Guia definitivo para conectar faixas de luz de LED ao Arduino

Guia definitivo para conectar faixas de luz de LED ao Arduino

A ascensão da iluminação LED foi estratosférica e é fácil perceber porquê. Eles são baratos para produzir, consomem muito menos energia do que outras opções de iluminação e, na maioria dos casos, não esquentam, tornando-os seguros para uma variedade de usos.





Um dos produtos de LED mais comuns é a faixa de LED. Neste artigo, abordaremos como configurar os dois tipos mais comuns com um Arduino. Esses projetos são muito simples, e mesmo se você for um iniciante com Arduino ou eletrônicos DIY, você poderá fazer isso.



Também usaremos o IDE do Arduino para controlá-los. Este projeto usa um Arduino Uno, embora você possa usar quase qualquer placa compatível (como a NodeMCU).





Escolha sua tira

Ao comprar fitas de LED, há algumas coisas a se considerar. O primeiro é a funcionalidade. Se você está planejando usar as tiras principalmente para iluminação ambiente, um simples 12v RGB LED faixa ( SMD5050 ) seria a escolha certa.

Muitas dessas tiras vêm com um controle remoto infravermelho para controlá-las, embora neste projeto iremos usar um Arduino para controlá-las. Gaste um pouco de tempo comprando por aí, na hora de escrever era possível conseguir essas tiras por apenas $ 1 por metro .



Crédito da imagem: phanu suwannarat via Shutterstock

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Se você quiser algo um pouco mais tecnológico, considere o WS2811 / 12 / 12B . Essas tiras (às vezes chamadas de Neopixels ) têm chipsets integrados que permitem que sejam endereçados individualmente. Isso significa que eles são capazes de mais do que apenas iluminação ambiente.



Você pode usá-los para construir uma tela de pixel LED barata a partir do zero. Você pode até mesmo usá-los para fazer sua própria lâmpada de nuvem de tempestade interna.

Essas tiras requerem apenas 5v para alimentá-las. Embora seja possível alimentar pequenas quantidades deles diretamente de uma placa Arduino, geralmente é uma boa ideia usar uma fonte de alimentação de 5 V separada para evitar o cheiro de Arduino frito. Se você está procurando LEDs programáveis ​​individualmente, estes são para você. No momento da redação, eles estão disponíveis por cerca de $ 4 por metro .



Outra coisa a considerar é onde essas tiras provavelmente serão usadas. Ambos os tipos de tira vêm em comprimentos variados, densidades de LED (o número de LEDs por metro) e diferentes graus de proteção contra intempéries.

Ao olhar para as tiras de LED, preste atenção aos números na lista. Normalmente, o primeiro número será o número de LEDs por metro e as letras IP seguido por números será a sua resistência às intempéries. Por exemplo, se a lista disser 30 IP67 , isso significa que haverá 30 LEDs por metro. o 6 denota que está completamente vedado contra poeira, e o 7 significa que está protegido contra submersão temporária na água. (Aprender mais sobre proteção contra intempéries e classificações de IP .) Depois de escolher a faixa de LED, é hora de conectá-la a um Arduino. Vamos começar com o SMD5050.

Conectando-se

Para conectar uma faixa de LED de 12v a um Arduino, você precisará de alguns componentes:

  • Fita LED RGB 12v ( SMD5050 )
  • 1 x Arduino Uno (qualquer placa compatível servirá)
  • 3 x 10k Resistores Ohm
  • 3 x Nível Lógico MOSFETs de canal N
  • 1 x tábua de pão
  • Fios de conexão
  • Fonte de alimentação 12v

Antes de configurar o circuito, vamos falar sobre MOSFETs .

Sempre que você está controlando algo que tem uma tensão mais alta do que o seu microcontrolador, você precisa de algo intermediário para impedir que sua placa frite. Uma das maneiras mais simples de fazer isso é usar um MOSFET. Enviando modulação de largura de pulso ( PWM ) sinais para o portão perna, é possível controlar a quantidade de energia que passa entre as ralo e fonte pernas. Ao passar cada uma das cores da faixa de LED através do MOSFET, você pode controlar o brilho de cada cor individual na faixa de LED.

Ao usar microcontroladores, é importante usar componentes de nível lógico para garantir que as coisas funcionem da maneira que você deseja. Certifique-se de que seus MOSFETs são nível lógico e não padrão .

Configure seu circuito assim:

  1. Conecte os pinos do Arduino 9 , 6 , e 5 ao portão pernas dos três MOSFETs e conectar um 10k resistor alinhado com cada um ao trilho de aterramento.
  2. Conecte o Fonte pernas para o trilho de solo.
  3. Conecte o Ralo pernas para o Verde , Internet , e Azul conectores na faixa de LED.
  4. Conecte o barramento de alimentação ao + 12v conector da faixa de LED (observe que nesta imagem o fio de alimentação é preto para combinar com as cores dos conectores da faixa de LED).
  5. Conecte o aterramento do Arduino ao trilho de aterramento.
  6. Conecte seu 12v fonte de alimentação para os trilhos de alimentação.

A maioria das tiras de LED possui conectores Dupont [URL quebrada removida], que são fáceis de conectar. Caso contrário, talvez seja necessário soldar os fios à faixa de LED. Não entre em pânico se você for um novato em soldagem, é um trabalho fácil e temos um guia para começar a soldar, caso precise.

Estaremos alimentando nossa placa Arduino por USB para este projeto. Você pode escolher alimentar sua placa usando o pino VIN, mas certifique-se de conhecer as limitações de energia de sua placa antes de fazer isso.

Quando o circuito estiver completo, deve ser parecido com isto:

Agora que você conectou tudo, é hora de fazer um esboço simples do Arduino para controlá-lo.

Fade It Up

Conecte sua placa Arduino ao computador via USB e abra o IDE do Arduino. Certifique-se de ter a placa correta e o número da porta selecionada para sua placa no Ferramentas> Tabuleiro e Ferramentas> Porta menus. Abra um novo esboço e salve-o com um nome apropriado.

Este esboço irá esmaecer as luzes em uma cor de cada vez, mantê-las acesas por alguns segundos e depois esmaecer até que se apaguem novamente. Você pode seguir aqui e fazer o esboço sozinho ou simplesmente baixar o código completo do GitHub.

Comece definindo qual alfinetes será usado para controlar os MOSFETs.

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

Em seguida, você precisa de algumas variáveis. Crie um global brilho variável, junto com uma variável para o brilho de cada cor individual. Usaremos apenas a variável principal de brilho para desligar os LEDs, portanto, defina-o para o valor máximo de brilho de 255 aqui.

você também precisará criar uma variável para controlar a rapidez com que o desbotamento acontecerá.

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

Na tua configurar definiremos nossos pinos do Arduino para a saída. Também chamaremos algumas funções com um atraso de 5 segundos entre elas. Essas funções ainda não existem, mas não se preocupe, nós as abordaremos.

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

Agora crie o Ligar () método:

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);
}
}

Estes três para os loops levam cada cor ao seu brilho total ao longo de um tempo especificado pelo fadeSpeed valor.

Finalmente, você precisa criar o Desligar() método:

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() {
}

Este método aplica nosso brilho variável para todos os três pinos de cores e os reduz a zero ao longo de um período de tempo. Precisamos de um método de loop vazio aqui também, para evitar erros de compilação.

Depois de concluir este esboço, salve-o. Verifique o esboço e carregue-o na placa Arduino. Se estiver recebendo erros, verifique o código novamente em busca de erros de digitação ou pontos-e-vírgulas ausentes.

Agora você deve ver sua faixa de LED aumentar cada cor individualmente, segurando a cor branca por 5 segundos, e então desvanecer uniformemente até nada:

Se você estiver tendo alguma dificuldade, verifique novamente a fiação e o código.

Este projeto é uma maneira simples de começar, mas as ideias abordadas nele podem ser expandidas para tornar uma iluminação realmente eficaz. Com apenas mais alguns componentes, você pode criar seu próprio alarme do nascer do sol. Se você tiver um kit inicial com seu Arduino, poderá usar qualquer botão ou sensor para acionar seus LEDs ao entrar na sala, por exemplo:

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Agora que cobrimos o SMD5050s , vamos passar para o WS2812B tiras.

Ideias brilhantes

Essas faixas requerem menos componentes para serem executadas e há alguma margem de manobra quanto aos valores de componentes que você pode usar. O capacitor neste circuito garante que os LEDs de 5v tenham uma fonte de alimentação estável. O resistor garante que o sinal de dados recebido do Arduino esteja livre de qualquer interferência.

Você vai precisar de:

  • WS2811 / 12 / 12B Fita LED 5v (todos os três modelos têm chips integrados e funcionam da mesma maneira)
  • 1 x Arduino Uno (ou placa compatível semelhante)
  • 1 x 220-440 Ohm Resistor (qualquer coisa entre esses dois valores está bem)
  • 1 x 100-1000 microFarad Capacitor (qualquer coisa entre esses dois valores está bom)
  • Placa de ensaio e fios de conexão
  • Fonte de alimentação 5V

Configure seu circuito conforme mostrado no diagrama:

Observe que o capacitor deve estar na orientação correta. Você pode saber qual lado está conectado ao trilho de aterramento procurando pelo sinal de menos (-) no corpo do capacitor.

Desta vez, estamos alimentando o Arduino usando a fonte de alimentação 5v. Isso torna o projeto independente depois de concluído, embora haja coisas importantes a serem observadas aqui.

Em primeiro lugar, certifique-se de que sua placa pode receber 5 V de energia antes de conectá-la à fonte de alimentação. Quase todas as placas de desenvolvimento funcionam a 5 V através da porta USB, mas os pinos de entrada de energia em algumas podem às vezes pular os reguladores de voltagem e transformá-los em torradas.

Além disso, é uma boa prática certificar-se de que várias fontes de alimentação separadas não estejam conectadas ao Arduino - desconecte o cabo USB sempre que estiver usando uma fonte de alimentação externa.

Depois de conectado, ele deve ter a seguinte aparência:

Agora que nossa faixa de LED está conectada, vamos passar ao código.

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Luzes dançantes

Para programar nossa placa com segurança, desconecte o VINHO linha da linha de alimentação. Você o reconectará mais tarde.

Conecte seu Arduino ao computador e abra o IDE do Arduino. Verifique se você tem a placa correta e o número da porta selecionada no Ferramentas> Tabuleiro e Ferramentas> Porta menus.

Estaremos usando o FastLED biblioteca para testar nossa configuração. Você pode adicionar a biblioteca clicando em Sketch> Incluir Biblioteca> Gerenciar Bibliotecas e pesquisando FastLED. Clique em instalar e a biblioteca será adicionada ao IDE.

Debaixo Arquivo> Exemplos> FastLED selecione os DemoReel100 esboço. Este esboço faz um ciclo de várias coisas que podem ser feitas com o WS2812 Tiras de LED e incrivelmente fácil de configurar.

Tudo que você precisa mudar é o DATA_PIN variável para que corresponda pino 13 , e as NUM_LEDS variável para definir quantos LEDs estão na faixa que você está usando. Neste caso, estou usando apenas uma pequena linha de 10 LEDS cortada de uma tira mais longa. Use mais para um show de luzes maior!

É isso! Faça upload do esboço para a sua placa, desconecte o cabo USB e ligue a fonte de alimentação de 5v. Finalmente, reconecte o VIN do Arduino à linha de energia e assista ao show!

Se nada acontecer, verifique sua fiação e se você especificou o pino Arduino correto no esboço de demonstração.

Infinitas possibilidades

O esboço de demonstração mostra algumas das muitas combinações possíveis de efeitos que podem ser obtidas com as tiras WS2812. Além de serem um avanço em relação às fitas de LED comuns, elas também podem ser utilizadas de forma prática. Um bom próximo projeto seria construindo seu próprio ambilight para o seu centro de mídia.

Embora essas tiras sejam definitivamente mais funcionais do que os SMD5050s, não descarte as tiras de LED 12v padrão ainda. Eles são imbatíveis em termos de preço e há um grande número de aplicações para tiras de luz LED .

Aprender a trabalhar com fitas de LED é uma boa maneira de se familiarizar com a programação básica do Arduino, mas a melhor maneira de aprender é mexendo. Modifique o código acima e veja o que você pode fazer! Se tudo isso foi um pouco demais para você, considere começar com esses projetos Arduino para iniciantes .

Créditos de imagem: mkarco / Shutterstock

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Sobre o autor Ian Buckley(216 artigos publicados)

Ian Buckley é jornalista freelance, músico, performer e produtor de vídeo que mora em Berlim, Alemanha. Quando não está escrevendo ou no palco, ele está mexendo em eletrônicos ou códigos DIY na esperança de se tornar um cientista maluco.

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