DIY
29 May 2014

Управление RGB лентой с помощью Arduino и драйвера L298N

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 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.



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 нас — на нем установлены мощные ключи на 12В.



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.



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.



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



Модуль Стоимость Количество
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 на канал, а RGB светодиодные ленты, на светодиодах 5050 с плотностью 60 светодиодов на метр, продающиеся по 5 метров, могут потреблять до 6А (2А на канал). По этому если вы хотите использовать ленты длинной более 5М — возможно потребуется схему модернизировать (подключать ленту по сегментам, или взять более мощный драйвер).

+27
107.1k 305
Comments 24