Ultimative Anleitung zum Anschließen von LED-Lichtleisten an Arduino

Ultimative Anleitung zum Anschließen von LED-Lichtleisten an Arduino

Der Aufstieg der LED-Beleuchtung war stratosphärische, und es ist leicht zu verstehen, warum. Sie sind günstig in der Herstellung, verbrauchen deutlich weniger Strom als andere Beleuchtungsoptionen und werden in den meisten Fällen nicht heiß, was sie für eine Vielzahl von Anwendungen sicher macht.





Eines der gängigsten LED-Produkte ist der LED-Streifen. In diesem Artikel werden wir behandeln, wie man die beiden gängigsten Typen mit einem Arduino einrichtet. Diese Projekte sind sehr einfach, und selbst wenn Sie ein Anfänger mit Arduino oder DIY-Elektronik, können Sie dies tun.



Wir werden auch die Arduino IDE verwenden, um sie zu steuern. Dieses Projekt verwendet ein Arduino Uno, obwohl Sie fast jedes kompatible Board (wie die NodeMCU) verwenden können.





Wählen Sie Ihren Streifen

Beim Kauf von LED-Streifen gibt es einige Dinge zu beachten. An erster Stelle steht die Funktionalität. Wenn Sie die Streifen hauptsächlich für die Umgebungsbeleuchtung verwenden möchten, dann ist ein einfaches 12v RGB-LED Streifen ( SMD5050 ) wäre die richtige Wahl.

Viele dieser Streifen werden mit einer Infrarot-Fernbedienung geliefert, um sie zu steuern, obwohl wir in diesem Projekt stattdessen ein Arduino verwenden werden. Verbringen Sie ein wenig Zeit mit Shoppen, zum Zeitpunkt des Schreibens war es möglich, diese Streifen für so wenig wie zu bekommen $ 1 pro Meter .



Bildquelle: Phanu Suwannarat über Shutterstock

Dateien von einem PC auf einen anderen übertragen

Wenn Sie etwas höhere Technologie wünschen, sollten Sie die WS2811 / 12 / 12B . Diese Streifen (manchmal auch als Neopixel ) verfügen über integrierte Chipsätze, die eine individuelle Adressierung ermöglichen. Damit können sie mehr als nur Ambientebeleuchtung.



Sie können sie verwenden, um ein billiges LED-Pixel-Display von Grund auf neu zu bauen. Sie können sie sogar verwenden, um Ihre eigene persönliche Gewitterwolkenlampe für den Innenbereich herzustellen.

Diese Streifen benötigen nur 5 V, um sie mit Strom zu versorgen. Obwohl es möglich ist, kleine Mengen davon direkt von einem Arduino-Board mit Strom zu versorgen, ist es im Allgemeinen eine gute Idee, ein separates 5V-Netzteil zu verwenden, um sich vor dem Geruch von gebratenem Arduino zu schützen. Wenn Sie individuell programmierbare LEDs suchen, sind diese genau das Richtige für Sie. Zum Zeitpunkt des Schreibens sind sie für ca. verfügbar $ 4 pro Meter .



Eine andere zu berücksichtigende Sache ist, wo diese Streifen wahrscheinlich verwendet werden. Beide Arten von Streifen gibt es in unterschiedlichen Längen, LED-Dichten (die Anzahl der LEDs pro Meter) und unterschiedlichem Wetterschutz.

Achten Sie beim Betrachten von LED-Streifen auf die Nummern in der Auflistung. Normalerweise ist die erste Zahl die Anzahl der LEDs pro Meter und die Buchstaben IP gefolgt von Zahlen wird seine Wetterfestigkeit sein. Zum Beispiel, wenn in der Auflistung steht 30 IP67 , das heißt, es wird geben 30 LEDs pro Meter. Die 6 bedeutet, dass es vollständig von Staub abgedichtet ist, und die 7 bedeutet, dass es gegen zeitweiliges Untertauchen in Wasser geschützt ist. (Lerne mehr über Wetterschutz und IP-Schutzklassen .) Sobald Sie Ihren gewählten LED-Streifen haben, ist es Zeit, ihn mit einem Arduino zu verbinden. Beginnen wir mit dem SMD5050.

Verbindung herstellen

Um einen 12-V-LED-Streifen an einen Arduino anzuschließen, benötigen Sie einige Komponenten:

  • 12v RGB-LED-Streifen ( SMD5050 )
  • 1 x Arduino Uno (jedes kompatible Board reicht)
  • 3 x 10k Ohm-Widerstände
  • 3 x Logikebene N-Kanal-MOSFETs
  • 1 x Steckbrett
  • Anschlussdrähte
  • 12v Netzteil

Bevor wir die Schaltung aufbauen, reden wir über MOSFETs .

Immer wenn Sie etwas steuern, das eine höhere Spannung als Ihr Mikrocontroller hat, brauchen Sie etwas dazwischen, um zu verhindern, dass Ihr Board gebraten wird. Eine der einfacheren Möglichkeiten, dies zu tun, ist die Verwendung eines MOSFET. Durch Senden von Pulsweitenmodulation ( PWM ) Signale an die Tor Bein, ist es möglich zu kontrollieren, wie viel Kraft zwischen den ablassen und Quelle Beine. Indem Sie jede Farbe des LED-Streifens durch den MOSFET leiten, können Sie die Helligkeit jeder einzelnen Farbe auf dem LED-Streifen steuern.

Bei der Verwendung von Mikrocontrollern ist es wichtig, Komponenten auf Logikebene zu verwenden, um sicherzustellen, dass die Dinge so funktionieren, wie Sie es möchten. Stellen Sie sicher, dass Ihre MOSFETs sind Logikebene und nicht Standard .

Bauen Sie Ihre Schaltung wie folgt auf:

  1. Verbinden Sie Arduino-Pins 9 , 6 , und 5 zum Tor Beine der drei MOSFETs und verbinden Sie a 10k Widerstand in Linie mit jedem zur Masseschiene.
  2. Verbinden Sie die Quelle Beine an der Bodenschiene.
  3. Verbinden Sie die Ablassen Beine zu den Grün , Netz , und Blau Anschlüsse am LED-Streifen.
  4. Verbinden Sie die Stromschiene mit dem +12v Stecker des LED-Streifens (beachten Sie, dass in diesem Bild das Stromkabel schwarz ist, um den Farben der Anschlüsse auf meinem LED-Streifen zu entsprechen).
  5. Verbinden Sie die Arduino-Masse mit der Erdungsschiene.
  6. Verbinde deine 12V Stromversorgung zu den Stromschienen.

Die meisten LED-Streifen haben Dupont [Broken URL Removed]-Anschlüsse, die einfach anzuschließen sind. Wenn dies nicht der Fall ist, müssen Sie möglicherweise Drähte an den LED-Streifen löten. Keine Panik, wenn Sie mit dem Löten noch relativ neu sind, es ist eine einfache Aufgabe, und wir haben eine Anleitung für den Einstieg in das Löten, falls Sie es benötigen.

Wir werden unser Arduino-Board für dieses Projekt über USB mit Strom versorgen. Sie können Ihr Board auch über den VIN-Pin mit Strom versorgen, aber stellen Sie sicher, dass Sie die Leistungsbeschränkungen für Ihr Board kennen, bevor Sie dies tun.

Wenn Ihre Schaltung abgeschlossen ist, sollte sie ungefähr so ​​​​aussehen:

Nachdem Sie alles angeschlossen haben, ist es an der Zeit, eine einfache Arduino-Skizze zu erstellen, um sie zu steuern.

Blende es ein

Verbinden Sie Ihr Arduino-Board über USB mit Ihrem Computer und öffnen Sie die Arduino-IDE. Stellen Sie sicher, dass Sie die richtige Board- und Portnummer für Ihr Board im ausgewählt haben Werkzeuge > Tafel und Extras > Port Menüs. Öffnen Sie eine neue Skizze und speichern Sie sie unter einem geeigneten Namen.

Diese Skizze blendet die Lichter jeweils in einer Farbe aus, lässt sie einige Sekunden lang eingeschaltet und blendet sie dann aus, bis sie wieder ausgeschaltet sind. Sie können hier weitermachen und die Skizze selbst erstellen oder einfach herunterladen kompletter Code von GitHub.

Beginnen Sie damit, zu definieren, welche Stifte wird verwendet, um die MOSFETs zu steuern.

#define RED_LED 6
#define BLUE_LED 5
#define GREEN_LED 9

Als nächstes benötigen Sie einige Variablen. Einen Overall erstellen Helligkeit variabel, zusammen mit einer Variablen für die Helligkeit jeder einzelnen Farbe. Wir verwenden nur die Haupthelligkeitsvariable zum Ausschalten der LEDs, also stellen Sie sie hier auf den maximalen Helligkeitswert von 255 ein.

Sie müssen auch eine Variable erstellen, um zu steuern, wie schnell das Überblenden erfolgt.

int brightness = 255;
int gBright = 0;
int rBright = 0;
int bBright = 0;
int fadeSpeed = 10;

In deiner erstellen Funktion werden wir unsere Arduino-Pins auf Ausgabe setzen. Wir werden auch einige Funktionen mit einer Verzögerung von 5 Sekunden dazwischen aufrufen. Diese Funktionen gibt es noch nicht, aber keine Sorge, wir kommen zu ihnen.

void setup() {
pinMode(GREEN_LED, OUTPUT);
pinMode(RED_LED, OUTPUT);
pinMode(BLUE_LED, OUTPUT);
TurnOn();
delay(5000);
TurnOff();
}

Erstellen Sie nun die Anmachen () Methode:

void TurnOn() {
for (int i = 0; i <256; i++) {
analogWrite(RED_LED, rBright);
rBright +=1;
delay(fadeSpeed);
}

for (int i = 0; i <256; i++) {
analogWrite(BLUE_LED, bBright);
bBright += 1;
delay(fadeSpeed);
}
for (int i = 0; i <256; i++) {
analogWrite(GREEN_LED, gBright);
gBright +=1;
delay(fadeSpeed);
}
}

Diese drei zum Schleifen bringen jede Farbe über eine Zeit, die durch die FadeSpeed Wert.

Schließlich müssen Sie die erstellen Schalte aus() Methode:

void TurnOff() {
for (int i = 0; i <256; i++) {
analogWrite(GREEN_LED, brightness);
analogWrite(RED_LED, brightness);
analogWrite(BLUE_LED, brightness);

brightness -= 1;
delay(fadeSpeed);
}
}
void loop() {
}

Diese Methode wendet unsere Helligkeit auf alle drei Farbstifte variabel und reduziert diese über einen bestimmten Zeitraum auf Null. Auch hier benötigen wir eine leere Schleifenmethode, um Kompilierungsfehler zu vermeiden.

Nachdem Sie diese Skizze fertiggestellt haben, speichern Sie sie. Überprüfen Sie die Skizze und laden Sie sie auf Ihr Arduino-Board hoch. Wenn Sie Fehler erhalten, überprüfen Sie den Code erneut auf lästige Tippfehler oder fehlende Semikolons.

Jetzt sollten Sie sehen, wie Ihr LED-Streifen jede Farbe einzeln hochfährt, die weiße Farbe 5 Sekunden lang hält und dann gleichmäßig auf nichts ausblendet:

Wenn Sie Schwierigkeiten haben, überprüfen Sie Ihre Verkabelung und Ihren Code erneut.

Dieses Projekt ist ein einfacher Weg, um zu beginnen, aber die darin behandelten Ideen können erweitert werden, um eine wirklich effektive Beleuchtung zu erzielen. Mit nur wenigen weiteren Komponenten können Sie Ihren eigenen Sonnenaufgangsalarm erstellen. Wenn Sie ein Starter-Kit mit Ihrem Arduino haben, können Sie jede Taste oder jeden Sensor verwenden, um Ihre LEDs auszulösen, wenn Sie den Raum betreten, zum Beispiel:

So melden Sie sich auf Roku von Netflix ab

Nun, da wir die abgedeckt haben SMD5050s , kommen wir zum WS2812B Streifen.

Helle Ideen

Diese Streifen erfordern weniger Komponenten, um sie zum Laufen zu bringen, und es gibt einen gewissen Spielraum, welche Werte der Komponenten Sie verwenden können. Der Kondensator in dieser Schaltung sorgt dafür, dass die 5-V-LEDs eine konstante Stromversorgung erhalten. Der Widerstand stellt sicher, dass das vom Arduino empfangene Datensignal frei von Störungen ist.

Du wirst brauchen:

  • WS2811 / 12 / 12B 5V LED-Streifen (alle drei Modelle haben integrierte Chips und funktionieren ähnlich)
  • 1 x Arduino Uno (oder ähnliches kompatibles Board)
  • 1 x 220-440 Ohm Widerstand (alles zwischen diesen beiden Werten ist in Ordnung)
  • 1 x 100-1000 MikroFarad Kondensator (alles zwischen diesen beiden Werten ist in Ordnung)
  • Steckbrett und Anschlussdrähte
  • 5V Netzteil

Bauen Sie Ihre Schaltung wie im Diagramm gezeigt auf:

Beachten Sie, dass der Kondensator die richtige Ausrichtung haben muss. Sie können feststellen, welche Seite an der Erdungsschiene befestigt ist, indem Sie nach dem Minuszeichen (-) am Körper des Kondensators suchen.

Dieses Mal versorgen wir den Arduino mit dem 5V-Netzteil. Dies macht das Projekt, wenn wir fertig sind, für sich allein, obwohl es hier wichtige Dinge zu beachten gibt.

Stellen Sie zunächst sicher, dass Ihr Board 5 V Strom aufnehmen kann, bevor Sie es an die Stromquelle anschließen. Fast alle Entwicklungsboards laufen mit 5 V über den USB-Anschluss, aber die Stromeingangspins einiger können manchmal die Spannungsregler überspringen und sie in Toast verwandeln.

Außerdem sollten Sie sicherstellen, dass nicht mehrere separate Stromquellen an das Arduino angeschlossen sind. Ziehen Sie das USB-Kabel ab, wenn Sie eine externe Stromversorgung verwenden.

Nach dem Anschließen sollte es so aussehen:

Nun, da unser LED-Streifen verdrahtet ist, gehen wir zum Code über.

Warum ist mein Computer beim Start so langsam?

Tanzende Lichter

Um unser Board sicher zu programmieren, trennen Sie die WEIN Leitung von der Stromleitung. Du hängst es später wieder an.

Schließen Sie Ihr Arduino an den Computer an und öffnen Sie die Arduino IDE. Vergewissern Sie sich, dass Sie die richtige Board- und Portnummer im ausgewählt haben Werkzeuge > Tafel und Extras > Port Menüs.

Wir werden die verwenden FastLED Bibliothek, um unser Setup zu testen. Sie können die Bibliothek hinzufügen, indem Sie auf klicken Sketch > Bibliothek einschließen > Bibliotheken verwalten und suche nach FastLED. Klicken Sie auf Installieren, und die Bibliothek wird der IDE hinzugefügt.

Unter Datei> Beispiele> FastLED wähle aus DemoReel100 skizzieren. Diese Skizze durchläuft verschiedene Dinge, die mit dem gemacht werden können WS2812 LED-Streifen und ist unglaublich einfach einzurichten.

Alles, was Sie ändern müssen, ist die DATA_PIN variabel, damit es passt Stift 13 , und der NUM_LEDS Variable, um zu definieren, wie viele LEDs sich in dem von Ihnen verwendeten Streifen befinden. In diesem Fall verwende ich nur eine kleine Linie von 10 LEDs, die aus einem längeren Streifen geschnitten sind. Verwenden Sie mehr für eine größere Lichtshow!

Das ist es! Laden Sie die Skizze auf Ihr Board hoch, trennen Sie das USB-Kabel und schalten Sie Ihr 5-V-Netzteil ein. Schließen Sie schließlich die VIN des Arduino wieder an die Stromleitung an und sehen Sie sich die Show an!

Wenn nichts passiert, überprüfen Sie Ihre Verkabelung und ob Sie den richtigen Arduino-Pin in der Demo-Skizze angegeben haben.

Endlose Möglichkeiten

Die Demoskizze zeigt einige der vielen möglichen Kombinationen von Effekten, die mit den WS2812-Strips erzielt werden können. Sie sind nicht nur eine Verbesserung gegenüber herkömmlichen LED-Streifen, sondern können auch praktisch eingesetzt werden. Ein gutes nächstes Projekt wäre baue dein eigenes ambilight für Ihr Mediacenter.

Obwohl diese Streifen definitiv funktionaler sind als die SMD5050s, sollten Sie die standardmäßigen 12-V-LED-Streifen noch nicht außer Acht lassen. Sie sind preislich unschlagbar und es gibt eine Vielzahl von Anwendungen für LED-Lichtleisten .

Das Erlernen der Arbeit mit LED-Streifen ist eine gute Möglichkeit, sich mit der grundlegenden Programmierung auf dem Arduino vertraut zu machen, aber der beste Weg, um zu lernen, ist das Basteln. Ändern Sie den obigen Code und sehen Sie, was Sie tun können! Wenn dir das alles zu viel war, beginne mit diese Arduino-Projekte für Anfänger .

Bildnachweis: mkarco/Shutterstock

Teilen Teilen Tweet Email Canon vs. Nikon: Welche Kameramarke ist besser?

Canon und Nikon sind die beiden größten Namen in der Kamerabranche. Aber welche Marke bietet die bessere Auswahl an Kameras und Objektiven?

Weiter lesen Verwandte Themen
  • Heimwerken
  • Arduino
  • LED-Leiste
  • LED Lichter
Über den Autor Ian Buckley(216 veröffentlichte Artikel)

Ian Buckley lebt als freiberuflicher Journalist, Musiker, Performer und Videoproduzent in Berlin. Wenn er nicht gerade schreibt oder auf der Bühne steht, bastelt er an DIY-Elektronik oder Code herum, in der Hoffnung, ein verrückter Wissenschaftler zu werden.

Mehr von Ian Buckley

Abonniere unseren Newsletter

Abonnieren Sie unseren Newsletter für technische Tipps, Rezensionen, kostenlose E-Books und exklusive Angebote!

Klicken Sie hier, um sich zu abonnieren