Управление RGB лентой с помощью Arduino и драйвера L298N

в 19:56, , рубрики: arduino, diy или сделай сам

Здравствуйте Хабр-сообщество.

В данное время стали доступны светодиодные ленты с изменяемым цветом свечения. Они классно выглядят, не дорого стоят и их можно хорошо приспособить для декоративной подсветки интерьера, рекламы, и т.д.

К таким лентам можно купить источник питания, диммер, диммер с пультом управления. Это позволит вам использовать светодиодную ленту для посветки. Однако если вы захотите запи запрограммировать алгоритм изменения цвета, или сделать управление из компьютера — то тут начинается разочарование. Вы в продаже не найдете диммеров с управлением через COM-порт или Ethernet.

Я решил эту проблему с помощью Arduino, и хочу поделиться своим вариантом решения с Вами.

Управление RGB лентой с помощью Arduino и драйвера L298N

Добро пожаловать под кат.

Теоретическая часть

Для реализации плавного изменения свечения всех 3 каналов нам потребуется сделать собственный димер. Сделать его очень просто, для этого требуется взять силовые ключи и управлять ими с помощью ШИМ сигнала. Также наш диммер должен быть программируемым и/или управляемым из вне.

В качестве мозгов идеально подходит Arduino. В её программу можно записать любой алгоритм изменения цветов, а также её можно управлять как с помощью модулей Arduino, так и удаленно по Ethernet, Ик-порту, Bluetooth, используя соответствующие модули.

Arduino Leonardo

Для реализации задуманного я выбрал Arduino Leonardo. Она одна из самых дешевых плат Arduino, и она имеет много выводов с поддержкой ШИМ.

PWM: 3, 5, 6, 9, 10, 11, and 13. Provide 8-bit PWM output with the analogWrite() function.

И так, источник ШИМ у нас имеется, остаётся придумать с силовыми ключами. Если побродить по интренет магазинам, то выяснится, что не существует модуля Arduino для управления RGB лентами. Или просто универсальных модулей с силовыми транзисторами. Также можно найти огромное количество сайтов радиолюбителей, которые делают платы с силовыми ключами сами.

Однако есть способ проще! Нас выручит модуль Arduino для управления двигателями. Этот модуль имеет все необходимое для нам — на нем установлены мощные ключи на 12В.

Управление RGB лентой с помощью Arduino и драйвера L298N

Пример такого модуля является «L298N Module Dual H Bridge Stepper Motor Driver Board Modules for Arduino Smart Car FZ0407». Такой модуль основан на микросхеме L298N, которая представляет из себя 2 моста. Однако мостовое включение полезно для двигателя (от этого он может менять направление вращения), а в случае RGB ленты, оно бесполезное.

Мы будем использовать не весь функционал этой микросхемы, а только 3 её нижних ключа, подключив ленту как показано на рисунке.

Управление RGB лентой с помощью Arduino и драйвера L298N

Практическая часть часть

Для реализации потребуется Arduino Leonardo, Модуль управления двигателями L298N, Источник 12В (для запитки ленты), сама RGB лента, соединительные провода.
Для удобства подключения я еще использовал Fundruino IO Expansion, но он никакой функциональной нагрузки не несет.

Схема подключения показана на рисунке.

Управление RGB лентой с помощью Arduino и драйвера L298N

Хочу дополнительно описать питание системы. В данной схеме питание подается на модуль управления двигателями, в нем стоит понижающий источник питания на 5В, и эти 5В я подаю на вход Vin питания Arduino. Если разорвать эту связь (естественно земли оставив соединенными), то запитывать Arduino и силовые ключи можно от разных источников питания. Это может быть полезно когда к Arduino много всего подключено, и источник в модуле управления двигателями не справляется (выключается по перегреву).

Управляется RGB лента с помощью команд analogWrite, которая настраивает выход для формирования ШИМ сигнала.

Исходный код программы для arduino:

#define GRBLED_PIN_R 9    // пин для канала R
#define GRBLED_PIN_G 10    // пин для канала G
#define GRBLED_PIN_B 11    // пин для канала B

int rgbled_r=0, rgbled_g=0, rgbled_b=0;

void setup(){
  //enable serial datada print
  Serial.begin(9600); 
  Serial.println("RBG LED v 0.1");
  // RGBLED
  pinMode(GRBLED_PIN_R, OUTPUT);
  pinMode(GRBLED_PIN_G, OUTPUT);
  pinMode(GRBLED_PIN_B, OUTPUT);
}

void loop(){
  // change color
  rgbled_r = (rgbled_r+1)%1024;
  rgbled_g = (rgbled_g+2)%1024;
  rgbled_b = (rgbled_b+3)%1024;
  // Output
  Z1_output_rgbled();
  delay(1);
}

void Z1_output_rgbled() {
  analogWrite(GRBLED_PIN_R, rgbled_r);
  analogWrite(GRBLED_PIN_G, rgbled_g);
  analogWrite(GRBLED_PIN_B, rgbled_b);
}

На видео можно увидеть как это работает:

Экономическая часть

L298N Module Dual H Bridge Stepper Motor Driver Board Modules for Arduino Smart Car FZ0407 $ 5.31 1
Leonardo R3 Development Board for Arduino Compatiblae + USB Cable Wire FZ0437 $ 10.00 1
5050 LED Strip RGB and single color 5M DC12V/24V 60leds/m Waterproof Flexible Car auto Strip Light saving light $ 12.38 1
Retail AC85~265V to DC 12V/6A power supply adaptor transformer switching for led light $ 9.98 1

Итого $37,65 = 1 300 руб

Вместо заключения

Для тех, кто захочет повторить описанную здесь схему — хочу заметить, что драйвер L298N рассчитан на ток 2-3А, а RGB светодиодные ленты, на светодиодах 5050 с плотностью 60 светодиодов на метр, продающиеся по 5 метров, могут потреблять до 6А. По этому если вы хотите использовать длинные и яркие ленты — возможно потребуется схему модернизировать (подключать ленту по сегментам, или взять более мощный драйвер) или использовать ленты по проще.

Автор: krotos139

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля