Подключение и управление светодиодной лентой к arduino

В число светильников давно вошли разноцветные светодиодные ленты RGB. Для управления этими устройствами используется контроллер RGB. Но, помимо него, в последние годы использовалась плата Arduino.

Содержание: 1. Arduino — принцип работы 2. Принцип управления нагрузкой через Arduino 3. Подключение светодиодной ленты к Arduino 4. Пример программы 5. Видеоинструкция

Ардуино – принцип действия

Подключение и настройка светодиодной ленты к ардуино

плата arduino

Плата Arduino — это устройство, на котором установлен программируемый микроконтроллер. К нему подключаются различные датчики, элементы управления или энкодеры и по определенному эскизу (программе) плата управляет двигателями, светодиодами и другими исполнительными механизмами, в том числе другими платами Arduino, использующими протокол SPI. Устройством можно управлять с помощью пульта ДУ, модуля Bluetooth, HC-06, Wi-Fi, ESP или Интернета и кнопок. Одними из самых популярных плат являются Arduino Nano и Arduino Uno, а также Arduino Pro Mini, устройство на базе микроконтроллера ATmega 328

Программирование выполняется в среде с открытым исходным кодом Arduino, установленной на обычном компьютере. Программы загружаются через USB.

Принцип управления нагрузкой через Ардуино

Подключение и настройка светодиодной ленты к ардуино

управление Arduino

На плате много выходов, как цифровых, с двумя состояниями: включен и выключен, так и аналоговых, управляемых через ШИМ-контроллер с частотой 500 Гц.

Но выходы рассчитаны на ток 20-40 мА при напряжении 5 В. Этого достаточно для питания светодиодного индикатора RGB или матричного светодиодного модуля 32х32 мм. Для более мощной нагрузки этого мало.

Для решения этой проблемы во многих проектах необходимо подключение дополнительных устройств:

  • Реле. Помимо отдельных реле с напряжением питания 5 В есть целые группы с разным количеством контактов, а также со встроенными пускателями.
  • Полевые транзисторы или МОП-транзисторы. Они могут управлять нагрузками с токами разных ампер и напряжением до 40-50 В. При подключении МОП-транзистора к ШИМ и электродвигателю или другой индуктивной нагрузке требуется защитный диод. При подключении к светодиодам или светодиодным лампам в этом нет необходимости.
  • Усилители на биполярных транзисторах. Мощность таких устройств ограничена управляющим током, но можно собрать схему из нескольких элементов или использовать группу транзисторов.
  • Карты расширения.

Подключение светодиодной ленты к Ардуино

Подключение и настройка светодиодной ленты к ардуино

подключение светодиодной ленты к Arduino

Подключение и настройка светодиодной ленты к ардуино

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию промышленного электрического и электронного оборудования, спросите у специалиста, Arduino Nano может управлять не только электродвигателями. Также они используются для светодиодных лент. Но поскольку выходного тока и напряжения платы недостаточно для подключения светодиодной ленты напрямую, необходимо установить дополнительные устройства между контроллером и светодиодной лентой.

Через реле

Подключение и настройка светодиодной ленты к ардуино

Подключение реле

Реле подключается к устройству для цифрового выхода. Управляемая с его помощью полоска имеет всего два состояния: включено и выключено. Для управления красно-сине-зеленой лентой требуются три реле. Ток, которым может управлять такое устройство, ограничен мощностью катушки (катушка малой мощности не может создавать большие контакты). Группы реле используются для подключения более высокой мощности.

С помощью биполярного транзистора

Подключение и настройка светодиодной ленты к ардуино

Связь с транзистором

Биполярный транзистор может использоваться для усиления выходного тока и напряжения. Подбирается по току и напряжению нагрузки. Управляющий ток не должен превышать 20 мА, поэтому он подается через токоограничивающий резистор 1-10 кОм.

лучше использовать транзистор npn с общим эмиттером. Для большего усиления используется многоэлементная схема или группа транзисторов (микросхема усилителя).

С помощью полевого транзистора

Помимо биполярных транзисторов, для управления полосами используются полевые транзисторы. Другое название этих устройств — МОП или МОП-транзисторы.

Такой элемент, в отличие от биполярного, управляется не током, а напряжением на затворе. Это позволяет низким током затвора управлять большими токами нагрузки — до десятков ампер.

Элемент подключается через токоограничивающий резистор. Кроме того, он чувствителен к шумам, поэтому выход контроллера необходимо заземлить с помощью резистора 10 кОм.

С помощью плат расширения

Подключение и настройка светодиодной ленты к ардуино

Подключение Arduino через платы расширения

Помимо реле и транзисторов используются уже готовые блоки и платы расширения.

Это может быть Wi-Fi или Bluetooth, драйвер мотора, например, модуль L298N или эквалайзер. Они предназначены для управления нагрузками разной мощности и напряжения. Такие устройства одноканальные — они могут управлять только монохроматическими и многоканальными лентами — предназначены для устройств RGB и RGBW, а также ленты со светодиодами WS 2812.

Пример программы

Подключение и настройка светодиодной ленты к ардуино

Arduino и светодиодная лента

Платы Arduino могут управлять светодиодными структурами в соответствии с предопределенными программами. Вы можете скачать их библиотеки [ссылка] с официального сайта [/ ссылка], найти их в Интернете или написать новый скетч (код) самостоятельно. Собирать такое устройство можно своими руками.

Вот несколько примеров использования таких систем:

  • Управление освещением. С помощью датчика освещенности свет в комнате включается сразу и с постепенным увеличением яркости по мере захода солнца. Вставка также может происходить через Wi-Fi, с интеграцией в систему «умный дом» или через телефонную связь.
  • Музыка в цвете. После подачи аудиосигнала через фильтры на аналоговые входы на выходе будет цветомузыкальная инсталляция.
  • Включите свет на лестнице или в длинном коридоре. Очень красиво смотрится диодная подсветка каждой ступени в отдельности. Когда датчик движения подключен к плате, его вмешательство вызовет последовательное включение с задержкой по времени освещения ступеней или коридора, а отключение этого элемента приведет к обратному процессу.
  • Компьютер меняет. С помощью соответствующих датчиков и программ цвет светодиодов может зависеть от температуры или загрузки процессора или оперативной памяти. Это устройство работает по протоколу DMX 512.
  • Регулировка скорости ходовых огней с помощью энкодера. Такие установки собираются на микросхемах WS 2811, WS 2812 и WS 2812B.

Видеоинструкция

Оцените статью
Добавить комментарий