التحكم في شريط LED باستخدام الاردوينو مصابيح RGB LED: كيف تعمل، البنية الداخلية، كيفية الاتصال، RGB-led و Arduino

مسلسل "يجرؤ".

RGB لتقف علىكاختصار للأحمر، الأخضر، الأزرق، مع هذه الألوان يمكنك الحصول على أي لون عن طريق المزج. يحتوي RGB LED على 3 بلورات صغيرة R، G، B، والتي يمكننا من خلالها تركيب أي لون أو ظل. في هذا البرنامج التعليمي سنقوم بتوصيل RGB LED بلوحة Arduino وجعلها تتألق بكل ألوان قوس قزح.
ستحتاج في هذا المشروع إلى الأجزاء المتوفرة في مجموعات "Basic" و"Learning Arduino":

1. اردوينو أونو؛
2. كابل يو اس بي؛
3. لوحة النماذج الأولية؛
4. أسلاك ذكر-ذكر - 7 قطع؛
5. المقاومات 220 أوم – 3 قطع؛
6. RGB LED - 1 جهاز كمبيوتر؛
7. مقياس الجهد.

نقوم بتجميع الدائرة الموضحة في الشكل 1.

الشكل 1. مخطط الاتصال

الآن لنبدأ في كتابة الرسم.
يجب أن يلمع مصباح RGB LED بجميع ألوان قوس قزح من الأحمر إلى الأرجواني، ثم ينتقل إلى اللون الأحمر وهكذا في دائرة. يتم التحكم في سرعة انتقال اللون بواسطة مقياس الجهد. يوضح الجدول 1 قيم R، G، B للألوان الأساسية السبعة لقوس قزح.

الجدول 1. قيم R وG وB للألوان الأساسية السبعة لقوس قزح

لخلط الألوانمن الضروري توفير مجموعة كاملة من الفولتية من أطراف Arduino إلى مداخل LED R وG وB. لكن اردوينو لا يستطيع إخراج جهد تعسفي إلى الدبوس الرقمي. يتم إخراج إما +5 فولت (مرتفع) أو 0 فولت (منخفض). لمحاكاة الجهد الجزئي، يتم استخدام PWM (تعديل عرض النبض، أو PWM).

أتمنى أن تكون قد درست الفصل بالفعل 2.6 من كتاب جيريمي بلوم "استكشاف الأردوينو: أدوات وتقنيات السحر التقني"، والذي يشرح بالتفصيل آلية تعديل عرض النبضة.
خوارزمية تنفيذ البرنامج:

• نقوم بزيادة قيمة المكون الأخضر لـ G حتى نصل إلى قيمة اللون البرتقالي (255,125,0)،
• نقوم بزيادة قيمة المكون الأخضر G حتى نصل أصفر (255,255,0).
• نقوم بتقليل قيمة المكون الأحمر R إلى القيمة الخضراء (0.255.0).
• نقطة البداية باللون الأحمر (255,0,0).
• نقوم بزيادة قيمة المكون الأزرق B إلى قيمة اللون الأزرق (0.255.255).
• قم بتقليل قيمة المكون الأخضر G إلى القيمة أزرق (0,0,255).
• قم بزيادة قيمة المكون الأحمر R تدريجياً إلى قيمة اللون الأرجواني (255.0.255).
• قم بتخفيض قيمة المكون الأزرق B إلى قيمة اللون الأحمر (255,0,0).

دعنا ننتقل إلى الخطوة 1.

بعد كل خطوة نتوقف لتسجيل عرض الألوان،

تأخير (VIEW_PAUSE)؛

نتحقق من قيمة مقياس الجهد ونغير قيمة سرعة تغير اللون.

مجموعة باطلة () (pause=map(analogRead(POT),0,1024,MIN_PAUSE,MAX_PAUSE); Serial.print("pause=");Serial.println(pause); )

لنقم بإنشاء رسم جديد في Arduino IDEأضف الكود من القائمة 1 إليه وقم بتحميل المخطط على لوحة Arduino. نذكرك أنه في إعدادات Arduino IDE تحتاج إلى تحديد نوع اللوحة (Arduino UNO) ومنفذ اتصال اللوحة.
القائمة 1

كونست إنت ريد = 11؛ // إخراج R من RGB LED const int GREEN=10; // إخراج G من RGB LED const int BLUE=9; // الإخراج B من RGB LED int red؛ // متغير لتخزين مكون R للون الأخضر؛ // متغير لتخزين المكون G للون int blue؛ // متغير لتخزين المكون B للون const int POT=A0; // إخراج اتصال الجهد const int MIN_PAUSE=10; // الحد الأدنى لتأخير تغيير اللون، مللي ثانية const int MAX_PAUSE=100; // الحد الأقصى لتأخير تغيير اللون، مللي ثانية int Pause؛ // متغير لتخزين التأخير الحالي const int VIEW_PAUSE=2000; // وقت تثبيت اللون الأساسي، إعداد الفراغ مللي ثانية () (Serial.begin(9600)؛) حلقة باطلة () (/ من الأحمر إلى الأصفر Serial.println("أحمر - أصفر")؛ أحمر=255؛أخضر=0 ;أزرق=0; ل(أخضر=0;أخضر<=255;green++) setRGB(red,green,blue); setpause(); delay(VIEW_PAUSE); // от желтому к зеленому Serial.println("yellow - green"); red=255;green=255;blue=0; for(red=255;red>=0;red--) setRGB(red,green,blue);<=255;blue++) setRGB(red,green,blue); setpause(); delay(VIEW_PAUSE); // от голубого к синему Serial.println("blue - blue"); red=0;green=255;blue=255; for(green=255;green>setpause();<=255;red++) setRGB(red,green,blue); setpause(); delay(VIEW_PAUSE); // от фиолетового к красному Serial.println("purple - red"); red=255;green=0;blue=255; for(blue=0;blue>تأخير (VIEW_PAUSE)؛

بعد تحميل المخطط، نلاحظ تغير لون RGB LED مع ألوان قوس قزح، ونستخدم مقياس الجهد لتغيير سرعة تغير اللون (انظر الشكل 2.3).

الشكل 2.3. RGB LED – جميع ألوان قوس قزح

آخر مرة نظرنا فيها إلى كيفية توصيل شريط LED باردوينو عبر برنامج التشغيل L298. تم تنفيذ إدارة الألوان برمجيًا - الوظيفة العشوائية. حان الوقت الآن لمعرفة كيفية التحكم في لون شريط LED بناءً على قراءات مستشعر درجة الحرارة والرطوبة DHT 11.

يعتمد المثال على توصيل شريط LED عبر برنامج التشغيل L298. بالإضافة إلى ذلك، أضاف المثال شاشة LCD 1602، والتي ستعرض قراءات مستشعر DHT 11.

سيتطلب المشروع عناصر الاردوينو التالية:

1. لوحة اردوينو UNO.
2. شاشة LCD 1602 + I2C.
3. مستشعر درجة الحرارة والرطوبة DHT
4. شريط LED.
5. سائق L298.
6. مصدر الطاقة 9-12 فولت.
7. مبيت لـ Arduino والعرض (اختياري).

أولا وقبل كل شيء، دعونا نلقي نظرة على مخطط الدائرة (الشكل 1). يمكنك من خلاله معرفة كيفية توصيل جميع العناصر المذكورة أعلاه. لا يوجد شيء معقد في تجميع الدائرة وتوصيلها، ولكن تجدر الإشارة إلى فارق بسيط ينسى معظم الناس، ونتيجة لذلك يحصلون على نتائج غير صحيحة عند العمل مع شرائح LED مع Arduino.

الشكل 1. رسم تخطيطيتوصيل الاردوينو وشريط LED بمستشعر DHT 11

لتجنب التشغيل غير الصحيح لشريط LED (الوميض، عدم تطابق اللون، الإضاءة غير الكاملة، وما إلى ذلك)، يجب أن يكون مصدر الطاقة للدائرة بأكملها مشتركًا، أي. قم بدمج دبابيس GND (الأرضية) لوحدة تحكم Arduino ومحرك L298 (شريط LED). يمكنك أن ترى كيفية القيام بذلك في الرسم التخطيطي.

بضع كلمات حول توصيل جهاز استشعار الرطوبة. إذا قمت بشراء DHT 11 بدون ربط، فبين جهات الاتصال الأولى والثانية، 5V والبيانات، على التوالي، تحتاج إلى لحام المقاوم بقيمة اسمية تبلغ 5-10 كيلو أوم. نطاق قياس درجة الحرارة والرطوبة مكتوب على الجزء الخلفي من مبيت مستشعر DHT 11 درجة الحرارة: 0-50 درجة مئوية. الرطوبة: 0-80%.

بعد تجميع جميع عناصر المشروع وفقًا للمخطط، نحتاج إلى كتابة كود البرنامج الذي سيجعل كل شيء يعمل بالطريقة التي نحتاجها. ونحن بحاجة إلى ذلك قطاع الصمامتغير اللون حسب قراءات حساس DHT 11 (الرطوبة).

لبرمجة مستشعر DHT 11، ستحتاج إلى مكتبة إضافية.

كود برنامج Arduino وRGB - قطاع. يغير لون الشريط حسب الرطوبة.

#include #include //مكتبة للعمل مع شاشة LCD 1602 #include //مكتبة للعمل مع مستشعر الرطوبة ودرجة الحرارة DHT 11 int chk; // سيقوم المتغير بتخزين كافة البيانات من مستشعر DHT11 int hum; // سيقوم المتغير بتخزين قراءات الرطوبة من مستشعر DHT11 dht11 DHT؛ // كائن من النوع DHT #define DHT11_PIN 4 // دبوس بيانات مستشعر DHT11 متصل بالإدخال 4 #define LED_R 9 //pin للقناة R #define LED_G 10 //pin للقناة G #define LED_B 11 //pin للقناة B // ستخزن المتغيرات قيم الألوان // عند مزج الألوان الثلاثة سيتم الحصول على اللون المطلوب int led_r=0, led_g=0, led_b=0; // الإعلان عن كائن عرض بعنوان 0x27 // لا تنس استخدام شاشة عرض في المشروع عبر لوحة I2C LiquidCrystal_I2C LCD(0x27,16,2); إعداد الفراغ () (/ إنشاء شاشة عرض LCD.init ()؛ LCD.backlight ()؛ // إعلان الدبابيس كمخرجات pinMode (LED_R، OUTPUT)؛ pinMode (LED_G، OUTPUT)؛ pinMode (LED_B، OUTPUT)؛) حلقة باطلة () ( chk = DHT.read(DHT11_PIN);// قراءة البيانات من مستشعر DHT11 // إخراج البيانات إلى الشاشة LCD.print("Temp: "); LCD.print(DHT.temperature, 1); LCD.print( "C"); LCD.setCursor(0,1); LCD.print("Hum: ");lcd.print(DHT.humidity, 1); /للتشغيل الصحيح للمستشعر مطلوب للاستقصاء LCD.clear(); hum = DHT.humidity; // أخذ قراءات الرطوبة // في النطاق من 19 إلى 30% رطوبة أخضرإذا ((همهمة >= 19) && (همهمة<= 30)) { led_r = 1; led_g = 255; led_b = 1; } //в диапозоне от 31 до 40% влажности выдать красный цвет if ((hum >= 31) && (همهمة<= 40)) { led_r = 255; led_g = 1; led_b = 1; } //в диапозоне от 41 до 49% влажности выдать синий цвет if ((hum >= 41) && (همهمة<= 49)) { led_r = 1; led_g = 1; led_b = 255; } // подача сигналов цвета на выхода analogWrite(LED_R, led_r); analogWrite(LED_G, led_g); analogWrite(LED_B, led_b); }

العلامات: العلامات

في العديد من التطبيقات، سواء للهواة أو المحترفين، يكون من الضروري أحيانًا إنشاء ألوان بظلال مختلفة. إن استخدام مصابيح LED منفصلة أحادية اللون في مثل هذه الحالات أمر غير مبرر من الناحية الهيكلية والاقتصادية. لذلك، تم تطوير مصابيح RGB LED لهذه الأغراض.

إن RGB LED (الاختصار يرمز إلى RED، GREEN، BLUE) هو مزيج من البلورات القادرة على إنتاج الألوان الأحمر والأخضر والأزرق. بفضل هذا المزيج، يمكن لمصابيح LED هذه إنتاج 16 مليون ظل من الضوء. من السهل التحكم في مصابيح RGB LED ويمكن استخدامها في مشاريع Arduino دون أي مشاكل. ستعرض هذه المادة مثالاً للتحكم في RGB LED باستخدام Arduino.

نظرًا لأن RGB LED، كما هو مذكور أعلاه، عبارة عن مزيج من بلورات من ثلاثة ألوان أساسية مختلفة، فقد تم تصويره في الدوائر على أنه ثلاثة مصابيح LED. من الناحية الهيكلية، يحتوي مصباح LED هذا على طرف مشترك واحد وثلاثة أطراف لكل لون. يوجد أدناه رسم تخطيطي لكيفية توصيل RGB LED بـ Arduino. تشتمل الدائرة أيضًا على شاشة LCD أبجدية رقمية مقاس 16 × 2 ومقاييس فرق الجهد ومقاومات متسلسلة مع خطوط RGB LED. هذه المقاومات (R1 = 100 أوم، R2 = 270 أوم، R3 = 330 أوم) تحد من تيار مصابيح LED بحيث لا تفشل. يتم استخدام المقاومات المتغيرة (مقاييس الجهد) VR1-VR3 بمقاومة 10 كيلو أوم للتحكم في شدة RGB LED، أي أنه يمكن استخدامها لضبط لون LED عن طريق تغيير شدة اللون الأحمر والأخضر والأزرق بلورات. يتم توصيل مقياس الجهد VR1 بالمدخل التناظري A0، وVR2 بالمدخل التناظري A1، وVR3 بالمدخل التناظري A2.

يتم استخدام شاشة LCD في هذه الحالة لعرض قيمة اللون والقيمة السداسية العشرية لرمز اللون. يتم عرض قيمة رمز اللون على السطر الأول من شاشة LCD (مثل Rxxx Gxxx Bxxx، حيث xxx هي قيمة رقمية) ويتم عرض الرمز السداسي العشري على السطر الثاني من شاشة LCD (مثل HEXxxxxxx). يتم استخدام مقاومة 100 أوم R4 للحد من التيار المطبق على الإضاءة الخلفية لشاشة LCD، ويتم استخدام مقاومة متغيرة 10 كيلو أوم VR4 لضبط تباين شاشة LCD.

يوجد أدناه رمز (رسم تخطيطي) يسمح لك بالتحكم في تغيير لون RGB LED باستخدام لوحة Arduino ومقاييس الجهد المتصلة بها.