже встановлений драйвер і керуючий електронний диммер. Такий світильник часто використовується як люстра або керований світлодіодний світильник. До речі, навіть для LED телевізорів і великих панелей, що встановлюються для реклами, теж застосовується система управління світлодіодним екраном, заснована на такому ж тільки більш складному електронному регулюванні.

Як правильно паяти світлодіодну стрічку

Для того, щоб правильно спаяти частини світлодіодної стрічки, потрібно запам'ятати, що розрізати її можна тільки в спеціальних місцях, вказаних на ній. При паянні стрічки варто користуватися малопотужним паяльником трохи більше 40 Вт. Контакти ділянок, що приєднуються, повинні бути ретельно зачищені від силікону або лаку, і залужені паяльником.

Природно, що всі ці роботи виконуються при повному відключенні світлодіодної стрічки від блоку живлення або блоку живлення від мережі 220 вольт. Не можна з'єднати багатокристальну RGB-стрічку та стрічку, де встановлені однокристальні світлодіоди. Світлодіодні стрічки повинні бути однакові за структурою світлодіода, а бажано і правильно вибрати їх за потужністю, що споживається, метра її довжини. Спайка проводиться за допомогою залужених багатожильних мідних дротів. Перетин варто підбирати струмом або потужністю всієї стрічки. Після паяння рекомендується залити місця з'єднання клеєм або силіконом для герметизації та захисту від короткого замикання.

Як перевірити справність світлодіода у ліхтарику

Для того щоб перевірити, чому не світиться ліхтарик, варто відразу почати з джерела напруги (акумулятора або батарейок). Якщо ж змінні джерела електричного струму справні, а світлодіодний ліхтарик все-таки не працює, потрібно перевірити саме джерело економічного світлового потоку - світлодіод. Для цього знадобиться мультиметр або будь-який омметр.

Світлодіод - це електронний напівпровідниковий пристрій, який, як і звичайний діод, проводить струм тільки в одному напрямку. Тому, доторкнувшись щупами мультиметра до контактів світлодіода однією сторону, він покаже низький опір і може навіть трохи випромінювати світло, а зворотному напрямку покаже великий опір кілька сотень ком. Якщо результати перевірки показують, що в обидві сторони діод показує малий опір, то він пробитий, якщо в обидві сторони нескінченність, це свідчить про обрив усередині світлодіода або про руйнування його напівпровідникового переходу. Значить, світлодіод несправний та потребує заміни. утилізація світлодіода не потрібна на відміну газорозрядних джерел світла.

Перед покупкою світлодіодної стрічки або диммера до неї, а також регульованої світлодіодної лампи, варто проконсультуватися у продавця або менеджера з продажу, про сумісність димера і джерела світла.

Відео керування світлодіодною стрічкою з телефону

Управління RGB світлодіодом з комп'ютера через порт USB (virtual COM port). Управління світлодіодною стрічкою з комп'ютера

Управління світлодіодною RGB стрічкою через arduino

До освітлювальних приладів давно увійшли багатобарвні світлодіодні стрічки RGB. Для керування цими пристроями використовується RGB-контролер. Але, крім нього, останніми роками застосовується плата Arduino.

Ардуїно – принцип дії

плата Arduino

Плата Ардуїно - це пристрій, на якому встановлений програмований мікроконтролер. До нього підключені різні датчики, органи управління або encoder і, за заданим скетчем (програмою), плата управляє моторами, світлодіодами та іншими виконавчими механізмами, у тому числі й іншими платами Ардуїно за протоколом SPI. Контроль пристрою може здійснюватись через дистанційний пульт, модуль Bluetooth, HC-06, Wi-Fi, ESP або internet, та кнопками. Одні з найпопулярніших плат – Arduino Nano та Arduino Uno, а також Arduino Pro Mini – пристрій на базі мікроконтролера ATmega 328

Arduino Pro Mini Зовнішній вигляд Arduino Uno Зовнішній вигляд Arduino micro Зовнішній вигляд Arduino micro

Програмування здійснюється в середовищі Ардуїно з відкритим кодом, встановленим на звичайному комп'ютері. Програми завантажуються через USB.

Але виходи розраховані струм 20 – 40 мА з напругою 5 У. Цього вистачить живлення індикаторного RGB-светодиода чи матричного світлодіодного модуля 32×32 мм. Для потужнішого навантаження це недостатньо.

Для вирішення подібної проблеми у багатьох проектах потрібно підключити додаткові пристрої:

• Реле. Окрім окремих реле з напругою живлення 5В є цілі складання з різною кількістю контактів, а також із вбудованими пускачами.
• Підсилювачі на біполярних транзисторах. Потужність таких пристроїв обмежена струмом керування, але можна зібрати схему з кількох елементів або використовувати транзисторне складання.
• Польові або MOSFET транзистори. Вони можуть керувати навантаженням зі струмами в кілька ампер та напругою до 40 – 50 В. При підключенні мосфету до ШИМ та електродвигуна або до іншого індуктивного навантаження потрібен захисний діод. При підключенні до світлодіодів або LED-ламп у цьому немає потреби.
• Плати розширення.

до змісту

Підключення світлодіодної стрічки до Ардуїно

підключення світлодіодної стрічки до Arduino

Думка експерта

Олексій Бартош

Фахівець з ремонту, обслуговування електроустаткування та промислової електроніки.

Поставити запитання експерту

Arduino Nano можуть керувати не лише електродвигунами. Вони також використовуються для світлодіодних стрічок. Але оскільки вихідні струм і напруга плати недостатні для прямого підключення до неї лінії зі світлодіодами, між контролером і світлодіодною стрічкою необхідно встановлювати додаткові пристрої.

Через реле

Підключення через реле

Реле підключається до пристрою на цифровий вихід. Смуга, керована з його допомогою має лише два стани - включена та вимкнена. Для керування red-blue-green стрічкою необхідні три реле. Струм, який може контролювати такий пристрій, обмежений потужністю котушки (малопотужна котушка не може замикати великі контакти). Для приєднання більшої потужності використовуються релейні збирання.

Підключення за допомогою транзистора

Для посилення вихідного струму та напруги можна використовувати біполярний транзистор. Він вибирається по струму та напрузі навантаження. Струм управління не повинен бути вище 20 мА, тому подається через опір, що обмежує струм, 1 – 10 кОм.

Транзистор краще застосовувати n-p-n із загальним емітером. Для більшого коефіцієнта посилення використовується схема з кількома елементами або транзисторне складання (мікросхема-підсилювач).

Крім біполярних, для керування смугами використовуються польові транзистори. Інша назва цих приладів – МОП чи MOSFET-transistor.

Такий елемент, на відміну біполярного, управляється не струмом, а напругою на затворі. Це дозволяє малому струму затвора керувати великими струмами навантаження до десятків ампер.

Підключається елемент через опір, що обмежує струм. Крім того, він чутливий до перешкод, тому вихід контролера слід з'єднати з масою резистором 10 кОм.

За допомогою плат розширення

Підключення Arduino за допомогою плат розширення

Крім реле та транзисторів використовуються готові блоки та плати розширення.

Це може бути Wi-Fi або Bluetooth, драйвер керування електродвигуном, наприклад модуль L298N або еквалайзер. Вони призначені для управління навантаженнями різної потужності та напруги. Такі пристрої бувають одноканальними – можуть керувати лише монохромною стрічкою, та багатоканальними – призначені для пристроїв RGB та RGBW, а також стрічок зі світлодіодами WS 2812.

До змісту

Приклад програми

Arduino та світлодіодна стрічка

Плати Ардуїно здатні керувати світлодіодними конструкціями за заздалегідь заданими програмами. Їхні бібліотеки можна завантажити з офіційного сайту, знайти в інтернеті або написати новий sketch (code) самому. Зібрати такий пристрій можна власноруч.

Ось деякі варіанти використання таких систем:

• Управління освітленням. За допомогою датчика освітлення включається світло в кімнаті як відразу, так і з наростанням яскравості по мірі заходу сонця. Включення може здійснюватися через wi-fi, з інтеграцією в систему «розумний дім» або з'єднанням по телефону.
• Увімкнення світла на сходах або у довгому коридорі. Дуже красиво виглядає діодне підсвічування кожної сходинки окремо. При підключенні до плати датчика руху, його спрацьовування викличе послідовне, із затримкою часу увімкнення підсвічування сходів або коридору, а відключення цього елемента призведе до зворотного процесу.
• Музика кольорів. Подавши на аналогові входи звуковий сигнал через фільтри, на виході вийде установка кольору.
• Моддинг комп'ютера. За допомогою відповідних датчиків та програм колір світлодіодів може залежати від температури чи завантаження процесора чи оперативної пам'яті. Працює такий пристрій протоколу dmx 512.
• Управління швидкістю вогнів, що біжать, за допомогою енкодера. Подібні установки збираються на мікросхемах WS 2811, WS 2812 та WS 2812B.

до змісту

Відеоінструкція

lampaexpert.ru

Схема підключення та керування світлодіодною стрічкою за допомогою Arduino

Arduino - комп'ютерна платформа, що використовується при побудові простих систем автоматики, невелика плата із вбудованим мікропроцесором та оперативною пам'яттю. Управління світлодіодною стрічкою через Arduino – один із способів її застосування.

Процесор ATmega управляє програмою-скетчем, контролюючи численні дискретні висновки, аналогові та цифрові входи/виходи, ШІМ-контролери.

Принцип дії Arduino

«Серце» плати Arduino – мікроконтролер, до якого підключаються датчики, що керують елементами. Задана програма (називається «скетч») дозволяє керувати електродвигунами, світлодіодами у стрічках та інших освітлювальних приладах, навіть використовується для контролю за іншою платою Arduino через протокол SPI. Контроль здійснюється за допомогою пульта дистанційного керування, Bluetooth-модуля або мережі Wi-Fi.

Для програмування використовується відкритий код на ПК. Для завантаження програм управління можна використовувати USB-конектор.

Принцип керування навантаженням через Arduino

На платі Arduino є порти двох типів – цифрові та аналогові. Перший має два стани - «0» та «1» (логічні нуль та одиниця). При підключенні світлодіода до плати в одному стані він світитиметься, в іншому - ні.

Аналоговий вхід, власне, - ШИМ-контролер, реєструючий сигнали частотою близько 500 Гц. Такі сигнали подаються на контролер з налаштовуваною шпаруватістю. Аналоговий вхід дозволяє не просто вмикати або вимикати керований елемент, а й змінювати значення струму (напруги).

У разі прямого підключення через порт використовуйте слабкі світлодіоди, додаючи до них обмежувальний резистор. Більш сильне навантаження виведе його з ладу. Для керування світлодіодною стрічкою та іншим освітлювальним приладом застосуйте електронний ключ (транзистор).

Підключення до Arduino

Пряме підключення світлодіодної стрічки до Arduino є доречним лише у разі застосування слабких LED-діодів. Для світлодіодної стрічки між нею та платою необхідно встановити додаткові електротехнічні елементи.

Через реле

Підключіть реле до плати Arduino через цифровий вихід. Керована смуга може мати один із двох станів - включення або вимкнення. Якщо потрібно організувати керування RGB-стрічкою, знадобляться три реле.

Значення струму, що контролюється цим пристроєм, обмежується потужністю котушки. Якщо потужність занадто мала, елемент не зможе замикати великі контакти. Для найвищих потужностей застосовуйте релейні зборки.

За допомогою біполярного транзистора

Якщо потрібно збільшити струм або напругу на виході, підключіть біполярний транзистор. При виборі орієнтуйтеся на струм навантаження. Струм управління не перевищує 20 мА, тому додайте резистор на 1 - 10 кОм для обмеження струму за рахунок опору.

Зверніть увагу! В ідеалі необхідно скористатися транзистором n-p-n типу з урахуванням загального емітера. Якщо потрібне велике посилення, застосуйте транзисторне складання.

За допомогою польового транзистора

Замість біполярних транзисторів для керування світлодіодними стрічками візьміть польові (скорочено – МОП). Різниця між ними пов'язана з принципом управління: біполярні змінюють струм, польові – напруга на затворі. Завдяки цьому невеликий струм затвора керує великим навантаженням (десятками ампер).

Обов'язково додайте до схеми резистор обмеження струму. Через високу чутливість до перешкод до виходу контролера підключається маса резистора на 10 кОм.

За допомогою плат розширення

Якщо немає бажання використовувати реле та транзистори, можна купити цілі блоки – плати розширення. До них відносяться Wi-Fi, Bluetooth, еквалайзер, драйвер і т. д., які необхідні для керування навантаженням різних потужностей та напруг. Це можуть бути як одноканальні елементи, які підійдуть монохромним стрічкам, так і багатоканальні (для керування кольоровими стрічками RGB).

Різні програми

Бібліотеки з програмами плати Arduino можна завантажити з офіційного сайту або знайти в Інтернеті на інших інформаційних ресурсах. Якщо є навички, можете навіть самостійно написати скетч програму (вихідний код). Для збору електричного ланцюга не потрібні якісь специфічні знання.

Варіанти застосування системи під керуванням Arduino:

1. Висвітлення. Наявність датчика дозволить задати програму, відповідно до якої світло в кімнаті або з'являється відразу, або плавно включається паралельно до заходу сонця (зі збільшенням яскравості). Для включення можна використовувати Wi-Fi, телефон та інтеграцію до системи «Розумний дім».
2. Освітлення коридору та сходових майданчиків. Arduino дозволить організувати освітлення кожної деталі (наприклад, щаблі) окремо. Додайте в плату датчик руху, щоб адресні світлодіоди послідовно загорялися залежно від того місця, де зафіксовано рух об'єкта. Якщо руху немає, діоди гастимуть.
3. Світломузика. Скористайтеся фільтрами та подайте на аналоговий вхід звукові сигнали, щоб на виході організувати світломузику (еквалайзер).
4. Модернізація комп'ютера. Деякі датчики дозволять створити залежність кольору світлодіодів від температури процесора, завантаження, навантаження на оперативну пам'ять. Використовується протокол DMX 512.

Мікросхеми Arduino розширюють можливості застосування монохромних та багатоканальних (RGB) світлодіодних стрічок. Крім злиття різних кольорів, утворення сотень тисяч відтінків зможете створити неповторні ефекти - згасання під час заходу сонця, періодичне включення/вимикання при фіксації руху та багато іншого.

Управління світлодіодною стрічкою через Arduino - схеми плавного включення та вимкнення освітлення

220.guru

Управління RGB світлодіодом із комп'ютера через USB порт

Управління RGB світлодіодом з комп'ютера

// Для управління кольором світлодіода використовуємо 3 ШІМ порту

int bluePin = 9;

int greenPin = 10;

int redPin = 11;

// Команди керування світлодіодом. Кольори та вимкнення

String COLOR_RED = "red";

String COLOR_BLUE = "blue";

String COLOR_GREEN = "green";

String COLOR_OFF = "off";

// Ініціалізація послідовного порту. Встановлюємо швидкість 9600 біт/c

Serial.begin(9600);

// Ініціалізуємо виходи для нашого RGB світлодіода

pinMode(redPin, OUTPUT);

pinMode(greenPin, OUTPUT);

pinMode(bluePin, OUTPUT);

// У змінну color зчитуємо команду із кольором від ПК

// Перевіряємо, чи доступні дані з ПК

int check = Serial.available();

// якщо є, то зчитуємо як рядок

if (check > 0) (

color = Serial.readString();

// Порівнюємо команду, що надійшла, з описаними раніше і включаємо необхідний колір на RGB LED

if (COLOR_RED.equalsIgnoreCase(color)) (

setColor(255, 0, 0);

) else if (COLOR_GREEN.equalsIgnoreCase(color)) (

setColor(0, 255, 0);

) else if (COLOR_BLUE.equalsIgnoreCase(color)) (

setColor(0, 0, 255);

) else if (COLOR_OFF.equalsIgnoreCase(color)) (

setColor(0, 0, 0);

) else if(check > 0)(

// Якщо команда не розпізнана, повідомляємо користувачеві підказку.

Serial.println("Send command is bad! Send please "RED" "GREEN" "BLUE" або "OFF"!");

// Функція включення необхідного кольору на нашому світлодіоді RGB

void setColor(int red, int green, int blue) (

analogWrite(redPin, red);

analogWrite(greenPin, green);

analogWrite(bluePin, blue);

gearise.ru

Управління світлодіодними джерелами світла за протоколами SPI та DMX

Ця стаття присвячена особливому класу керованих світлодіодних джерел світла, до якого відносяться піксельні світлодіодні стрічки «Вогонь, що біжить», керований «гнучкий неон» і флеш-модулі. У них, як і у звичайних багатобарвних RGB стрічках та модулях, використовуються триколірні світлодіоди з червоним (Red), зеленим (Green) та синім (Blue) кольором світіння.

Принципова відмінність полягає в тому, що крім світлодіодів безпосередньо на стрічку або всередину модулів встановлюються мікросхеми управління. Завдяки цьому з'являється можливість керувати не всіма світлодіодами одночасно, а кожним світлодіодом або групою з кількох світлодіодів окремо. Така група називається піксель. Кількість світлодіодів у пікселі залежить від типу стрічки. Світлодіодні стрічки та модулі з напругою живлення 12В зазвичай мають по 3 RGB світлодіоди в одному пікселі, з живленням 24В – по 6 світлодіодів на піксель. У світлодіодних стрічках і модулях з напругою живлення 5В управління зазвичай здійснюється кожним світлодіодом окремо, причому мікросхема управління може бути вбудована в корпус самого RGB світлодіода.

Більшість контролерів дозволяють встановлювати довжину підключеної стрічки та вибирати послідовність RGB каналів на стрічці (RGB, RBG, BGR тощо). Це необхідно, щоб колір, заданий у програмі, відповідав кольору, що відтворюється, червоний колір був червоним, зелений - зеленим і синій - синім.

Цифровий сигнал, сформований піксельним контролером, надходить на мікросхему, встановлену на стрічці або у флеш-модулі, і є спеціалізованим мікроконтролером, який приймає цифровий сигнал, декодує його і керує яскравістю і кольором свічення світлодіодів. Часто ці мікроконтролери називають "чіп" або "драйвер". У цій статті, для однозначного розуміння, називатимемо їх «драйвер».

Тип драйверів, що використовуються, обов'язково вказується в параметрах світлодіодних стрічок або флеш-модулів. Знати цей тип необхідно для того, щоб підібрати та правильно налаштувати контролер, який керуватиме стрічкою або модулями.

Більшість контролерів можуть працювати з кількома драйверами. Перелік драйверів, з якими працює той чи інший контролер, наводиться в його технічних характеристиках, а також програмне забезпечення до контролера, якщо таке використовується для створення власних світлових програм. Оскільки ведеться постійна робота з удосконалення програмного забезпечення та контролерів, списки сумісних драйверів періодично поповнюються.

Драйвери, що застосовуються, поділяються на два принципово різних класи. Відповідно до цього на два класи можна розділити і світлодіодні стрічки, флеш-модулі та «гнучкий неон».

• Перший клас (ширший і частіше використовується) - це драйвери, що використовують цифровий інтерфейс SPI (Serial Peripheral Interface - послідовний периферійний інтерфейс),
• Другий – драйвери, які використовують цифровий протокол керування DMX (Digital Multiplex – цифрове мультиплексування).

Обидва класи драйверів мають свої переваги, про які розповімо далі. Розглянемо докладніше обидва типи протоколів, що використовуються.

Використання протоколу SPI.

Особливістю світлодіодних стрічок і модулів, що використовують протокол керування SPI, є послідовна передача даних від пікселя до пікселя по всій довжині підключеного ланцюжка. Цифрова послідовність, що управляє, формується контролером і подається на перший піксель. Драйвер цього пікселя «забирає» першу прийняту інформацію собі, а цифрову послідовність, що залишилася, передає на наступний піксель. Другий драйвер також «відрізає» собі початкову частину інформації і передає те, що залишилося на третю мікросхему, і т.д. При такому способі передачі немає необхідності надавати мікросхем адреси. Адреса, по суті, місце розташування пікселя в загальній послідовності.

Управління протоколом SPI може здійснюватися з використанням двох сигнальних проводів (DATA і CLK) або лише одного (DATA). Для стрічок і модулів з двома сигналами управління характерна стабільніша робота на високих швидкостях обміну і, відповідно, менша затримка поширення інформації та більш висока частота оновлення. Скільки проводів керування використовується у конкретному випадку, залежить від типу драйверів на світлодіодній стрічці чи модулях. Нижче наведено таблицю з основними параметрами SPI драйверів, які використовуються в устаткуванні Neoncolor.

Тип драйвера	ТМ1804	ТМ1812	WS2801	WS2811	WS2812	LPD6803	UCS1903	TLS3001
Використання в устаткуванні	Стрічки/модулі	Стрічки	Модулі	Стрічки/модулі	Стрічки/модулі	Модулі	Модулі	Модулі
Напруга живлення стрічок та модулів	12/24В	12В	5/12В	5/12/24В	5В	5/12/24В	5/12В	5В
Кількість RGB світлодіодів у пікселі для стрічок	1 чи 3 шт.	1, 2 чи 3 шт.	-	3 шт.	1 шт.	-	-	-
Сигнали керування	DATA	DATA	DATA, CLK	DATA	DATA	DATA, CLK	DATA	DATA
Виконання мікросхеми	В окремому корпусі	В окремому корпусі	В окремому корпусі	В окремому корпусі	Вбудована у світлодіод	В окремому корпусі	В окремому корпусі	В окремому корпусі
Кількість пікселів, що обслуговуються драйвером	1 (3 канали)	4 (12 каналів)	1 (3 канали)	1 (3 канали)	1 (3 канали)	1 (3 канали)	1 (3 канали)	1 (3 канали)
Кількість кольорів	16 млн	16 млн	16 млн	16 млн	16 млн	32768	16 млн	4096

З появою нових драйверів, список використовуваних мікросхем поповнюється.

Нижче наведено структурні схеми SPI стрічок та їх підключення до контролера.

Рис.1. Структурна схема SPI світлодіодної стрічки з двома лініями керування (DATA та CLK)

Рис.2. Структурна схема SPI світлодіодної стрічки з однією лінією керування (DATA)

Використання протоколу DMX.

Відмінні риси світлодіодних стрічок і флеш-модулів, що використовують DMX управління - паралельна подача сигналу управління на всі модулі. Як видно на структурній схемі, наведеній на рис.3. цифровий сигнал з виходу контролера подається одночасно на всі драйвери.

Рис.3. Структурна схема DMX світлодіодної стрічки (сигнал ADR використовується лише для запису адрес DMX каналів)

У такій системі вихід з ладу одного драйвера не викликає відмови всіх наступних пікселів. Щоправда, щоб інформація потрапила саме до того драйвера, якому вона призначена, драйвери повинні мати свою персональну адресу. Якщо драйвери в послідовному ланцюжку поміняти місцями, зміняться і пікселі в програмі, світловий ефект буде порушено.

В обладнанні компанії Neoncolor використовуються найсучасніші DMX драйвери WS2821. Заради справедливості, варто відзначити, що ці драйвери використовують протокол DMX, але не використовують повноцінний симетричний інтерфейс, характерний для роботи систем стандарту DMX. Для передачі сигналу використовується сигнал DATA+ та не використовується DATA-.

DMX стрічки, модулі та «гнучкий неон» поставляються із записаними при виробництві DMX адресами. За замовчуванням адресація пікселів кожної котушки стрічки (ланцюжка модулів або котушки «гнучкого неону») починається з однієї адреси і нумерується по порядку до останнього пікселя. Якщо в одну лінію з'єднується кілька котушок або відрізків, потрібно заново записувати адреси. Для цього спочатку виконуються всі з'єднання відрізків стрічки або модулів, а потім виконується запис адрес. При цьому адреси автоматично записуються послідовно у всі підключені пікселі, починаючи від найближчого до контролера. Такий запис виключає дублювання адрес та забезпечує правильне виконання світлових ефектів.

Для запису адрес DMX драйвери використовуються спеціалізовані редактори адрес, наприклад, DMX-WS2821. Деякі піксельні контролери, такі як DMX K-1000D або DMX K-8000D, мають вбудований редактор адрес.

Під час запису адрес використовується провід, позначений ADR (ADI, ADIN). Після виконання запису, під час відтворення світлових програм, вхід ADI драйверів не використовується. Якщо Ваш контролер не має вбудованого редактора адрес і не має виходу для підключення проводу ADI, цей провід повинен бути з'єднаний із загальним проводом GND, що запобігатиме впливу на нього зовнішніх перешкод і наведень.

Підсумовуючи порівняння цифрових інтерфейсів SPI і DMX, що використовуються під час управління світлодіодними пікселями, наведемо позитивні сторони обох.

Плюси світлодіодних стрічок та модулів, які використовують інтерфейс SPI:

• немає необхідності записувати адресу та, відповідно, купувати редактор адрес;
• немає прив'язки піксела до місця встановлення у загальному ланцюзі, тобто. перестановка модулів чи відрізків стрічки не призводить до порушення малюнка відтворюваної програми;
• можливість підключення на одну лінію більше 1024 пікселів, за умови підтримки такої кількості контролером та при продуманому та якісно виконаному монтажі.

Плюси світлодіодних стрічок, модулів та «гнучкого неону», які використовують інтерфейс DMX:

• сумісність з обладнанням, що використовує стандартний протокол керування DMX512, наприклад DMX пульти або обладнання системи MADRIX.
• при відмові одного пікселя, всі наступні пікселі продовжують працювати, картинка не спотворюється.

При керуванні від обладнання, що працює за стандартним протоколом DMX512, на одну DMX шину може бути підключено максимум 170 пікселів (170 пікселів по 3 адреси, разом 510 адрес). При використанні спеціалізованих піксельних контролерів для світлодіодних стрічок та флеш-модулів, ця кількість залежить від типу самого контролера і зазвичай складає 1024 пікселі на один порт.

Наприкінці статті наведемо схему підключення кількох світлодіодних стрічок «Вогонь, що біжить» (Рис.4.) і дамо кілька рекомендацій, які допоможу правильно спроектувати і змонтувати систему.

Рис.4. З'єднання кількох світлодіодних стрічок.

• При підключенні пікселів дотримуйтесь напряму передачі даних, позначеного стрілками, нанесеними на стрічці або флеш-модулях. Стрілки повинні вказувати у напрямку від контролера. Також можна орієнтуватися на маркування, нанесене на стрічку або модулі. Контакти з маркуванням DI або DIN – вхід, що підключаються до виходу контролера, контакти з маркуванням DO або DOUT – вихід, підключаються до наступних пікселів.
• Ніколи не подавайте на стрічку напругу, що перевищує номінальну напругу живлення, наприклад, підключення стрічки з напругою живлення 5В джерела живлення з вихідною напругою 12В неминуче призводить до виходу стрічки з ладу.
• Будьте уважні під час підключення. Подача напруги живлення на вхід даних або помилка з полярністю підключення висновків живлення (плюс і мінус джерела живлення) може призвести до виходу стрічки з ладу.
• Не підключайте живлення двох і більше стрічок (5 або 2.5 м, залежно від типу стрічок). Стрічка та «гнучкий неон» поставляються на котушках і завжди мають максимально допустиму довжину. При з'єднанні послідовно кількох стрічок, дроти DATA та GND підключаються з виходу однієї стрічки до входу іншої, а живлення подається на кожну стрічку окремо. Якщо для живлення кількох стрічок використовується одне потужне джерело живлення, від нього до кожної стрічки необхідно провести окремий кабель. При цьому слід враховувати, що струм споживання стрічки може досягати великих значень і це призводить до падіння напруги на проводах живлення. Крім зміни кольору свічення, таке падіння може викликати збої в керуванні пікселями. Перетин кабелю живлення розраховується так само, як і для стандартних світлодіодних стрічок, виходячи зі споживаної потужності стрічки і довжини кабелю. Для розрахунку можна скористатися калькулятором перерізу дроту на нашому сайті. Часто замість одного потужного джерела живлення буває зручніше використовувати окремі блоки невеликої потужності для кожної стрічки, розмістивши їх у безпосередній близькості до стрічки. За такого підключення проблем, викликаних падінням напруги, немає.
• При використанні стрічок високої щільності та низької напруги живлення (5 вольт), подавайте живлення на стрічку з обох кінців. На таких стрічках, через великий споживаний струм і падіння напруги на доріжках стрічки, колір свічення світлодіодів на початку і в кінці стрічки може відрізнятися. Через нестачу напруги живлення на кінці стрічки можуть з'явитися збої керування світлодіодами. Ці ефекти особливо виражені при включенні статичного білого кольору на всіх світлодіодах. У такому режимі струм, що споживається стрічкою, максимальний. На деяких контролерах, для усунення подібного ефекту, автоматично знижується яскравість свічення на білому кольорі при живленні контролера напругою 5 вольт.
• Напруга на керуючих лініях DATA та CLK не залежить від типу контролера та його напруги живлення. На всіх контролерах воно може набувати лише двох значень – 0 або 5 вольт (рівні TTL). З цього випливає, що не обов'язково живити контролер та стрічку від джерел живлення з однаковою вихідною напругою. Наприклад, можна використовувати стрічку з живленням 5 вольт та контролер з напругою живлення 12 вольт. Головне, щоб вихідна напруга блоку живлення стрічки відповідало стрічці, що підключається, а вихідна напруга блоку живлення контролера відповідало підключається контролеру. Якщо напруга живлення контролера та стрічки однакові, можна використовувати одне спільне джерело живлення.
• Використовуйте екранований кабель для передачі сигналів керування від контролера до стрічки. Можливе застосування кабелю для комп'ютерних мереж UTP (кручена пара). Довжина кабелю керування між контролером та стрічкою не повинна перевищувати 10 м. При необхідності передати сигнал керування на більшу відстань (до 200м), використовуйте конвертори сигналу TTL у RS485 з боку контролера RS485 у TTL зі сторони стрічки. Для передачі та прийому сигналу кабелем можна використовувати конвертер Th3010-485.
• При кількості пікселів у системі понад 1024, використовуйте контролери з кількома вихідними портами. Поступово розподіляйте пікселі між портами контролера.

www.neoncolor.ru

Підключення світлодіодних rgb-стрічок до контролера та керування lead підсвічуванням пультом

Найсучаснішими освітлювальними приладами є світлодіоди: світлодіодні лампи, прожектори або модулі. Хоча є конструкції, в яких елементи з'єднані в смугу, це світлодіодні стрічки. Вони виробляються різної яскравості та кольору, є багатобарвні стрічки RGB (R – red «червоний», G – green, «зелений», B – blue, «синій»), що дозволяють змінювати колір стрічки за допомогою RGB-контролера.

Застосування багатобарвної стрічки

RGB стрічка, завдяки можливості змінювати колір та яскравість, використовується в багатьох місцях та дизайнерських рішеннях:

• Основне чи допоміжне освітлення кімнати. У поєднанні з центральною люстрою робить освітленість рівномірнішою, а самостійно створює романтичне освітлення або в поєднанні з пультом з відповідними можливостями забезпечують кольоромузичні ефекти;
• У спальні, коридорі та на кухні забезпечує чергове та повне освітлення. Перемикати режими можна вручну, таймером або датчиком руху;
• Підсвічування вітрини магазину. Відтінок світла вибирається за бажанням оформлювача;
• Моддинг комп'ютера. Колір може залежати від температури чи завантаження процесора;
• Фітолампа. Це зручний, але невигідний варіант – використовуються лише два кольори: червоний та синій.

Конструкція led-стрічки RGB

Світлодіодна стрічка – це гнучка смуга, на якій розташовані дві, а на led-стрічках RGB – чотири струмопровідні смужки. Між цими смужками розташовані групами три послідовно включені світлодіоди і струмообмежуючий опір. Елементи схеми використовуються форми SMD – surface mounted device (прилад, що монтується на поверхню). Відрізняються такі конструкції за розміром світлодіодів, вираженим 0,1 мм.

У кольорових led-стрічках встановлюються елементи SMD5050 або 5*5мм. На відміну від світлодіодів меншого розміру, у них три світлодіоди в одному корпусі. У монохромних конструкціях ці елементи включені паралельно, а в RGB-конструкціях кожен висновок підключається до своєї смужки струмопровідної і має свій колір світіння. Виняток становлять пристрої, у яких у кожному елементі встановлено ШІМ-контролер. У таких апаратах лише дві струмопровідні смужки. Управління здійснюється цифровим сигналом.

Окрім звичайних RGB-стрічок є пристрої RGBW. Вони, крім багатобарвних, є білі світлодіоди. З їх допомогою досягається підвищена яскравість та більша кількість відтіків світла.

Керування кольором

У багатобарвних смугах керування яскравістю кожного кольору здійснюється окремо. Цим досягається велика кількість відтінків. При включенні всіх світлодіодів на повну потужність стрічка починає світитись білим кольором.

Для керування застосовується RGB контролер. Він може оснащуватися пультом керування різного типу:

• Вбудований або виносний на дротах. Застосовується там, де не потрібне постійне регулювання кольору, наприклад, у вітринах магазинів;
• З ІЧ-пультом. Найпростіші та недорогі. Недолік у тому, що такий пульт працює лише в межах прямої видимості;
• З радіопультом. Дозволяє керувати світлом навіть із сусідньої кімнати, але при втраті пульта доводиться змінювати пристрій;
• З Wi-Fi та Bluetooth. Дозволяє керувати за допомогою мобільного телефону. Можуть використовуватись у системі «розумний дім».

Крім регулювання кольору всієї стрічки одночасно є пристрої, в яких кожен світлодіод оснащений ШИМ-контролером, що регулює колір свого світлодіода. У таких конструкціях можливі різні колірні ефекти: переливи кольору, вогні, що біжать, зірковий дощ та інші.

RGB контролер

Управління led-стрічкою за допомогою Ардуїно

Один із способів керування багатобарвними світлодіодними пристроями – це плати Ардуїно. У таких платах встановлений програмований мікроконтролер, до якого підключаються різні датчики та вихідні пристрої. За заданою програмою такі пристрої керують кольором та яскравістю свічення світлодіодів. Вони оснащуються аналоговими виходами для керування звичайною ргб-стрічкою, і цифровими – для стрічки з ШІМ-контолерами.

Живлення стрічки RGB

Найпоширеніша напруга живлення = 12В, але зустрічаються смуги на 24, 110 та 220В. Вони відрізняються кількістю послідовно з'єднаних світлодіодів у групі.

Перед тим, як підключити rgb-стрічку, потрібно визначити необхідну потужність блоку живлення з огляду на 20% запас. Живлення таких пристроїв здійснюється від блоків живлення різної потужності:

• До 25Вт (2А). Такі пристрої схожі на блок живлення планшета або мобільного телефону, що включаються в розетку;
• До 100Вт (9А). Це прилади у пластиковому корпусі. Їх можна сховати у шафі або в ніші, у гіпсокартонній стіні;
• Понад 100Вт. Це апарати у металевому корпусі із вбудованими кулерами. Під час встановлення необхідно передбачити доступ повітря. Під час роботи шумлять, тому в будинку доцільніше замість одного потужного пристрою використовувати кілька малопотужних.

Перетин проводів для підключення світлодіодних стрічок

При підключенні таких приладів блок живлення необхідно розташовувати поряд зі стрічкою. Це пов'язано з падінням напруги в проводах, що під'єднуються.

Наприклад, для підключення 5 метрів стрічки RGB SMD5050, напругою 12В, потужністю 14,4Вт/метр, загальною потужністю 72Вт і струмом, за формулою I=P/U=72Вт/12В=6А достатньо перетину дроту 0,5 мм². Але при довжині дроту 10 метрів падіння напруги складе 4В, тому необхідно вибрати перетин не менше 4 мм.

Інформація. Для підключення пристроїв, що знаходяться на відстані один від одного, використовуються окремі блоки живлення та RGB-повторювачі.

Підключати стрічки послідовно допускається трохи більше 5 метрів. При більшій довжині зростає падіння напруги на смужках, зниження яскравості до кінця, а також їх нагрівання. Це призведе до виходу пристрою з експлуатації.

Підключення стрічки RGB

Підключення проводів

Для підключення на струмопровідних смужках є контактні майданчики - розширення, до яких здійснюється підключення проводів. Вони приєднуються двома способами: пайкою або конекторами.

Паяння проводів

Для підключення смуги за допомогою паяння необхідні гнучкі багатожильні дроти перерізом не більше 0,5 мм. Провіди більшого перерізу можуть обірвати контактні майданчики.

Флюс використовується лише нейтральний. Порядок дій наступний:

1. якщо стрічка покрита шаром силікону, потрібно зняти його, не пошкоджуючи струмопровідний шар;
2. паяльником потужністю не більше 15Вт заблукати контактні майданчики;
3. відрізати шматки дротів необхідного розміру;
4. зняти ізоляцію з дроту на 5 мм та залудити його;
5. відрізати шматок термозбіжної трубки довжиною 25 мм і надіти її на стрічку;
6. припаяти дроти;
7. надіти термозбіжну трубку на місце паяння і прогріти будівельним феном або запальничкою.

Увага! Кислоту використовувати не можна – вона може зруйнувати струмопровідні смужки або спричинити коротке замикання.

З'єднання конекторами

Крім паяння, підключення здійснюється за допомогою спеціальних конекторів. Це менш надійний, але більш простий та швидкий спосіб. Крім того, при підключенні чи ремонті стрічки, встановленій у важкодоступному місці, це єдиний спосіб.

Конектори виробляються різної форми: прямі, кутові, Т-подібні, з проводами, для підключення до мережі та без, для з'єднання відрізків смуги між собою.

Конектор RGB

Ремонт стрічки

При виході з ладу окремих ділянок смуги немає необхідності міняти всю стрічку повністю - досить замінити пошкоджену ділянку. Це робиться за допомогою коротких, 10-15 мм, шматочків дротів або сполучними конекторами.

Ступінь водозахищеності

Стрічки виробляються з різним ступенем захисту від несприятливих впливів довкілля:

• IP20/IP33. Це відкриті смуги. Застосовуються в сухих місцях, де виключено попадання бризок води. Це підсвічування підвісної стелі, комп'ютерної клавіатури або заміна настільної лампи;
• IP65. Покриті силіконом лише з лицьового боку. Використовуються для підсвічування плінтусів, робочої зони на кухні та інших місцях, у яких можливі бризки, але виключено попадання струменів води;
• IP67/IP68. Вкриті силіконом повністю. Використовуються в будь-яких умовах, у тому числі у воді: у басейнах та акваріумах.

Види водозахищеності стрічки

Багатокольорова світлодіодна стрічка RGB – це новий сучасний вид освітлення, що дозволяє прикрасити інтер'єр різноманітними світловими ефектами.

Відео

elquanta.ru

WS2811: мікросхема для керування триколірним RGB-світлодіодом hardware

Мікросхема WS2811 компанії Worldsemi є триканальним драйвером для керування світлодіодами стабілізованим струмом, при цьому забезпечується 256 градацій яскравості по кожному каналу (зазвичай це R червоний, G зелений, B синій, RGB). У цій статті наведено переклад даташиту "WS2811 Signal line 256 Gray level 3 channel Constant current LED drive IC".

Яскравість світлодіодів, підключених до WS2811, управляється послідовним цифровим кодом, який формується мікроконтролером. Дані при цьому передаються лише по 1 дроту. Цифровий сигнал керування проходить крізь мікросхему WS2811, так що кілька мікросхем WS2811 можуть бути об'єднані в довгий ланцюжок із збереженням можливості керувати кожним світлодіодом у ланцюжку окремо.

[Особливості мікросхеми WS2811]

Робоча напруга вихідного порту до 12V. Є вбудований регулятор напруги живлення VDD, так що можна живити мікросхему навіть від 24V, якщо послідовно підключити резистор, що гасить напруга Може бути встановлено до 256 рівнів яскравості, і при цьому частота сканування становить не менше ніж 400 Гц. Є вбудований вузол відновлення форми вхідного сигналу даних, що забезпечує відсутність накопичення спотворень лінії сигналу. Є вбудований вузол скидання, який скидає мікросхему при включенні та відновленні живлення. Сигнал від однієї мікросхеми до іншої може бути переданий через сигнальний провід. Будь-які дві точки між приймачем і передавачем сигналу можуть бути один від одного на відстані більше 10 м без необхідності додаткових підсилювачів. При швидкості оновлення 30 fps (30 кадрів/сек) модель каскадування на низькій швидкості дозволяє з'єднати в ланцюжок не менше 512 пікселів, на високій швидкості можна з'єднати щонайменше 1024 пікселів. Дані передаються на швидкостях до 400 та 800 Kbps (кілобіт/сек).

WS2811 можуть застосовуватися для створення декоративного освітлення за допомогою світлодіодів (LED), а також відеоекранів або інформаційних табло як всередині приміщення, так і зовні.

[Загальний опис WS2811]

WS2811 має 3 вихідні канали спеціально для керування LED. У мікросхемі є вбудований просунутий цифровий порт даних з можливістю посилення сигналу та відновлення його форми. Також у мікросхему вбудований точний внутрішній генератор та програмоване джерело постійного вихідного струму, розраховане на робочу напругу до 12V. Для зниження пульсацій напруги живлення 3 вихідні канали розроблені з функцією затримки включення (delay turn-on function).

Мікросхема використовує режим обміну даними NZR (Non-return-to-zero, код без повернення до нуля). Після скидання при подачі живлення (power-on reset), порт DIN приймає дані від зовнішнього контролера, при цьому перша мікросхема збирає перші 24 біта даних, а потім передає їх у внутрішню клямку даних, при цьому в інших даних відновлюється форма за допомогою вузла відновлення і посилення, й інші дані передаються наступної в ланцюжку мікросхемі через порт DOUT. Після проходження кожної мікросхеми кількість біт у загальному потоці зменшується щоразу на 24 біти. Технологія автоматичного відновлення сигналу даних, що передається, влаштована таким чином, що кількість каскадованих мікросхем обмежується тільки швидкістю передачі і необхідною частотою оновлення яскравості світлодіодів.

Дані, замикані в мікросхему (24 біта), визначають шпаруватість сигналу вихідних портів OUTR, OUTG, OUTB, що керують світлодіодами - застосовується PWM (ШИМ, широтно-імпульсна модуляція), так що від шпаруватості імпульсів вихідних портів залежить яскравість кожного каналу. Всі мікросхеми в ланцюжку синхронно надсилають прийняті дані на кожен сегмент, коли надійде сигнал скидання на вхідний порт DIN. Далі знову прийматимуться нові дані після завершення сигналу скидання. До надходження нового сигналу скидання управляючі сигнали портів OUTR, OUTG, OUTB залишаються постійними. Мікросхема передає наявні дані PWM на порти OUTR, OUTG, OUTB після прийому сигналу скидання низького рівня ще протягом 50 мкс.

Часто мікросхема WS2811 вбудовується прямо в корпус RGB-світлодіода (це рішення застосовують у популярних світлодіодних стрічках), такий світлодіод називається 5050 RGB LED.

Окремо мікросхема WS2811 поставляється у корпусах SOP8 та DIP8.

У таблиці нижче показано призначення ніжок WS2811.

№	Мнемоніка	Опис функції виводу
1	OUTR	Вихідний сигнал PWM для керування яскравістю червоного світлодіода (Red).
2	OUTG	Вихідний сигнал PWM для керування яскравістю зеленого світлодіода (Green).
3	OUTB	Вихідний сигнал PWM для керування яскравістю синього світлодіода (Blue).
4	GND	Земля, загальний дріт, мінус живлення.
5	DOUT	Вихід сигналу даних (для каскадування мікросхем).
6	DIN	Вхід сигналу даних.
7	SET	Встановлення низькошвидкісного режиму роботи мікросхеми (підключення SET до VDD) або високошвидкісного режиму (коли ніжка SET нікуди не підключена).
8	VDD	Плюс напруги живлення.

Параметр	Мнемоніка	Значення	Од. змін.
Напруга живлення	VDD	+6.0 .. +7.0	V
Вихідна напруга	VOUT	12	V
Вхідна напруга	VI	-0.5 .. VDD+0.5	V
Робоча температура	Topt	-25 .. +85	oC
Температура зберігання	Tstg	-55 .. +150	oC

Примітка: якщо напруга на висновках перевищить максимальне значення, це може незворотно пошкодити мікросхему.

[Електричні характеристики]

[Динамічні характеристики]

TA = -20 .. +70oC, VDD = 4.5 .. 5.5V, VSS = 0V, якщо не вказано щось інше.

Параметр	Мнемоніка	Умова	MIN	NOM	MAX	Од. змін.
Робоча частота	Fosc1	-	-	400	-	КГц
	Fosc2	-	-	800	-	КГц
Затримка передачі (час розповсюдження сигналу)	tPLZ	CL=15 пФ, DIN->DOUT, RL=10 ком	-	-	300	нс
Час спаду	tTHZ	CL=300 пФ, OUTR/OUTG/OUTB	-	-	120	мкс
Швидкість передачі даних	FMAX	Добре 50%	400	-	-	кбіт/с
Вхідна ємність	CI	-	-	-	15	пФ

[Інтервали часу для режиму низької швидкості (Low Speed ​​mode)]

У цій таблиці показані інтервали часу, якими кодуються біти даних 0 та 1, і сигнал скидання.

Примітка: для режиму високої швидкості всі інтервали часу зменшуються в 2 рази, але час скидання залишається незмінним.

Діаграми пояснюють принципи кодування та передачі даних.

Мікроконтролер посилає дані для мікросхем D1, D2, D3 та D4. Мікросхеми з'єднані в ланцюжок, і дані, які проходять через них (DIN -> DOUT), відновлюються та посилюються. При цьому від послідовності даних щоразу відрізається по 24 біта даних, які призначені саме цій мікросхемі після проходження масиву даних для всіх мікросхем слід сигнал скидання RES (імпульс лог. 0 з тривалістю не менше 50 мкс). Після цього прийнятий рівень яскравості (24 біти на мікросхему) передається на виходи PWM OUTR, OUTG, OUTB. Ось так складено послідовність 24 біт, яка кодує рівні яскравості каналів OUTR, OUTG, OUTB мікросхеми (старший MSB біт йде першим):

R7

R6

R5

R4

R3

R2

R1

R0

G7

G6

G5

G4

G3

G2

G1

G0

B7

B6

B5

B4

B3

B2

B1

B0

[Стандартні схеми включення]

У цьому прикладі кожен канал у світлодіоді RGB управляється постійним струмом 18.5 мА, яскравість світлодіоду при цьому визначається шпаруватістю PWM (ШІМ). Завдяки стабілізації струму при зниженні напруги живлення світлодіоди зберігають свою яскравість та колірну температуру. Для того, щоб пульсації напруги живлення не впливали на роботу мікросхеми, рекомендується використовувати ланцюжок, що фільтрує, що складається з послідовного резистора номіналом на більше 100 Ом і блокуючого конденсатора ємністю порядку 0.1 мкФ. Для запобігання відбиття сигналу і для забезпечення можливості гарячого з'єднання в ланцюг сигналу повинен бути включений послідовний резистор номіналом 33 Ом.

Як і попередньому прикладі, світлодіоди управляються стабілізованим струмом 18.5 мА. R1 використовується для нормальної роботи внутрішнього стабілізатора напруги мікросхеми, його номінал має бути 2.7 кОм. Зазвичай на червоному світлодіоді завжди падає менша напруга при тому ж струмі, ніж на світлодіодах інших кольорів, і червоний світлодіод світиться яскравіше. Тому канал OUTR повинен мати додатковий резистор RR, опір якого можна розрахувати за такою формулою:

12 - (3 * VLEDR)RR = ------------- ком 18.5

У цій формулі VLEDR дорівнює падінню напруги на одному світлодіоді червоної групи (зазвичай дорівнює 1.8V..2V).

[Як влаштовано світлодіодну RGB-стрічку]

На фото показана звичайна вологозахищена світлодіодна стрічка RGB, побудована на основі технології мікросхем WS2811 (WS2811 waterproof LED Strip) довжиною 5 метрів, модель GE60RGB2811C. Зазвичай така стрічка поставляється намотаною на бобіну, разом із кріпленням для монтажу на стіну. Для живлення стрічки потрібне джерело стабілізованої напруги 5V 18A (споживання потужності 18 Вт на 1 метр). На кінцях стрічки встановлені конектори вхід тата (сюди заходить цифровий сигнал і має бути підключено живлення) та вихід мама (звідси виходить цифровий сигнал і тут також може бути підключено живлення), завдяки чому стрічки можна з'єднувати один з одним для збільшення загальної довжини.

Стрічка зібрана на стрічці з тонкого текстоліту (гнучка двостороння друкована плата) та влаштована так, що стрічку можна обрізати у будь-якому місці для отримання потрібного розміру.

Для керування RGB світлодіодною стрічкою використовують спеціальні контролери, які програмуються від комп'ютера через USB або за допомогою картки SD. Контролер може задавати складний автоматичний алгоритм управління стрічкою, деякі можуть навіть працювати як музика кольорів - за допомогою вбудованого мікрофона аналізують звук і в такт мелодії керують кольором стрічки.

Всім доброго доби. Спочатку скажу, що ідея зв'язати RGB LED Controller для стрічки з розумним пультом далеко не нова і народилася у мене досить давно. Але в цій публікації хотілося б акцентувати увагу на простоті задуму та дешевизні її реалізації. Як завжди пропоную подивитися вам відеоролик з мого каналу про втілення цієї невеликої ідеї в життя, а вже потім перейти до текстової частини огляду, там багато того, про що я не сказав у ролику. Незважаючи на те, що ролик вийшов відносно коротким, для вашої зручності я написав навігацію.

0:00 - 3:43 - Розпакування контролерів та теорія
3:44 - 6:15 - Підключення та переробка конекторів
6:16 - 6:45 - Перевірка роботи
6:46 - 8:57 - Біндинг LED стрічки на Xiaomi Remote 360
8:58 - 9:32 - Висновок та демонстрація

Контролер для RGB LED стрічки -

Контролери я купив на AliExpress за кожен, розумний пульт Xiaomi Remote 360 ​​я придбав там же вже дуже давно - його вартість складає приблизно .

Враховуючи, що таких контролерів можна купити під будь-яку LED стрічку та запрограмувати на роботу з Xiaomi Remote 360, при цьому ІЧ канали по кольорах будуть конфліктувати не дуже часто, цілком спокійно можна віддати пріоритет такому рішенню порівняно з розумною LED стрічкою Xiaomi Yeelight. Вона звичайно має власний плагін і варіювання колірних рішень представлено у більшому обсязі, але її вартість і довжина, висувають у пріоритет все ж таки моє просте рішення.

Розумна LED стрічка Xiaomi Yeelight -або

При виборі контролера для LED стрічки відразу ж вирішив відмістити всі контролери, які мають власне софтове забезпечення та працюють по Bluetooth або Wi-Fi, оскільки нам у даному випадку цікава робота в рамках екосистеми розумного будинку Xiaomi.

Був у мене Wi-Fi контролер, який раніше стояв на цій LED стрічці. Він чи конфліктував з моїм роутером, чи з коробки був кривою і дуже довго відповідав на сигнали сенсорного пульта, а в більшості випадків взагалі ніяк не реагував, ловив незрозумілі Wi-Fi і включався самостійно. В інтернеті так нічого і не знайшов щодо його програмування і вирішення цієї проблеми після чого розлучився з ним, якраз після цього спала на думку ідея реалізувати подібного роду інтеграцію.

Тепер перейдемо безпосередньо до самого контролера. Він являє собою невелику плату з чіпами, за допомогою яких здійснюється змішання кольорів типу RGB Сurves. Плата має виведений приймач ІЧ сигналу, припаяний роз'єм для підключення живлення, розведення на три колірні канали та плюс. Все це зібрано у невеликий білий пластиковий корпус. Вникати особливо плати я не збираюся, просто тому що не володію особливими знаннями в мікросхемах і не розумітиму, зрештою нам цікава виключно робота даного контролера в рамках системи розумного будинку Xiaomi, а не його нутрощі.

При підключенні контролера до стрічки виникли невеликі проблеми в тому, що я, на жаль, не подивився на конектори підключення при покупці і вони виявилися однаковими, тому довелося швидко поміняти конектор на контролері на тату, донором само собою з'явився старий контролер. Можна було звичайно скрутити дроти на пряму, але мені потрібно було, щоб контролер у разі чого міг мобільно переміститися і керувати іншою стрічкою. Для зачистки тонких контактів краще використовувати спеціальний стрипер, та й чи вчинити так, як я запропонував і зробив на відео.

Стріпер для зачистки проводки -

Так само в побуті при роботі з тонкою проводкою LED стрічок краще мати термозбіжні трубки, яких у мене теж не виявилося.

Термоусадкові трубки для ізоляції проводки.

Пульти у подібного роду контролерів практично всі однакові відмінністю є наявність ключів або кнопок, які дозволяють робити вибір того чи іншого кольору, а також включати програми варіювання кольорів. У моєму випадку це пульт на 44 ключі, більшість із яких запрограмовані. При цьому оскільки контролери досить дешеві, можливе повторення ІЧ сигналів на різних клавішах різних контролерів. Тобто, наприклад, ІЧ сигнал з пульта одного контролера, який відповідає за включення червоного кольору, може включати режим переливання кольорів на іншому контролері і навпаки. Також вони можуть конфліктувати із пультом від телевізора.

Другий контролер я підключив до LED-стрічки, яка підсвічує рамки телевізора. Оскільки донорного конектора на «тата» у мене не виявилося довелося скручувати дроти на пряму.

LED стрічка на телевізорі перекочувала зі столу, оскільки багато світлодіодів вийшли з ладу і не адекватно реагували на команди контролера. Ретуш рамок телевізора вирішила цю проблему і виглядає підсвічування в такому положенні цілком придатно. Надалі планую замінити її на залишки LED стрічки, розташованої нині на столі.

Тепер зв'язуємо контролер LED стрічки з Xiaomi Remote 360 ​​надалі ця зв'язка дозволить не просто дистанційно керувати LED стрічкою зі смартфона, але й задавати сценарії з використанням .

Для зв'язування контролера та розумного пульта Xiaomi Remote 360 ​​переходимо в додаток mi home – add devises – плагін керування пультом.

Потім знизу вибираємо найпершу іконку з двома накладеними пультами один на одного – це режим простого біндингу пульта, при якому кожну кнопку на пульті потрібно програмувати окремо.

Натискаємо на зображення першого пульта ➜ натискаємо плюс ➜ вводимо назву кнопки натискаємо далі.

після з'явиться картинка, що вказує на необхідність натиснути програмовану кнопку на пульті, повторюємо операцію та програмуємо всі необхідні кольори ➜ після натискаємо на кнопку у верхньому правому кутку, підтверджуючи створення нового пульта та кнопок, які ми запрограмували.

З мінусів можна відзначити відсутність анімації натискання кнопки - свого роду анімованого тумблера, за наявності якого можна було б розуміти який прилад працює, а який ні, включаючи його віддалено і не маючи можливості візуально його спостерігати.

Загалом такі нюанси з підсвічуванням різних об'єктів LED стрічкою в моїй кімнаті. Від себе можу сказати, що експериментувати з такими рішеннями мені подобається. Контролери та LED стрічки я однозначно рекомендую до придбання для аналогічних і подібних до цього рішень. Ну, а тепер пропоную подивитися ряд фоток і оцінити естетику, що вийшла.

Дякуємо за перегляд, не забувайте підписуватися на та коментувати ролики, там буде багато нового та цікавого контенту.

Не працює