Kontrolisanje adresabilne LED trake preko Arduina

Adresabilna LED traka i Arduino će pomoći da se ukrasi unutrašnjost kuće, stvori posebna atmosfera, napravi oznaka na izlogu. Iz članka ćete naučiti o povezivanju i upravljanju trakom, kako da proverite i flešujete traku, koji efekti se postižu.

U Arduino adresibilnoj LED traci, osvetljenost i režim rada svake diode se posebno podešavaju.

Takvi uređaji imaju mnoge prednosti.

• Mogu se koristiti za pametno osvetljenje. Neće biti teško sastaviti dinamičko pozadinsko osvetljenje, puzeću liniju ili upaliti svetlo po rasporedu. Povežite dodatne module, na primer, senzor pokreta, a kada uđete u prostoriju, svetlo će početi. Takođe, njihov rad se može kontrolisati daljinski sa daljinskog upravljača i pametnog telefona.
• Lako se prilagođava. Možete sami pisati programe za rad ili koristiti gotove šablone.
• LED trake su pouzdane i izdržljive. Ne zagrevaju se i ne zahtevaju visoke troškove energije.
• Pristupačnost je još jedan plus. Diodne trake su rasprostranjene na tržištu, neće biti teško izabrati pravu. Najbudžetniji koštaju 200 rubalja. po metru, svetlije - od 500 rubalja.

Ali postoje i nedostaci.

• Potrebno je zasebno napajanje od 5 ili 12 V. Arduino jedinica može da obezbedi samo 800 mA struje, što je dovoljno samo za 13 piksela (jedan piksel troši 40-60 mA).
• Spojevi su zahtevni za kvalitet lemljenja.

Ako znate kako dobro lemiti, onda neće biti teško sastaviti kolo. A ako ne znate kako, onda je vreme da naučite. Zato slobodno počnite da birate opremu za osvetljenje.

Imajte na umu nekoliko tačaka pre kupovine.

• Broj piksela po metru. Može ih biti 30, 60, 74, 96, 100 i 144. Što ih je više, slika je bogatija, ali je traka skuplja. I što više troši energiju (snažniji i skuplji adapter za napajanje).

• Stepen sigurnosti. Za unutrašnje osvetljenje je dovoljan IP30 (zaštita od prašine). Za vlažne uslove, diode moraju biti prekrivene silikonom i stepen zaštite je IP65. A ako je traka na ulici, onda zaštita treba da bude najveća - IP67 (uređaj je potpuno skriven u silikonskoj kutiji).

• Podloga utiče na estetski doživljaj. Dolazi u crnoj (Black PCB) i beloj (White PCB).

• Postoje "ekonomične" opcije za LED trake. Označeni su slovima ECO. Ovi modeli nisu tako svetli kao uobičajeni i lošijeg su kvaliteta. Ali su jeftiniji.

Sada kada ste pronašli idealnog, pređite na montažu.

Za povezivanje je potreban adapter za napajanje. Izračunajte njegovu snagu. Da biste to uradili, pomnožite trenutnu potrošnju jednog piksela (obično 60 mA) sa brojem piksela u metru trake i njenom dužinom. Pomnožite rezultat sa radnim naponom (ovi podaci su naznačeni u oznaci). Ne zaboravite na faktor sigurnosti.

Tada snaga adaptera treba da bude:

(60 mA / 1000) (struja u A) * 60 piksela / metar * 1,5 metara * 5 V (napon) * 1,3 (napon) = 35,1 W. Zaokružite na najbliže veće - 40 vati. Takvo napajanje je potrebno ako traka sija belim svetlom. Ako ne, onda se snaga adaptera može smanjiti za 1,5-2 puta.

Pored napajanja, biće vam potrebna Arduino Uno ploča i priključne žice sa poprečnim presekom od najmanje 1,5 mm².A takođe i otpornici sa otporom od 10 kOhm i kondenzatori kapaciteta 470 μF (moguće je i više).

Kada je sve spremno, na posao.

• Pronađite početak i kraj trake. Komande se uzastopno kreću od jednog piksela do drugog, a smer njihovog kretanja je označen strelicama. Ako nema strelica, tada je kontrolni kontakt na početku označen slovima DI (digitalni ulaz), a na kraju - DO (digitalni izlaz). DO kontakt se koristi za povezivanje dodatnih traka.
• Zalemite sigurnosni otpornik od 200-500 oma. Ako napajanje iznenada nestane, struja neće teći kroz USB konektor i neće ga spaliti.
• Sastavite dijagram. Ako se uređajem upravlja sa računara, kolo bi trebalo da bude ovako.

Za autonomni rad ili kontrolu sa senzora, potreban vam je jedan.

Nosite gumene rukavice i povremeno prislonite lemilicu na tlo (barem na cevi za parno grejanje).

• Ako je rastojanje između diodne trake i Arduino ploče veće od 15 cm, uvijte kontrolne DI i uzemljene GND žice u pigtail. Onda neće biti preuzimanja.
• U režimu koji treperi, postoje smetnje na liniji napajanja. To dovodi do nestabilnih performansi. Za izglađivanje buke, kondenzator kapaciteta 470 μF i napona od 6,3 V.
• Da bi se glatko uključilo, kolo je sastavljeno na matičnoj ploči za sklapanje kola na mikrokontrolerima. Mora da ima 3 logička nivoa N-kanalnih MOSFET-ova.

Ovako to izgleda u stvarnosti.

• Ako je traka duga, u njoj će se pojaviti gubitak napona. Zbog toga će spoljni pikseli slabo svetleti. Da biste to izbegli, napajajte spojeve 2 diodne trake ili kroz svaki metar ukupne dužine.

Ostaje samo da se proveri kolo. Da biste to uradili, napišite najjednostavniji program.

• Povežite ploču sa računarom i otvorite Arduino IDE.
• Preuzmite biblioteku ili šablon. Najpoznatije biblioteke su FastLED i Adafruit NeoPixel.

1. FastLED je veoma raznovrstan i podržava sve Arduino verzije. Otuda i nedostatak - zauzima puno memorije, a većina funkcija neće biti od koristi.
2. Adafruit NeoPixel je dizajniran za NeoPixel prstenove, ali će raditi sa bilo kojom LED trakom. Ima manje efekata i sporiju brzinu, ali Arduino memorija je slobodnija. To znači da se više režima rada može učitati na ploču.

Sada možete implementirati sve svoje projekte.

Ako to ne uradite, onda kada flešujete uređaj, cela struja napajanja će ići na ploču. Ploča ili USB port će pregoreti.

Ali dešava se da adresna traka ne radi ispravno. Pogledajte najčešće greške.

• Ako su diode osvetljene crvenom nijansom, onda je napajanje preslabo. Ili su veze prekinute i treba ih ponovo zalemiti. Druga opcija su žice za napajanje koje su previše tanke.
• Kada uređaj greši ili radi sa artefaktima, onda je stvar u napajanju. Pokušajte da zamenite žice oklopljenim ili isključite Wi-Fi.
• Ako pikseli uopšte ne svetle, onda je najverovatnije kolo pogrešno sastavljeno. Najčešće greške: uzemljenje trake nije povezano sa uzemljenjem Arduino ploče, DI kontrolna žica ide do kraja trake, a ne do početka, žice za napajanje (5V i GND) su obrnute. U svim ovim slučajevima, dovoljno je obnoviti kolo.
• Ali ako ste spojili sklopljeni uređaj bez otpornika, onda je, najverovatnije, odmah izgoreo. Zatim morate promeniti kontrolnu ploču.

Kao što vidite, učenje Arduina je lako. A ako iznenada imate problema, onda postavljajte pitanja na forumima. Oni će vam rado pomoći (naročito ako idete pod nadimkom devojke).