Модуль rgb светодиод arduino. RGB-светодиоды: как они работают, внутреннее устройство, как подключить, RGB-led и Arduino. Принцип управления нагрузкой через Ардуино

Недавно я купил 2 рулона rgb светодиодной ленты по 5 метров, и сразу решил поэкспериментировать с ней. В комплекте шёл блок для управления лентой, но мне показались программы малоинтересными, а под рукой был Tinyos Uno (полный китайский аналог Arduino UNO ). Учитывая то, что ардуино работает максимум с 5в на выход, а чаще 3.3в то нужно было найти решение. В этой статье рассмотрено как подключить 12 вольтовую светодиодную ленту к ардуино с отдельным питанием для ленты и управлением с ардуинки с использованием МОСФЕТов (MOSFETs) для управления каналами RGB ленты .

Начнём со стандартной спецификации аналоговой светодиодной ленты, которая, как мне кажется, наиболее распространена.

• 10.5mm (0.41") ширина, 3mm (0.12") толщина, 100mm (3.95") длина на каждый сегмент
• Бывает влагозащищённые (waterproof ) и без защиты (non-waterproof )
• Имеет клейкую ленту с обратной стороны для крепления ленты
• Максимальное напряжение 12V и 60mA на каждый сегмент
• 3 светодиода с общим анодом на каждом сегменте
• Длина волн светодиодов: 630nm/530nm/475nm
• Нет микроконтроллера или чип контроллера (чисто аналоговое управление)

Прежде чем начинать работу с Arduino и напряжением выше, чем 5 вольт очень советую прочитать про , чтобы не сжечь вашу Arduino . В ней хорошо описано использование МОСФЕТов с Ардуино . Если вы уже прочитали эту статью, то давайте двигаться дальше.
Для работы со светодиодной лентой нам понадобятся:

1. MOSFET транзисторы, которые можно найти на том же EBay
2. Резисторы на 10k?
3. Макетная беспаечная плата (breadboard )
4. Проводки для соединения ардуино с макетной платой (папа-папа)
5. Светодиодная лента (Я брал на aliexpress вот эту ленту , и планирую заказать ещё пару у этого же продавца)

Теперь перейдём к схеме подключения, из неё станет понятно основная часть данной статьи:

Теперь обратимся к Arduino IDE , в которой напишем скетч для управления нашей лентой:

// Note that there"s some legacy code left in here which seems to do nothing // but should do no harm ... // don"t futz with these, illicit sums later #define RED 9// pin for red LED #define GREEN 10 // pin for green - never explicitly referenced #define BLUE 11 // pin for blue - never explicitly referenced #define SIZE 255 #define DELAY 20 #define HUE_MAX 6.0 #define HUE_DELTA 0.01 //long deltas = { 5, 6, 7 }; long rgb; long rgbval; // for reasons unknown, if value !=0, the LED doesn"t light. Hmm ... // and saturation seems to be inverted float hue=0.0, saturation=1, value=1; /* chosen LED SparkFun sku: COM-09264 has Max Luminosity (RGB): (2800, 6500, 1200)mcd so we normalize them all to 1200 mcd - R 250/600 = 107/256 G 250/950 = 67/256 B 250/250 = 256/256 */ long bright = { 107, 67, 256}; //long bright = { 256, 256, 256}; long k, temp_value; void setup () { randomSeed(analogRead(4)); for (k=0; k<3; k++) { pinMode(RED + k, OUTPUT); rgb[k]=0; analogWrite(RED + k, rgb[k] * bright[k]/256); } } void loop() { hue += HUE_DELTA; if (hue > HUE_MAX) { hue=0.0; } rgbval=HSV_to_RGB(hue, saturation, value); rgb = (rgbval & 0x00FF0000) >> 16; // there must be better ways rgb = (rgbval & 0x0000FF00) >> <3; k++) { // for all three colours analogWrite(RED + k, rgb[k] * bright[k]/256); } delay(DELAY); } long HSV_to_RGB(float h, float s, float v) { // H is given on . S and V are given on . // RGB is returned as a 24-bit long #rrggbb int i; float m, n, f; // not very elegant way of dealing with out of range: return black if ((s<0.0) || (s>1.0) || (v<1.0) || (v> < 0.0) || (h > 6.0)) { return long(v * 255) + long(v * 255) * 256 + long(v * 255) * 65536; } i = floor(h); f = h - i; if (!(i&1)) { f = 1 - f; // if i is even } m = v * (1 - s); n = v * (1 - s * f); switch (i) { case 6: case 0: return long(v * 255) * 65536 + long(n * 255) * 256 + long(m * 255); case 1: return long(n * 255) * 65536 + long(v * 255) * 256 + long(m * 255); case 2: return long(m * 255) * 65536 + long(v * 255) * 256 + long(n * 255); case 3: return long(m * 255) * 65536 + long(n * 255) * 256 + long(v * 255); case 4: return long(n * 255) * 65536 + long(m * 255) * 256 + long(v * 255); case 5: return long(v * 255) * 65536 + long(m * 255) * 256 + long(n * 255); } }

Заливаем скетч на ардуино и радуемся.
Есть так же вариант с использованием температурного сенсора DS18B20 , который работает по протоколу 1-Wire .

Идея состоит в том, что "холодная температура", как правило, синего цвета, а "горячая температура " получит красный цвет. Если вы взгляните на колесо HSV, которое мы использовали в первом скетче (цветовое колесо см. wiki), цвет будет составлять от 240 °, когда холодно и до 0 °, если горячая, двигаясь по часовой стрелке (проходя голубой, зеленый и желтый).

Холодная температура в данном случае имеется ввиду 18 ° C, а горячая подразумевает 30 ° C. Температура ниже холодного порога будет считаться холодной, выше горячего порога - горячей. Окончательный код на самом деле довольно прост, когда у вас есть уже готовый код HSV:

// HSV fade/bounce for Arduino // Note that there"s some legacy code left in here which seems to do nothing // but should do no harm ... #include "OneWire.h" //#include "Streaming.h" const int DS18S20_Pin = 2; //DS18S20 Signal pin on digital 2 #define MIN_TEMP 18 #define MAX_TEMP 30 //Temperature chip i/o OneWire ds(DS18S20_Pin); // on digital pin 2 // don"t futz with these, illicit sums later #define RED 9// pin for red LED #define GREEN 10 // pin for green - never explicitly referenced #define BLUE 11 // pin for blue - never explicitly referenced #define SIZE 255 #define DELAY 0 #define HUE_MAX 6.0 #define HUE_DELTA 0.01 //long deltas = { 5, 6, 7 }; long rgb; long rgbval; // for reasons unknown, if value !=0, the LED doesn"t light. Hmm ... // and saturation seems to be inverted float hue=0.0, saturation=1, value=1; /* chosen LED SparkFun sku: COM-09264 has Max Luminosity (RGB): (2800, 6500, 1200)mcd so we normalize them all to 1200 mcd - R 250/600 = 107/256 G 250/950 = 67/256 B 250/250 = 256/256 */ long bright = { 107, 67, 256}; //long bright = { 256, 256, 256}; long k, temp_value; void setup () { randomSeed(analogRead(4)); Serial.begin(57600); for (k=0; k<3; k++) { pinMode(RED + k, OUTPUT); rgb[k]=0; analogWrite(RED + k, rgb[k] * bright[k]/256); } } void loop() { float temperature = constrain(getTemp(), MIN_TEMP, MAX_TEMP); float deltaTemp = (MAX_TEMP - MIN_TEMP); float deltaHue = 4 - 0; hue = map((temperature - MIN_TEMP) * 100, 0, deltaTemp * 100, deltaHue * 100, 0) / 100.0; //Serial << "Temperature: " << temperature << endl; //Serial << "HUE: " << hue << endl; rgbval=HSV_to_RGB(hue, saturation, value); rgb = (rgbval & 0x00FF0000) >> 16; // there must be better ways rgb = (rgbval & 0x0000FF00) >> 8; rgb = rgbval & 0x000000FF; for (k=0; k<3; k++) { // for all three colours analogWrite(RED + k, rgb[k] * bright[k]/256); } //delay(DELAY); } float getTemp(){ //returns the temperature from one DS18S20 in DEG Celsius byte data; byte addr; if (!ds.search(addr)) { //no more sensors on chain, reset search ds.reset_search(); return -1000; } if (OneWire::crc8(addr, 7) != addr) { Serial.println("CRC is not valid!"); return -1000; } if (addr != 0x10 && addr != 0x28) { Serial.print("Device is not recognized"); return -1000; } ds.reset(); ds.select(addr); ds.write(0x44,1); // start conversion, with parasite power on at the end byte present = ds.reset(); ds.select(addr); ds.write(0xBE); // Read Scratchpad for (int i = 0; i < 9; i++) { // we need 9 bytes data[i] = ds.read(); } ds.reset_search(); byte MSB = data; byte LSB = data; float tempRead = ((MSB << 8) | LSB); //using two"s compliment float TemperatureSum = tempRead / 16; return TemperatureSum; } long HSV_to_RGB(float h, float s, float v) { // H is given on . S and V are given on . // RGB is returned as a 24-bit long #rrggbb int i; float m, n, f; // not very elegant way of dealing with out of range: return black if ((s<0.0) || (s>1.0) || (v<1.0) || (v>1.0)) { return 0L; } if ((h < 0.0) || (h > 6.0)) { return long(v * 255) + long(v * 255) * 256 + long(v * 255) * 65536; } i = floor(h); f = h - i; if (!(i&1)) { f = 1 - f; // if i is even } m = v * (1 - s); n = v * (1 - s * f); switch (i) { case 6: case 0: return long(v * 255) * 65536 + long(n * 255) * 256 + long(m * 255); case 1: return long(n * 255) * 65536 + long(v * 255) * 256 + long(m * 255); case 2: return long(m * 255) * 65536 + long(v * 255) * 256 + long(n * 255); case 3: return long(m * 255) * 65536 + long(n * 255) * 256 + long(v * 255); case 4: return long(n * 255) * 65536 + long(m * 255) * 256 + long(v * 255); case 5: return long(v * 255) * 65536 + long(m * 255) * 256 + long(n * 255); } }

Сегодня подключаем к Arduino трехцветный светодиод. Это одна из базовых схем, используемых в создании роботов на Arduino. В посте видео-инструкция, листинг программы и схема подключения.

Трехцветный светодиод (rgb led) — это три светодиода разных цветов в одном корпусе. Они бывают как с небольшой печатной платой, на которой расположены резисторы, так и без встроенных резисторов. Мы рассмотрим оба варианта.

Видео-инструкция сборки модели Arduino с трехцветным светодиодом:

Для сборки модели с трехцветным светодиодом нам потребуется:

• плата Arduino
• программа Arduino IDE, которую можно скачать с сайта Arduino .

Что потребуется для Arduino с трехцветным светодиодом со встроенными резисторами?

Если используется светодиод без резисторов, нам также потребуется:

• Breadboard
• 4 провода “папа-папа”
• 3 резистора на 220 Ом

Что потребуется для Arduino с трехцветным светодиодом без встроенных резисторов

При работе с трехцветным светодиодом без встроенных резисторов необходимо иметь ввиду, что назначение ножки светодиода можно определить по ее длине. Самая длинная — земля (GND), короче — зеленый (G), еще короче — голубой (B), а самая короткая — красный (R).

Схема подключения модели Arduino с трехцветным светодиодом со встроенными резисторами:

Схема подлючения трехцветным светодиодом со встроенными резисторами

Схема подключения модели Arduino с трехцветным светодиодом без встроенных резисторов:

Схема подлючения трехцветным светодиодом без встроенных резисторов

Для управления этой моделью подойдет следующая программа (программу вы можете просто скопировать в Arduino IDE):

//объявляем переменные с номерами пинов
int r = 13;
int g = 12;
int b = 11;
void setup() //процедура setup
{
//объявляем используемые порты
pinMode(r, OUTPUT);
pinMode(g, OUTPUT);
pinMode(b, OUTPUT);
}
void loop() //процедура loop
{
digitalWrite(r, HIGH); //включаем красный
delay(500); //ждем 500 Мс
digitalWrite(r, LOW); //выключаем красный
digitalWrite(g, HIGH); //включаем зеленый
delay(500); //ждем 500 Мс
digitalWrite(g, LOW); //выключаем зеленый
digitalWrite(b, HIGH); //включаем синий
delay(500); //ждем 500 Мс
digitalWrite(b, LOW); //выключаем синий
}

Так выглядит собранная модель Arduino с трехцветным светодиодом без выстроенных резисторов:

Собранная модель Arduino с трехцветным светодиодом без встроенных резисторов

Продолжение следует!

Посты по урокам:

1. Первый урок:
2. Второй урок:
3. Третий урок:
4. Четвертый урок:
5. Пятый урок:
6. Шестой урок:
7. Седьмой урок:
8. Восьмой урок:
9. Девятый урок:

В этой статье рассмотрены основы использования RGB (Red Green Blue (красный, зеленый, синий)) светодиода с Arduino.

Мы используем функцию analogWrite для управления цветом RGB светодиода.

На первый взгляд, RGB светодиоды выглядят так же, как и обычные светодиоды, но на самом деле у них внутри установлено три светодиода: один красный, один зеленый и да, один синий. Управляя яркостью каждого из них, вы можете управлять цветом светодиода.

То есть, мы будем регулировать яркость каждого светодиода и получать нужный цвет на выходе, как будто это палитра художника или словно вы настраиваете частоты на своем плеере. Для этого можно использовать переменные резисторы . Но в результате схема будет достаточно сложной. К счастью, Arduino предлагает нам функцию analogWrite. Если задействовать на плате контакты, отмеченные символом «~», мы можем регулировать напряжение, которое подается на соответствующий светодиод.

Необходимые узлы

Для того, чтобы реализовать наш небольшой проект, нам понадобятся:

1 RGB светодиод 10 мм

3 резистора на 270 Ω (красная, фиолетовая, коричневая полоски). Вы можете использовать резистор с сопротивлением до 1 кОм, но не забывайте, что с повышением сопротивления, светодиод начинает светить не так ярко.

Шесть цифр номера соответствуют трем парам номеров; первая пара – красная составляющая цвета, следующие две цифры – зеленая составляющая, а последняя пара – синяя составляющая. То есть, красному цвету соответствует выражение #FF0000, так как это будет максимальная яркость красного светодиода (FF - это 255 в шестнадцатеричной системе), а красная и синяя компоненты равны 0.

Попробуйте зажечь светодиод, используя, например, оттенок индиго: #4B0082.

Красная, зеленая и синяя компоненты цвета индиго – это 4B, 00 и 82 соответственно. Мы можем использовать их в пределах функции "setColor" с помощью следующей строки кода:

setColor(0x4B, 0x0, 0x82); // индиго

Для трех компонент мы используем запись, в которой перед каждой из них ставится символ "0x" в начале.

Когда будете играться с разными оттенками RGB светодиода, не забывайте после использования каждого из них устанавливать задержку ‘delay’.

ШИМ и Arduino

Широтно импульсная модуляция (ШИМ (PWM на английском)) – это один из методов управления питанием. В нашем случае ШИМ используется для управления яркостью каждого отдельного светодиода.

На рисунке ниже схематично изображен сигнал с одного из ШИМ пинов Arduino.

Каждую 1/500 секунды ШИМ выход генерирует импульс. Длина этого импульса контролируется функцией "analogWrite". То есть, "analogWrite(0)" не будет генерировать никакого импульса, а "analogWrite(255)" сгенерирует сигнал, который будет длится до самого начала следующего. То есть, будет создаваться впечатление, что подается один непрерывный импульс.

Когда в пределах функции analogWrite мы указываем значение в диапазоне от 0 до 255, мы генерируем импульс определенной длительности. Если длина импульса составляет 5%, мы подадим на указанный выход Arduino 5% от максимально доступного питания и создается впечатление, что светодиод горит не на максимальную яркость.

Оставляйте Ваши комментарии, вопросы и делитесь личным опытом ниже. В дискуссии часто рождаются новые идеи и проекты!

Трехцветный светодиод может переливаться всеми цветами радуги! Согласитесь, это намного интереснее, чем просто мигать обычным светодиодом
Начнем третий урок знакомства с Arduino.

Подключение оборудования:
На самом деле, трехцветный светодиод, это три светодиода (красный, зеленый и синий) в одном корпусе. Когда мы запускаем его с разной степенью яркости и интенсивности красного, зеленого и синего, мы получаем на выходе новые цвета.

На кромке светодиода есть небольшой скос, это ключ, он указывает на ножку красного светодиода, дальше идет общая, дальше зеленый и синий.

Подключите ногу КРАСНОГО светодиода к резистору 330 Ом. Подключите другой конец резистора в порт Arduino pin9.

Подключите Общий вывод к земле GND .

Подключите ногу ЗЕЛЕНОГО к резистору 330 Ом.

Подключите другой конец резистора в порт Arduino pin10.

Подключите ногу СИНЕГО к резистору 330 Ом.

Подключите другой конец резистора в порт Arduino pin11.

Следующий рисунок показывает внешний вид макетной платы с собранной схемой, и плату Arduino с проводами идущими от макетной платы.

Набор для экспериментов ArduinoKit
Код программы для опыта №3:

Остается загрузить программу в Arduino через USB шнур. Скачать скетч с третьим уроком LED RGB — выше в статье.