У цій статті ми розповімо про кольорові світлодіоди, відмінність простого RGB-світлодіода від адресованого, доповнимо інформацією про сфери застосування, про те, як вони працюють, яким чином здійснюється управління зі схематичними картинками підключення світлодіодів.

Світлодіоди – електронний компонентздатний випромінювати світло. Сьогодні вони масово застосовуються в різній електронної техніки: у ліхтариках, комп'ютерах, побутової техніки, машини, телефони і т.д. Багато проектів з мікроконтролерами так чи інакше використовують світлодіоди.

Основних призначень у них два:

Демонстрація роботи обладнання або оповіщення про якусь подію;
застосування в декоративних цілях (підсвічування та візуалізація).

Всередині світлодіод складається з червоного (red), зеленого (green) та синього (blue) кристалів, зібраних в одному корпусі. Звідси така назва – RGB (рис.1).

2. За допомогою мікроконтролерів

За допомогою нього можна одержати безліч різних відтінків світла. Управління RGB-світлодіодом здійснюється за допомогою мікроконтролера (MK), наприклад, Arduino (рис.2).

Звичайно, можна обійтися простим блокомживлення на 5 вольт, резисторами в 100-200 Ом для обмеження струму та трьома перемикачами, але тоді керувати свіченням та кольором доведеться вручну. У такому разі досягти бажаного відтінку світла не вийде (рис.3-4).

Проблема виникає тоді, коли потрібно підключити до мікроконтролера сотню кольорових світлодіодів. Кількість висновків у контролера обмежена, а кожному світлодіоду потрібне харчування за чотирма висновками, три з яких відповідають за кольоровість, а четвертий контакт є загальним: залежно від типу світлодіода може бути анодом або катодом.

3. Контролер для керування RGB

Для розвантаження висновків МК застосовуються спеціальні контролери WS2801 (5 вольт) або WS2812B (12 вольт) (рис.5).

Із застосуванням окремого контролера немає потреби займати кілька виходів MK, можна обмежитися лише одним сигнальним висновком. МК подає сигнал на вхід Data керуючого контролера світлодіода WS2801.

У такому сигналі міститься 24-бітова інформація про яскравість кольору (3 канали по 8 біт на кожен колір), а також інформація для внутрішнього регістру зсуву. Саме зсувний регістр дозволяє визначати, якого світлодіода інформація адресується. Таким чином можна з'єднувати кілька світлодіодів послідовно, при цьому використовувати так само один висновок мікроконтролера (рис.6).

4. Світлодіод, що адресується

Це RGB-світлодіод тільки з інтегрованим контролером WS2801 безпосередньо на кристалі. Корпус світлодіода виконаний у вигляді компонента SMD для поверхневого монтажу. Такий підхід дозволяє розмістити світлодіоди максимально близько один одному, роблячи свічення більш деталізованим (рис.7).

В інтернет-магазинах можна зустріти адресні світлодіодні стрічки, коли в одному метрі вміщується до 144 штук (рис.8).

Варто врахувати, що один світлодіод споживає при повній яскравості всього 60-70 мА, при підключенні стрічки, наприклад, на 90 світлодіодів, потрібно потужний блокживлення зі струмом не менше 5 ампер. У жодному разі не живіть світлодіодну стрічку через контролер, інакше він перегріється і згорить від навантаження. Використовуйте зовнішні джерелахарчування (рис.9).

5. Нестача адресованих світлодіодів

Світлодіодна стрічка, що адресується, не може працювати при занадто низьких температурах: при -15 контролер починає підсмоктувати, на сильнішому морозі великий ризик його виходу з ладу.

Другий недолік у тому, що якщо вийде з ладу один світлодіод, слідом по ланцюжку відмовляться працювати і решта: внутрішній зсувний регістр не зможе передати інформацію далі.

6. Застосування світлодіодних стрічок, що адресуються.

Світлодіодні стрічки, що адресуються, можна застосовувати для декоративного підсвічування машини, акваріума, фоторамок і картин, в дизайні приміщень, як новорічних прикрас і т.д.

Виходить цікаве рішення, якщо світлодіодну стрічку використовувати як фонове підсвічування Ambilight для монітора комп'ютера (рис.10-11).

Якщо ви будете використовувати мікроконтролери на базі Arduino, вам знадобиться бібліотека FastLed для спрощення роботи зі світлодіодною стрічкою ().

Якщо ви хочете самостійно вдосконалити свій комп'ютер якими-небудь накрученими «фішками», найпростіше використовувати для цього світлодіоди– вони прості в роботі, дешеві та не вимагають якихось особливих навичок та хитрощів. Світлодіод здатний прикрасити ваше робоче місце, Надати йому додаткове освітлення, та й просто підняти настрій. Щоб підключити світлодіод, слідуйте нашій покрокової інструкції.

Вам знадобиться

• 1. світлодіоди
• 2. паяльник і все, що потрібно для роботи з ним
• 3. резистори, які будуть знижувати напругу та силу струму від джерела живлення
• 4. рознімання, необхідні для підключення світлодіодів до комп'ютера
• 5. тестер для перевірки напруги
• 6. кусачки, щоб зачищати дроти
• 7. термозбіжна трубка

Інструкція

Перед початком роботи переконайтесь, що у вас є все необхідні інструментита пристрої для роботи.

Підключення до роз'єму 4-pin molex. Спочатку давайте подивимося, світлодіод до роз'єму 4-pin molex. Це досить поширений роз'єм у , тому цілком можливо, що у вашому комп'ютері він є. Цей роз'єм містить чотири:1. +12 В (жовтий дріт)
2. +5 В (червоний провід)
3. Два контакти заземлення (чорні) Виберіть, куди ви хочете діоди – до 12 або 5 вольтів. Роз'єм придбайте або вийміть з непотрібного пристрою. Тестером перевірте, чи відповідають вибрані контакти, визначте, де позитивний, а де негативний контакти.

Провід зачистіть кусачками, резистор припаяйте до позитивного контакту роз'єму. З'єднання закрийте термоусадкою. До другого контакту резистора припаяйте позитивний контакт світлодіода. Закрийте місце термозбіжною трубкою. Візьміть негативний контакт світлодіода та припаяйте його до контакту "земля" роз'єму.

Підключення до USB Можна підключити світлодіод і до кабелю з роз'ємом USB. Такі кабелі існують двох видів, але принципової різниці в ході роботи у них немає, так що знайдіть будь-який непотрібний кабель і приступайте. У USB знаходиться чотири контакти, два з яких передають дані, один контакт - "земля", а ще один передає напругу. Ось до нього і потрібно підключити світлодіод. Тестером перевірте напругу і визначте позитивний і негативний полюси у діода. Резистор припаяйте до позитивного контакту, місце спайки закрийте термоусадкою. До другого контакту резистора приєднайте позитивний контакт світлодіода та закрийте місце спайки. Негативний контакт діода припаяйте до контакту «земля», закрийте місце спайки термоусадкою. Підключіть USB кабельі перевірте, чи працює він.

Або підсвічування з можливістю перемикати різні кольори, тому тема драйверів LED дуже актуальна. Пропонована схема такого пристрою керує RGB-світлодіодами через Н-канальні МОП-транзистори, які дозволяють контролювати світлодіодні матриці або лампи до 5 ампер на канал без застосування тепловідводів.

Схема електрична та опис

Під час тестування контролер підключався до 50 Вт на 12 В галогенним лампочкампо одній на кожен канал. Температура МОСФЕТ транзисторів після 5 хв прогону склала трохи більше 50 °C. Теоретично загальне навантаження всіх трьох каналів RGB має перевищувати 15 ампер.

Зазначений транзистор STP36NF06L працює за низької напруги на затворі. Ви можете використовувати такі інші стандартні N-канальні польові транзистори, які нормально працювати при струмах навантаження до 5 ампер і не вимагати занадто великого сигналуна вході для повного відмикання.

Підключення до друкованій платікабелів також має відповідати тому струму, який вони пропускатимуть. Світлодіоди, LED стрічкита модулі, підключені до драйвера, повинні мати загальний анод, як показано на схемі вище.

Ось один із варіантів реалізації, який використовує 20 світлодіодів RGB типу Піранья. Зібрано лампу в коробі 25 х 50 х 1000 мм з алюмінію. Пізніше вона була пристосована під настінну полицю, щоб висвітлити стіл. Світло дуже яскраве і дає хороше рівне освітлення без додаткового розсіювача.

Виділені колірні зони у спальні чи вітальні – це завжди естетично та красиво. Звичайно, для того щоб грамотно виконати всі роботи з монтажу стелі, встановлення світлодіодної стрічки і супутнього обладнання, потрібно чимало попрацювати. Але результат буде радувати при правильному виконанні дуже довго.

Асортимент кольорових світлодіодних стрічок досить великий та їх правильний вибір- Справа досить складна. І все ж, якими б ідеальними вони не були, для них правильної роботинеобхідний блок живлення 12 (рідше 24 В) і, звичайно ж, блок управління з параметрами, що підходять саме під обрану світлову смугу.

Але що таке цей RGB-контролер, які функції він виконує? І якщо він такий необхідний, чи можливо його виготовити своїми руками в домашніх умовах?

Принцип роботи

За своєю суттю контролер RGB – це мозок домашнього підсвічування. Усі команди, що подаються з пульта дистанційного керування, їм обробляються, а вже після потрібний сигналподається на світлодіодну стрічку, запалюючи той чи інший колір. Простіше кажучи, саме подібним електронним пристроєм здійснюється повне управління RGB-стрічкою.

Контролери розрізняються як за потужністю, так і за кількістю виходів, тобто світлових смуг, що підключаються до нього. Є пристрої з пультом, а бувають і без ПДК. Також є відмінність і за сигналом, що надходить на стрічку, тому що смуга може бути аналоговою, або цифровою. Відмінність між ними суттєва, а ось схожість одна. Всі вони працюють тільки з блоком живлення (трансформатором), тому що світлодіодна смуга має номінальну напругу в 12, а не 220, як думають деякі.

Справа в тому, що аналогова світлодіодна стрічка при отриманні сигналу з пристрою управління запалюється тим чи іншим, але одним кольором по всій довжині. У цифрової є можливість включення кожного світлодіода окремим кольором. А тому і RGB-контролер для цифрової світлової лінії більш високотехнологічний і ціна його вище.

Варіанти підключення

Звичайно, що самим простим способомпідключення пристрою керування RGB стане варіант, при якому підключено лише одну світлодіодну смугу або її частину. Але такий спосіб не зовсім практичний, хоча він і не вимагає включення до ланцюга будь-яких додаткових приладів. Справа в тому, що на одну лінію такого пристрою можливе підключення не більше 5-6 метрів світлової смуги, що для підсвічування кімнати буде недостатнім. Якщо ж довжина відрізка буде більшою, то на найближчі до контролера світлодіоди зросте навантаження, внаслідок чого вони просто перегорять.

Ще одна проблема при підключенні довгих світлодіодних смуг велике навантаженняза потужністю на найтонші дроти RGB-світлодіодної стрічки. При їх нагріванні пластикова основа починає плавитися, і в результаті жили залишаються без ізоляції або легко прогорають.

А тому при необхідності висвітлити довші відстані застосовуються наступні способита схеми підключення.

Дві світлодіодні стрічки

При такому підключенні до контролера для RGB-світлової смуги знадобиться два пристрої живлення та підсилювач. Особливість подібного підключення полягає в тому, що відрізки стрічки повинні підключатися саме паралельно. Хоча в них і одне, спільне електронний пристрійуправління, харчування має подаватися на кожну окремо. Підсилювач використовується для більш ясного і чіткого світла діодів.

Іншими словами, напруга надходить на обидва блоки живлення, після чого з одного з них йде на підсилювач і далі світлову смугу. З другого блоку живлення надходить на електронний блокуправління. Між собою пристрій керування та підсилювач пов'язані другою світлодіодною стрічкою. Схематично таке підключення виглядає як на схемі вище.

При такому підключенні бажано застосовувати два блоки живлення, але якщо вони мають великий вихід потужності, то можна скористатися і одним.

Чотири відрізки по п'ять метрів підключаються знову ж таки паралельно. Пара смуг безпосередньо підключена до контролера, друга пара до нього, але через підсилювач сигналу. При підключенні другого блока живлення напруга від нього прямо на підсилювач. Виглядає подібне підключення приблизно як на зображенні вище.

Розібравшись із методами підключення контролерів та їх видами, можна спробувати зробити такий прилад своїми руками в домашніх умовах. Необхідно лише пам'ятати, що потрібно порівнювати потужність пристрою та його вихідна напругаз довжиною та енергоспоживанням світлодіодної стрічки.

Контролер своїми руками

Схема такого приладу не складна, єдиний мінус у тому, що у виготовленого своїми руками контролера буде мало каналів, хоча для домашнього використанняцього цілком достатньо.

Напевно, у кожного в квартирі знайдеться несправна китайська гірляндаз маленькою коробочкою – блоком керування пристроєм. Так ось, основні деталі братимуться з неї.

Схема контролера, зробленого своїми руками

Саме всередині цього блоку управління гірляндою можна побачити три тиристорні виходи. Це і будуть напрямки R, G та B.

Саме до них слід підключити світлодіодну смугу. Ніякого охолодження тиристорам не потрібно, а відсутність блоку живлення легко вирішується. Не буде великою проблемою знайти несправний системний блоккомп'ютера. Отож трансформатор від нього ідеально підійде для цієї мети. І в результаті заощадити вийде не тільки на купівлю контролера, але і на придбанні блоку живлення, причому блок живлення може коштувати в рази дорожче, ніж пристрій управління світлодіодною RGB-стрічкою.

Звичайно, ніякого пульта дистанційного керування не буде, але все ж таки можна підключити світлодіодну RGB-стрічкудо триклавішного вимикача, не витративши жодної копійки на придбання додаткових пристроїв.

Чи варта гра свічок?

Якщо міркувати з погляду логіки звичайної людини, не захопленого радіотехнікою, то, звичайно, купити дешевий RGB-контролер буде не набагато дорожче. До того ж, при цьому не буде втрачено час на виготовлення своїми руками такого приладу. Але для справжнього радіоаматора, а іноді й просто захопленої людини, зібрати подібний прилад самому в сто разів приємніше, ніж купувати десь. А тому спробувати виготовити RGB-контролер своїми руками варто. Адже задоволення від виконаної, а ще й вдалої роботине замінить нічого.

Дана схема служить для ефектного підсвічування будь-якого предмета, наприклад, акваріуму, і може бути доповненням для моддингу комп'ютера. Цей пристрій керує триколірними (RGB) світлодіодами та відображає кольори у цілком випадковому порядку.

Загальний принцип дії драйвера показано на малюнку 1. Два генератори генерують прямокутні імпульсиіз заповненням 50%, але трохи відрізняються за частотою (до десятків Гц).

На виході логічного елемента EX-OR (який виключає) високий рівень з'явиться тільки тоді, коли на обох виходах генераторів одночасно з'явиться 1 або 0.

Діаграма сигналів на виходах генераторів наведено малюнку 2. Як видно, на виході логічного елемента EX-OR утворюється меандр зі змінним заповненням 0…100%. Заповнення це буде змінюватися тим повільніше, що менше буде різниця частот обох генераторів.

Мікросхема CD4060 – це 14-розрядний двійковий лічильник з генератором. Мініатюрний дросель L1, конденсатори C1 та C2, а також логічні елементи CD4060 утворюють генератор високої частотипрацює на частоті приблизно 700 кГц. Ця частота ділиться у цьому лічильнику на 212.

Сигнал з генератора також подається на входи CLK 12-розрядних лічильників на CD4040, які підраховують імпульси з генератора.

Коли відлік доходить до того, що на виході Q11 (ніжка 15) з'являється логічна одиниця, на виході NOT буде елемента низький стан, що призводить до блокування на частки секунд підрахунку імпульсів (час залежить від ємності C3 і сумарного опору R2 та PR1).

І так відбувається при кожній появі високого рівняна виході Q11 CD4040, тобто, як можна помітити, при кожній зміні стану на виході Q12 CD4040. Це призводить до того, що на виході Q12 CD4060 частота дещо вища від частоти на виході Q12 CD4040 (різниця залежить від C3, R і чим більше значення, тим більша різниця).

Завдяки цій мінімальній різниці на елементах EX-OR з'являється меандр змінного заповнення за часом. Це в свою чергу призводить до того, що світлодіод, підключений до виходу цього, ланцюга плавно загорятиметься і гасне.

Змінними резисторами можна регулювати швидкість зміни заповнення (швидкість увімкнення та вимкнення світлодіодів). Також у схемі доданий фотодатчик на елементах T4, T5 і R14, щоб схема автоматично включалася лише у темний час доби. Від опору резистора R14 залежить, за якої яскравості схема все ще працюватиме.

(233,6 Kb, завантажено: 422)