1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Светящийся круг на светодиодах RGB своими руками

RGB-светодиоды: как они работают, внутреннее устройство, как подключить, RGB-led и Arduino

Многоцветные светодиоды, или как их еще называют RGB, используются для индикации и создания динамически изменяющейся по цвету подсветки. Фактически ничего особенного в них нет, давайте разберемся, как они работают и что такое RGB-светодиоды.

Внутреннее устройство

На самом деле RGB-светодиод – это три одноцветных кристалла совмещенные в одном корпусе. Название RGB расшифровывается, как Red – красный, Green – зеленый, Blue – синий соответственно цветам, которые излучает каждый из кристаллов.

Эти три цвета являются базовыми, и на их смешении формируется любой цвет, такая технология давно применяется в телевидении и фотографии. На картинке, что расположена выше, видно свечение каждого кристалла по отдельности.

На этой картинке вы видите принцип смешивания цветов, для получения всех оттенков.

Кристаллы в RGB-светодиоды могут быть соединены по схеме:

— С общим катодом;

В первых двух вариантах вы увидите, что у светодиода есть 4 вывода:

Или 6-тью выводами в последнем случае:

Вы можете видеть на фотографии под линзой четко видны три кристалла.

Для таких светодиодов продаются специальные монтажные площадки, на них даже указывают назначение выводов.

Нельзя оставить без внимания и RGBW – светодиоды, их отличие состоит в том, что в их корпусе есть еще один кристалл излучающий свет белого цвета.

Естественно не обошлось и без лент с такими светодиодами.

На этой картинке изображена лента с RGB-светодиодами типа SMD 5050, собранные по схеме с общим анодом, регулировка интенсивности свечения осуществляется путем управления «-» (минусом) источника питания.

Для изменения цвета RGB-ленты используются специальные RGB-контроллеры – устройства для коммутации напряжения подаваемого на ленту.

Вот цоколевка RGB SMD5050:

И ленты, особенностей работы с RGB-лентами нет, всё остается также как и с одноцветными моделями.

Для них есть и коннекторы для подсоединения светодиодной ленты без пайки.

Вот распиновка 5-ти мм РГБ-светодиода:

Как изменяется цвет свечения

Регулировка цвета осуществляется путем регулировки яркости излучения каждым из кристаллов. Мы уже рассматривали способ регулировки яркости светодиодов с помощью ШИМ-контроллера.

RGB-контроллер для ленты работает по такому же принципу, в нём стоит микропроцессор, который управляет минусовым выводом источника питания – подключает и отключает его от цепи соответствующего цвета. Обычно в комплекте с контроллером идёт пульт дистанционного управления. Контроллеры бывают разной мощности, от этого зависит их размер, начиная от такого миниатюрного.

Да такого мощного устройства в корпусе размером с блок питания.

Они подключаются к ленте по такой схеме:

Так как сечение дорожек на ленте не позволяет подключать последовательно с ней следующий отрезок ленты, если длина первого превышает 5м, нужно подключать второй отрезок проводами напрямую от РГБ-контроллера.

Но можно выйти из положения, и не тянуть дополнительных 4 провода на 5 метров от контроллера и использовать RGB-усилитель. Для его работы нужно протянуть всего 2 провода (плюс и минус 12В) или запитать еще один блок питания от ближайшего источника 220В, а также 4 «информационных» провода от предыдущего отрезка (R, G и B) они нужны для получения команд от контроллера, чтобы вся конструкция светилась одинаково.

А к усилителю уже подключают следующий отрезок, т.е. он использует сигнал с предыдущего куска ленты. То есть вы можете запитать ленту от усилителя, который будет расположен непосредственно возле неё, тем самым сэкономив деньги и время на прокладку проводов от первичного RGB-контроллера.

Регулируем RGB-led своими руками

Итак, есть два варианта для управления RGB-светодиодами:

1. Использовать три независимых ШИМ-контроллера и регулировать яркость каждого из кристаллов вручную.

2. Использовать микроконтроллер с ШИМ-выходами.

Читать еще:  Карманный набор для розжига огня своими руками

Чтобы управлять светодиодом с Arduino – используйте вот эту схему:

Обратите внимание выводы R, G и B у светодиода подключаются к ШИМ-пинам Ардуины.

Для управления мощной RGB-лентой схема не имеет принципиальных отличий, за исключением того, что подключается она к микроконтроллеру через усилители – транзисторы.

Вот вариант схемы без использования ардуин и других микроконтроллеров, с помощью трёх драйверов CAT4101, способных выдавать ток до 1А.

Однако сейчас достаточно дешево стоят контроллеры и если нужно регулировать светодиодную ленту – то лучше приобрести готовый вариант. Схемы с ардуино гораздо проще, тем более вы можете написать скетч, с которым вы будете либо вручную задавать цвет, либо перебор цветов будет автоматическим в соответствии с заданным алгоритмом.

Заключение

RGB-светодиоды позволяют сделать интересные световые эффекты используются в дизайне интерьеров, как подсветка для бытовой техники, для эффекта расширения экрана телевизора. Особых отличий при работе с ними от обычных светодиодов – нет.

Светящийся круг на светодиодах RGB своими руками

Гирлянда на RGB светодиодах

Автор: Виталий, Falk-Dema@ya.ru
Опубликовано 14.02.2013
Создано при помощи КотоРед.

Предлагаю вариант новогодней светодиодной гирлянды.

Технические характеристики:

Число элементов 30 шт.

Напряжение питания 5 В

Ток потребления 400 mA

Число программ 53

Число эффектов 21

Управление каждым элементом Индивидуальное

Язык программирования Ассемблер

Аппаратная реализация PIC 16F876A

Рис. 1 Схема контроллера

Рис. 2 Схема элемента

Рис. 3 Схема терминального элемента


Гирлянда состоит из 30 элементов. Каждый элемент состоит из RGB светодиода и сдвигового регистра. Формирование кадра осуществляется по интерфейсу SPI, включение и выключение всех светодиодов выполняется с использование ШИМ модуляции, что позволяет получать эффект плавного включения/выключения всей гирлянды. Индивидуального плавного включения/выключения для каждого элемента не предусмотрено.

Контроллер гирлянды выполнен на PIC16F876A (PIC16F876 тоже подойдет).

Элемент собран на одностороннем текстолите, с применением SMD деталей, что позволяет разместить управляющею схему на плате размерами 10х20 мм.

В качестве светорассеивателя применяется обточенный коннектор RJ-45. Светорассеиватель приклеивается клеем, например COSMOFEN СА-12.

Описание работы гирлянды

Выбор программы, число повторов, время выполнение программы, цвет применяемый в текущей программе выбирается случайно. Генератор случайных чисел использует младший бит (самый шумный) аналогового входа, висящего в воздухе. Полученный бит сдвигается влево и так выполняем 8 раз, пока не получаем случайный байт.

Номер программы выбирается случайно и после использования ставится флаг. В случае повторного выпадения этого же номера выполняется следующая. Таким образом имеем круг, внутри которого случайно выполняются программы, по одному разу. После прохождения всех программ сбрасываются все флаги и идем на новый круг. Ручного выбора программы, скорости, числа повторов, цвета не предусмотрено.

Световые программы состоят из эффектов. Например есть эффект «бегущий огонек». На его основе есть 3 программы – бегают два, три или четыре огонька. При этом цвет, скорость и повтор случайный.

Таким образом имеется 21 эффект и на их основе 53 программы. Некоторые особенно «красивые» программы повторяются.

Память PIC контроллера заполнена на 40%, в наличие две свободных страницы памяти (из четырех). Соответственно имеется простор для программирования. SPI используется не аппаратный, а программный (так исторически сложилось). Соответственно выходы контроллера для формирования данных выбраны произвольно и не соответствуют аппаратному модулю MSSP. ШИМ используется штатный (аппаратный). Число элементов (если захочется собрать гирлянду отличную от 30 шт) в программе меняется, но только руками по всему коду. При написании программы не было задачи оперативно менять длину гирлянду, поэтому многие важные переменны не рассчитываются от переменной — NUM «длинна гирлянды» а заданны фиксировано. Хотя исходники программы снабжены комментариями и формулами как появилась та или иная переменная, так что возможно все.
Так же в архиве имеется тестовая программа неспешно переключающая цвет на всей гирлянде. Это поможет для проверки вновь подключенного элемента.
Переключение цветов 30 элементов:
красный
зеленый
синий
белый
желтый
сине-зеленый (циан)
пурпурный
Время переключения 2,39 сек (сколько получилось, лень было красивое число получать 🙂 )

Читать еще:  Поролоновые приманки своими руками

Подводные камни при сборке

При покупке необходимо обратить на цоколевку светодиода — расположение цветов по ножкам бывает разным. Светодиоды нужны с общим катодом и никакими другими (обоснованно работой сдвигового регистра 74HC164).

Красный цвет оптически менее яркий, хотя потребляет больший ток. Добавочный резистор на красном меньше в 2,5 раза.

Так как линия SCLK SPI интерфейса идет от контроллера и все элементы висят на ней параллельно, то на длине около 2,5 метров идет искажение сигнала на конце гирлянды из за переотражения сигнала. В результате последующие элементы некорректно отображают цвет. Поэтому на последнем элементе ставится терминальный резистор около 200 Ом, который согласовывает линию связи SCLK. Он ставится между SCLK и «+». Один из выводов резистора ставится на площадку от танталового конденсатора, соответственно на терминальном элементе тантал не ставится. Линия DATA идет последовательно от элемента к элементу, поэтому сигнал по все длинне имеет правильную форму.

Танталовые конденсаторы ставить на каждом элементе не нужно, вполне хватит пяти штук по всей гирлянде на равных расстояниях.

Эскиз показывает как собирать элементы в гирлянду, к какой точке паяется какой провод шлейфа. Собранная гирлянда закрепляется термоусадкой. Вкус и цвет выбирается пользователем.

Фольга на фотографиях с обратной стороны не нужна, ее наличие объясняется отсутствием в продаже тонкого одностороннего текстолита.

Элементы:

Корпус для сборки – 20-33.

Размер SMD – 0805

Тантал — корпус тип А

RGB диод – с общим катодом, матовые (можно просто ошкуренные)

Фото

Ссылка на видио работы:

Для сьемки видео была запущенна тестовая программа, с минимальным колличеством повторов и максимальной скоростю прохождения. Все эффекты показанны не были
.

Проекты : Автоматика: управление, контроль, световые эффекты, реклама

Многоцветная светодиодная подсветка или RGB-контроллер своими руками

Для чего мне нужна многоцветная светодиодная подсветка? У меня растёт дочка и она совсем малышка. И в один прекрасный момент меня в очередной раз торкнуло сделать поделку для неё, а если быть точнее – украсить подвесной потолок детской комнаты подсветкой. Для этих целей в детскую комнату было приобретено четыре катушки светодиодной RGB ленты.

Железо и запчасти для светодиодной подсветки.

Продается светодиодная RGB лента в рулонах на катушках. В продаже встречаются экземпляры по 60 и по 30 светодиодов на метр, т.е. светодиоды плотнее или реже расположены на ленте. Берем 60 светодиодов на метр, т.к. оптом ещё дешевле и суммарно ярче.

В моем случае лента герметичная, т.е. находится в силиконовой оболочке. С силиконом лента конструктивно намного надежнее. Не знаю как вам, а мне нужна надежность и яркость.

Лента имеет маркеры мест разреза и контактных площадок (+12V, G, R, B). Может разрезаться на кусочки по три светодиода. Квадратные светодиоды под силиконом имеет по 6 выводов, три вывода с одной стороны, и три с противоположной. Визуально под общей линзой находится три кристалла.

Данная лента комплектуется блоком управления и пультом дистанционного управления. Начинаем методично ломать эту железку. Блок управления собран на микроконтроллере SONIX типа SN8P2501B http://www.sonix.com.tw и микросхеме памяти 24С02С . Ниже фотографии общего вида и внутренностей.

Очень радует симпатичный пульт в комплекте. И всё это прекрасно работает, но чего-то не хватает. В этом контроллере отсутствует ручная настройка. Хочется настройки цвета энкодером. И этот подход к управлению запал в душу. Согласитесь, что радиолюбительский вариант должен быть доступным для повторения. А по сему было принято решение сделать светодиодную подсветку с управлением с помощью энкодера со встроенной кнопкой, который будет культурно монтироваться в корпус типового диммера.

Теория управления RGB светодиодами с помощью ШИМ.

Теперь кратко разберемся в теории как управляется RGB светодиод и что такое в принципе RGB. RGB-светодиод, как мы выяснили, это три близко расположенных светодиода под одной линзой: красный – Red, зелёный – Green и синий – Blue, отсюда и название. Как известно, сочетанием этих трёх цветов можно получить любой другой цвет. Обычно эти три светодиода имеют один общий вывод. В нашем случае плюсовой, т.е. общий анод. Яркость свечения светодиода зависит от протекающего через светодиод тока.

Читать еще:  Очки ночного видения своими руками

Для регулировки протекающего тока используется ШИМ. Что такое ШИМ? Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) – есть импульсный сигнал постоянной частоты и переменной скважности, то есть отношения длительности импульса к периоду его следования. С помощью задания скважности (длительности импульсов) можно менять яркость светодиода.

Говоря по простому – ШИМ это соотношение времени включенного и выключенного состояния светодиода. Переключение происходит на высокой частоте и незаметно для зрительного восприятия.

Теперь поговорим о смене цвета. Микроконтроллер каждому из основных цветов – красный, зеленый и синий может установить 256 уровней яркости (от полностью выключенного до полностью включенного), а это в свою очередь позволяет сделать 256*256*256=16777216 комбинаций оттенков. Антиреально много. Мне изначально хотелось попроще, типа радуги с её мнемоникой «Каждый Охотник Желает Знать Где Сидит Фазан», т.е. красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый и с плавными переходами между ними. Я никого не удивлю, но реализация алгоритма есть у каждого в компьютере.

Программная реализация непрерывного спектра.

Запускаем тестовый редактор Word (у меня в составе Office XP). Меню Формат – Границы и заливка… . Выбираем вкладку Заливка. Нажимаем кнопку Другие цвета. . Выбираем вкладку Спектр. Устанавливаем стартовые значения цветов вручную 255-0-0.

Затем указатель цвета (крестик) в цветном поле ведем вдоль верхнего края и одновременно следим как меняются цифры значений цвета. В общем всё довольно просто.

По-умолчанию формулу R-G-B начнем с красного цвета 255-0-0.
1) Наращивается зеленый цвет 255-1-0, 255-2-0 . 255-255-0.
2) Уменьшается красный цвет 254-255-0, 253-255-0 . 0-255-0.
3) Наращивается синий цвет 0-255-1, 0-255-2 . 0-255-255.
4) Уменьшается зеленый цвет 0-254-255, 0-253-255 . 0-0-255.
5) Наращивается красный цвет 1-0-255, 2-0-255 . 255-0-255.
6) Уменьшается синий цвет 255-0-254, 255-0-253 . 255-0-0.

Как видим, мы начали красным цветом и закончили красным цветом. Этим мы обеспечиваем непрерывность смены цвета по кругу.

Теперь определимся (точнее я уже определился экспериментально) с шагом смены значения ШИМ. Чуть выше мы перечислили шесть сцен с наращиванием и уменьшением значений цвета. Каждая сцена имеет 255 шагов. Чтобы пройти все сцены нам потребуется 255*6=1530 шагов. Или 1530 оттенков. Уже интересно. Смотрим как работает на практике. Энкодер имеет 20 кликов. 1530/20=76 полных оборотов. Мне наверняка не понравится столько крутить энкодер чтобы сделать полную смену цветов. Сделаем еще немного расчетов.

Вычисляем новый шаг приращения/уменьшения значения ШИМ. Желательно, чтобы это число было кратным 255. Приведем несколько чисел: 5, 15, 17.
Шаг = 5; одна сцена 255/5=51 клик; шесть сцен 51*6=306; оборотов энкодера 306/20=15.
Шаг = 15; одна сцена 255/15=17 клик; шесть сцен 17*6=102; оборотов энкодера 102/20=5.
Шаг = 17; одна сцена 255/17=15 клик; шесть сцен 15*6=90; оборотов энкодера 90/20=4,5.

В итоге остановимся на шаге 15. Смена цветов плавная из 102 оттенков. Реально два соседних оттенка еле различимы для глаза. Поздравляем друг друга – мы определились с алгоритмом.

Следует сказать, что в Интернете этот алгоритм также встречается под названием алгоритм непрерывного спектра. Теперь посмотрим один из вариантов реализации примитивного алгоритма на Си. Здесь алгоритм приведен для примера, на самом деле способы реализации могут быть более замороченными.

О сайте.
Электронные устройства и модели,
обучение и консультация,
документация и средства разработки.
Принимаем на реализацию проекты,
услуги, идеи. Возмездная помощь.

Здесь может быть
ваша реклама

Понравилась конструкция,
но не можете собрать?

Обращайтесь, мы удовлетворим
ваши запросы и пожелания!
Напишите нам письмо.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector