Schritt 1: Hardwareaspekte 1: LED
Die normalen Arduino hat nur 6 PWM-Ausgänge, was bedeutet, dass es 2 RGB-LEDs selbst zu fahren. Sie benötigen einige zusätzliche Hardware zur Steuerung 15 davon. In meinem Projekt verwende ich ein custom Board, das im Wesentlichen ein Arduino Mini-Variante mit 3 LED-Treiber installiert ist; Sie müssen Ihre eigene Lösung zu finden. In diesem Abschnitt werde ich versuchen zu erklären, die verfügbaren Optionen.
Es gibt vier Möglichkeiten, eine Reihe von LEDs aus einem Arduino zu fahren: eine spezielle LED-Treiber; ein Schieberegister; Multiplexen/Charlieplexing Fahrer; oder LEDs mit einem Chip an Bord. Ich habe wenig oder keine aus erster Hand erleben die beiden letzteren Optionen, also werde ich kurz über sie.
Multiplexing-Treiber, wie die weithin bekannten in Arduino sind Kreise MAX7219, bestimmt für den Einsatz in Nummer LED-Displays und 8 x 8 LED-Matrizen. Sie können bis zu 64 einzelne LEDs, fahren, so sie ziemlich gut für dieses Projekt scheinen, wie es 45 Verbindungen erfordert. Diese Treiber müssen jedoch keine PWM-Optionen, so dass Sie nicht in der Lage, individuelle Helligkeit jeder LED eingestellt und mit 7 Grundfarben des RGB-LEDs mit keine zusätzlichen Optionen wie flüssige Animationen, Fade-outs und dergleichen geklebt werden werden (um genau zu sein, gibt es ein Projekt MAX7219 rudimentäre 4-Bit-PWM-Funktion hinzufügen, können Sie ihre Grenzen auf Video gibt es sehen). Es werden auch ziemlich schwer zu ihnen, Draht, wie sie für verschiedene Zwecke bestimmt sind. Zu guter Letzt LEDs Flackern durch multiplexing – die meisten Menschen merken dies nicht, aber ich mag die Idee. Alles in allem wird dies nicht empfohlen.
LEDs mit einem Controller-Chip sind entweder WS2812B (vermarktet als NeoPixels in USA) oder APA102 (aka DotStar). Die erste ist mehr oder weniger weithin bekannt, auf dem Markt seit einiger Zeit; Ich hielt noch nie dieses Ding durch seine absolut infernal Regelverfahren mit präzisem Timing-Anforderungen. Die APA102 entstand ziemlich vor kurzem, während mein Projekt im Gange war, und dieser scheint viel besser als sein Vorgänger, da es noch bisschen Hämmern oder mit SPI gesteuert werden kann. In den Staaten APA102 selbst hat einen sehr angemessen Preis, Verkauf bei $4,5 für 10 LEDs. Ich bin leider nicht da, so für mich dies noch nicht möglich ist. Einige Hinweise sind fällig. Erstens APA102 ist derzeit nur in SMD Form (5050): keine durch-Loch LEDs für Sie. Zweitens, auch mit WS2812B auf dem Markt seit einiger Zeit, es nicht zu einem Industriestandard geworden standard. Persönlich habe ich ernsthafte Zweifel an dieser LED-Lebensdauer durch Erwärmung. Drittens: Beachten Sie, dass auch in USA Schwierigkeiten auftreten können, wenn einen Ersatz für den ausgebrannten LED suchen. Das heißt, ich finde immer noch APA102 LEDs eine interessante Entwicklung, die Überlegung Wert, wenn auch für Experimente nur.
Und nun zu den schweren genehmigte Industrie Optionen.
1. LED-Treiber
Diese Chips sind sehr verbreitet, da sie in riesige Werbung LED-Bildschirme verwendet werden. Da sie speziell Laufwerks-LEDs ausgelegt sind, sind sie die offensichtlich beste Option. Diese Treiber sollen verkettet, so dass Sie ihnen in Kette leuchtet so viele LEDs, wie Sie wollen, mit der gleichen Anzahl von Arduino Ausgänge anschließen können. Es handelt sich um aktuelle Spüle Geräte, d.h. nur gemeinsame Anode, die RGB-LEDs verwendet werden kann; Es bedeutet aber auch, dass Sie nicht Widerstände für jedes LED-Bein, nur eins pro Chip (oder keine überhaupt mit einigen Treibern brauchen).
Die bekannteste unter den Arduino-Enthusiasten LED-Treiber ist Texas Instruments TLC5940 16-Kanal 12-Bit Waschbecken Ausgangstreiber. Es wurde populär, weil es eine der wenigen Steckbrett-freundliche LED-Treiber wird im DIP-Gehäuse verfügbar ist. Es ist eine sehr gründliche und viel getestet Bibliothek verfügbar für diesen Chip. TLC5940 braucht nur 5 Datenleitungen von den Controller plus Spannung und Boden.
Ich benutze obskuren LED-Treiber DM633 und DM634 von einigen taiwanesischen Hersteller aufgerufen. Ich stolperte über sie während des Wartens auf das Paket von TLCs, die nie angekommen und ich bin ziemlich froh, zu meinem Glück, wie diese Jungs 3 mal billiger und sogar besser sind: sie haben ihre eigenen freilaufenden PWM, brauchen also nur drei Datenleitungen vom Controller. Verfügen zudem über globale Helligkeitsregelung (die, in der Tat einen internen Widerstand – so ist es möglich, die externe ein Graben, obwohl ich nicht empfehlen würde) und 634 hat 16-Bit-Graustufen-Tiefe. Sie sind jedoch verfügbar in SMD-Pakete nur, also müsst ihr sie (wenn auch mit dem SSOP-DIP-Stecker auf ein Steckbrett verwenden) Löten. Wenn Sie es geschafft, diese Chips zu erhalten und haben Probleme damit arbeiten gerne meine Skizze mit Grundfunktionen nutzen hier (Hinweis: Dies ist work-in-Progress und eine Bibliothek noch nicht, so fügen Sie einfach den Code in Ihrer Skizze).
Die beste und schnellste Weg, um LED-Treiber zu kontrollieren ist die Verwendung von SPI-Schnittstelle. Diese Chips sind jedoch nicht speziell für SPI, konzipiert, so dass sie mit einfachen Bit-banging Technik benötigen Sie SPI Ausgänge (Pins 10-13 auf Arduino) für etwas anderes programmiert werden können. Finden Sie die TLC5940-Bibliothek für Details.
LED-Treiber ist als Bonus auch Servos Antrieb und Motoren einsetzbar. Sie sind immerhin nur PWM-Ausgang Multiplikatoren.
2: Schieberegister
Schieberegister sind erhältlich in einer Vielzahl von Paketen fast überall, sie sind sehr billig und sie können leicht als LED-Treiber Dank der hervorragenden ShiftPWM Bibliothekverwendet werden. Sie können auch verkettet werden. Wodurch sie die zweitbeste Auswahl, vor allem für das Steckbrett Prototyping (vorausgesetzt, dass Sie einen Platz, 6 davon setzen zu finden).
Die häufigste und billigste Schieberegister ist die gute alte 74HC595. Gemeinsame Anode und gemeinsame Kathode RGB-LEDs können Sie mit ihm, aber es hat einen erheblichen Nachteil: Du musst jedes Bein Daten jede LED einen Widerstand gefährden, und es ist 45 Widerstände in allen für dieses Projekt (ziemlich machbar, in der Tat).
Die Alternative ist ein aktueller Waschbecken Schieberegister, die im Wesentlichen einen LED-Treiber ohne jede eingebaute PWM ist. Hier brauchen Sie nur ein Widerstand pro Register zu verlagern, sondern werden auch mit gemeinsamer Anode beschränkt nur LEDs. Diese Chips sind auch teurer.
Als Shift Register keine eingebaute PWM, alles, was die Modulation von ShiftPWM Bibliothek in den Mikrocontroller getan wird und diese Berechnungen Essen Ressourcen. Für dieses Projekt nicht diese Ressource Senke auch spürbar, wenn Sie versuchen, einige ernsthafteren Visualisierungen mit Antialiasing zu machen und so. Es ist ein Ressource-Rechner auf ShiftPWM Seite, das gebe Ihnen eine Vorstellung davon, wie viel Zeit werden die Controller beschäftigt PWMing. Auch hier empfiehlt es sich, SPI verwenden zur Kommunikation mit Schieberegistern, da dies schneller ist; Bit-banging ist ebenfalls verfügbar.
Um zusammenzufassen:
-LED-Treiber sind die besten aber nicht die billigste Variante. Wenn Sie LED-Visualisierungen mit Arduino interessiert sind, sollten Sie sicher gehen für es: Irgendwann musst du kennenlernen mit diesen Chips, also warum nicht jetzt? Für dieses Projekt benötigen Sie drei 16-Kanal-LED-Treiber plus drei Widerstände.
-Schieberegister, nämlich 74HC595 präsentieren die günstigste Variante, einen Nachteil des Müssens vieler Widerstände. Noch, wie Schieberegister in jeder Arduino-Werkstatt vorhanden sind, kann diese Option ideal für Menschen, die Wandern in die LED fahren Feld nur gelegentlich und nicht investieren wollen in dedizierte Hardware. Dies ist auch eine gute (aber nicht die einzige) Option, wenn Sie beabsichtigen, alles auf einem Steckbrett aufbauen. Sie benötigen sechs 8-Kanal-Schieberegister plus 45 Widerstände für dieses Projekt.
-LEDs mit Chip an Bord, nämlich APA102, sind interessant, wenn Sie zu ihnen Zugang und sind zufrieden mit ihrer SMD-nur Form. Beachten Sie, dass diese neue und einzigartige, so werden Sie nicht in der Lage, Ersatz zu finden, wenn sie aus irgendeinem Grund eingestellt zu bekommen. Sie benötigen nur 15 solche LEDs hier.
-Multiplexing Treiber wie MAX7219 sollen nur berücksichtigt werden, wenn Sie bereits haben und möchten ihnen einige sinnvolle Verwendung zugeführt, wie sie die volle Leistungsfähigkeit der PWM bieten. Kaufen sie nicht für dieses Projekt – eine echte MAX7219 kostet genauso viel wie drei TLC5940s. Ein MAX7219 fährt 15 RGB-LEDs.
