Керування адресною світлодіодною стрічкою через Arduino

Керування адресною світлодіодною стрічкою через Arduino

Прикрасити інтер'єр будинку, створити особливу атмосферу, зробити біжучий рядок на вітрині магазину допоможуть адресна світлодіодна стрічка і Arduino. Зі статті ви дізнаєтеся про підключення і керування стрічкою, про те, як робиться перевірка і прошивка стрічки, які досягаються ефекти.

Плюси і мінуси

У адресній світлодіодній стрічці Arduino яскравість і режим роботи кожного діоду задаються окремо.


У RGB-стрічках червоний, зелений і синій світлодіоди об'єднані в блок, який правильніше назвати пікселем. Пікселі керуються незалежно один від одного.

У таких пристроїв маса достоїнств.

  • Їх можна використовувати для «розумного» освітлення. Не складе труднощів зібрати динамічне підсвічування, біжучий рядок або зробити так, щоб світло включалося за розкладом. Підключіть додаткові модулі, наприклад, датчик руху, і коли ви зайдете в кімнату, почнеться світлопреставлення. А ще їх роботою можна керувати дистанційно з пульту і смартфона.
  • Простота налаштування. Ви можете самостійно написати програми для роботи або скористатися готовими шаблонами.
  • Світлодіодні смуги надійні і довговічні. Вони не нагріваються і не вимагають великих витрат на енергію.
  • Доступність - ще один плюс. Діодні стрічки широко поширені на ринку, вибрати потрібну не складе труднощів. Самі бюджетні коштують 200 руб. за метр, більш яскраві - від 500 руб.

Але є і недоліки.

  • Потрібне окреме джерело живлення на 5 або 12 В. Блок Arduino може дати тільки 800 мА струму, якого вистачить тільки на 13 пікселів (один піксель споживає 40-60 мА).
  • З'єднання вимогливі до якості пайки.

Якщо ви вмієте добре паяти, то зібрати схему не складе труднощів. А якщо не вмієте, то саме час навчитися. Так що сміливо приступайте до вибору світлотехніки.

Вибір стрічки

Перед покупкою зверніть увагу на кілька моментів.

  • Кількість пікселів на один метр. Їх може бути 30, 60, 74, 96, 100 і 144. Чим їх більше, тим насиченіше виходить картинка, але тим дорожче стрічка. І тим більше вона витрачає енергії (потужніше і дорожче адаптер харчування).
  • Ступінь захищеності. Для кімнатного освітлення досить IP30 (захист від пилу). Для сирих умов діоди повинні бути покриті силіконом, а ступінь захисту - IP65. А якщо смуга знаходиться на вулиці, то захист повинен бути найбільшим - IP67 (пристрій повністю прихований в силіконовому коробі).
  • Підкладка впливає на естетичне сприйняття. Вона буває чорною (Black PCB) і білою (White PCB).
  • Є «економні» варіанти світлодіодних стрічок. Вони маркуються літерами ECO. Ці моделі не такі яскраві, як звичайні, і менш якісні. Зате коштують дешевше.

Тепер, коли ви підібрали ідеальний варіант, переходите до збірки.


З "єднання і налаштування

Для підключення потрібен адаптер харчування. Розрахуйте його потужність. Для цього струм споживання одного пікселя (зазвичай 60 мА) помножте на кількість пікселів у метрі стрічки і на її довжину. Результат помножте на робочу напругу (ці дані вказані в маркуванні). Не забудьте про коефіцієнт запасу.

Наприклад, стрічка має 60 пікселів на метр. Необхідна довжина - 1,5 м. Напруга харчування - 5 В. Коефіцієнт запасу - 1,3.

Тоді потужність адаптера повинна бути:

(60 мА/1000) (струм в А) * 60 пікселів/метр * 1,5 метра * 5 В (напруга) * 1,3 (запас) = 35,1 Вт. Округлюємо до найближчого більшого - 40 Вт. Такий блок живлення потрібен, якщо стрічка буде світитися білим світлом. Якщо ні, то потужність адаптера можна знизити в 1,5-2 рази.

Важливо! Для різних моделей потрібно або 5 В, або 24 В. Уважно читайте маркування.

Крім блоку живлення, знадобляться плата Arduino Uno і з'єднувальні дроти перетином не менше 1,5 мм. А ще резистори опором 10 кОм і конденсатори з ємністю 470 мкФ (можна більше).

Коли все готове, приступайте до роботи.


  • Знайдіть початок і кінець стрічки. Команди послідовно переходять від одного пікселя до іншого, і напрямок їхнього руху вказано стрілочками. Якщо стрілок немає, керуючий контакт на початку позначається літерами DI (digital input), а наприкінці - DO (digital output). Контакт DO служить для підключення додаткових стрічок.
  • Припаяйте запобіжний резистор на 200-500 Ом. Якщо раптом блок живлення вийде з ладу, струм не піде через USB-роз'єм і не спалить його.
  • Зберіть схему. Якщо пристрій керується з комп'ютера, схема повинна бути такою.

Для автономної роботи або управління з датчиків потрібна така.

Важливо! При монтажі не можна допускати статичної електрики.

Працюйте в гумових рукавичках, а паяльник періодично приганяйте до заземлення (хоча б до труб парового опалення).

  • Якщо відстань між діодною стрічкою і платою Arduino більше 15 см, то переплетіть в косичку керуючий DI і заземляючий GND дроти. Тоді не виникне наводок.
  • У миготливому режимі виникають перешкоди на лінії харчування. Це призводить до нестабільної роботи. Щоб згладити перешкоди, у харчування контролера потрібно ставити конденсатор ємністю 470 мкФ і напругою 6,3 В.
  • Щоб було плавне включення, схема збирається на макеті для складання схем на мікроконтролерах. Вона повинна мати 3 логічних рівня N-канальних МОТ-транзисторів (MOSFET).

Ось як це виглядає в реальності.

  • Якщо стрічка довга, то в ній з'являться втрати напруги. Тому крайні пікселі світитимуть тьмяно. Щоб цього уникнути, підведіть харчування до стиків 2-х діодних смуг або через кожен метр загальної довжини.

Залишається тільки перевірити схему. Для цього напишіть найпростішу програму.


  • Підключіть плату до комп'ютера і відкрийте Arduino IDE.
  • Завантажте бібліотеку або шаблон. Найвідоміші бібліотеки - FastLED і Adafruit NeoPixel.
  • FastLED дуже універсальна і підтримує всі версії Arduino. Звідси недолік - вона займає багато пам'яті, а більшість можливостей не стануть в нагоді.
  • Adafruit NeoPixel призначена для освітлювальних кілець NeoPixel Ring, але підійде для будь-яких світлодіодних стрічок. У неї менше ефектів і нижче швидкість, зате і пам'ять Arduino вільніше. Отже, на плату можна завантажити більше режимів роботи.

Тепер ви зможете реалізувати всі свої проекти.

Важливо! Завантажуйте програму в пам'ять Arduino тільки тоді, коли стрічка точно не запрацює. Для цього або від'єднайте її від плати, або заздалегідь підключіть блок живлення.

Якщо так не зробити, то, коли ви будете прошивати пристрій, на плату піде весь струм харчування. Плата або USB-порт згорять.

Але буває так, що адресна стрічка працює некоректно. Будь ласка, перевірте найпоширеніші помилки.

  • Якщо діоди горять з червоним відтінком, то блок живлення занадто слабкий. Або порушені з'єднання і їх треба перепаяти. Ще один варіант - занадто тонкі дроти харчування.
  • Коли пристрій глючить або працює з артефактами, то справа в харчуванні. Спробуйте замінити дроти на екрановані або вимкнути Wi-Fi.
  • Якщо пікселі не світяться зовсім, то, швидше за все, неправильно зібрано схему. Найчастіші помилки: земля стрічки не з'єднана із заземленням плати Arduino, керуючий провід DI йде в кінець стрічки, а не на початок, переплутані дроти харчування (5V і GND). У всіх цих випадках достатньо переобрати схему.
  • А ось якщо ви підключили зібраний пристрій без резистора, то, швидше за все, він відразу згорів. Тоді потрібно міняти плату управління.

Як бачите, вивчати Arduino нескладно. А якщо раптом виникнуть проблеми, то задайте питання на форумах. Вам з радістю допоможуть (особливо якщо зайти під ніком дівчини).