Arduino 経由のアドレサブル LED ストリップ制御

アドレサブル LED ストリップと Arduino は、家のインテリアを装飾し、特別な雰囲気を作り出し、店の窓にランニング ラインを作るのに役立ちます。 この記事から、テープの接続と管理、テープのチェックとフラッシュの方法、達成される効果について学習します。

Arduino アドレス指定可能な LED ストリップでは、各ダイオードの明るさと動作モードが個別に設定されます。

このようなデバイスには多くの利点があります。

• それらは「スマート」照明に使用できます。 動的バックライト、ランニング ラインを組み立てたり、スケジュールに従ってライトを点灯させたりすることは難しくありません。モーションセンサーなどの追加モジュールを接続し、部屋に入ると終末が始まります。また、リモコンとスマートフォンから遠隔操作できます。
• セットアップの容易さ。 自分で作業用のプログラムを作成するか、既製のテンプレートを使用できます。
• LED ストリップは信頼性が高く、耐久性があります。 それらは加熱せず、大きなエネルギーコストを必要としません。
• アクセシビリティは別のプラスです。 ダイオードテープは市場に広く流通しているため、適切なものを選択することは難しくありません。最も予算の高いものは200ルーブルかかります。 1メートルあたり、より明るいもの - 500ルーブルから。

しかし、欠点もあります。

• 別の 5V または 12V 電源が必要です.Arduino は 800mA の電流しか供給できませんが、これは 13 ピクセルに十分な量です (1 ピクセルは 40-60mA を消費します)。
• 接続には、はんだ付けの品質が要求されます。

はんだ付けの方法を知っていれば、回路の組み立ては難しくありません。方法がわからない場合は、学ぶ時が来ました。気軽に照明器具を選び始めてください。

購入する前に、いくつかの点に注意してください。

• 1 メートルあたりのピクセル数。 30 個、60 個、74 個、96 個、100 個、144 個のテープがあり、数が多いほど画像は豊かになりますが、テープの価格は高くなります。そして、より多くのエネルギーを消費します (より強力で高価な電源アダプター)。

• 保護の程度。 IP30（防塵）は室内照明としては十分です。濡れた状態では、ダイオードをシリコンで覆う必要があり、保護等級は IP65 です。また、ストリップが通りにある場合、保護は最大である必要があります-IP67（デバイスはシリコンボックスに完全に隠されています）。

• 下地は美的感覚に影響を与えます。 黒 (Black PCB) と白 (White PCB) があります。

• LEDストリップには「経済的な」オプションがあります。 それらは文字ECOでマークされています。これらのモデルは、通常のモデルほど明るくなく、品質も低くなります。しかし、彼らは安いです。

完璧なフィット感を見つけたので、組み立てに進みます。

接続するには電源アダプターが必要です。その力を計算します。これを行うには、1 ピクセルの消費電流 (通常は 60 mA) にテープ 1 メートルのピクセル数とその長さを掛けます。 結果に動作電圧を掛けます (これらのデータはマーキングに示されています)。 安全係数を忘れないでください。

次に、アダプターの電力は次のようになります。

(60 mA / 1000) (電流 A) * 60 ピクセル / メートル * 1.5 メートル * 5 V (電圧) * 1.3 (予備) = 35.1 ワット。 40 ワットの最も近い値に切り上げます。テープが白く光る場合は、このような電源が必要です。そうでない場合は、アダプターの電力を1.5〜2倍減らすことができます。

電源に加えて、Arduino Uno ボードと、断面積が 1.5 mm² 以上の接続ワイヤが必要です。また、10 kOhm の抵抗を持つ抵抗器と 470 マイクロファラッドの静電容量を持つコンデンサー (さらに多くの可能性があります)。

すべての準備が整ったら、作業に取り掛かります。

• テープの最初と最後を見つけます。 コマンドは 1 つのピクセルから別のピクセルに順次移動し、その移動方向は矢印で示されます。矢印がない場合、制御接点は最初に文字 DI (デジタル入力) で示され、最後に DO (デジタル出力) で示されます。 DO 接点は、追加のテープを接続するために使用されます。
• 200 ～ 500 オームの安全抵抗器をはんだ付けします。 突然電源に障害が発生した場合、電流は USB コネクタを通過せず、焼損しません。
• ダイアグラムを組み立てます。 デバイスをコンピューターから制御する場合、回路は次のようになります。

自律的な操作やセンサーからの制御には、1 つ必要です。

ゴム手袋を着用し、定期的にはんだごてを地面 (少なくとも蒸気加熱パイプ) に立てかけます。

• ダイオード ストリップと Arduino ボードの間の距離が 15 cm を超える場合は、制御 DI と接地 GND ワイヤをピグテールにねじります。その後、干渉はありません。
• 点滅モードでは、電源ラインに干渉が発生します。これにより、動作が不安定になります。干渉を平滑化するには、電圧が 6.3 V の 470 マイクロファラッドのコンデンサをコントローラの電源に配置する必要があります。
• スムーズに点灯させるために、回路はブレッドボード上に組み立てられ、マイクロコントローラに回路を組み立てます。 N チャネル MOSFET の 3 つのロジック レベルが必要です。

これが実際にどのように見えるかです。

• テープが長い場合、電圧損失が発生します。 したがって、極端なピクセルはぼんやりと光ります。これを回避するには、2 つのダイオード ストリップの接合部に、または全長の各メートルを通して電力を供給します。

スキームを確認するだけです。 これを行うには、簡単なプログラムを作成します。

• ボードをコンピューターに接続し、Arduino IDE を開きます。
• ライブラリまたはテンプレートをダウンロードします。最も有名なライブラリは FastLED と Adafruit NeoPixel です。

1. FastLED は非常に用途が広く、Arduino のすべてのバージョンをサポートしています。したがって、欠点があります。多くのメモリを消費し、ほとんどの機能が役に立ちません。
2. Adafruit NeoPixel は、NeoPixel Ring Lighting Rings 用に設計されていますが、どの LED ストリップでも動作します。効果が少なく、速度が遅くなりますが、Arduino メモリはより自由になります。これは、より多くの動作モードをボードにロードできることを意味します。

これで、すべてのプロジェクトを実現できます。

これを行わないと、デバイスをフラッシュすると、供給電流全体がボードに流れます。ボードまたは USB ポートが焼損します。

しかし、アドレステープが正しく機能しないことがあります。 最も一般的な間違いを確認してください。

• ダイオードが赤く点灯している場合は、電源が弱すぎます。または、接続が壊れていて、はんだ付けする必要があります。別のオプションは、細すぎる電源線です。
• デバイスにバグがあるか、アーティファクトで動作する場合、問題は電源にあります。ワイヤをシールドされたものに交換するか、Wi-Fi をオフにしてみてください。
• ピクセルがまったく光らない場合は、回路が正しく組み立てられていない可能性があります。最も一般的な間違いは次のとおりです: テープのグランドが Arduino ボードのグランドに接続されていない、DI 制御ワイヤがテープの最初ではなく最後に接続されている、電源ワイヤ (5V と GND) が混在している上。これらすべての場合において、スキーマを再構築するだけで十分です。
• ただし、組み立てたデバイスを抵抗なしで接続すると、おそらくすぐに燃え尽きてしまいます。次に、制御ボードを変更する必要があります。

ご覧のとおり、Arduino は簡単に習得できます。突然問題が発生した場合は、フォーラムで質問してください。彼らはあなたを喜んで助けてくれるでしょう（特にあなたが女の子のニックネームで行く場合）。