Introdução ao LED RGB NeoPixel / WS2812: 8 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

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Neste Instructable, exploraremos sobre o LED RGB endereçável (WS2812) ou popularmente conhecido como Adafruit NeoPixel. NeoPixel é uma família de anéis, tiras, placas e bastões de LEDs em miniatura coloridos e pulsantes. Eles são encadeados de um para o outro para que você possa alimentar e programar uma longa linha de NeoPixels juntos para formar uma sequência infinita de LEDs. Você pode usar essas faixas de LED para adicionar efeitos de iluminação complexos a qualquer projeto.

Você pode encontrar todos os meus projetos em:

Eles vêm com um minúsculo pacote de montagem em superfície 5050 (5 mm x 5 mm) que inclui três LEDs brilhantes (vermelho, verde e azul) e um chip de driver integrado (WS2811). Requer apenas uma entrada de dados para controlar o estado, brilho e cor de todos os três LEDs. Ao conectar o pino de saída de dados ao pino de entrada de dados das próximas tiras, é possível encadear os LEDs em um comprimento teoricamente arbitrário.

Com combinações de valores RGB (0 - 255), você pode reproduzir praticamente qualquer cor, portanto, de certa forma, um LED RGB controlável é um LED universal.

Etapa 1: Peças e ferramentas usadas

Partes:

1. 8 x 8 Neo Matrix (Banggood)

2. Arduino Uno (Amazon)

3. Fonte de alimentação 5V / 2A (Amazon)

4. DC Jack (Amazon)

5. Jumper Wires (Amazon)

6. Matriz flexível WS2812 de 8 x 32 (Sparkfun)

Ferramentas:

1. Ferro de soldar (Amazon)

2. Cortador de fio / descascador (Amazon)

Etapa 2: Tipo de faixa de LED RGB

Existem 2 tipos principais de faixa de LED RGB: faixa analógica e faixa digital

1. Tira analógica:

Todos os LEDs nas tiras são conectados em paralelo, então ele age como um único LED tricolor. Você pode definir uma cor específica para todas as tiras / cadeias. Eles são muito fáceis de usar e baratos, mas a limitação neste tipo de As fitas de LED significam que você não pode controlar as cores individuais dos LEDs.

Em cada uma dessas tiras, você verá (da esquerda para a direita) primeiro o LED, seguido por um resistor SMD.

2. Tira digital:

Uma tira digital é que você endereça cada LED individualmente e trabalha de forma diferente. Eles têm um chip para cada LED, para usar a faixa você tem que enviar dados codificados digitalmente para os chips. Devido à complexidade extra do chip, eles são mais caros.

Observe as setas que indicam a direção dos dados. Se você conectar a faixa na direção reversa, ela não funcionará.

Etapa 3: Tipos de faixa LED RGB endereçável

O LED endereçável vem com diferentes números de modelo, como WS2801, WS2811, WS2812 ou WS2812B. Se você é novo neste tipo de LED, pode se confundir entre eles. Portanto, vamos identificá-los primeiro. Basicamente, WS2801 e WS2811 são o nome do IC que pode controlar no máximo 3 LEDs. No entanto, WS2812 é uma versão aprimorada na qual um IC WS2811 é integrado diretamente em um pacote de LEDs RGB 5050. O modelo mais recente é WS2812B.

Neste tutorial, usaremos o modelo mais recente WS2812B.

Fonte da imagem: Adafruit, Sparkfun, Polou

Etapa 4: pinos WS2801 e WS2811 / WS2812

O modelo WS2801 tem 4 pinos de entrada (Vcc, GND, Data, Clock) enquanto o modelo WS2811 e WS2812 tem apenas 3 pinos

(Vcc, GND e dados)

PIN - WS2801

5V -> Potência (+ 5V)

CI -> Entrada de sinal de relógio

CO -> Saída de sinal de relógio

DI -> Entrada de Dados

DO -> Saída de Dados

GND -> Ground

PIN WS2812

5V -> Energia (+ 5V) CI -> N / A

CO -> N / A

DI -> Entrada de Dados

DO -> Saída de Dados

GND -> Ground

Etapa 5: Fonte de alimentação

Antes de iniciar qualquer projeto de faixa de LED, a primeira coisa que você precisa pensar é a fonte de alimentação. Um desses LED RGB contém 3 LEDs (vermelho, azul e verde). Sabemos que um único LED consome aproximadamente 20mA de corrente em seu brilho máximo. Portanto, um único LED WS2812 pode consumir 3 x 20mA = 60mA com brilho máximo - branco.

Posso executar diretamente pelo Arduino?

A resposta é simplesmente não. Como a quantidade de corrente necessária para toda a faixa será muito maior do que o seu Arduino pode suportar.

Você precisa de uma fonte de alimentação regulada separada para isso. A fonte de alimentação deve fornecer a tensão correta e ser capaz de fornecer corrente suficiente. Na maioria das fitas WS2812, a tensão operacional é de 5 volts DC.

Exemplo: Para a matriz WS2812 8 x 8 (64 LEDs), você precisa de 64 x 60mA = 3840 mA (3,84 A) em todos os LEDs configurados para seu brilho máximo (cor branca). Mas não é aconselhável manter o brilho mais baixo para obter o máximo de vida.

Eu posso recomendar para definir o brilho abaixo de 50%. Então você precisa de 3,84 x 0,5 = 1,92 A

Portanto, tomando alguma margem, a fonte de alimentação recomendada é 5V / 2A.

Etapa 6: Preparando a Fonte de Alimentação

É muito fácil controlar a faixa de LED WS2812B sem circuitos extras e componentes discretos. Se você tem um Arduino, fonte de alimentação de 5 V e alguns fios de jumpers, você pode brincar com ele.

Preparando a fonte de alimentação:

Usei uma fonte de alimentação regulada de 5 V / 2 A para executar os LEDs NeoPixel.

Precisamos de duas conexões GND: uma para a faixa de LED e outra para o Arduino. Portanto, soldei dois fios no terminal negativo e um fio no terminal positivo do conector DC.

Conexão Arduino:

A conexão do Arduino é muito fácil.

Faixa de LED DIN -> Arduino D6

Fonte de alimentação GND -> Arduino GND

Se você estiver usando a fonte de alimentação externa para alimentar a faixa de LED e o Arduino, deverá conectar a fonte de 5 V ao pino de 5 V do Arduino.

Boas práticas de acordo com Adafruit:

1. Adicionar um capacitor grande (1000 µF, 6,3 V ou superior) nos terminais + e -. Isso evita que o surto inicial de corrente danifique os pixels.

2. Adicionar um resistor de 300 a 500 Ohm entre o pino de dados do microcontrolador e a entrada de dados no primeiro NeoPixel pode ajudar a prevenir picos de tensão que poderiam danificar seu primeiro pixel. Adicione um entre seu micro e NeoPixels.

3. Ao conectar NeoPixels a qualquer fonte de alimentação ativa ou microcontrolador, SEMPRE CONECTE O TERRENO (-) ANTES DE QUALQUER MAIS. Por outro lado, desconecte o aterramento por último ao separar.

Etapa 7: Conduzindo uma Neo Matrix 8x8

A matriz de LED contém 64 LEDs RGB que usam o driver WS8211. Cada pixel é endereçável individualmente e você precisará de apenas um pino do Arduino para controlar todos os LEDs.

No verso da matriz, existem duas portas: Entrada (3pins) e Saída (3pins).

A porta de entrada está conectada ao Arduino e à fonte de alimentação externa de 5 V. A conexão é a seguinte

Matrix Arduino

DIN D6

GND GND

Fonte de alimentação matricial

5V- 5V

GNDGND

Nota: Você não deve se esquecer de conectar o GND da fonte de alimentação e do Arduino.

Agora ligue o circuito e carregue o código para assistir a algumas animações. Eu configurei o brilho dos LEDs para cerca de 30%.

Código Arduino:

O código e as bibliotecas estão anexados ao arquivo zip. Faça o download. Você pode assistir ao vídeo para saber como usar o Software.

Etapa 8: Conduzindo uma MATRIX RGB 8X32 WS2812 Flexível

A matriz flexível 8x32 é muito legal. Eu comprei na Sparkfun. Você pode criar animações, jogos ou mesmo incorporá-los em um divertido projeto de e-têxteis. Além de tudo isso, graças ao seu verso flexível, este LED Matrix pode ser dobrado e curvado para caber em quase todas as superfícies curvas.

A conexão com o arduino é semelhante à de outra matriz / faixa de LED NeoPixel.

O Matrix vem com fios de terminal, portanto, não há necessidade de soldar.

Amarelo: GND

Vermelho: + 5V

Verde: Dados

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