Как сделать бегущие светодиодные огни самому

Мигающие гирлянды украсят любую территорию. Их приобретают в магазине или создают самостоятельно. Можно сделать бегущие огни на светодиодах своими руками. Правда, предварительно потребуется запастись необходимыми материалами.

Бегущие огни

Схема и принцип действия бегущих огней

Конструкция для огней может выполняться в аналоговой форме.

Для нее необходимы:

  • микросхема NE555;
  • дешифратор CD4017 (или 22);
  • токоограничивающие и подстроечные резисторы;
  • светодиоды;
  • фильтрующие конденсаторы.
NE555 выполняет роль генератора меандра, а дешифратор задает последовательность, в которой зажигаются светодиоды. Между 7-ым и 2-ым выводами микросхемы подключается переменный резистор. Изменяя его номинал, увеличивают или уменьшают скорость переключения светодиодов (скорость их «бега»).

К CD4017 подключают до 10 светодиодов одновременно (по схеме с общим анодом). Микросхема генерирует счет от 1 до 10, поочередно подавая сигнал на диоды. Так, например, создаются бегущие поворотники или указатели.

К выводам питания NE555 и CD4017 параллельно земле подключают фильтрующий конденсатор на 220 мФ.

Аноды светодиодов подсоединяют к общему проводу через подтягивающий резистор 1 кОм.

Схемам бегущих огней

Намного быстрее собрать такую же схему на микроконтроллере. Для этого понадобится программируемая плата (например, Arduino UNO, Nano или любая другая модель), к выводам которой следует подключить по схеме с общим анодом 8 светодиодов. Каждый огонь поворота подключается через подтягивающий резистор 330 Ом к земле.

Необходимо лишь написать программу для контроллера и прошить плату.

Инструменты и материалы

Для создания бегущих огней на «Ардуино» потребуются:

  1. Программируемая плата.
  2. Светодиоды.
  3. Токоограничивающие резисторы.
  4. Соединительные провода.
  5. Макетная или сборочная плата.

Если бегущие огни создаются не в качестве эксперимента, а для регулярного использования, то лучше их монтировать на универсальную, а не на макетную плату.

Для масштабных проектов 8 светодиодов недостаточно, поэтому используют светодиодную ленту WS2812.

Для ее подключения используют всего 3 провода:

  • сигнальный;
  • питание;
  • земля.

Также понадобится подключить между сигнальным выводом «Ардуино» и входом ленты 1 резистор 470 Ом.

Ардуино

Для сборки понадобятся паяльник, припой (если нужно жесткое соединение элементов), а также нож для снятия изоляции с проводов. Для работы с макетной платой никаких дополнительных инструментов не нужно.

Пошаговая инструкция по изготовлению

Сборка бегущих огней на 8 отдельных светодиодах производится так:

  1. Диоды монтируются в плату (припаиваются при необходимости).
  2. К ним подключаются резисторы (их либо вставляют в разъемы, либо припаивают к огням).
  3. Диоды подсоединяются к пинам «Ардуино» с помощью проводов.
  4. Резисторы общей точкой подключаются к выводу GND-платы.
  5. На микроконтроллер подается питание.
  6. Загружается прошивка.

Ленту подключают к питанию не от платы Arduino, а от стороннего источника питания, т.к. микроконтроллер может обеспечить максимальный ток 800 мА при напряжении 5 вольт, а этого хватит только для того, чтобы зажечь 13 светодиодов.

WS2812 состоит из RGB-диодов, каждый из которых потребляет 20 мА (т.е. суммарно 1 пиксель требует для работы 60 мА).

Для подачи энергии подойдет блок питания компьютера, в котором есть провода на +5 В и +12 В. Зная мощность P (стандартную величину устройства) и подаваемое напряжение U, рассчитывают ток (частное от деления P на U).

Резисторы

Прошивка и настройка

Для работы с 8 светодиодами загружают в «Ардуино» следующий скетч:

int last_pin = 10; //Кол-во светодиодов

//блок для инициализации входов-выходов и других исходных данных

void setup() {

for (int i = 0; i < last_pin; i++) // цикл

pinMode(i, OUTPUT); // инициализируем пины как выходы

}

// Основной цикл

void loop() {

for (int j = 0; j < last_pin; j++) { //перебираем пины с 0 до last_pin

digitalWrite(j, HIGH); //зажигание следующего светодиода

delay(300); //задержка 300мсек

digitalWrite(j, LOW); //гасим все светодиоды

}

}

Чтобы настроить диодную ленту на работу с микроконтроллером, нужно прошить его таким кодом:

#ifndef LUMAZOID_H

#define LUMAZOID_H

#if (ARDUINO >= 100)

#include

#else

#include

#include

#endif

typedef struct {

uint8_t baseColor;

uint8_t age;

uint8_t magnitude;

uint8_t rnd;

} peak_t;

#endif

Правила безопасности

При работе с электронными устройствами придерживаются следующих норм безопасности:

  1. Изолируют все токоведущие части, чтобы на них не попала вода, чтобы до них нельзя было коснуться оголенной частью тела. 800 мА не та величина тока, которую выдает, например, трансформатор Тесла, но не почувствовать ее трудно.
  2. Паяльником пользуются только в паре с удобной подставкой, на которую кладут инструмент после работы, иначе велика вероятность что-то расплавить, сжечь или обжечься.
  3. У диодной ленты все контакты для подключения лишены изоляции. Когда она находится в рабочем состоянии, нельзя касаться ее ни руками, ни металлическими предметами.

Паяльник и радиодетали располагают дальше друг от друга, чтобы случайно не сжечь чувствительные к перегреву элементы.

Полезные советы

Если подключить к микроконтроллеру не одну, а несколько светодиодных лент, то можно создать интересную иллюминацию, которую несложно запрограммировать.

Например, можно преобразовать любое видео в пиксельное изображение, все кадры закодировать 8 битами и с помощью сдвиговых операций выводить их на ленты. Последние образуют 1 большой экран.

Ссылка на основную публикацию