Как сделать чтобы светодиодная лента моргала

Как сделать мигалку из светодиода: инструкции и схемы

Собирать мигающий светодиод своими руками нет большой необходимости. В продаже давно появились такие диоды разных моделей и цветов, и для их работы не нужно дополнительных управляющих устройств. В этой микро-лампочке внутри колбы впаяна схемка, благодаря ей и происходит мигание. Но радиолюбителю неинтересно покупать готовую технику, он хочет сделать сам.

Принцип действия светодиода

В отличие от работы обычного светодиода в схему добавляется конденсатор. Он накапливает энергию, после чего происходит лавинный пробой, и диод загорается на доли секунды. Потом снова заряжается – и снова пробой. Таким образом и происходит мигание.

Простейшая схема выглядит так:

Как сделать светодиодную мигалку своими руками

Вернемся к схеме. В ней задействованы (слева направо): светодиод, транзистор типа КТ315, резистор 1 кОм и под ним конденсатор электролитический на 16 вольт и емкостью 1000-3000 мкф.

Теперь посмотрим, как собирается подобная простая мигалка.

  • Паяльник с тонким жалом, канифоль и припой.
  • Транзистор КТ315 или аналог.
  • Светодиод.
  • Блок питания на 12 вольт (лучше регулируемый) или другой источник с таким напряжением.
  • Какой-либо корпус под вашу мигалку или конструкцию, в которую будете монтировать диод (необязательно; для пробной сборки можно выбрать спичечный коробок).

Последовательность сборки мигалки

Будем двигаться от источника питания.

  • К выводу «+» от источника припаиваем резистор.
  • Свободный контакт резистора припаиваем к эмиттеру транзистора. Как определить эмиттер и другие контакты, смотрите видео:

  • Дальше эмиттер соединяем с «+» выводом конденсатора. Определить плюс и минус можно по маркировке на корпусе. Минус обозначается светлой полоской.

  • Следующий этап – соединение контакта «коллектор» транзистора с «+» выводом диода. КТ315 имеет такой контакт посередине. Плюсовой вывод диода можно определить визуально. Внутри его колбы находится пара электродов. Тот, который меньше размером, он плюсовой.

Для наглядности рекомендуем посмотреть видео-инструкцию:

  • Осталось два действия. Припаиваем «-» диода к «-» источника питания и к этой же линии цепляем «-» конденсатора.

В итоге может получиться такая пробная мигалка:

Несколько советов

Во-первых, рекомендуем брать регулируемый блок питания. Часто даже правильно собранная схема работает неверно. В таком случае иногда достаточно немножко подкрутить входное напряжение регулятором на блоке.

Во-вторых, покупайте только качественные детали.

В-третьих, если вам кажется, что мигалка на светодиоде не пригодится вам в быту, хорошо подумайте и оглянитесь вокруг. Или поищите в интернете информацию, где их применяют. Вы наверняка найдете что-нибудь интересное.

Если же просто решили освоить азы радиолюбителя, то такого вопроса и не возникнет. Пробуйте собирать простые схемы и переходите к сложным. Например, к так называемым адресным светодиодным лентам, которые используются уже для серьезных комбинаций мигания света сразу между несколькими светодиодами, а то и десятками светодиодов.

В заключение

Опытный радиолюбитель всегда найдет применение старым деталям. В отработавших телевизорах, радиоприемниках и другой технике можно найти редкие транзисторы, тиристоры, резисторы, конденсаторы, диоды и прочие радиодетали.

Один умелец, например, сделал мигалку для игрушечной пожарной машины. Почему бы и нет.

Пишите комментарии, если вас заинтересовали мигающие светодиоды. И не забывайте делиться статьей в соц.сетях!

Делаем мигающий светодиод своими руками: простейшие и сложные схемы

Мигающие светодиоды применяются в различных сигнальных схемах, в рекламных щитах и вывесках, электронных игрушках. Сфера их применения достаточно широка. Простая мигалка на светодиоде может быть также использована для создания автосигнализации. Надо сказать, что моргать этот полупроводниковый прибор заставляет встроенная микросхема (ЧИП). Основные достоинства готовых МСД: компактность и разнообразие расцветок, позволяющее красочно оформлять электронные устройства, например, рекламное табло с целью привлечения внимания покупателей.

Но можно изготовить мигающий светодиод самостоятельно. Используя простые схемы, это сделать несложно. Как сделать мигалку, имея небольшие навыки работы с полупроводниковыми элементами, описано в этой статье.

Мигалки на транзисторах

Самый простой вариант – светодиодная мигалка на одном транзисторе. Из схемы видно, что база транзистора висит в воздухе. Такое нестандартное включение позволяет ему работать как динистор.

Светодиодная мигалка на одном транзисторе

При достижении порогового значения возникает пробой структуры, открытие транзистора и разрядка конденсатора на светодиод. Такая простая мигалка на транзисторе может найти применение в быту, например, в небольшой елочной гирлянде. Для ее изготовления понадобятся вполне доступные и недорогие радиоэлементы. Светодиодная мигалка, сделанная своими руками, придаст немного шарма пушистой новогодней красавице.

Можно собрать похожее устройство уже на двух транзисторах, взяв детали из любой радиоаппаратуры, отслужившей свой срок. Схема мигалки приведена на рисунке.

Схема мультивибратора на двух транзисторах для простой мигалки

Для сборки понадобятся:

  • резистор R = 6,8–15 кОм – 2 штуки;
  • резистор R = 470–680 Ом – 2 штуки;
  • транзистор n-p-n-типа КТ315 Б – 2 штуки;
  • конденсатор C = 47–100 мкФ – 2 штуки;
  • маломощный светодиод или светодиодная лента.

Диапазон рабочего напряжения 3–12 вольт. Подойдет любой источник питания с такими параметрами. Эффект мигания в данной схеме достигается поочередным зарядом и разрядом конденсаторов, влекущим за собой открытие транзисторов, в результате чего появляется и исчезает ток в цепи светодиода.

Светодиоды с миганием можно получить, подключив выводы к нескольким разноцветным элементам. Встроенный генератор выдает поочередно импульсы на каждый цвет. Частота моргающего импульса зависит от заданной программы. Таким веселым миганием можно порадовать ребенка, если установить устройство в детскую игрушку, например, машинку.

Неплохой вариант получится, если взять трехцветный мигающий светодиод, имеющий четыре вывода (один общий анод или катод и три вывода управления цветом).

Еще один простой вариант, для сборки которого понадобятся батарейки типа CR2032 и резистор сопротивлением от 150 до 240 Ом. Мигающий светодиод получится, если последовательно соединить все элементы в одной схеме, соблюдая полярность.

Мигающий светодиод

Если получается собрать веселые огоньки по простейшей схеме, можно перейти к более сложной конструкции.

Схема мигалки на светодиодах

Данная схема мигалки на светодиодах работает следующим образом: при подаче напряжения на R1 и заряжении конденсатора С1, на нем растет напряжение. После того как оно достигнет 12 В, происходит пробой p-n-перехода транзистора, что увеличивает проводимость и вызывает свечение светодиода. При падении напряжения транзистор закрывается, и процесс идет сначала. Все блоки работают примерно на одной частоте, если не учитывать небольшую погрешность. Схему мигалки на светодиодах с пятью блоками можно собрать на макетной плате.

Макет мигалки на транзисторах

Световой декор – как сделать мигающий светодиод

Перед тем как сделать мигающий светодиод самостоятельно, следует учесть все нюансы изготовления такой осветительной конструкции, а также приобрести качественные материалы и подготовить грамотную схему сборки.

Готовые мигающие светодиоды

Такие световые приборы своими размерами абсолютно не отличаются от габаритов стандартного индикаторного светодиода, а в конструкции устройства предусмотрено наличие полупроводникового генераторного чипа и нескольких дополнительных элементов.

Схемы использования

На данный момент существует несколько вполне доступных для самостоятельной реализации практических схем, которые отличаются количеством и типом радиодеталей.

Первая схема характеризуется наличием маломощного транзистора, полярного конденсатора 16В — 470 мкФ, резистора и светодиода. Достаточность питания устройства обеспечивается стандартным источником на 12В. Принцип действия напоминает «лавинный пробой», а ощутимый минус такой схемы представлен необходимостью использовать специальный источник напряжения.

Принципиальная схема вспышек на светодиоде

Для второй схемы характерна сборка, аналогичная транзисторному мультивибратору. Именно этим обусловлена высокая надежность устройства. Принцип функционирования базируется на использовании пары полярных конденсаторов 16 В — 10 мкФ, пары ограничивающих резисторов (R1) и (R4), пары резисторов (R2) и (R3), а также пары световых диодов.

Вторая схема работает в условиях широкого диапазона напряжений при последовательном и параллельном подключении световых диодов, а изменение конденсаторной емкости позволяет получить мультивибратор с различным свечением.

Обычные светодиоды

Современные светодиоды способны стать полноценной заменой лампам накаливания, что обусловлено различными характеристиками таких источников света, изготовленных на основе искусственного полупроводникового кристаллика.

Основные параметры светодиодов представлены:

  • напряжением питания;
  • показателями мощности;
  • рабочими токовыми величинами;
  • эффективностью или световой отдачей;
  • температурой свечения или цветом;
  • углом излучения;
  • размерами;
  • сроком деградации.

При подключении световых диодов должны соблюдаться определенные правила. В зависимости от характеристик и типа источника питания, различается пара вариантов подключения устройства к сети 220В: посредством драйвера со стандартным токовым ограничителем или при помощи хорошо стабилизирующего напряжение, специального блока питания.

Как сделать, чтобы светодиоды мигали

  • парой резисторов 6.8 на 15 Ом;
  • парой резисторов, имеющих сопротивление 470 на 680 Ом;
  • парой маломощных транзисторов «n-p-n»;
  • парой электрических конденсаторов, имеющих емкость 47 — 100 мкФ;
  • маломощным светодиодом;
  • паяльником бытовым, припоем и флюсом.
Читать еще:  Как сделать птицу счастья своими руками

При правильной сборке всех элементов, изготовленный осветительный прибор обладает частотой мигания порядка полутора Гц, или примерно пятнадцать вспышек на каждые десять секунд.

Схемы «мигалок» на их основе

Получение простых поочередных вспышек осуществляется при помощи пары транзисторов C945 или аналоговых элементов. В первом случае коллектор располагается в центральной части, а во втором — центр отводится под размещение базы.

Пара мигающих светодиодов и схема с одним диодом собирается в соответствии со стандартной схемой. Частота мигания обеспечивается наличием в схеме конденсаторов (C1) и (C2).

Схема сопротивления p-n переходов

При необходимости выполнить подключение сразу нескольких led-элементов, устанавливается достаточный по мощности PNP-транзистор.

Мигающие светодиоды получаются при подключении выводов к разноцветным элементам, поочередные импульсы обеспечиваются встроенным генератором, а частота моргания напрямую зависит от установленной программы.

Область применения

Моргающие светодиодные источники света, оснащенные стандартным генератором встроенного типа, находят широкое применение в новогодних гирляндах.

Именно последовательная сборка таких изделий, дополненная установленным резистором, имеющим незначительное отличие по номинальным показателям, позволяет добиться сдвига в процессе мигания отдельных элементов электронной цепи.

Итогом такой сборки является оригинальный световой эффект, который совсем не нуждается в добавлении слишком сложного блока для управления. Чаще всего новогодняя гирлянда подключается посредством обычного диодного моста.

Мигающие диодные токоуправляемые световые излучатели востребованы в самых различных современных бытовых приборах и электротехнике, где играют роль стандартных индикаторов. При этом такие индикаторные огоньки сигнализируют об определенном состоянии прибора или уровне заряда. На основе моргающих диодов осуществляется сборка электронных табло, разных рекламных вывесок, всевозможных детских игрушек и очень многих других товаров.

Как сделать фонарик из светодиодов

Фонари, изготовленные на основе светодиодного источника света, отличаются большей яркостью и экономичностью. Источником питания служит аккумулятор на 12 В. Чтобы сделать такой фонарь своими руками необходимо приобрести:

  • отрезок ПВХ-трубы длиной 50 мм;
  • клеящий состав;
  • пару резьбовых ПВХ-фитингов;
  • резьбовую ПВХ-заглушку;
  • тумблер;
  • небольшой кусок пенополистирольного листа;
  • светодиодную лампочку;
  • изолирующую ленту.

Работы по сборке выполняются с использованием паяльника, припоя, ножовки и надфиля, наждачной бумаги и бокорезов.

После размещения всех элементов в корпусе из ПВХ-трубы, устанавливается светодиодный источник света, а также монтируются фитинги и заглушка, защищающие фонарь от попадания влаги внутрь.

Бегущие огни на светодиодах своими руками: схема

Одним из вариантов применения твердотельных световых источников в декоративных целях, является сборка так называемых «бегущих огней» на диодах, включающая в себя генератор прямоугольных импульсов, счетчик, дешифратор и устройства индикации.

Сборка всех элементов по предложенной схеме выполняется на макетной беспаечной плате, а устанавливаемые конденсаторы и резисторы по номиналу могут иметь некоторый разброс, но строго в пределах ±20%.

Бегущие огни на мощных светодиодах своими руками

Устанавливаемые в «бегущие огни» диоды (HL1 — HL16) могут обладать любым цветом свечения, но обязательным критерием выбора таких источников света является рабочее напряжение на уровне 3,0 В.

Как сделать гирлянду из светодиодов

  • светодиоды 20 мАч;
  • провода, имеющие сечение 0,5/0,25 мм;
  • блок питания 6V;
  • резистор 100 Ом;
  • паяльник с тонким жалом, припой и канифоль;
  • острый канцелярский или строительный нож;
  • силиконовый прозрачный герметик.

Пошаговая технология самостоятельной сборки диодной гирлянды:

  • определиться с оптимальным расстоянием между диодами;
  • раскрутить и распрямить провод;
  • нанести маркером на провод отметки под расположение диодов;
  • на участках отметок острым ножом удалить изоляцию;
  • нанести на участки без изоляции канифоль и припой;
  • зафиксировать световые диоды, припаяв их ножки;
  • заизолировать участки крепления диодов с применением ленты и силиконового герметика.

На заключительном этапе выполняется подсоединение блока питания на 8-12V и стандартного резистора.

Сфера применения мигающих светодиодов в настоящее время достаточно широка. При желании и некоторых знаниях в области электрики, на основе таких источников света вполне можно самостоятельно изготовить различные сигнальные схемы, оригинальные детские игрушки, портативные фонарики и даже светящиеся новогодние гирлянды.

Почему мигает светодиодная лента во включенном состоянии?

Повсеместное увлечение светодиодными лентами в быту – явление, обусловленное, в первую очередь, их экономичностью. Утверждается, например, что разница в мощности обычных и светодиодных ламп — чуть ли не десятикратная.

На самом деле реальный эффект намного меньше, поскольку в расчёт вступают как экономические факторы (стоимость), так и конструктивные (включая и фирму-производителя). Однако световой поток, создаваемый лентами светодиодного освещения, всё-таки достаточно мощный, что во многих случаях предопределяет конечный выбор.

Тем не менее, со временем светодиод начинает мигать. Раньше это произойдёт с изделиями и источниками питания китайского производства, но и вроде бы надёжный Armstrong, как оказывается, также далеко не безгрешен. Разобраться почему моргает светодиодная лента во включенном состоянии мы и попробуем с помощью материалов этой статьи.

Почему вредна любая пульсация напряжения в источнике света

Изменение текущего значения светового потока особенно неблагоприятно сказывается при выполнении работ повышенной точности. С этой целью СНиП 52.13330-2011 ограничивает предел перепадов освещённости величиной в 12…20%. Однако эта норма касается только производств, на которых выполняется изготовление или сборка мелких и особо мелких деталей и узлов.

Здесь всё понятно: уставшие глаза сборщицы могут пропустить какой-то особенно важный с точки зрения качества переход, неправильно расположить компонент электронной схемы и т.д. В итоге – брак, финансовые потери и прочие неприятности. А как с пульсацией дело обстоит в быту?

Обычные лампы накаливания работают, как известно, от сети переменного тока с номинальным напряжением 220 В и частотой 60 Гц. Мигают они соответственно, точно такое же количество раз. Период между пульсациями составляет 10 мс, что человеческим глазом не воспринимается. Если напряжение стабильное, так и будет.

Однако на практике скачки напряжения в бытовых электросетях многоэтажных зданий довольно заметны, что можно проверить при помощи обычного пилота со встроенным конденсатором. Фактическое напряжение может колебаться в пределах 215…240 В (на что и рассчитано большинство бытовых электроприборов). Много это или мало?

Мы не слишком ошибёмся, если предположим прямую зависимость между напряжением и освещённостью, создаваемой лампой накаливания, поскольку тепловая мощность разогрева колбы и корпуса так же будет увеличиваться или уменьшаться. Тогда коэффициент пульсации составит:

Обычно напряжение в бытовых генерирующих сетях может снижаться и до 190…200 В, тогда коэффициент пульсации увеличится до 22…22,5%., Это, в общем, соответствует верхнему пределу колебаний, которые допускаются вышеупомянутыми СНиП 52.13330-2011. Таким образом, относительно ламп накаливания проблем с мерцанием не возникает. Со светодиодами же дело обстоит далеко не так просто.

Почему мерцает светодиодная лента во время работы

Вспомним, что светодиод представляет собой полупроводниковый прибор, работающий от автономного блока питания постоянного тока, причём для стабилизации условий работы в цепь включается ещё и сглаживающий конденсатор. По какой же причине появляются пульсации освещенности?

Причина подобной неприятности следующая. Для того, чтобы лента из LED-светильников давала требуемую освещённость, кроме надёжного источника питания, необходимо наличие двух микросхем:

  • Для преобразования исходного переменного тока в постоянный, которая состоит из ключа управления (драйвера), детекторов тока и напряжения, выпрямителя, балластного резистора, катушки индуктивности и двух конденсаторов. На выходе эта схема даёт 5…6 В (зависит от рабочего напряжения на светодиодной ленте) при 100 мА тока. Отметим (это важно!), что напряжение на выходе не имеет гальванической развязки;
  • Для стабилизации параметров яркости свечения схема включает в себя два мощных транзистора, балластный резистор, дроссель и высокочастотный диод, который и передаёт результирующую мощность от блока питания на светодиоды в ленте.

Таким образом, в схеме управления присутствует сразу два выпрямителя (иногда вместо них используют мостовую схему). По причине последовательности процесса выпрямления тока, интервалы между пульсациями возрастают вдвое, а фактическая частота мерцаний может ставить 30…35 Гц, что болезненно воспринимается человеческим глазом.

Мерцание светодиодной лампы хорошо видно, если снимать ее на видео:

Как выглядит мерцание светодиодной лампы, если снимать на видео

Почему светодиодная лента начинает мерцать со временем

Во-первых, важно, в каких условиях производился монтаж светодиодной ленты. Повышенная влажность в помещении, отсутствие влагопоглощающей подложки и, как следствие, неизбежное окисление контактов вызывает повышенный нагрев светодиодов в ленте при их эксплуатации.

Причина интенсивности нагрева также и в росте длительности включений и мощности светодиодов в ленте. Поскольку окислы значительно хуже проводят ток, то места соединений разогреваются, и контакт ухудшается. Частота мерцания светодиодов в ленте при этом будет соответствовать полупериодной частоте выпрямленного тока, т.е. 30 Гц.

Читать еще:  Как сделать тесто на домашний хлеб

Во-вторых, важно качество изготовления как самой светодиодной ленты, так и блока питания. Например, светодиоды от Phillips частоту мерцаний со временем практически не повышают более 2,.5…3%. Это подтверждено многочисленными исследованиями. В то же время светодиодные светильники Armstrong увеличивают свои пульсации до 40…45%, при этом фактический уровень освещённости может колебаться в диапазоне 3200…6500 Лм.

Характерно и распределение спектра пульсаций у светодиодов от Armstrong. Преобладающая доля таких пульсаций падает на диапазон 10…20 Гц (до 40…45%), в то время как высокочастотные пульсации – от 100 Гц и выше – составляют всего лишь 20…25% случаев, притом, что и интенсивность (амплитуда) таких пульсаций также менее интенсивна.

Способы устранения мерцания светодиодной ленты

Кардинальным способом решения причин с миганием является приобретение светодиодной ленты с блоком питания от проверенного и надёжного производителя, и притом — в магазинах, где имеются сертификаты соответствия на подобные изделия. Не стоит стесняться попросить продавца показать необходимый документ. Правда, цена вопроса окажется значительно более высокой. Именно по этой причине многие владельцы специализированных маркетов, продающих светильники, отказываются брать на реализацию светодиодную продукцию от торговых марок Phillips или Osram: цена велика, а успешная реализация сомнительна.

Как выглядит сертификат соответствия

Для лент LED-светильников китайского производства необходимо подбирать соответствующие управляющие схемы (умельцы паяют их самостоятельно, благо, в интернете — на специализированных форумах — имеется достаточное количество схем на все схемы подключения светодиодов). При изготовлении схемы необходимо учитывать, что она должна иметь гальваническую развязку по току. Принцип заключается в том, чтобы гарантированным образом обеспечить передачу мощности между отдельными элементами схемы без их непосредственного контакта.

Вариантов немного: либо емкостная развязка через конденсатор с небольшой ёмкостью, либо индуктивная, при помощи катушки. Конденсаторная развязка более выгодна, поскольку габариты схемы, управляющей работой светодиодов в ленте практически не увеличиваются, а инерционность срабатывания будет весьма малой. Недостаток состоит в том, что емкость конденсатора для каждого варианта включения светодиодной ленты следует подбирать индивидуально.

Более простые способы устранения неисправностей

  1. Отказаться от подсветки в выключателе или в блоке питания. Эффектность работы возрастает, если в выключателе смонтирована подсветка, однако следствие взаимодействия двух групп светодиодов в ленте может привести к обратному эффекту.
  2. Проверить текущее значение напряжения: как уже было показано выше, отдельные производители светодиодов в ленте не в состоянии обеспечивать разумную амплитуду возникающих пульсаций. В таком случае придётся обеспечивать двухполупериодное выпрямление тока, что снизит амплитуду колебаний напряжения примерно вдвое. Недостаток в том, что модернизированная схема может не разместиться в прежнем корпусе.
  3. Самый простой вариант: вышел из строя (либо близок к тому) один из светодиодов. Неисправность одного из светильников LED-ленты (которая включает в себя, как правило, до трёх источников, располагающихся последовательно) приводит к миганию всей ленты. Бракованный элемент имеет чёрные точки или потемнение на своём внешнем корпусе.
  4. Неисправен пульт дистанционного управления: либо функционально (для китайских производителей это не редкость), либо просто села батарейка. Неисправность легко диагностируется тестером, настроенным на диапазон 12 В. Возможно также и обычное механическое загрязнение кнопки на пульте или блоке питания. Пульт проверяется во всём рабочем диапазоне напряжений, при которых функционирует светодиодная лента, но не ниже 6…7. В.

Последовательность восстановления работоспособности светодиодной ленты

Светодиодная лента, как известно, представляет собой гибкую огнепрочную основу из диэлектрика, на одну из поверхностей которой нанесено несколько (до трёх) LED-светильников. При последовательном соединении мигание одного светодиода в ленте приводит к мерцанию и остальных. При более длинных светодиодных лентах мигание может распространяться на длину свыше метра. Во время мигання яркость свечения может не достигать требуемого значения в 12В, что легко проверяется вольтметром.

Неисправный элемент ленты выявляется очень просто. Один из LED-светильников кратковременно переводится в режим короткого замыкания, при этом остальные светодиоды должны ярко вспыхнуть. После замены бракованного светильника электрическое соединение элементов восстанавливается, причём перед этим необходимо проверить, в нужном ли месте расположен сглаживающий колебания конденсатор: он не должен находиться ранее первого, и после последнего светодиода в ленте.

Крепить основу светодиодной ленты необходимо только на сухое основание потолка или стены в помещении. При этом необходимо позаботиться о том, чтобы между основанием и корпусом происходила постоянная вентиляция: при длительной работе схема нагревается, что может нарушить целостность коннекторов. Следует обеспечивать также постоянную механическую защиту от неблагоприятных внешних воздействий.

АДРЕСНАЯ СВЕТОДИОДНАЯ ЛЕНТА

В этом гайде расскажу вам о такой штуке как адресная светодиодная лента (лента из адресных светодиодов). Рассмотрим отличия от других типов светодиодных лент, особенности и тонкости подключения, а также управление при помощи Arduino

  • Black PCB / White PCB — цвет подложки ленты, чёрная / белая
  • 1m/5m — длина ленты в метрах
  • 30/60/74/96/100/144 — количество светодиодов на 1 метр ленты
  • IP30 лента без влагозащиты (как на видео)
  • IP65 лента покрыта силиконом
  • IP67 лента полностью в силиконовом коробе

Лента

Кольца

Матрицы

Адресные ленты можно подключить к готовому контроллеру и переключать режимы пультом/со смартфона

Итак, данный гайд посвящен адресной светодиодной ленте, я решил сделать его познавательным и подробным, поэтому дойдя до пункта “типичные ошибки и неисправности” вы сможете диагностировать и успешно излечить косорукость сборки даже не читая вышеупомянутого пункта. Что такое адресная лента? Рассмотрим эволюцию светодиодных лент.

Обычная светодиодная лента представляет собой ленту с напаянными светодиодами и резисторами, на питание имеет два провода: плюс и минус. Напряжение бывает разное: 5 и 12 вольт постоянки и 220 переменки. Да, в розетку. Для 5 и 12 вольтовых лент нужно использовать блоки питания. Светит такая лента одним цветом, которой зависит от светодиодов.

RGB светодиодная лента. На этой ленте стоят ргб (читай эргэбэ – Рэд Грин Блю) светодиоды. Такой светодиод имеет уже 4 выхода, один общий +12 (анод), и три минуса (катода) на каждый цвет, т.е. внутри одного светодиода находится три светодиода разных цветов. Соответственно такие же выходы имеет и лента: 12, G, R, B. Подавая питание на общий 12 и любой из цветов, мы включаем этот цвет. Подадим на все три – получим белый, зелёный и красный дадут жёлтый, и так далее. Для таких лент существуют контроллеры с пультами, типичный контроллер представляет собой три полевых транзистора на каждый цвет и микроконтроллер, который управляет транзисторами, таким образом давая возможность включить любой цвет. И, как вы уже поняли, да, управлять такой лентой с ардуино очень просто. Берем три полевика, и ШИМим их analogWrit’ом, изи бризи.

Адресная светодиодная лента, вершина эволюции лент. Представляет собой ленту из адресных диодов, один такой светодиод состоит из RGB светодиода и контроллера. Да, внутри светодиода уже находится контроллер с тремя транзисторными выходами! Внутри каждого! Ну дают китайцы блэт! Благодаря такой начинке у нас есть возможность управлять цветом (то бишь яркостью r g b) любого светодиода в ленте и создавать потрясающие эффекты. Адресная лента может иметь 3-4 контакта для подключения, два из них всегда питание (5V и GND например), и остальные (один или два) – логические, для управления.

Лента “умная” и управляется по специальному цифровому протоколу. Это означает, что если просто воткнуть в ленту питание не произойдет ровным счётом ничего, то есть проверить ленту без управляющего контроллера нельзя. Если вы потрогаете цифровой вход ленты, то скорее всего несколько светодиодов загорятся случайными цветами, потому что вы вносите случайные помехи, которые воспринимаются контроллерами диодов как команды. Для управления лентой используются готовые контроллеры, но гораздо интереснее рулить лентой вручную, используя, например, платформу ардуино, для чего ленту нужно правильно подключить. И вот тут есть несколько критических моментов:

1) Команды в ленте передаются от диода к диоду, паровозиком. У ленты есть начало и конец, направление движение команд на некоторых моделях указано стрелочками. Для примера рассмотрим ws2812b, у нее три контакта. Два на питание, а вот третий в начале ленты называется DI (digital input), а в конце – DO (digital output). Лента принимает команды в контакт DI! Контакт DO нужен для подключения дополнительных кусков ленты или соединения матриц.

Читать еще:  Как сделать картошку на шпажках

2) Цифровой вход ленты идёт напрямую на «сырой» вход микроконтроллера внутри диода, поэтому между ним и управляющим пином ардуино нужен токоограничиваюший резистор с номиналом 200-500 ом. Без него есть большой шанс выгорания пина Ардуино или первого светодиода в ленте. Не испытывайте удачу, поставьте резистор. Точность резистора? Любая. Мощность резистора? Любая. Да, даже 1/4.

2.1) Если между лентой и контроллером (Arduino) большое расстояние, т.е. длинные провода (длиннее 10-15 см), то сигнальный провод и землю нужно скрутить в косичку для защиты от наводок, так как протокол связи у ленты достаточно скоростной (800 кГц), на него сильно влияют внешние наводки, экранирование земляной скруткой поможет этого избежать. Без этого может наблюдаться такая картина: лента не работает до тех пор, пока не коснёшься рукой сигнального провода.

3) Самый важный пункт, который почему то все игнорят: цифровой сигнал ходит по двум проводам, поэтому для его передачи одного провода от ардуины мало. Какой второй? Земля GND. Как? Контакт ленты GND и пин ардуино GND (любой из имеющихся) должны быть соединены. Смотрим два примера

4) Питание. Один цвет одного светодиода при максимальной яркости кушает 20 миллиампер. В одном светодиоде три цвета, итого 60 мА на диод. Пусть у вас есть метр ленты с плотностью 60 диод/метр, тогда 60*60 = 3.6 Ампера при максимальной яркости (белый цвет), соответственно нужно брать БП, который с этим справится, но заранее подумать, в каком режиме будет работать лента. Если это режимы типа «радуга», то мощность можно принять как половину от максимальной.

5) Продолжая тему питания, хочу отметить важность качества пайки силовых точек (подключение провода к ленте, подключение этого же провода к БП), а также толщину проводов. Как показывает мой опыт, брать нужно провод сечением минимум 1.5 квадрата, если нужна полная яркость. Пример: на проводе 0.75 кв.мм. на длине 1.5 метра при токе 2 Ампера падает 0.8 вольта, что критично для 5 вольт питания. Первый признак просадки напряжения: заданный программно белый цвет светит не белым, а отдаёт в жёлтый/красный. Чем краснее, тем сильнее просело напряжение!

6) Мигающая лента создаёт помехи на линию питания, а если лента и контроллер питаются от одного источника – помехи идут на микроконтроллер и могут стать причиной нестабильной работы, глюков и даже перезагрузки (если БП слабый). Для сглаживания таких помех рекомендуется ставить электролитический конденсатор 6.3В ёмкостью 470 мкФ (ставить более ёмкий нет смысла) по питанию микроконтроллера, а также более “жирный” конденсатор (1000 или 2200 мкФ) на питание ленты. Ставить их необязательно, но очень желательно. Если вы заметите зависания и глюки в работе системы (Ардуино + лента + другое железо), то причиной в 50% является как раз питание.

7) Слой меди на ленте не очень толстый, поэтому от точки подключения питания вдоль ленты напряжение начинает падать, чем больше яркость, тем больше просадка. Если нужно сделать большой и яркий кусок ленты, то питание нужно дублировать медным проводом 1.5 (или больше, надо экспериментировать) квадрата через каждый метр.

КАК ДЕЛАТЬ НЕЛЬЗЯ

Как мы уже поняли, для питания ленты нужен источник 5 Вольт с достаточным запасом по току, а именно: один цвет одного качественного светодиода на максимальной яркости потребляет 0.02 А (20 мА), соответственно весь светодиод – 0.06 А (60 мА) на максимальной яркости. У китайцев есть “китайские” ленты, которые потребляют меньше и светят тускло. Я всегда закупаюсь в магазине BTF lighting (ссылки в начале статьи), у них ленты качественные. Я понимаю, что порой очень хочется запитать ленту напрямую от Ардуино через USB, либо используя бортовой стабилизатор платы. Так делать нельзя. В первом случае есть риск выгорания защитного диода на плате Arduino (в худшем случае – выгорания USB порта), во втором – синий дым пойдёт из стабилизатора на плате. Если всё-таки очень хочется, есть два варианта:

    Не подключать больше количества светодиодов, при котором ток потребления будет выше 500 мА, а именно 500/60

8 штук

  • Писать код на основе библиотеки FastLED, где можно ограничить ток специальной функцией. НО! В случае отключения пина Din от источника сигнала есть риск случайного включения ленты, и никакие софтварные ограничения не спасут от выгорания железа
  • Вы наверное спросите: а как тогда прошивать проект с лентой? Ведь судя по первой картинке так подключать нельзя! Оч просто: если прошивка не включает ленту сразу после запуска – прошивайте. Если включает и есть риск перегрузки по току – подключаем внешнее питание на 5V и GND.

    ОТ ЧЕГО ПИТАТЬ ЛЕНТУ?

    Самый простой и понятный вариант – мощный блок питания на 5 Вольт. Если рядом есть источник постоянки 12 Вольт – можно взять понижайку и настроить её на 5 Вольт. Но часто возникает желание сделать “беспроводной” девайс с бортовым источником питания. Как быть в этом случае? Согласно даташиту на WS2812b светодиод будет работать от напряжения 3.5-5.5 Вольт, собственно как и сама Arduino. Помним, что при питании ленты от напряжения ниже 5 Вольт будет уменьшаться максимальная яркость. Отсюда имеем следующие варианты:

    • Powerbank 5V – берём провод с USB штекером и подключаем по схемам выше. Через Ардуино не питаем, нельзя. Ёмкость паурбанков очень высокая, сами знаете. По току обычно можно снять 2 Ампера, есть паурбанки на 3 А
    • Батарейки – можно взять обычные АА батарейки, 3 штуки полностью заряженных (дадут 4,5 Вольт), либо 4 штуки чуть разряженных (дадут 5.5 Вольт). Ёмкость батареек очень небольшая. По току можно снять 1-2 Ампера (алкалин, литий. Солевые сразу в помойку)
    • Никелевые аккумуляторы – имеют напряжение

    1.4В после зарядки, можно смело поставить 4 штуки (

    5.5 Вольт). Ёмкость сборки весьма достойная (до 2700 ма*ч), по току можно снять 2-3 Ампера

  • Литиевые аккумуляторы – напряжение в процессе разряда меняется с 4.2 до 3.0 Вольт, значит ленту можно питать, но светить будет на 10-30% менее ярко. Также нельзя забывать следить за напряжением, литий боится переразряда. Ёмкость – параллельно можно поставить много банок, по току – с обычных банок можно снять 3 Ампера (если стоят в параллель – то с каждой)
  • Литиевый акум + повышайка – отличный способ сохранить полную яркость при небольшом количестве светодиодов, у китайцев есть куча повышаек с лития (3-4.2В) до 5 Вольт с максимальным током до 2 Ампер. Считай тот же powerbank, но можно более компактно разместить
  • ПОЧЕМУ НЕ РАБОТАЕТ?!

    Убедись, что земля ленты соединена с землёй ардуино КАК НА СХЕМЕ

    Убедись, что сигнальный провод идёт в начало ленты (контакт DI) КАК НА СХЕМЕ

    Убедись, что не перепутал 5в и GND. КАК НА СХЕМЕ

    Цвет отдаёт в красный? У тебя слабый БП, некачественная пайка линии питания или слишком тонкие провода питания

    Подключил без резистора и теперь не работает даже с резистором? Пин ардуино отбросил ласты, подключай в другой

    WS2811 и WS2812b

    Сейчас популярны два вида ленты: на чипах WS2812b и WS2811. В чём же разница? Чип WS2812 размещён внутри светодиода, таким образом один чип управляет цветом одного диода, а питание ленты – 5 Вольт. Чип WS2811 размещён отдельно, и от него питаются сразу 3 светодиода, таком образом можно управлять цветом сегментов по 3 диода в каждом. А вот питание у ленты на WS2811 составляет 12 вольт!

    Подключение ленты WS2811

    Если вы вдруг купили ленту на чипах WS2811 (12-вольтовую версию), подключить её можно вот по этим двум схемам. Но следует помнить, что в прошивке нужно указать втрое меньшее количество светодиодов, так как каждый чип на этой ленте управляет тремя диодами, задаёт им один и тот же цвет!

    УПРАВЛЕНИЕ С ARDUINO

    Для управления лентой можно выделить три библиотеки: FastLED, Adafruit NeoPixel и LightWS2812, из всех трёх рекомендую FastLED. Ниже привожу пример кода, который сначала показывает 3 цвета ленты на одном куске, плавно включая диоды. А потом ещё 3 цвета. Ну и ещё что-то, смотрите скетч.

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector