Arduino e o IC do driver de LED TLC5940 PWM: 7 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Neste artigo, vamos examinar o IC do driver de LED de 16 canais TLC5940 da Texas Instruments. Nossa razão para fazer isso é demonstrar outra maneira mais fácil de acionar muitos LEDs - e também servos. Primeiro, aqui estão alguns exemplos do TLC5940. Você pode solicitar o TLC5940 da PMD Way com entrega gratuita em todo o mundo.

O TLC5940 está disponível na versão DIP e também para montagem em superfície. É realmente uma parte conveniente, permitindo ajustar o brilho de dezesseis LEDs individuais via PWM (modulação por largura de pulso) - e você também pode conectar mais de um TLC5940 para controlar ainda mais.

Durante este tutorial, vamos explicar como controlar um ou mais ICs TLC5940 com LEDs e também ver como controlar os servos. Neste ponto, baixe uma cópia do TLC5940 (.pdf), pois você o consultará neste processo. Além disso, baixe e instale a biblioteca TLC5940 Arduino de Alex Leone, que pode ser encontrada aqui. Se você não tiver certeza de como instalar uma biblioteca, clique aqui.

Etapa 1: construir um circuito de demonstração TLC5940

O circuito a seguir é o mínimo necessário para controlar dezesseis LEDs de seu Arduino ou compatível. Você pode usá-lo para experimentar várias funções e ter uma ideia do que é possível. Você vai precisar de:

• Um Arduino Uno ou placa compatível
• 16 LEDs normais de uso diário que podem ter uma corrente direta de até 20 mA
• um resistor de 2 kΩ (mais ou menos 10%)
• uma cerâmica de 0,1uF e um capacitor eletrolítico de 4,7uF

Observe a orientação do LED - e lembre-se de que o TLC5940 é um driver de LED de ânodo comum - então todos os ânodos de LED são conectados juntos e, em seguida, a 5V.

Passo 2:

Para este circuito em particular, você não precisa de uma fonte de alimentação externa de 5 V - no entanto, você pode precisar de uma no futuro. O objetivo do resistor é controlar a quantidade de corrente que pode fluir pelos LEDs. O valor do resistor necessário é calculado com a seguinte fórmula:

R = 39,06 / Imax onde R (em Ohms) é o valor do resistor e Imax (em Amps) é a quantidade máxima de corrente que você deseja que passe pelos LEDs.

Por exemplo, se você tiver LEDs com uma corrente direta de 20 mA - o cálculo do resistor seria: R = 39,06 / 0,02 = 1803 Ohms. Depois de montar o circuito - abra o IDE do Arduino e carregue o esboço BasicUse.pde que está na pasta de exemplo da biblioteca TLC5940.

Você deve ver uma saída semelhante à mostrada no vídeo.

Etapa 3: Controlando o TLC5940

Agora que o circuito funciona, como controlamos o TLC5940? Em primeiro lugar, as funções obrigatórias - incluem a biblioteca no início do esboço com:

#include "Tlc5940.h"

e inicializar a biblioteca colocando o seguinte em void setup ():

Tlc.init (x);

x é um parâmetro opcional - se você quiser definir todos os canais para um certo brilho assim que o esboço começar, você pode inserir um valor entre 0 e 4095 para x na função Tlc.init ().

Agora, para ligar ou desligar um canal / LED. Cada canal é numerado de 0 a 15, e o brilho de cada canal pode ser ajustado entre 0 e 4095. Este é um processo de duas partes … Primeiro - use uma ou mais das seguintes funções para configurar os canais necessários e o respectivo brilho (PWM nível):

Tlc.set (canal, brilho);

Por exemplo, se você quiser que os três primeiros canais estejam com brilho total, use:

Tlc.set (0, 4095); Tlc.set (1, 4095); Tlc.set (2, 4095);

A segunda parte é usar o seguinte para atualizar o TLC5940 com as instruções necessárias da primeira parte:

Tlc.update ();

Se você deseja desligar todos os canais de uma vez, basta usar:

Tlc.clear ();

Passo 4:

Você não precisa chamar um TLC.update () após a função limpar. A seguir está um esboço de exemplo rápido que define os valores de brilho / PWM de todos os canais em diferentes níveis:

#include "Tlc5940.h" void setup () {Tlc.init (0); // inicializa o TLC5940 e desativa todos os canais}

void loop ()

{para (int i = 0; i <16; i ++) {Tlc.set (i, 1023); } Tlc.update (); atraso (1000); para (int i = 0; i <16; i ++) {Tlc.set (i, 2046); } Tlc.update (); atraso (1000); para (int i = 0; i <16; i ++) {Tlc.set (i, 3069); } Tlc.update (); atraso (1000); para (int i = 0; i <16; i ++) {Tlc.set (i, 4095); } Tlc.update (); atraso (1000); }

A capacidade de controlar o brilho individual para cada canal / LED também pode ser útil ao controlar LEDs RGB - você pode então selecionar facilmente as cores necessárias por meio de diferentes níveis de brilho para cada elemento. Uma demonstração é mostrada no vídeo.

Etapa 5: usando dois ou mais TLC5940s

Você pode conectar em cadeia vários TLC5940s para controlar mais LEDs. Primeiro - conecte o próximo TLC5940 ao Arduino conforme mostrado no circuito de demonstração - exceto conectar o pino SOUT (17) do primeiro TLC5940 ao pino SIN (26) do segundo TLC5940 - conforme os dados viajam do Arduino, através o primeiro TLC5940 para o segundo e assim por diante. Em seguida, repita o processo se você tiver um terceiro, etc. Não se esqueça do resistor que define a corrente!

Em seguida, abra o arquivo tlc_config.h localizado na pasta da biblioteca TLC5940. Altere o valor de NUM_TLCS para o número de TLC5940s conectados entre si, salve o arquivo e exclua também o arquivo Tlc5940.o também localizado na mesma pasta. Finalmente reinicie o IDE. Você pode então referir-se aos canais do segundo e outros TLC5940 sequencialmente a partir do primeiro. Ou seja, o primeiro é 0 ~ 15, o segundo é 16 ~ 29 e assim por diante.

Etapa 6: Controlando Servos com o TLC5940

Como o TLC5940 gera saída PWM (modulação por largura de pulso), ele também é ótimo para acionar servos. Assim como os LEDs - você pode controlar até dezesseis de uma vez. Ideal para criar robôs semelhantes a aranhas, relógios estranhos ou fazer algum barulho.

Ao escolher seu servo, certifique-se de que ele não consuma mais de 120 mA ao operar (a corrente máxima por canal) e também preste atenção à seção "Gerenciando corrente e calor" no final deste tutorial. E use alimentação externa com servos, não confie na linha 5V do Arduino.

Para conectar um servo é simples - a linha GND se conecta ao GND, o 5V (ou cabo de tensão de alimentação) se conecta ao seu 5v (ou outra fonte adequada) e o pino de controle do servo se conecta a uma das saídas do TLC5940. Finalmente - e isso é importante - conecte um resistor de 2,2kΩ entre o (s) pino (s) de saída do TLC5940 sendo usado e 5V. Controlar um servo não é tão diferente de um LED. Você precisa das duas primeiras linhas no início do esboço:

#include "Tlc5940.h" #include "tlc_servos.h"

então o seguinte em void setup ():

tlc_initServos ();

Em seguida, use a seguinte função para selecionar qual servo (canal) operar e o ângulo necessário (ângulo):

tlc_setServo (canal, ângulo);

Assim como os LEDs, você pode agrupar alguns deles e, em seguida, executar o comando com:

Tlc.update ();

Então, vamos ver tudo isso em ação. O seguinte esboço de exemplo varre quatro servos em 90 graus:

#include "Tlc5940.h" #include "tlc_servos.h"

void setup ()

{tlc_initServos (); // Observação: isso reduzirá a frequência PWM para 50Hz. }

void loop ()

{para (ângulo interno = 0; ângulo = 0; ângulo--) {tlc_setServo (0, ângulo); tlc_setServo (1, ângulo); tlc_setServo (2, ângulo); tlc_setServo (3, ângulo); Tlc.update (); atraso (5); }}

O vídeo mostra este esboço em ação com quatro servos.

Se seus servos não estão girando no ângulo correto - por exemplo, você pede 180 graus e eles giram apenas 90 graus ou por aí, um pouco de trabalho extra é necessário.

Você precisa abrir o arquivo tlc_servos.h localizado na pasta da biblioteca TLC5940 Arduino e experimentar os valores de SERVO_MIN_WIDTH e SERVO_MAX_WIDTH. Por exemplo, altere SERVO_MIN_WIDTH de 200 para 203 e SERVO_MAX_WIDTH de 400 para 560.

Etapa 7: Gerenciando Corrente e Calor

Conforme mencionado anteriormente, o TLC5940 pode lidar com um máximo de 120 mA por canal. Depois de algumas experiências, você pode notar que o TLC5940 esquenta - e tudo bem.

Observe que há um limite máximo para a quantidade de energia que pode ser dissipada antes de destruir a peça. Se você estiver usando apenas LEDs comuns ou servos menores, a energia não será um problema. No entanto, se você está planejando usar o TLC5940 ao máximo, analise as notas fornecidas pelos autores da biblioteca.

Conclusão

Mais uma vez, você está prestes a controlar uma parte incrivelmente útil com seu Arduino. Agora, com um pouco de imaginação, você pode criar todos os tipos de exibições visuais ou se divertir com muitos servos.

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