Схема управления rgb светодиодом

Управление цветовой гаммой мощных RGB светодиодов

Схема управления rgb светодиодом

» Схемы » Светотехника · Силовая электроника

18-03-2015

CAT4101

Журнал РАДИОЛОЦМАН, март 2014

Shawn Rhen

Digi-Key

Достижения в сфере производства мощных светодиодов привлекли внимание индустрии светотехники. Мощные светодиоды позиционируются как замена современных ламп накаливания и люминесцентных ламп. Несмотря на то, что по настоящему широкого распространения светодиоды пока не получили, они обладают целым рядом характеристик, с которыми существующие технологии освещения конкурировать не в состоянии.

Одной из важных особенностей светодиодов является способность создавать многоцветный световой поток для акцентирующего освещения, автомобильных и рекламных приложений. На этом аспекте мощных RGB светодиодов мы и остановимся.

Первый критерий проекта, который необходимо выполнить для того, чтобы воспроизвести однородные и повторяющиеся цвета – это обеспечение постоянного тока через каждый кристалл RGB светодиода. Как показано на Рисунке 1, это можно сделать с помощью мощных драйверов CAT4101, способных отдавать регулируемый подстроечными резисторами ток до 1 А, при питании светодиодов постоянным напряжением 5 В.

Рисунок 1. Схема драйвера со стабилизацией тока.

Схема позволяет индивидуально устанавливать ток через каждый элемент RGB светодиода в диапазоне примерно от 100 мА до 1 А, при условии, что напряжение питания хотя бы на 500 мВ превышает прямое напряжение кристаллов.

В то же время, поскольку драйверы имеют характеристики сходные с характеристиками линейного регулятора, напряжение питания анодов светодиодов должно быть достаточно близким к прямому напряжению светодиодов, чтобы избежать рассеивания драйверами избыточной энергии.

Ток, проходящий через резисторы-датчики тока, усиливается внутренним усилителем драйвера CAT4101, имеющим коэффициент усиления около 400. Поскольку этот ток сравнительно невелик, мощность резисторов должна быть совсем небольшой, и, при желании, их даже можно заменить цифровыми потенциометрами.

Рассматриваемая схема хорошо подходит для тестирования отдельных RGB светодиодов, чтобы определить ток, требуемый каждому кристаллу для получения желаемого цвета. Кроме того, она позволяет проводить температурные испытания, и может использоваться как средство сравнения RGB светодиодов различных производителей при одинаковых условиях.

Однако ручная регулировка потенциометров кажется слишком архаичной. Для большего удобства схему можно дополнить микроконтроллером, который будет формировать ШИМ сигналы на выводах управления каждого драйвера (Рисунок 2).

Рисунок 2. Микроконтроллер формирует сигналы ШИМ для драйверов светодиодов.

Подключение микроконтроллера позволит добавить различные функции управления за счет использования встроенного USART. Появится возможность с помощью практически любого устройства с коммуникационным интерфейсом RS-232 индивидуально управлять интенсивностью красного, зеленого и синего кристаллов путем изменения коэффициентов заполнения сигналов ШИМ.

Для эффективного управления по интерфейсу RS-232 необходимо, прежде всего, установить такой ток для каждого RGB кристалла, чтобы получить результирующий белый цвет свечения. С этой целью входы Enable драйверов следует подключить к высокому уровню, чем будет задан коэффициент заполнения 100%, и вручную подстроить токи через кристаллы с помощью потенциометров.

Токи кристаллов должны быть установлены на максимальные требуемые приложением уровни (до 1 А), при которых еще возможно получить в достаточной степени чистый белый цвет свечения.

После того, как токи выставлены, управление коэффициентами заполнения на выходах ШИМ микроконтроллера будет вызывать относительное изменение светового потока каждого кристалла, результатом чего станет формирование необходимого цвета.

Команды управления коэффициентом заполнения ШИМ принимаются модулем UART микроконтроллера от устройства с интерфейсом RS-232. Такими устройствами могут быть последовательный порт персонального компьютера, конвертер USB-RS-232 (виртуальный COM-порт) или беспроводной модуль, использующий протоколы ZigBee или Bluetooth.

Рисунок 3. Пример беспроводной коммуникации.

В то время как последовательные и USB порты хорошо подходят для проводных приложений, беспроводные модули могут обеспечить удаленное управление. В примере приложения, изображенном на Рисунке 3, для беспроводной коммуникации со схемой управления цветом RGB светодиода используются шлюз ZigBee-Ethernet и модуль ZigBee.

Управление установленным на плате RGB светодиодом посредством ZigBee модуля Управление внешней RGB светодиодной лампой посредством ZigBee модуля
Управление установленным на плате RGB светодиодом посредством Bluetooth модуля Графический интерфейс управления RGB светодиодом по протоколу Bluetooth

Интернет-соединение позволяет удаленно управлять цветовой гаммой RGB светодиода через такие устройства доступа к сети Интернет, как компьютеры или сотовые телефоны.

Поскольку схема управления основана на интерфейсе RS-232, модуль ZigBee может быть заменен на Bluetooth модуль, если последний поддерживает профиль последовательного порта (SSP).

Это даст возможность организовать связь и управление на коротких и средних расстояниях с любого устройства, поддерживающего протокол Bluetooth.

Источник: https://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=158836

RGB светодиод – принцип работы и виды цветных LED. Многоцветные RGBW

В основе идеи создания трехцветного светодиода лежит оптический эффект получения разнообразных оттенков путем смешивания 3-х базовых цветов. В качестве базовых цветов обычно используются красный (R), зеленый (G) и синий (B). Поэтому был создан именно rgb светодиод.

Как устроены 3 цветные led диоды

Конструктивно трехцветный светодиод представляет собой 3 цветных светодиода, смонтированных в общем корпусе, а если быть более точным, 3 кристалла, интегрированных на одной матрице. На рис.1 представлена микрофотография интегрального rgb светодиода. Цветные квадраты на фото – это кристаллы основных цветов.

Виды

Для адаптации к разным вариантам схемы управления, ргб диоды производятся в нескольких модификациях:

  • Исполнение с общим катодом
  • Исполнение с общим анодом
  • Без общего анода или катода, с шестью выводами

В первом случае светодиод управляется сигналами положительной полярности, поступающими на аноды, во втором – отрицательными импульсами, подаваемыми на катоды. Третья модификация исполнения допускает любые варианты коммутации и выпускается обычно в виде SMD компонента.

Подключение

В качестве примера приведем схему подключения ргб диодов к универсальному блоку автоматики Arduino, созданному на базе микроконтроллера ATMEGA. На рис. 2 показана схема подключения rgb led с общим катодом.

Ниже схема с общим анодом:

Выводы RGB в обоих случаях подключаются к цифровым выходам (9, 10,12). Общий катод на Рис.2 соединен с минусом (GND), общий анод на Рис.3 – с плюсом питания (5V).

Arduino — простой контроллер для начинающих роботехников, позволяющий создавать на своей базы различные устройства, от обычной цветомузыки на светодиодах до интеллектуальных роботов.

Управление

Включение светодиода происходит при прохождении прямого тока, когда анод подключен к плюсу, катод к минусу. Многоцветный спектр излучения можно получить, изменяя интенсивность свечения каналов (RGB). Результирующий оттенок определяется соотношением яркостей отдельных цветов. Если все 3 цвета одинаковы по интенсивности свечения, результирующий цвет получается белым.

На цифровых выходах платы Arduino формируются периодические прямоугольные импульсы напряжения, как на рисунке 4., с изменяемой скважностью.

Чем ниже скважность импульсов канала, тем ярче свечение соответствующего led диода. Программа управления скважностью импульсов цветовых каналов зашита в микросхеме контроллера. Такое изменение скважности импульсов, осуществляемое в целях управления процессом, называется ШИМ (широтно – импульсной модуляцией).

На Рис.4 приведены примеры диаграмм прямоугольных импульсов различной скважности.

Управление цветом и интенсивностью свечения rgb диода может осуществляться и без ШИМ. На приведенной ниже схеме применено аналоговое управление трехцветными светодиодами. Суть его заключается в регулировании постоянного тока диодов определенного цвета.

На схеме (Рис.5) rgb диоды (led1- led10) имеют общий анод. Катоды одного цвета всех диодов объединены, и через резисторы R4.1, R4.2, R4.3 соединяются с эмиттером соответствующего транзистора. Таким образом, все светодиоды красного цвета подключены к транзистору VT1.1, зеленые светодиоды – к VT1.2, синие – к VT1.3.

При перемещении движков потенциометров R1.1, R1.2, R1.3 изменяется ток базы соответствующего транзистора. Величина тока базы определяет степень открытия перехода «эмиттер – коллектор», и, в конечном счете, яркость свечения соответствующего цвета.

Перед подключением нужно правильно определить полярность светодиода, иначе он не будет светиться.

Применение цифровых программируемых контроллеров предоставляет практически безграничные возможности управления цветом. В тех же случаях, когда не требуется создание цветовых динамических образов, может быть применен аналоговый способ управления. Это могут быть наружные или интерьерные светильники для статической подсветки с выбором цвета.

RGBW светодиоды

Для того чтобы получить чисто белый цвет, используя разноцветный rgb светодиод, необходима точная балансировка яркости свечения по кристаллу каждого цвета. На практике это бывает затруднительно.

Поэтому, для воспроизведения белого цвета и увеличения разнообразия цветовых эффектов, rgb диод стали дополнять четвертым кристаллом белого свечения. Чаще всего, RGBW светодиоды используются в светодиодных лентах RGBW SMD.

Для питания таких светодиодных лент созданы специальные RGBW контроллеры, как правило, управляемые пультами дистанционного управления на инфракрасных лучах.

На фотографии представлен мощный четырехцветный светодиодный модуль SBM-160-RGBW-H41-RF100 производства Luminus Devices Ink.

Применение

Основной сферой применения rgb светодиодов является создание световых эффектов для рекламы, сценическое оформление концертных площадок, развлекательных мероприятий, праздничное декорирование зданий, подсветка фонтанов, мостов, памятников.

  Интересные результаты получаются при использовании rgb led диодов для дизайнерского светового оформления интерьеров.

Для этих целей налажен выпуск разнообразной светотехники на основе rgb и rgbw – диодной технологии, номенклатура которой продолжает расширяться и завоевывать новые области применения.

Видео

Для закрепления рассмотренного материала рекомендуем посмотреть видео, автор которого очень доходчиво и интересно рассказывает про многоцветные RGB светодиоды.

Вывод

Многоцветный RGB светодиод — это разновидность обычного LED. Его конструктивная особенность позволяет получить любой спектр излучаемого цвета радуги. Это одновременно увеличивает его стоимость и усложняет схему подключения. Поэтому перед выбором, задайтесь вопросом, действительно ли Вам нужен RGB светодиод или достаточно воспользоваться обычным LED нужного цвета?

Источник: http://ledno.ru/svetodiody/trexcvetnye-rgb.html

Схема управления RGB светодиодами

Данная схема служит для эффектной подсветки какого-либо предмета, например, аквариуму, и также может быть дополнением для моддинга компьютера. Это устройство управляет трехцветными (RGB) светодиодами и отображает цвета в совершенно случайном порядке.

Общий принцип действия драйвера показан на рисунке 1. Два генератора генерируют прямоугольные импульсы с заполнением 50%, но немного отличаются по частоте (до десятков Гц).

На выходе логического элемента EX-OR (исключающее ИЛИ) высокий уровень появиться только тогда, когда на обоих выходах генераторов одновременно появится 1 или 0.

Диаграмма сигналов на выходах генераторов приведена на рисунке 2. Как видно, на выходе логического элемента EX-OR появляется меандр с переменным заполнением 0…100%. Заполнение это будет изменяться тем медленнее, чем меньше будет разность частот обоих генераторов.

Микросхема CD4060 это 14-разрядный двоичный счётчик с генератором. Миниатюрный дроссель L1, конденсаторы C1 и C2, а также логические элементы CD4060 образуют генератор высокой частоты, работающий на частоте примерно 700 кГц. Эта частота делится в этом счетчике на 212.

Сигнал с генератора также подается на входы CLK 12-разрядных двоичных счётчиков на CD4040, которые подсчитывают импульсы с генератора.

Когда отсчет доходит до того, что на выходе Q11 (ножка 15) появляется логическая единица, на выходе элемента NOT будет низкое состояние, приводящее к блокировке на доли секунды подсчета импульсов (время зависит от емкости C3 и суммарного сопротивления R2 и PR1).

И так происходит при каждом появлении высокого уровня на выходе Q11 CD4040, то есть, как можно заметить, при каждом изменении состояния на выходе Q12 CD4040. Это приводит к тому, что на выходе Q12 CD4060 частота несколько выше от частоты на выходе Q12 CD4040 (разница зависит от C3, R и чем больше значение, тем больше разница).

Благодаря этой минимальной разнице, на элементах EX-OR появляется меандр переменного заполнения по времени. Это в свою очередь приводит к тому, что светодиод, подключенный к выходу этой, цепи будет плавно загораться и гаснуть.

Читайте также:  Эхолот

Переменными резисторами можно регулировать скорость изменения заполнения (скорость включения и выключения светодиодов). Так же в схеме добавлен фотодатчик на элементах T4, T5 и R14, для того чтобы схема автоматически включалась только в темное время суток. От сопротивления резистора R14 зависит, при какой яркости схема все еще будет работать.

Скачать рисунок печатной платы (233,6 Kb, скачано: 313)

Источник: http://www.joyta.ru/10229-sxema-upravleniya-rgb-svetodiodami/

Схема подключения светодиодной ленты RGB 5-10м, 15м, 20м и более

При подключении обычной монохромной ленты следует придерживаться трех основных правил:

  • подключение выполняется параллельно отрезками не более 5 метров
  • лента монтируется на алюминиевый профиль
  • блок питания выбирается всегда с запасом по мощности

Эти же правила полностью применимы и для многоцветной RGB ленты. Однако здесь есть некоторые особенности. Связаны они с использованием в схеме подключения RGB контроллера.

Кроме этого, обязательно запомните, что полноценную rgb подсветку можно изготовить на основании светодиодов SMD 5050. Именно в них реализована возможность менять цвета в одном источнике света.

Достигается это за счет того, что светодиод собран из трех кристаллов. Во всех остальных видах SMD 2835, SMD 3528 один светодиод может светить только одним цветом.

Из-за этого в подсветке могут возникать небольшие провалы освещенности, когда соседние светодиоды попросту не будут гореть и полоса света не будет выглядеть цельной и сплошной. Примеры и недостатки таких моделей можно посмотреть в статьях ”Характеристики светодиодных лент SMD 3528” и ”Отличия светодиодной ленты SMD 2835 от SMD 3528”.

RGB контроллер подключается после блока питания. С его помощью можно менять не только цвета, но и яркость освещения, разные режимы работы, интенсивность смены расцветки и т.д.

Для режима светомузыки, когда цвета бегают по разным сторонам и сменяют друг друга, потребуются специальные контроллеры. Называются они DMX.

Напрямую через контроллер можно подключать определенную длину светодиодной ленты. Максимум это 5 метров или 10 метров при параллельном подключении двух отрезков по пять.

А что делать, если разноцветная подсветка у вас более 10 метров? Для монохромного варианта все решается параллельным подключением отдельных кусков. Например, подключаете 3 участка по 5м каждый и имеете полноценную подсветку длиной 15м.

Для RGB ленты параллельно спаять и соединить 5-ти метровые участки можно, однако с непосредственным подключением к одному контроллеру имеются нюансы.

Схема подключения светодиодной ленты RGB длиной 5м или 10м

Для начала рассмотрим вариант, когда у вас общая длина светодиодной подсветки всего 5м или 10м, то есть две цельные ленты соединенные параллельно по 5м каждая. Что необходимо в этом случае?

  • блок питания, преобразующий 220В из сети в 12 или 24В необходимые для работы подсветки

Все нюансы по его выбору, регулировке напряжения и особенностям подключения можно узнать из статьи ”Как правильно выбрать блок питания для светодиодной ленты”.

Его в отличие от блока питания можно подбирать без запаса по мощности, что называется впритык. Главное правильно рассчитать мощность самой ленты.

Например, если 1м потребляет 14,4Вт (данные можно найти на упаковке или из таблиц, согласно разновидности светодиодов), то 10м будут соответственно “кушать” 144Вт. Именно на такую мощность и покупаете контроллер.

Как все это правильно подключить? Во-первых, 220В нужно подать на сам блок питания. Обычно слева на нем имеются две клеммы с маркировкой L(фаза), N(ноль) и заземление. Здесь полярность L и N соблюдать не обязательно.

Далее по схеме идет контроллер. У него имеется ряд клемм:

  • Light с контактами BGR V+

Расшифровываются они как:
B (blue) – синий

G (green) – зеленый

R (red) – красный

+V – общий плюс на светодиодной ленте. Непосредственно на ленте он может быть подписан как ”+12” или просто ”+”. Все остальные три контакта rgb являются минусовыми.

  • Power с контактами “+” и ”-”

В отличие от монохромной ленты у RGB варианта не два контакта, а четыре. А иногда и все пять!

Пятый отвечает за белый свет, так как нормального белого естественного освещения получить от сочетания rgb цветов не получится. Называются такие светодиодные ленты RGBW или RGBWW.

Поэтому заранее уточняйте, сколько контактов для пайки проводов имеет лента и покупайте соответствующий контроллер. Особенно это актуально при покупках через интернет магазины.

К контактам Power подается напряжение 12 или 24В от блока питания.

Здесь соблюдать полярность уже строго обязательно.

Ищите на блоке клеммы с надписью ”V+” и “V-“. Вместо “V-“ иногда пишут “COM”.

Далее заводите в клеммы контроллера три припаянных к ленте RGB проводка, каждый из которых отвечает за свой цвет. R подключаете к R, G к G и так далее.

Если перепутаете порядок, подключите красный к зеленому или наоборот, ничего страшного не случится, просто будут путаться цвета на пульту управления.

Кстати, светодиодную ленту RGB в крайних случаях можно подключать и вовсе без контроллера, напрямую к блоку.

Для этого нужно скрутить все три провода rgb в один и подать на него минус, а на второй проводок плюс.

Правда в этом случае, ни о какой разноцветной подсветке и речи быть не может. Однако как один из вариантов освещения, при выходе из строя контроллера, рассматривать можно.
При правильном подключении RGB ленты по первому варианту, у вас должна быть последовательность: 1Блок питания
2Контроллер
3Светодиодная лента RGB

RGB лента длиной 15-20 метров

Если нужно подключить 15, 20 метров или более, такой вариант только с одним контроллером уже не подойдет. Есть два выхода:

  • использовать два контроллера
  • использовать RGB усилитель

Первый вариант неудобен более высокими затратами. А во-вторых, у вас будет два пульта управления, каждый из которых отвечает за различные участки ленты. И как вы их синхронизируете, тот еще вопрос.

Поэтому лучший вариант, когда все управляется от одного контроллера и с одного пульта. Это можно легко реализовать при помощи rgb усилителя.

Из названия понятно, что его предназначение усиливать сигнал от контроллера. Правда некоторые заблуждаются, полагая, что он нужен для более яркого свечения ленты. И его именно с этой целью можно использовать даже для 5-ти метровых участков. Это не так.

Выбирается он по мощности не всей длины светодиодной ленты, а только того участка, который к нему и подключается, помимо первых 5 или 10 метров.

Схема подключения усилителя

У усилителя есть входные-input и выходные-output клеммы. На входе и выходе те же контакты, что и у контроллера – общий плюс и цвета.

Также присутствуют и клеммы подключения питания:

Напряжение 12-24В можно подавать как от дополнительного блока, так и от общего, если позволяет его мощность.

Для подключения, общие концы предыдущего отрезка светодиодной ленты, заводите во входные клеммы усилителя.

Далее подсоединяете выход. Вставляете в RGBV+ разъемы, провода от дополнительного участка светодиодной ленты.

После этого под винты VDD и GND заводите проводники питания от блока.

Опять же полярность здесь строго соблюдаете! VDD – это плюс, GND – минус.

В итоге у вас должна получиться последовательность: 1Блок питания
2Контроллер
3Светодиодная лента №1
4Усилитель
5Светодиодная лента №2

Собранная подсветка по такой схеме будет работать и управляться с одного пульта.

Если вам нужно подключить еще 5-10 метров ленты, в схему добавляется еще один усилитель, а возможно и дополнительный блок питания (зависит от мощности освещения).

Только имейте в виду, что параллелить напрямую между собой сами блоки питания нельзя. Делать это нужно через диодный мост. Поэтому они должны быть разделены между собой через отдельные участки лент.

Таким образом можно собрать разноцветную подсветку любой длины под ваши запросы. Главное найти место для размещения всего этого оборудования.

Когда места не хватает, вместо большого усилителя можно использовать микро модель.

Он напоминает из себя что-то типа переходника, и размер у него соответствующий. При этом со своей задачей усиления сигнала справляется хорошо.

Кроме этого, его можно использовать, если вам не хватает мощности вашего контролера. Например, мощность всей светодиодной ленты 110Вт, а контроллера всего 70Вт.

Чтобы не менять его, просто докупаете такой мини усилитель, последовательно соединяете два элемента и наслаждаетесь освещением.
Кстати, такого же миниатюрного размера может быть и сам контроллер.

1Неправильная последовательность:

  • контроллер – блок – лента (должно быть: блок – контроллер – лента) или
  • блок – усилитель – контроллер – лента (правильно: блок – контроллер – усилитель – лента)

2С обратной стороны подложки светодиодной ленты, в местах где дорожки отдельных кусков соединяются между собой, есть места заводской пайки.

Так вот, при наклеивании ленты и срыве скотча, эти самые места могут оголиться. Такое зачастую происходит на изделиях эконом класса.

В итоге, когда вы ленту наклеите на алюминиевый профиль, вы тем самым просто закоротите все 4 дорожки между собой и сожгете свою подсветку. Поэтому всегда проверяйте обратную сторону, перед непосредственным процессом наклеивания.

3Подключение второго участка ленты (свыше 10 метров) к блоку питания, который был выбран только из расчета мощности первого участка, полагаясь на мощность усилителя.

Даже если для блока и был выбран запас в 30%, в конечном итоге работа на износ рано или поздно выведет из строя или блок или светодиоды.

Источник: https://svetosmotr.ru/shema-podklyucheniya-svetodiodnoj-lenty-rgb/

Шим управление rgb светодиодом на микроконтроллере pic12f629

Недавно я получил небольшую посылку с радиодеталями из Китая, с Алиэкспресс. Среди прочих деталек в посылке пришел вот такой пакетик с интересными трехцветными RGB светодиодами.
  

Заказать RGB светодиоды в Китае >>

Название RGB Led происходит от аббревиатуры  трех основных цветов – R  (Red, красный), G (Green, зеленый) и B (Blue, синий).

Таким образот, RGB Led это комбинированный трехцветный светодиод, в корпусе которого в действительности размещены три светодиода разных цветов. Яркостью каждого цвета можно управлять отдельно, изменяя ток через соответствующий диод.

теориетически, изменяя соотношение яркостей мы можем получить любой цвет, в том числе и белый.

На рисунке показана распиновка RGB светодиода с общим катодом.

     Обычно трёхцветный светодиод имеет четыре вывода. Один вывод – общий для всех трех цветовых компонент, и три отдельных вывода для раздельного управления цветами. В зависимости от того, какие из электродов светодиодов соединены вместе внутри общего корпуса, RGB светодиод может быть с общим катодом (ОК) или с общим анодом (ОА).  Это нужно иметь в виду при подключении светодиода к источнику тока.  Мне приехали светодиоды с общим катодом.Для использования такого светодиода достаточно подключить его к источнику постоянного тока через три токоограничивающих резистора. Изменяя сопротивление резисторов можно менять яркость цветовых составляющих и подбирать нужный оттенок свечения диода. нужно следить за тем, чтобы ток через светодиод не превысил максимально допустимого, иначе светодиод попросту сгорит. RGB светодиод удобно использовать в качестве многофункционального индикатора. Один такой диод может отображать несколько состояний или режимов работы какого-либо устройства, таким образом мы экономим пространство на панели прибора.  Например, при использовании такого индикатора в зарядном устройстве, красным цветом можно показывать процесс заряда, зеленым – окончание заряда а синим – неисправность аккумулятора.     Наибольший интерес представляет управление таким светодиодом от микроконтроллера с использованием широтно-импульсной модуляции (ШИМ или PWM). ШИМ – это способ управления мощностью нагрузки посредством изменения скважность (ширины) электрических импульсов при постоянной частоте.  С помощью ШИМ микроконтроллер может динамически изменять яркость свечения компонентов RGB диода, создавая различные световые эффекты по заданной программе. Можно динамически менять как общую яркость свечения, так и получать любые цветовые оттенки. Все зависит только от вашей фантазии и поставленной задачи. Например, используя фильтры и аналогово – цифровой преобразователь микроконтроллера, очень легко создать цветомузыкальную индикацию для усилителя звуковой частоты.Для иллюстрации работы RGB светодиода с управлением посредством ШИМ я собрал вот такую простую схему на основе маленького дешевого микроконтроллера Microchip PIC12F629.    

Читайте также:  Лестница иакова

LED1, LED2 и LED3 это соответственно красный, зеленый и синий компоненты нашего RGB светодиода. Вывод общего катода соединяется с минусом питания. Светодиоды подключены в выводам микроконтроллера через токоограничивающие резисторы R1..

R3 сопротивлением 240 Ом. резистор R4 сопротивлением 1…10 килоом подтягивает вывод MCLR контроллера к плюсу питания. Это необходимо для правильной работы программы. Кнопкой S1 можно мерять последовательности световых эффектов. (См.

далее)
    

Прошивку я залил в микроконтроллер с помощью моего самодельного программатора – клона фирменного PicKit2. Эта простая конструкция была собрана на китайской макетной беспаечной плате типа Breadboard. вот так это выглядит:
    

     
Купить макетную плату с блоком питания

Эту схему можно использовать для управления большим количеством светодиодов, как RGB, так и дискретных, одиночных разноцветных светодиодов. Например можно красиво подсвечивать рекламные панно. В таком случае светодиодные цепочки нужно подключать через ключи на мощных биполярных или MOSFET транзисторах примерно вот так:

      

Программная часть проекта была позаимствована на англоязычном британском сайте, посвященном радиоэлектронике. Вот ссылка на источник. Прошивка для PIC12F629 написана на ассемблере в среде MPLAB IDE v7.31. скачать прошивку и ее исходные коды можно по ссылке в конце статьи. Кроме того, я вложил в архив проект для симулятора Proteus 8.6

   Управление осуществляется с помощью кнопки S1 (см. схему), подключенной к порту GP5 микроконтроллера (вывод 2 микросхемы).

Одиночное нажатие на кнопку. Пауза или продолжение текущей последовательности.
Вы можете нажать S1 в любое время, чтобы остановить текущую последовательность и зафиксировать текущий цвет светодиода. Еще одно нажатие продолжит выполнение программы.

Двойное нажатие – выбор следующей последовательности.

дважды нажмите кнопку с промежутком менее 0,5 секунды. так как вы делаете “двойной щелчок” компьютерной мышкой. такое действие позволяет переключать имеющиеся в прошивке последовательности. При этом все значения ШИМ сбрасываются в 0, то есть светодиод гаснет, и начинается следующая последовательность. Когда вы переберете все последовательности, вы вернетесь на самую первую.

Достижение последней секвенции индицируется тремя короткими вспышками синего и зеленого светодиодов

Нажатие и удерживание более 1.2 сек. – переход в режим сна. Текущее состояние светодиода и программы записывается в энергонезависимую память EEPROM и схема переходит в состояние “сна”.

Последующее длительное нажатие снова включает схему и последовательность продолжается.

   

Формат данных последовательности световых эффектов
   

Поскольку к проекту прилагаются исходные коды прошивки, вы можете изменить существующие последовательности или создать новые. На скриншоте показан формат данных последовательностей. Коды последовательностей находятся в файле SequenceData.

inc    Красным обведен маркер окончания секвенции. Это байт со значением 255 (FF).

Fade Rate – скорость изменения цветаHold Time – время задержкиRed – Красный цветGreen – Зеленый цветBlue – Синий цвет

Посмотреть видео об использовании этих светодиодов и о посылке с радиодеталями с Алиэкспресс
  

Исходный проект: http://picprojects.org.uk/projects/rgb/index.htm   Скачать файлы прошивки микроконтроллера PIC12F629. В Zip архиве готовый Hex – файл, исходники и файл проекта для Proteus 8  

Источник: https://musbench.com/e_digital/rgb_led.html

Ардуино: трехцветный светодиод — RGB

На предыдущем уроке мы уже попробовали зажигать и гасить с помощью Ардуино обычный светодиод. Теперь же разберемся с многоцветным светодиодом, который часто называют сокращенно: RGB-светодиод.

RGB — это аббревиатура, которая расшифровывается как: Red — красный, Green — зеленый, Blue — синий. То есть внутри этого устройства размещается сразу три отдельных светодиода. В зависимости от типа, RGB-светодиод может иметь общий катод или общий анод.

1. Смешение цветов

Чем RGB-светодиод, лучше трех обычных? Всё дело в свойстве нашего зрения смешивать свет от разных источников, размещенных близко друг к другу.

Например, если мы поставим рядом синий и красный светодиоды, то на расстоянии несколько метров их свечение сольется, и глаз увидит одну фиолетовую точку. А если добавим еще и зеленый, то точка покажется нам белой.

Именно так работают мониторы компьютеров, телевизоры и уличные экраны.

Матрица телевизора состоит из отдельно стоящих точек разных цветов. Если взять лупу и посмотреть через нее на включенный монитор, то эти точки можно легко увидеть. А вот на уличном экране точки размещаются не очень плотно, так что их можно различить невооруженным глазом. Но с расстояния несколько десятков метров эти точки неразличимы.

Получается, что чем плотнее друг к другу стоят разноцветные точки, тем меньшее расстояние требуется глазу чтобы смешивать эти цвета. Отсюда вывод: в отличие от трех отдельностоящих светодиодов, смешение цветов RGB-светодиода заметно уже на расстоянии 30-70 см. Кстати, еще лучше себя показывает RGB-светодиод с матовой линзой.

2. Подключение RGB-светодиода к Ардуино

Поскольку многоцветный светодиод состоит из трех обычных, мы будем подключать их отдельно. Каждый светодиод соединяется со своим выводом и имеет свой отдельный резистор.

В уроке мы используем RGB-светодиод с общим катодом, так что провод к земле будет только один.

Принципиальная схема

Внешний вид макета

3. Программа для управления RGB-светодиодом

Составим простую программу, которая будет по очереди зажигать каждый из трех цветов.

const byte rPin = 3; const byte gPin = 5; const byte bPin = 6; void setup() { pinMode( rPin, OUTPUT ); pinMode( gPin, OUTPUT ); pinMode( bPin, OUTPUT ); } void loop() { // гасим синий, зажигаем красный digitalWrite( bPin, LOW ); digitalWrite( rPin, HIGH ); delay( 500 ); // гасим красный, зажигаем зеленый digitalWrite( rPin, LOW ); digitalWrite( gPin, HIGH ); delay( 500 ); // гасим зеленый, зажигаем синий digitalWrite( gPin, LOW ); digitalWrite( bPin, HIGH ); delay( 500 ); }

Загружаем программу на Ардуино и наблюдаем результат.

Немного оптимизируем программу: вместо переменных rPin, gPin и bPin применим массив. Это нам поможет в следующих заданиях.

const byte rgbPins[3] = {3,5,6}; void setup() { for( byte i=0; i

Источник: http://robotclass.ru/tutorials/arduino-rgb-led/

Схемы подключения RGB лент аналоговых и цифровых

Многоцветная светодиодная лента – это не только красиво, но и практично. В любой момент времени, вы можете обновить дизайн помещения, всего лишь изменив цвет свечения светодиодной ленты, и таким образом создать в нем подходящую случаю атмосферу.

Подключение многоцветных светодиодных лент RGB, в целом аналогично подключению одноцветных. Разница заключается в количестве компонентов: для управления цветом свечения RGB ленты потребуется установка специального контроллера RGB, для длинных лент потребуется установка дополнительных блоков питания и различных усилителей.

Почему на обычной RGB ленте не меняется цвет от начала к концу?

Светодиодные ленты бывают двух типов: аналоговые и цифровые. В аналоговых лентах все светодиоды включены в параллель. Следовательно, вы можете задавать цвет всей светодиодной ленты, но не можете установить определенный цвет для конкретного LED. Эти ленты просты в подключении и не дорогие.

Цифровые светодиодные ленты устроены немного сложнее. К каждому светодиоду дополнительно устанавливается микросхема, что делает возможным управлять любым светодиодом. Такие ленты намного дороже обычных.

В связи с тем, что светодиодные ленты RGB бывают как аналоговые (один цвет свечения для всей ленты) так и цифровые (можно задать цвет для каждого светодиода ленты в отдельности), то и контроллеры будут соответственно разные. Это надо учитывать при выборе контроллера.

Также контроллеры различаются по количеству и мощности выходов для подключения светодиодных лент, и возможным функциям. Все это также учитывается при выборе контроллера RGB.

Можно выделить несколько основных схем подключения светодиодных лент RGB

1. Подключение аналоговой светодиодной ленты к RGB контроллеру, длина ленты до 5 метров

На контакты контроллера V+ и V-  подводится питание от внешнего блока питания подходящей мощности и напряжения. На светодиодную ленту выходит четыре провода со следующей маркировкой (на входе светодиодной ленты контакты имеют аналогичное обозначение):

  • R — красный цвет;
  • G — зеленый цвет;
  • B — синий цвет;
  • V+ или иное обозначение — общий провод.

Соблюдая правила подключения RGB контроллера, вы сможете без труда подключить светодиодную ленту к контроллеру, и работать она будет долгие годы. Очень важно не перепутать расположение проводов, иначе, управляя одним цветом свечения, загораться на ленте будет совершенно другой.

Также, на каждом контроллере, указана максимальная допустимая нагрузка на каждый выход светодиодной ленты, которую нельзя превышать (нагрузку можно подсчитать путем умножения количества светодиодов в ленте на потребляемую мощность (или ток) одного светодиод, либо посмотреть суммарную мощность на упаковке светодиодной ленты).Рассмотрим наглядный пример подключения светодиодной ленты 5050 RGB. Светодиодная лента, при помощи коннектора с четырьмя проводами, подключается к контроллеру RGB, к которому в свою очередь подключается внешний блок питания. Управление цветом производится при помощи радиопульта. 

2. Подключение аналоговой светодиодной ленты RGB к контроллеру, длина ленты более 5 метров

В этом случае, из-за большого энергопотребления, светодиодные ленты нельзя подключать прямо к выходу контроллера RGB, так как мощности выхода контроллера просто не хватит для питания длинной светодиодной ленты.

Для таких случаев, в схему добавляются специальные усилители сигнала RGB и дополнительные источники питания.

Возможны несколько вариантов подключения длинных лент – последовательное, параллельное и смешанное (параллельно – последовательное или наоборот).

Схема подключения RGB ленты 15 метров:

На схеме выше представлено последовательное соединение светодиодных лент длиной по 5 метров каждая.

Исходя из схемы, видно, что первая лента подключается прямо на выход контроллера, так как его выход рассчитан на подключение одной 5-ти метровой полосы, а все остальные подключаются через усилитель сигнала RGB последовательно, причем к каждому усилителю подводится питание от отдельного источника постоянного напряжения. Количество лент в данном случае не имеет значение. Такой вид соединения удобен для выполнения светодиодной подсветки по периметру.

Схема подключения RGB ленты 20 метров:

Аналогично выполняется и параллельное соединение, только все усилители сигнала RGB подключаются прямо к выходу контроллера параллельно. Каждый усилитель сигнала, также имеет свой отдельный источник питания.

Внимание! Если мощность контроллера позволяет, т.е. контроллер при подключении всей светодиодной ленты имеет запас мощности не менее 20%, то использование RGB усилителей и блоков питания к ним можно исключить.

Схема подключения светодиодной ленты к контроллеру остается без изменений, но используется уже один мощный блок питания, который подключается к контроллеру.

НО! В мощных блоках питания (от 200-300W) для охлаждения уже используется вентилятор, который соответственно шумит, если подсветка будет работать в полной тишине, к примеру подсветка потолка в спальне, данный шум будет вызывать дискомфорт.

Читайте также:  Двухканальное зарядно-разрядное устройство

Комбинируя два типа подключения светодиодных лент, можно реализовать самые разнообразные задачи. К примеру, вам надо сделать подсветку в трех комнатах. Сначала делаете параллельное соединение на каждую комнату, а затем в каждой комнате делаете еще и последовательное соединение.

Существуют также RGB контроллеры, позволяющие с одного пульта (планшета, телефона) управлять подсветкой в разных комнатах. Количество отдельно управляемых зон может быть до 10шт, зависит от модели контроллера. Подключение светодиодной ленты осуществляется по схемам, указанным выше, добавляется только необходимость «привязки» каждого контроллера к пульту.

Комбинируя типы подключения светодиодных лент можно реализовать самые разнообразные задачи.

3. Подключение аналоговой светодиодной ленты RGBW к контроллеру

Подключение светодиодных лент RGBW, исполнение может быть:

  • встроен отдельный белый светодиод на ленте в дополнении к RGB светодиодам
  • применяется две светодиодные ленты, к примеру RGB и Белая c оттенком WarmWhite
  • в светодиодной ленте каждый светодиод имеет 4 кристалла, формирующих красный, зеленый, синий, белый цвета свечения.

Схема подключения производится аналогично приведенным выше схемам. Единственным отличием, является использование четырехканального контроллера RGBW, усилителей RGBW.

При подключении 5 метров соединять ленту рекомендуется с двух сторон, для сведения к минимуму фактора «потери тока» (при подключении длинных отрезков последовательно подключенных, светодиоды в начале ленты будут светить ярче светодиодов, расположенных в конце ленты)

Схема подключения светодиодной ленты RGBW, когда мощности контроллера недостаточно:

В данной схеме применяются RGBW усилители и дополнительные блоки питания к ним

4. Подключение адресных цифровых светодиодных лент RGB SPI (бегущий огонь)

Аналогично простым светодиодным лентам, подключение адресных цифровых лент RGB имеет свои нюансы. Для них требуются программируемые контроллеры управления, которые поддерживают линии синхронизации данных.

Одной единой схемы подключения адресных цифровых светодиодных лент RGB не существует, так как они моделируются в зависимости от контроллеров управления, применяемых микросхем в ленте и требуемых конструкций.

Единственное, можно отметить, что эти светодиодные ленты имеют направленность линии данных, т.е. у них есть вход и выход. В случае длинных участков лент, также отдельно подается питание на различные отрезки.

Как правило, такие светодиодные ленты имеют следующие контакты для подключения:

  • GND – общий провод питания
  • DI – линия передачи данных
  • CI – линия тактового генератора (clock)
  • SI – линия синхронизации
  • +5V – питание

Ниже приведены две схемы, реализованные на программируемом контроллере Arduino.

Стоит добавить, что программный код для таких контроллеров пишется отдельно в специализированных программных средствах, после чего загружается в сам контроллер через различные интерфейсы.

Светодиодная лента оснащенная микросхемами управления WS 2811 используется для создания многоцветных световых эффектов различной сложности — от простейшего эффекта «бегущий огонь» до воспроизведения динамических изображений на мультимедийных кранах. Для управления данной светодиодной ленты может быть использован любой контроллер с интерфейсом SPI (Serial Peripheral interface), поддерживающий работу с микросхемами WS 2811.

Данная светодиодная лента имеет следующие контакты для подключения:

  • 12v — питание ленты (+12V источника питания)
  • DIN — вход сигнала DATA
  • DO — выход сигнала DATA
  • GND — общий провод питания и управления (-12V источника питания и GND контроллера)

Схема подключения светодиодной ленты SPI c микросхемами WS2811

Если необходимо синхронное управлением несколькими лентами применяется разветвитель SPI, сигнал с одного входа распределяется на 8 выходов.

При монтаже данной светодиодной ленты иногда нет возможности установить контроллер рядом с лентой.  В данном случае устанавливается усилитель-конвертор, он позволяет увеличить расстояние передачи цифрового сигнала до 200 метров.

Увеличение дальности выполняется за счет преобразования сигнала и передачи его по симметричному кабелю типа «витая пара».

Усилитель-конвертор преобразует несимметричный сигнал TTL уровня в симметричный сигнал интерфейса RS485 (режим ТХ — передачи) и наоборот, RS485 в TTL (режим RX — прием). Режим устанавливается перемычкой на плате.

(Вид со стороны деталей) Расположение, назначение клемм; перемычка выбора режима (Вид со стороны клемм)

Подключение 1-ого усилителя при наличии у контроллера симметричного выхода D+ и D-

Подключение 2-х усилителей при наличии у контроллера несимметричного выхода DATA

5. Подключение цифровых светодиодных лент RGB с интерфейсом DMX-512

Светодиодная лента DMX используются для получения световых эффектов различной сложности – от простейшего эффекта «бегущей волны» до создания экранов с динамическими изображениями.

На цифровой RGB ленте расположены адресные микросхемы (драйверы светодиодов), позволяющие контроллеру напрямую обращаться к конкретному светодиоду (пикселю), что позволяет задать цвет каждого светодиода в отдельности (или группы светодиодов, в зависимости от типа исполнения ленты).

Светодиодная лента с интерфейсом DMX управляется любым контроллером, формирующим стандартный DMX сигнал.  По умолчанию адреса на ленте распределены последовательно, начиная с первого адреса, по три адреса на светодиод (группу светодиодов, один пиксель).

 Для назначения адресов используется редактор DMX. Цифровые светодиодные ленты подключаются к одному выходу контроллера только последовательно и имеют направленность передачи данных, таким образом, к выходу первой ленты подключается вход второй и т.д.

 При соединении отрезков учитывайте направление передачи сигнала записи адресов.

Вход сигнала записи адресов имеет обозначение на ленте “ADi”, выход — “ADо” К каждой цифровой светодиодной ленте длиной 5 метров подводится отдельное питание на контакты V+ и GND (за исключением первой). Усилители RGB сигнала для них не применяются.

Цифровая светодиодная лента DMX имеет следующие контакты для подключения:

  • V+ – питание +5V
  • Di – вход линии данных
  • Do – выход линии данных
  • GND – питание –5V

Направление линии передачи данных указывается на самой ленте в виде направленных стрелок.

схема подключения светодиодной ленты к DMX контроллеру

схема подключения светодиодной ленты при записи DMX адресов

6. Подключение светодиодных лент RGB с помощь контроллеров DMX

Управление DMX используется для создания сложных световых эффектов и позволяет управлять до 170 RGB источников света и 128 RGB+W источников света.

Управление каждым источником света осуществляется с DMX контроллера. Контроллер передает цифровой сигнал DMX декодеру, который уже в свою очередь преобразовывает его в PWM (ШИМ).

Каждый DMX декодер занимает 3 (RGB) или 4 адреса адреса (RGB+W), в зависимости от типа RGB декодера.

Схема подключения светодиодной ленты к DMX декодеру

Если мощности декодера не хватает, возможно подключение RGB усилителя для увеличения количества подключаемой светодиодной ленты. Мощность белого цвета многих RGB+W лент в три раза больше, чем мощность каждого из цветов R,G, или B. При необходимости используйте дополнительный усилитель для белого канала.

Для передачи сигнала DMX к светодиодной RGB-ленте на длинные (200-300 метров) расстояния и при невозможности использовать кабель, применяется DMX Wireless усилитель и декодер.

Источник: https://lednews.ru/shemyi-podklyucheniya-rgb-lent-analogovyih-i-tsifrovyih/

Схема подключения светодиодной RGB-ленты. Подключение RGB-контроллера и RGB-усилителя. — DRIVE2

В принципе, схема подключения RGB-ленты, та же, что и схема подключения обычной одноцветной (монохромной) ленты. Разница в том, что между блоком питания и лентой, устанавливается RGB-контроллер (устройство управления цветом ленты).

Контроллеры бывают разные по внешнему виду, мощности, программам управления цветом и пультом дистанционного управления. Но суть у них у всех, одна и та же. Пришло на контроллер 2 провода от блока питания, ушло четыре провода на RGB-ленту.

Схема подключения RGB-контроллера для светодиодной ленты

Какой бы контроллер вы не выбрали, он всегда подключается по одной и той же схеме. Разъемы, питания обозначаются «V+» и «V-». Соответственно красный провод блока питания идет на плюсовой контакт, а черный провод идет на минусовой.

Разъемы для подключения RGB-ленты обозначаются:R (red)-управление красным цветомG (green)-управление зеленым цветомB (blue)-управление синим цветом

V+ общий провод (на разных контроллера он может обозначаться по разному, но вы все равно его не спутаете с другими)

Не перепутайте провода ленты! Ничего страшного, конечно, не произойдет (ничего не сгорит), но у вас перепутаются цвета. Нажмете на пульте красный, а загорит синий.

Пульт управления RGB-лентой: на какую кнопку нажмете, таким цветом она будет светиться

Как подключить более 5 метров ленты? Токоведущие дорожки светодиодной ленты рассчитаны на длину 5 метров (именно поэтому лента всегда продается такой длины). Нельзя просто взять и соединить последовательно две ленты. Даже если и будет работать, то это продлится не долго (проверено на практике).

Принцип удлинения тот же, что и с обычной лентой. Существует два способа. Вот первый

Схема подключения RGB-лент с одним блоком питания

Для этой схемы требуется четырехжильный удлиняющий провод сечением 1,5 мм и длиной 5 метров. Эту схему я применяю, для соединения RGB-лент c 30 диодами на метр. Но т.к. эта лента светит тускло (из-за малого количества светодиодов) и желающих ее использовать мало, то это схему я применяю редко.

С RGB-лентами 60 диодов на метр, тоже можно применить эту схему, но при этом, потребуются блок питания и контроллер мощностью в 2 раза большей.

Посчитаем. Две RGB-ленты потребляют 140 ватт. Блок питания такой мощности, это увесистая железяка, весьма немалых размеров. В потолочную нишу его спрятать, конечно же, можно. Но для этого, необходимо заранее спланировать под него место (на этапе проектирования потолков).

Контроллер на 140 ватт. Как показывают мои опыты, контроллеры выходят из строя, через некоторое время. Хотя в технических параметрах указано, что они рассчитаны на такую мощность и тянут 10-15 метров. На самом деле, горят. У меня уже было несколько случаев, хотя по расчетам, все вроде бы должно работать.

Поэтому, контроллер я рекомендую выбирать с запасом мощности в 2 раза, т.е. для данного случая, это 280 ватт. Но тут, резко увеличивается его стоимость, да и найти какой контроллер не просто. Поэтому, мне больше нравится вот такая схема

Схема соединения светодиодных RGB-лент с помощью RGB-усилителя

В данной схеме подключения, используется дополнительный блок питания и RGB-усилитель. Ко входу усилителя (на нем написано «Input») подключается конец первой ленты, к выходу (написано «Output») — начало второй.

Не перепутайте цвета проводов: каждый провод подключается в соответствующий разъем. На питающие контакты, подключите провода от блока питания.

Подключение RGB-усилителя

Эта схема немного сложнее и по стоимости она получается чуть подороже первой, но при этом:Размеры блоков питания существенно меньшеМожно использовать почти все имеющиеся в продаже контроллеры

Можно подключать неограниченное количество лент

Если вам трудно разбираться в электрических схемах, то вот вам фотография, на которой все видно. Еще раз. Если нужна одна лента, то используете блок питания и контроллер. Если нужно две и более ленты, то добавляете усилитель и еще один блок питания.

Подключение двух RGB-лент

Установка светодиодной RGB-ленты пугает многих не столько ценой, сколько кажущейся сложностью установки. Надеюсь эта статья помогла вам разобраться с этим вопросом.

Источник: https://www.drive2.ru/b/1008481/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector