WS2812B LED-nauhat: Kuinka ne toimivat ja miten saat niistä kaiken irti

Las WS2812B LED-nauhat ovat mullistaneet yksilöllisen valaistuksen maailman. Heidän kykynsä ohjata jokaista LEDiä erikseen sekä niiden eloisia värejä tekevät niistä täydellisen työkalun luoviin projekteihin, sekä ammattilaisille että amatööreille. Jos olet koskaan halunnut tietää enemmän näiden nauhojen toiminnasta ja siitä, kuinka saat niistä kaiken irti, tämä opas on sinua varten.

Tässä artikkelissa tutkimme kaikkea, mitä sinun tulee tietää WS2812B-LED-nauhoista, niiden oikeasta kytkemisestä ja virran kytkemisestä vinkkeihin vaurioiden välttämiseksi ja niiden mahdollisimman pitkään kestämiseksi. Lisäksi kerromme, kuinka ne integroidaan ohjaimiin, kuten Arduino, ja minkä tyyppisten sovellusten kanssa ne parhaiten mukautuvat.

Mikä on WS2812B LED-nauha?

WS2812B LED-nauhat perustuvat siruihin älykkäät ohjaimet joiden avulla jokaista LEDiä voidaan ohjata itsenäisesti yhdellä datakaapelilla. Tämän tyyppistä tekniikkaa kutsumme "osoitteelliseksi", koska voimme valita kunkin LEDin värin ja kirkkauden vaikuttamatta nauhan muuhun osaan. Jokaiseen LEDiin on sisäänrakennettu pieni ohjain, joka varmistaa, että jännitteen muutokset eivät muuta väriä tai kirkkautta.

Toisaalta WS2812B-nauhoja käytetään laajalti projekteja mikrokontrollereilla, kuten Arduino, Raspberry Pi tai PIC. Tämä on avainasemassa, koska tiedonsiirto ohjaimen ja WS2812B-LED-valojen välillä tapahtuu hyvin tietyn yksijohdinprotokollan kautta, jota on hallittava tarkasti.

WS2812B-nauhojen ominaisuudet ja edut

WS2812B:ssä on useita ominaisuuksia ja etuja, jotka erottuvat muista perinteisistä LED-nauhoista:

Itsenäinen ohjaus: Jokaista LEDiä voidaan ohjata itsenäisesti värin ja kirkkauden suhteen, jolloin voit luoda erittäin monimutkaisia visuaalisia tehosteita.
Kaskadiliitäntä: Useita liuskoja voidaan kytkeä sarjaan, jolloin samat datakomennot siirretään nauhalta toiselle.
Vedenkestävä: Jotkut WS2812B-nauhojen versiot ovat vedenpitäviä, joten ne sopivat täydellisesti ulkokäyttöön tai paikkoihin, jotka ovat kosketuksissa kosteuden kanssa.
Tehokas liima: Monissa näistä LED-nauhoista on 3M-liimaa, jonka ansiosta ne on helppo asentaa mille tahansa pinnalle.

Näiden ominaisuuksien ansiosta näitä nauhoja käytetään monenlaisissa sovelluksissa alkaen ympäristön valaistus monimutkaisten animaatioiden luomiseen digitaalisessa taiteessa tai kodin automaatioprojekteissa.

WS2812B LED-nauhojen tyypit

WS2812B-nauhoja on eri tyyppejä riippuen LED-tiheys. Yleensä voimme löytää nauhoja 30 LEDiä per metri tai korkeamman tiheyden versiot 60 LEDiä per metri. Jommankumman valinta riippuu projektistasi haluamasi yksityiskohdan tai kirkkauden tasosta.

Esimerkiksi nauha, jossa on 30 LEDiä metrillä, tarjoaa pienempi tiheys, joka voi riittää yksinkertaisempiin projekteihin tai kun valaistuksen ei tarvitse olla yhtä tarkkaa. Toisaalta versiot 60 LEDiä per metri Ne mahdollistavat paremman hallinnan ja paremman laadun luotaessa yksityiskohtaisia tehosteita tai värisiirtymiä.

WS2812B LED-nauhan liittäminen

WS2812B-LED-nauhan liittäminen voi tuntua monimutkaiselta, jos et ole koskaan ennen tehnyt sitä, mutta muutamalla perusasialla se on paljon helpompaa. Tärkeintä on tehdä selväksi, kuinka datapisteet syötetään ja yhdistetään.

Perusmateriaalia tarvitset:

+5V DC virtalähde
300-500 ohmin vastus
1000uF/6.3V tai suurempi kondensaattori (suojatakseen nauhaa jännitepiikkeiltä)
Mikro-ohjain kuten Arduino

WS2812B-nauhojen virtajohto liitetään suoraan 5 V -lähteeseen. On tärkeää, että tämä lähde voi tuottaa riittävästi virtaa, koska jokainen LED voi kuluttaa 60 milliampeeria täydellä kirkkaudella. Tämä on erityisen tärkeää, jos sinulla on monta LEDiä peräkkäin.

Datasignaali on kytkettävä Arduinon tai muun mikro-ohjaimen digitaaliseen nastaan. Jotta vältetään tehopiikkejä, jotka voivat vahingoittaa nauhan ensimmäisiä LED-valoja, on suositeltavaa sijoittaa a vastus datalähtönastan ja ensimmäisen LEDin välillä.

WS2812B-nauhojen perusohjelmointi Arduinolla

WS2812B LED-nauhan ohjaaminen Arduinolla on melko yksinkertaista kirjastojen, kuten esim Adafruit NeoPixel. Tässä on ensimmäiset vaiheet LED-nauhan testaamisen aloittamiseksi:

Lataa ja asenna NeoPixel-kirjasto seuraavasta linkistä: https://github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel
Sisällytä kirjasto Arduino-luonnokseen: #sisältää
Ilmoita lukumäärä pikseliä ja pin numero johon olet liittänyt nauhan datatulon:

#define PIN 6
#define NUMPIXELS 10

Tällä tavalla voit määrittää, kuinka monta LEDiä sinulla on nauhassasi ja mihin Arduinon nastan olet yhdistänyt datasignaalin. Alusta sitten NeoPixel-objekti:

Adafruit_NeoPixel pixels(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

Voit kytkeä LED-valot päälle käyttämällä toimintoa pixels.setPixelColor() ja päivitä muutokset toiminnolla pixels.show():

pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(255, 0, 0));
pixels.show();

Tämä esimerkki muuttaa nauhan ensimmäisen LEDin punaiseksi. Voit muokata väriä muuttamalla RGB-arvoja, jolloin 0 on pois päältä ja 255 on suurin kirkkaus.

Vinkkejä WS2812B LED-nauhojen vahingoittumisen välttämiseksi

Kuten kaikki elektroniset komponentit, WS2812B-nauhat vaativat perushoitoa, jotta ne eivät vaurioidu:

Vältä LED-nauhan kytkemistä suoraan Arduinon 5 V nastasta, koska tämä nasta ei tarjoa tarpeeksi virtaa, jos nauhassa on monta LEDiä. On paljon parempi käyttää ulkoista virtalähdettä.
Aseta 1000 uF:n kondensaattori virtalähteen positiivisten ja negatiivisten napojen välillä vähentääksesi jännitepiikkejä, jotka voivat vahingoittaa LEDejä.
Käytä 300 - 500 ohmin vastus datanastan ja ensimmäisen LEDin välillä vähentääksesi mahdollista tietojen syöttämisen korruptiota.
Jos liität useita liuskoja sarjaan, varmista, että niissä kaikissa on oikea virta ja että datakaapelit eivät ole liian pitkiä, jotta vältytään signaalihäviöltä.

WS2812B LED-nauhojen yleiset sovellukset

WS2812B-nauhoilla on laaja valikoima sovelluksia joustavuuden, helppokäyttöisyyden ja tarkan värinhallinnan ansiosta. Jotkut yleisimmistä ovat:

Ympäristön valaistus: Täydellinen antamaan väriä mihin tahansa tilaan, koska ne mahdollistavat värien, intensiteetin ja kuvioiden täydellisen mukauttamisen.
Taiteelliset projektit: Niitä voidaan käyttää luomaan upeita visuaalisia tehosteita, kuten täysvärianimaatioita, "käveleviä" valotehosteita tai juoksevan veden simulaatioita.
Vaatteet ja asusteet: Koska WS2812B-nauhat ovat saatavilla pieninä, joustavina moduuleina, ne sopivat ihanteellisesti e-tekstiiliprojekteihin, joissa ne voidaan integroida huomaamattomasti vaatteisiin.
Kotiautomaatio ja älykkäät valaistusjärjestelmät: WS2812B-nauhat voidaan helposti integroida kodin automaatiojärjestelmiin, jotta voidaan luoda räätälöityjä valokokoonpanoja käyttäjien tarpeiden mukaan, kuten visuaaliset hälytykset, valoilmoitukset tai rentouttavat ympäristöt.

WS2812B-nauhojen monipuolisuus tekee niistä erittäin houkuttelevan vaihtoehdon kaikkiin projekteihin, jotka vaativat dynaamista ja hallittua valaistusta. Olitpa sitten mukauttamassa olohuoneesi valaistusta tai luomassa taideinstallaatiota, nämä LED-nauhat tarjoavat loputtomasti mahdollisuuksia.

WS2812B LED-nauhat ovat avanneet uusia mahdollisuuksia niille, jotka haluavat kokeilla valaistusta ja muotoilua. Joustavuuden, itsenäisen ohjauskapasiteetin ja Arduinon kaltaisten mikro-ohjainten kanssa yhteensopivuuden ansiosta ne ovat ihanteellinen vaihtoehto kaikille harrastajille tai ammattilaisille, jotka haluavat innovoida projekteissaan. Muista aina noudattaa parhaita liitäntä- ja virtakäytäntöjä vaurioiden välttämiseksi ja LED-nauhasi pitkäikäisyyden varmistamiseksi.

Hardwarelibre