1 Отличие RGB светодиодов с общим анодом и с общим катодом
RGB светодиоды бывают двух типов: с общим анодом («плюсом») и общим катодом («минусом») . На рисунке приведены принципиальные схемы эти двух типов светодиодов. Длинная ножка светодиода - это всегда общий вывод питания. Отдельно расположен вывод красного светодиода (R ), зелёный (G ) и синий (B ) располагаются по другую сторону от общего вывода, как показано на рисунке. В данной статье мы рассмотрим подключение RGB светодиода как с общим анодом, так и с общим катодом.
2 Подключение RGB светодиода с общим анодом к Arduino
Схема подключения RGB светодиода с общим анодом показана на рисунке. Анод подключаем к "+5 В" на плате Arduino, три другие вывода - к произвольным цифровым пинам.
Обратите внимание, что мы подключаем каждый из светодиодов через свой резистор, а не используем один общий. Желательно делать именно так, потому что каждый из светодиодов имеет свой КПД. И если подключить их все через один резистор, светодиоды будут светиться с разной яркостью.
Для быстрого расчёта номинала резистора, подходящего к выбранному вами светодиоду, можно воспользоваться онлайн-калькулятором расчёта светодиодов .
3 Управление RGB светодиодами с помощью Arduino
Перепишем классический скетч blink . Будем включать и отключать по очереди каждый из трёх цветов. Обратите внимание, что светодиод загорается, когда мы подаём низкий уровень (LOW) на соответствующий вывод Arduino.
// задаём номера выводов: const int pinR = 12; const int pinG = 10; const int pinB = 9; void setup() { // задаём назначение выводов: pinMode(pinR, OUTPUT); pinMode(pinG, OUTPUT); pinMode(pinB, OUTPUT); } void loop() { digitalWrite(pinR, LOW); //зажигаем канал Red delay(100); digitalWrite(pinR, HIGH); //выключаем Red delay(200); digitalWrite(pinG, LOW); //зажигаем канал Green delay(100); digitalWrite(pinG, HIGH); //выключаем Green delay(200); digitalWrite(pinB, LOW); //зажигаем канал Blue delay(100); digitalWrite(pinB, HIGH); //выключаем Blue delay(200); }
4 Собрать схему на макетной плате
Посмотрим в действии на мигание RGB светодиодом. Светодиод по очереди зажигается красным, зелёным и синим цветами. Каждый цвет горит 0,1 секунду, а затем гаснет на 0,2 секунды, и включается следующий. Можно зажигать каждый канал отдельно, можно все одновременно, тогда цвет свечения будет меняться.
RGB светодиод подключён к Arduino. Схема собрана на макетной плате
5 к Arduino
Если вы используете RGB светодиод с общим катодом , то подключите длинный вывод светодиода к GND платы Arduino, а каналы R, G и B - к цифровым портам Arduino. При этом нужно помнить, что светодиоды загораются при подаче на каналы R, G, B высокого уровня (HIGH), в отличие от светодиода с общим анодом.
Схема подключения RGB светодиода с общим катодом к Arduino
Если не менять вышеприведённый скетч, то каждый цвет светодиода в этом случае будет гореть 0,2 секунды, а пауза между ними составит 0,1 секунду.
Если вы хотите управлять яркостью светодиода, то подключайте RGB светодиод к цифровым выводам Arduino, которые имеют функцию ШИМ (PWM). Такие выводы на плате Arduino обычно помечены знаком тильда (волнистая линия), звёздочкой или обведены кружочками.
На предыдущем уроке мы уже попробовали . Теперь же разберемся с многоцветным светодиодом, который часто называют сокращенно: RGB-светодиод .
RGB — это аббревиатура, которая расшифровывается как: Red — красный, Green — зеленый, Blue — синий. То есть внутри этого устройства размещается сразу три отдельных светодиода. В зависимости от типа, RGB-светодиод может иметь общий катод или общий анод.
Смешение цветов
Чем RGB-светодиод, лучше трех обычных? Всё дело в свойстве нашего зрения смешивать свет от разных источников, размещенных близко друг к другу. Например, если мы поставим рядом синий и красный светодиоды, то на расстоянии несколько метров их свечение сольется, и глаз увидит одну фиолетовую точку. А если добавим еще и зеленый, то точка покажется нам белой. Именно так работают мониторы компьютеров, телевизоры и уличные экраны.
Матрица телевизора состоит из отдельно стоящих точек разных цветов. Если взять лупу и посмотреть через нее на включенный монитор, то эти точки можно легко увидеть. А вот на уличном экране точки размещаются не очень плотно, так что их можно различить невооруженным глазом. Но с расстояния несколько десятков метров эти точки неразличимы.
Получается, что чем плотнее друг к другу стоят разноцветные точки, тем меньшее расстояние требуется глазу чтобы смешивать эти цвета. Отсюда вывод: в отличие от трех отдельностоящих светодиодов, смешение цветов RGB-светодиода заметно уже на расстоянии 30-70 см. Кстати, еще лучше себя показывает RGB-светодиод с матовой линзой.
Данный проект посвящен тому, как сделать светодиодную подсветку, управляемую с соседней комнаты, чтобы не вставать с дивана. Светодиодная RGB-подсветка одинаково хорошо украшает как маленький аквариум, так и большую комнату.
Можно засветить разными цветами баню от RGB ленты на Arduino. Создать, так сказать, баню на микропроцессорном управлении от Arduino.
Всего лишь понадобятся для сборки RGB-подсветки такие компоненты:
- Bluetooth модуль HC-05 для беспроводной связи с Arduino.
- Плата Arduino nano, mini, Uno с микропроцессором ATmega 8, ATmega 168, ATmega 328.
- Светодиодная лента RGB, при необходимости во влагозащитном исполнении IP65 или без него.
- Смартфон с Android как пульт управления RGB-подсветкой.
- Полевые MOSFET транзисторы, такие как P3055LD, P3055LDG, PHD3355L, но лучше с выводами для закрепления в монтажных отверстиях. Биполярные транзисторы работают хуже .
- Резисторы 10 кОм, 0.125 Вт - 3 штуки.
Немного теории про подключение RGB ленты к Arduino
Нельзя подключить светодиодную полоску напрямую к плате Arduino. Светодиодная лента светиться от 12 В, тогда как микропроцессору нужно для работы всего 5 В.
Но, самая главная проблема в том, что выходы микропроцессора не имеют достаточной мощности для питания целой ленты светодиодов. В среднем метровой длины светодиодная полоса потребляет 600 мА. Такой ток точно выведет из строя плату Arduino.
Используемые ШИМ выходы микропроцессора не имеют достаточной мощности, чтобы засветить RGB ленту, но всё-таки их можно использовать для снятия сигнала управления.
Для развязки по питанию, в качестве ключей, рекомендуется использовать транзисторы. Лучше использовать полевые MOSFET транзисторы: им для открытия нужен мизерный ток на «затвор», к тому же они имеют большую мощность в сравнении с биполярными ключами такого же размера.
RGB ленты к Arduino
На электромонтажной схеме на управление лентой задействованы ШИМ-выхода: 9 (красный), 10 (зеленый), 11 (голубой).
Три резистора по 10 кОм, 0.125 Вт повешены на «затвор» каждого транзистора.
Плюс от блока питания 12 В (красный провод) идет напрямую на RGB ленту.
Минус от блока питания 12 В (черный провод) распределяется по «истокам» полевых транзисторов.
«Сток» каждого транзистора связан с отдельным контактом ленты: R, G, B. Рекомендуется для удобства при подключении использовать провода красного, зеленого, голубого цвета.
Контакт заземления GND платы Arduino следует посадить на минус входного питания.
Сама плата Arduino Uno запитывается от отдельного сетевого адаптера. Для Arduino nano, mini потребуется собрать простенький источник питания на интегральном стабилизаторе 7805.
Подключение Bluetooth модуля HC-05:
- VCC - 5V (питание +5 В);
- GND - GND (земля, общий);
- RX - TX на Arduino nano, mini, Uno;
- TX - RX на Arduino nano, mini, Uno;
- LED - не используется;
- KEY - не используется.
Приведенный ниже эскиз программы является универсальным для управления как одним светодиодом, так и светодиодной полосой. Главное оставить нужные строчки, а ненужные удалить или сделать комментариями в косых черточках.
Unsigned long x; int LED = 9; // зеленый подключен к 9 пину int LED2 = 10; // синий подключен к 10 пину int LED3 = 11; // красный подключен к 11 пину int a,b,c = 0; void setup() { Serial.begin(9600); Serial.setTimeout(4); pinMode(LED, OUTPUT); pinMode(LED2, OUTPUT); pinMode(LED3, OUTPUT); } void loop() { if (Serial.available()) { x = Serial.parseInt(); if (x>=0 && x<=255) { a = x; // для RGB ленты //a = 255-x; // для светодиода analogWrite(LED, a); } if (x>=256 && x<=511) { b = x-256; // для RGB ленты //b = 511-x; // для светодиода analogWrite(LED2, b); } if (x>=512 && x<=767) { c = x-512; // для RGB ленты //c = 767-x; // для светодиода analogWrite(LED3, c); } /* Serial.println(x); Serial.println(a); Serial.println(b); Serial.println(c); */ } }
Если понадобиться подключить один RGB светодиод, тогда есть электромонтажная схема его подключения.
Установка приложения на телефон
Скачиваем приложение с коротким названием RGB на телефон. .
После установки запускаем приложение по иконке.
Кликаем по надписи
Находим в списке установленный Bluetooth модуль HC-05.
При наличии связи вместо надписи будет отображаться адрес и название установленного модуля Bluetooth.
Ну, вот и всё, управление RGB подсветкой налажено!
Вот видео-пример работы нашего проекта:
GPS часы на Arduino
Биометрический замок – Схема и сборка ЖК дисплея
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:
- MOSFET транзисторы, которые можно найти на том же EBay
- Резисторы на 10k?
- Макетная беспаечная плата (breadboard )
- Проводки для соединения ардуино с макетной платой (папа-папа)
- 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); } }
Во многих приложениях, как любительских, так и профессиональных, иногда бывает необходимым генерировать цвета различных оттенков. Использование отдельных одноцветных светодиодов в таких случаях неоправданно конструктивно и экономически. Поэтому для таких целей были разработаны RGB-светодиоды.
RGB-светодиод (аббревиатура означает RED, GREEN, BLUE) является сочетанием кристаллов, способных генерировать красный, зеленый и синий цвета. Благодаря такому сочетанию данные светодиоды могут воспроизводить 16 миллионов оттенков света. Управлять RGB-светодиодами несложно, и они без проблем могут использоваться в проектах с Arduino. В данном материале будет показан пример управления RGB-светодиодом с помощью Arduino.
Поскольку RGB-светодиод, как было отмечено выше, является сочетанием кристаллов трех разных базовых цветов, то схемотехнически он изображается как три светодиода. Конструктивно такой светодиод имеет один общий вывод и три вывода для каждого цвета. Ниже показана схема подключения RGB-светодиода к Arduino. Также на схеме имеется буквенно-числовой ЖК-дисплей 16×2, потенциометры и последовательно соединенные с линиями RGB-светодиода резисторы. Эти резисторы (R1 = 100 Ом, R2 = 270 Ом, R3 = 330 Ом) ограничивают ток светодиодов, чтобы они не вышли из строя. Переменные резисторы (потенциометры) VR1-VR3 сопротивлением 10 КОм используются для управления интенсивностью свечения RGB-светодиода, то есть с помощью них можно задавать цвет светодиода, меняя интенсивность красного, зеленого и синего кристаллов. Потенциометр VR1 соединен с аналоговым входом A0, VR2 с аналоговым входом A1, а VR3 с аналоговым входом A2.
ЖК-дисплей в данном случае используется для отображения значения цвета и шестнадцатеричного значения цветового кода. Значение цветового кода отображается в 1-й строке ЖК-дисплея (в виде Rxxx Gxxx Bxxx, где xxx представляет собой числовое значение), а шестнадцатеричный код отображается во 2-й строке ЖК-дисплея (в виде HEXxxxxxx). Резистор R4 сопротивлением 100 Ом применяется для ограничения тока, прикладываемого к подсветке ЖК-дисплея, а для регулировки контрастности ЖК-дисплея используется переменный резистор VR4 сопротивлением 10 КОм.
Ниже приведен код (скетч), позволяющий управлять изменением цвета RGB-светодиода с помощью платы Arduino и подключенными к ней потенциометрами.
#include
