将LED灯带连接到Arduino的终极指南

LED照明的兴起是平流层，很容易理解为什么。它们的生产成本低廉，比其他照明选项消耗的功率少得多，并且在大多数情况下不会发热，因此可以安全地用于多种用途。

最常见的LED产品之一是灯带。在本文中，我们将介绍如何使用Arduino设置两种最常见的类型。这些项目非常简单，即使您是Arduino的初学者，您也可以做到这一点。

我们还将使用Arduino IDE对其进行控制。尽管您可以使用几乎任何兼容的板（例如NodeMCU），但该项目都使用Arduino Uno。

选择条带

在购买LED条带时，需要注意以下几点：考虑。首先是功能。如果您打算将这些灯条主要用于环境照明，那么简单的 12v RGB LED 灯条（ SMD5050 ）将是正确的选择。

这些条带中的许多条带红外遥控器来控制它们，尽管在本项目中，我们将使用Arduino代替。花一些时间四处逛逛，在撰写本文时，有可能以每米$ 1的低价获得这些试条。

如果您想要一些更高的技术，请考虑 WS2811 / 12 / 12B 。这些条带（有时称为 Neopixels ）具有集成的芯片组，可以单独进行寻址。这意味着它们不仅具有环境照明的功能。

您可以使用它们从头开始构建便宜的LED像素显示器。您甚至可以使用它们制作自己的个人室内暴风云灯。

这些灯条仅需5v即可为其供电。虽然可以直接从Arduino板上直接为少量的电源供电，但通常最好使用单独的5V电源，以免被油炸Arduino散发出臭味。如果您正在寻找可单独编程的LED，那么这些适合您。在撰写本文时，它们的价格为每米4美元左右。

要考虑的另一件事是这些条带可能在哪里使用。这两种类型的灯带都有不同的长度，LED密度（每米的LED数量）和不同的耐候程度。

在查看LED灯带时，请注意清单上的数字。通常，第一个数字是每米的LED数量，字母 IP 后跟数字是其防风雨性能。例如，如果列表中显示 30个IP67 ，则表示每米将有 30 个LED。 6 表示已完全隔绝灰尘，而 7 表示已对其进行了防护，防止其暂时浸入水中。 （了解有关防风雨和IP等级的更多信息。）选择了LED灯条之后，就可以将其与Arduino链接了。让我们从SMD5050开始。

建立连接

要将12v LED灯条连接到Arduino，您将需要一些组件：

  • 12v RGB LED灯带（ SMD5050 ）
  • 1 x Arduino Uno（任何兼容的板都可以）
  • 3 x 10k 欧姆电阻器
  • 3 x 逻辑电平 N沟道MOSFET
  • 1 x面包板
  • 连接线
  • 12v电源

    • 在设置电路之前，让我们先谈一下 MOSFET 。

    每当您控制电压高于微控制器的电压时，都需要一些电压在这两者之间，以防止您的木板被炸。一种简单的方法是使用MOSFET。通过将脉宽调制（ PWM ）信号发送到 gate 支路，可以控制在漏极和之间传递多少功率源腿。通过使LED灯带的每种颜色都通过MOSFET，您可以控制LED灯带上每种颜色的亮度。

    使用微控制器时，使用逻辑电平组件以确保性能很重要。按照您希望他们的方式工作。确保您的MOSFET是逻辑电平，而不是标准。

    像这样设置电路：

  • 连接Arduino引脚 9 ， 6 和 5 到三个MOSFET的 gate 分支，并连接一个 10k 电阻与接地轨成一直线。
  • 将 Source 支脚连接到接地轨。
  • 将漏极连接腿连接到LED灯条上的绿色，红色和蓝色连接器。
  • 连接电源导轨连接到LED灯条的 + 12v 连接器（请注意，在此图像中，电源线为黑色，以匹配我LED灯条上的连接器的颜色）。
  • 连接Arduino接地到接地导轨。
  • 将您的 12v 电源连接到电源导轨。

    • 大多数LED灯带都带有Dupont连接器，易于连接。至。如果不是，则可能需要将导线焊接到LED灯条上。如果您不熟悉焊接，请不要着急，这是一件容易的事，如果有需要，我们会提供焊接入门指南。

    为此，我们将通过USB为Arduino板供电项目。您可以选择使用VIN引脚为电路板供电，但在执行此操作之前，请确保您知道电路板的电源限制。

    电路完成后，电路外观应如下所示：

    现在您已经连接了所有东西，是时候制作一个简单的Arduino草图来对其进行控制了。打开Arduino IDE。确保在工具>电路板和工具>端口菜单中为电路板选择了正确的电路板和端口号。打开一个新草图并用适当的名称保存它。

    此草图将一次将灯光淡化为一种颜色，将其保持点亮几秒钟，然后将其淡出直到再次熄灭。您可以按照此处进行操作，自己制作草图，也可以直接从GitHub下载完整代码。

    首先定义要使用哪些引脚来控制MOSFET。

    #define RED_LED 6#define BLUE_LED 5#define GREEN_LED 9

    下一步，您需要一些变量。创建一个整体的亮度变量，并为每种颜色的亮度创建一个变量。我们将仅使用主亮度变量来关闭LED，因此在此处将其设置为最大亮度值255。

    您还需要创建一个变量来控制褪色发生的速度

    int brightness = 255;int gBright = 0;int rBright = 0;int bBright = 0;int fadeSpeed = 10;

    在您的 setup 功能中，我们将Arduino引脚设置为输出。我们还将调用两个延迟5秒的函数。这些函数尚不存在，但是请放心，我们将介绍它们。

    void setup() {   pinMode(GREEN_LED, OUTPUT);   pinMode(RED_LED, OUTPUT);   pinMode(BLUE_LED, OUTPUT);   TurnOn();   delay(5000);   TurnOff();}

    现在创建 TurnOn（）方法：

    void TurnOn() {    for (int i = 0; i < 256; i++) {       analogWrite(RED_LED, rBright);       rBright +=1;       delay(fadeSpeed);   }    for (int i = 0; i < 256; i++) {       analogWrite(BLUE_LED, bBright);       bBright += 1;       delay(fadeSpeed);   }    for (int i = 0; i < 256; i++) {       analogWrite(GREEN_LED, gBright);       gBright +=1;       delay(fadeSpeed);   } }

    这三个 for 循环在 fadeSpeed 值指定的时间内使每种颜色达到其全亮度。

    最后，您需要创建 TurnOff（）方法：

    void TurnOff() {   for (int i = 0; i < 256; i++) {       analogWrite(GREEN_LED, brightness);       analogWrite(RED_LED, brightness);       analogWrite(BLUE_LED, brightness);        brightness -= 1;       delay(fadeSpeed);   }}void loop() {}

    此方法将我们的亮度变量应用于所有三个彩色图钉，并在一段时间内将其减小为零。为了避免编译错误，我们在这里也需要一个空循环方法。

    完成此草图后，请保存它。验证草图并将其上传到您的Arduino开发板。如果出现错误，请再次检查代码中是否有讨厌的拼写错误或分号丢失。

    现在，您应该看到LED灯条将每种颜色分别倾斜，保持白色5秒钟，然后均匀地淡出无处：

    如果遇到任何困难，请再次检查接线和代码。

    该项目是入门的简单方法，但其中包含了一些想法。可以扩展到真正有效的照明。仅需几个组件，您就可以创建自己的日出警报，您可以在进入房间时使用任何按钮或传感器来触发LED，例如：

    现在，我们已经涵盖了 SMD5050s ，让我们进入 WS2812B 条带。

    好主意

    这些条带需要较少的组件来使其运行，并且有关于可以使用的组件的确切值还有一些余地。该电路中的电容器可确保5v LED获得稳定的电源。电阻器确保从Arduino接收到的数据信号不受任何干扰。

    您将需要：

  • WS2811 / 12 / 12B 5v LED灯带（所有三种型号都集成了芯片，并且工作方式大致相同）
  • 1个Arduino Uno（或类似的兼容板）
  • 1 x 100-1000 microFarad 电容器（这两个值之间的任何值）值合适）
  • 面包板并连接导线
  • 5V电源

    • 按如下图所示设置电路：

    请注意，电容器的方向必须正确。您可以通过查找电容器主体上的减号（-）来确定哪一侧连接到接地轨。

    这一次，我们将使用5v电源为Arduino供电。尽管这里有一些重要的事情要注意，但这使项目一旦完成就成为独立项目。

    首先，请确保在将板连接到电源上之前，您的板可以接收5v电源。几乎所有开发板都通过USB端口以5v的电压运行，但是某些开发板上的电源输入引脚有时会跳过稳压器，而变成烤面包片。

    此外，请确保将多个独立的开发板分开电源未连接到Arduino —每当使用外部电源时，都要断开USB电缆。

    插入电源后应如下所示：

    现在，我们的LED灯带已连接好，让我们继续进行代码。

    跳舞灯

    为了安全地对我们的电路板进行编程，请从以下位置断开 VIN 线：电源线。您将在稍后重新连接。

    将Arduino连接到计算机，然后打开Arduino IDE。检查您在工具>板子和工具>端口菜单中选择的板子和端口号是否正确。

    我们将使用 FastLED 库以测试我们的设置。您可以通过单击素描>包括库>管理库并搜索FastLED来添加库。单击安装，该库将添加到IDE。

    在文件>示例> FastLED 下，选择 DemoReel100 草图。该草图循环了 WS2812 LED灯带可以完成的各种事情，并且设置起来非常简单。

    您需要更改的只是 DATA_PIN 变量，使其与引脚13 和 NUM_LEDS 变量相匹配，以定义您正在使用的灯条中有多少个LED。在这种情况下，我只使用从较长条带上切下的一小行10个LED。

    就是这样！将草图上传到板上，断开USB电缆的连接，然后打开5v电源。最后，将Arduino的VIN重新连接到电源线并观看表演！

    如果什么都没发生，请检查接线并在演示草图中指定正确的Arduino引脚。

    演示草图展示了WS2812试条可以实现的多种可能效果组合。除了从常规的LED灯带升级之外，它们也可以投入实际使用。一个不错的下一个项目将是为媒体中心建立自己的氛围。

    尽管这些灯带肯定比SMD5050更实用，但还不要打折标准的12v LED灯带。它们在价格方面是无与伦比的，并且LED灯条的应用很多。

    学习使用LED灯条是熟悉Arduino上基本编程的好方法，但是最好的学习方法是修修补补。修改上面的代码，看看可以做什么！如果这一切对您来说太多了，请考虑从适合初学者的Arduino项目开始。

    图片来源：mkarco / Shutterstock

    标签: Arduino LED灯 LED灯条