So steuern Sie WS2812 RGB-LED (NeoPixel) mit Arduino [Tutorial] - Gunook

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2025-01-13 06:56

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Überblick

NeoPixel-LEDs werden heutzutage aufgrund ihrer attraktiven visuellen Effekte häufig in elektronischen Projekten verwendet. Diese LEDs sind in verschiedenen Größen und Formen sowie in Streifenform erhältlich. In diesem Tutorial erfahren Sie mehr über NeoPixel-LEDs und wie Sie sie mit Arduino steuern.

Was du lernen wirst

• Was ist NeoPixel?
• Warum NeoPixel
• Anbindung des NeoPixels an Arduino

Lieferungen

Hardware-Komponenten

WS2812 RGB-LED-Ringmodul *1

Arduino Uno R3 *1

Software-Apps

Arduino-IDE

Schritt 1: Was ist NeoPixel?

Nach 1962, als die erste LED hergestellt und getestet wurde, wurde dieses wertvolle Stück aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken. In den meisten elektronischen Projekten finden Sie mindestens eine einzelne LED. Die Verwendung der LEDs in verschiedenen Farben war so attraktiv, dass es zur Produktion von Multicolor-LEDs oder RGB-LEDs führte.

Die RGB-LED erzeugt alle Farben basierend auf den drei Farben Rot, Grün und Blau. Beispielsweise erzeugt eine Kombination aus Rot und Blau eine Magenta-Farbe. In diesem Modell hat jede Farbe einen Wert zwischen 0 und 255 für jede rote, grüne und blaue Farbe. Diese Werte sind beispielsweise 255 0 255 (maximaler Rot-, maximaler Blau- und minimaler Grünwert) für Magenta. Dieser numerische Wert wird durch den Hex-Code (2550255 = # FF00FF) ausgedrückt. RGB-LEDs erzeugen eine Vielzahl von Farben basierend auf diesem Modell.

Um jede RGB-LED zu steuern, benötigen Sie drei digitale Pins eines Mikrocontrollers (oder der Entwicklungsplatinen wie Arduino). Wenn Sie beispielsweise einen RGB-LED-String mit 60 LEDs ansteuern möchten, um die Farbe jeder LED separat zu steuern, benötigen Sie 180 digitale Pins! Sie müssen also vergessen, jede LED einzeln zu steuern oder LEDs zu verwenden, die adressierbar sind. Adressierbare LEDs sind eine neue Generation von LEDs, die zusätzlich zu RGB-LEDs einen Controller-IC enthalten. Dieser Controller-IC, normalerweise WS2812, ermöglicht Ihnen den Zugriff auf mehrere LEDs mit einem einzigen digitalen Pin, indem Sie jeder LED eine Adresse zuweisen und eine Eindrahtkommunikation bereitstellen. Im Gegensatz zu einfachen LEDs schalten sich diese Arten von LEDs jedoch nicht nur durch Anlegen von Spannung ein, sie benötigen auch einen Mikrocontroller. NeoPixel ist die Marke von Adafruit für adressierbare LEDs.

Schritt 2: Warum NeoPixel?

Die Möglichkeit, jede LED in einem LED-Streifen zu steuern, erzeugt großartige visuelle Effekte in Ihren Projekten. Es ist jedoch zu beachten, dass in den sehr schnellen Prozessen wie POVs der Einsatz von NeoPixels nicht empfohlen wird. Der andere wichtige Vorteil der NeoPixels ist ihr niedrigerer Preis im Vergleich zu anderen adressierbaren LEDs. NeoPixel sind auch in den Ring-, Streifen-, Quadrat- und Kreismodellen erhältlich und Sie können das passende Modell entsprechend Ihrem Projekt auswählen.

Neopoxes sind auch verkettebar, sodass Sie mehrere NeoPixel mit nur einer Befehlszeile und einer Stromleitung steuern können.

Hinweis Eine Erhöhung der Anzahl der NeoPixel-LEDs erfordert mehr RAM, mehr Leistung und mehr Verarbeitungszeit. Wählen Sie daher das optimale NeoPixel entsprechend Ihrem Mikrocontroller-Typ aus.

Schritt 3: Erforderliche Materialien

Schritt 4: NeoPixel- und Arduino-Schnittstellen

Hinweis Der Widerstand muss verwendet werden, um eine Beschädigung des NeoPixels zu verhindern und die Daten korrekt zu übertragen.

Hinweis Wenn Sie eine Streifen-LED verwenden, die eine hohe Anzahl von LEDs enthält, empfehlen wir Ihnen, einen großen Kondensator (zB 1000uf) parallel zu + und – der Versorgungsspannung zu schalten.

Hinweis Der beste Abstand zum Anschließen des ersten NeoPixel-Moduls beträgt etwa 1 bis 2 Meter von der Controller-Platine.

Schritt 5: Bsp. 1: Einrichten des NeoPixels mit Arduino

In diesem Beispiel schalten Sie die NeoPixels ein und steuern die Farbe und Intensität jeder LED separat mit dem Arduino UNO. Verwenden Sie die NeoPixel Adafruit-Bibliothek, um den NeoPixel mit Arduino einzurichten.

Code-Erklärung

Adafruit_NeoPixel-Pixel (NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

Die obige Funktion bestimmt die Anzahl der LEDs und Arduino-Pins.

Pixel.begin();

Diese Funktion führt die Initialisierungen durch.

pixel.setHelligkeit(b);

Die obige Funktion stellt die Lichtintensität ein. (Die Mindestanzahl ist 1 und die Höchstanzahl ist 255.)

Pixel.setPixelColor (Wich LED, Welche Farbe (Rot, Grün, Blau));

Definiert die LED-Farbe mit dem RGB-System nach Angabe der LED-Nummer (von 0 bis NUMPIXELS-1).

Pixel.show();

Zeigt die angewendeten Werte an.

Schritt 6: Bsp. 2: NeoPixel-Blinkmodus mit Arduino

In diesem Beispiel richten wir NeoPixels im Blinkmodus ein. Um den Blinker zu machen, müssen alle LEDs gleichzeitig ein- und ausgeschaltet werden, und sie können beim Einschalten unterschiedliche Farben haben.

Schritt 7: Bsp. 3: NeoPixel-Fading-Modus mit Arduino

Fading ist einer der faszinierenden Effekte von NeoPixels. Je langsamer die Überblendung, desto besser der Effekt.

Schritt 8: Bsp. 4: NeoPixel-Zufallsmodus mit Arduino

In diesem Beispiel verwenden wir die Funktion random(num1, num2), um eine Zufallszahl zwischen num1 und num2 zu generieren und anzuzeigen, um eine Farbe und eine LED auszuwählen.

Schritt 9: Bsp. 4: NeoPixel Rainbow-Modus mit Arduino

Eines der interessantesten Tools im Internet zum Erstellen von Effekten auf NeoPixels ist der NeoPixel-Effektgenerator, mit dem Sie die Anzahl der LEDs und Arduino-Pins angeben können. Nachdem Sie die Effekte und erforderlichen Einstellungen erstellt haben, können Sie auf den Arduino-Code generieren klicken und kopieren Sie den generierten Code in die IDE. Führen Sie dazu die folgenden Schritte aus:

1. Klicken Sie nach dem Aufrufen der Website auf LED-Streifen hinzufügen.
2. Klicken Sie auf den hinzugefügten NeoPixel-Streifen und geben Sie die Anzahl der LEDs und Arduino-Pins an.
3. Klicken Sie im Loop-Part auf Effekt hinzufügen und wählen Sie einen Effekt aus.
4. Wenden Sie Ihre Einstellungen in den Abschnitten Animation und Farbe an.
5. Klicken Sie auf Arduino-Code generieren und kopieren Sie den generierten Code in die Arduino IDE.

Schritt 10: Wie geht es weiter?

• Testen Sie die anderen Effekte auf Ihrem NeoPixel.
• Versuchen Sie, Ihr NeoPixel drahtlos zu steuern. (WLAN, Bluetooth, …)

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