اليوم، سنلقي نظرة على تطبيقات إضاءة شريط LED، وهو مكون أساسي رائع يمكن أن يضفي الكثير من التأثير الجمالي على أي مشروع. توفر مصابيح LED إضاءة لامعة وملونة و(في بعض الظروف) قابلة للتعديل، وشراؤها على شكل شريط يوفر عليك الكثير من الوقت والعمل على طاولة اللحام.
على الرغم من وجود العديد من "مجموعات مصابيح LED" المتاحة على الإنترنت، إلا أن الغالبية العظمى منها لا يمكنها التنقل إلا من خلال لون واحد في كل مرة. إذا كنت محظوظًا، فقد تومض من حين لآخر. ومع ذلك، مع بذل المزيد من الجهد والابتكار، هناك العديد من الفرص للأفراد المستعدين لبذل المزيد من الجهد والابتكار. ستشرح هذه المقالة كيفية عمل مصابيح LED وتعلمك كيفية إعدادها خطوة بخطوة. حتى لو لم تكن لديك مهارات البرمجة، يمكنك تصميم شريط LED مخصص ترتيب الضوء
عند التسوق لشراء شرائط LED، ستجد ما يلي:
كلها خيارات جيدة، ولكن لكل منها مجموعة من المزايا الخاصة به. إذا كنت تريد إضاءة دافئة ومريحة، فإن شريط LED CCT رائع. استهدف شرائط RGB و RGBWWW LED للحصول على اختيارات لونية إضافية. ومع ذلك، إذا كنت تريد شاشات ملونة ونابضة بالحياة على حد سواء، فإن هذا هو الطريق المناسب. اطلب بعض شرائط LED قابلة للعنونة الآن.
وعلاوة على ذلك، فإن شرائط LED القابلة للعنونة هي الخيار القابل للبرمجة من بين الثلاثة. وهي فريدة من نوعها لأنها تكون بالبيانات المبرمجة وليس بمصدر الطاقة.
إذاً، ما المطلوب منا للبدء؟ سنحتاج إلى شريط LED، ولكننا سنحتاج أيضًا إلى طريقة للتحكم فيه. نظرًا لأنه يمكن تخصيص مصابيح LED الخاصة بنا كثيرًا، نحتاج إلى شيء ما لإخبارها بالألوان التي يجب أن تكون ومتى تكون. وهنا يأتي دور الأردوينو. لا تقلق، حتى لو لم تكن لديك خبرة في البرمجة، سنساعدك على التعامل معها بسرعة. أخيرًا، يجب أن نجد وسيلة لتشغيل كل شيء. سنحتاج فقط إلى وحدة طاقة 5 فولت لهذا الغرض، وسنكون جاهزين للانطلاق.
ستحتاج إلى العناصر التالية لإجراء البرمجة والتحكم اللاحق في شرائط LED:
إذًا، ما الذي يجعل هذه المصابيح فريدة من نوعها؟ لماذا تكلف عناء بذل الوقت والجهد الإضافي للعمل مع هذه المصابيح؟ على عكس شرائط LED الأخرى، لديك خيار التحكم في لون كل بكسل وتغييره. وهذا يعني أنه يمكننا صنع مجموعة متنوعة من الرسوم المتحركة حسب الطلب. يمكنها الوميض والمتابعة والرقص بطرق متنوعة.
معظم شرائط LED من شرائط LED ذات السمعة الطيبة الشركة المصنعة لشريط LED, مثل تلك المذكورة أعلاه، تحتوي على وصلة 3 سنون مفيدة. إذا كنت لا تريد اللحام، يمكنك توصيل الأردوينو بزوج من أسلاك التوصيل ومصدر الطاقة باستخدام مقبس أسطواني. بينما يمكن توصيل الطاقة والتأريض بأي جانب، تأكد مرة أخرى من توصيل سلك البيانات بالجانب الصحيح من الشريط. من الجدير بالذكر أنه من المعتاد توصيل مقاوم صغير بخط البيانات لحماية شريط LED. ومع ذلك، فإن الشرائط مثل المذكورة أعلاه تحتوي بالفعل على هذا المقاوم.
قبل أن نبدأ، دعونا نأخذ خطوة إلى الوراء ونفكر في كيفية الانتقال من عبارة مثل "أريد أن تكون مصابيح LED خضراء" أو "أريد أن تتناوب منطقتين منفصلتين من مصابيح LED من الأزرق إلى الأرجواني" إلى شيء يمكن أن يفهمه الأردوينو والأضواء. نظرًا لأن كل مصباح من مصابيح LED قد يكون لونًا مختلفًا، نحتاج إلى آلية لتوصيل ذلك إلى Arduino. لنرى ما سيحدث إذا جعلنا البكسل الأول في الشريط أرجواني والثاني أصفر.
عندما نقوم بتكبير كل بكسل من وحدات البكسل LED، يمكننا أن نرى أنها مكونة من ثلاثة مصابيح LED: الأحمر والأخضر والأزرق. من خلال ضبط سطوع كل لون من هذه الألوان الثلاثة، يمكننا توليد أي لون نختاره تقريبًا. يمكن أن يكون لكل لون من الألوان الثلاثة قيمة تتراوح من 0 إلى 255، بحيث يكون 0 هو الإيقاف و255 هو أقصى سطوع.
الأمر بسيط مثل تشغيل مصباح LED المحدد للحصول على ضوء أخضر أو أحمر أو أزرق. إذا أردنا الحصول على تدرج ألوان أكثر تعقيدًا، يجب أن نجرّب سطوع العديد من مصابيح LED. اضبط قيمتي الأحمر والأزرق على 255 وأطفئ اللون الأخضر لجعل أول مصباح LED أرجواني. للحصول على اللون الأصفر، نزيد القيمتين الحمراء والخضراء إلى 255 ونطفئ الأزرق.
المشكلة الثانية التي يجب أن نحلها هي أن الأردوينو لا يفهم سوى 1 و0، وبالتالي يجب حفظ أرقامنا بالصيغة الثنائية. يتطلب الرقم بين 0 و255 ثلاثة أرقام فقط في النظام العشري ولكن ثمانية أرقام في النظام الثنائي. نتيجةً لذلك، يتلقى كل لون 8 بتات (تُعرف أيضًا بـ 1s أو 0s) لتخزين قيمة تتراوح من 0 إلى 255. نظرًا لأن لدينا ثلاثة ألوان لكل بكسل، لدينا إجمالي 24 بت للبكسل بأكمله. لدينا الآن سلسلة مكونة من 24 (1 ثانية أو 0 ثانية) تصف لون البكسل. في هذا المثال، قمنا بتعيين ألواننا إلى 255، ولكننا قد نقلل من سطوعها عن طريق تصغيرها.
والآن بعد أن تعلمنا المزيد عن حول كيفية عمل مصابيح LEDs نرى اللون، دعنا ندخل في الترميز. بدلًا من مجرد نسخ ولصق مجموعة من الشيفرات البرمجية وننتهي من الأمر، دعنا نراجعها سطرًا بسطر ونتأكد من فهمنا لما نفعله بدقة. بهذه الطريقة، سيكون لدينا فهم أفضل لكيفية إنشاء رسوم متحركة أكثر تعقيدًا.
يتم تنفيذ الإعداد في الجزء الأول من التعليمات البرمجية. يعمل الأردوينو على كل أمر سطراً بسطر وينفذه مرة واحدة. دعونا نلقي نظرة خاطفة على ما يقومون به.
مكتبة FastLED هي أول شيء نقوم به. وهذا يمكّن الأردوينو من فهم الأوامر القليلة التالية التي سنصدرها. تفهم مكتبة FastLED كيفية تحويل الأعداد الصحيحة العشرية إلى الصيغة الثنائية التي يطلبها الأردوينو.
ثانيًا، يجب علينا إبلاغ الأردوينو بعدد مصابيح LED التي ننوي استخدامها. في هذه الحالة، نحن نستخدم مصباحين فقط من مصابيح LED. إذا كنت ترغب في استخدام المزيد، قم بتغيير هذا العدد.
ثالثًا، يجب إبلاغ مكتبة FastLED بنوع الشريط/المصابيح التي نستخدمها. نظرًا لأن مكتبة FastLED قد تقوم بتشغيل مجموعة واسعة من مصابيح LED, يجب أن نختار WS2812 (على الرغم من أننا من الناحية الفنية نستخدم WS2812b).
بعد ذلك، نبلغ Arduino برقم التعريف الشخصي الذي نستخدمه. هذا هو المكان الذي نوصل فيه كابل البيانات بـ Arduino. كما هو موضّح في الشكل، يتم توصيله بالدبوس 2 الذي قد يكون في موقع 3، 4 أو دبوس 5 حيث يتم توصيل الشريط الخاص بك.
الجانب الخامس هو ترتيب ألواننا. هذا يعلم FastLED أننا نريد استخدام اللون الأخضر أولاً، ثم الأحمر، ثم الأزرق.
أخيرًا، نطلق عليه الاسم الذي أنشأناه في الخطوة 2 للشريط الخاص بنا.
الحلقة هو الاسم الذي يطلق على الجزء الثاني من الكود. هذا لأنه بدلاً من تشغيله مرة واحدة، فإنه يمر عبر أسطر التعليمات البرمجية ثم يعود إلى أعلى الحلقة ويبدأ من جديد.
بعد ذلك، نخبر الأردوينو باللون الذي نريد أن يكون عليه كل مصباح LED. في هذا المثال، قمنا بزيادة قيم اللونين الأحمر والأزرق على الصمام الثنائي الباعث للضوء الأول لجعله أرجوانيًا. ثم حوّلنا الصمام الثنائي الباعث الضوئي الثاني إلى اللون الأصفر عن طريق زيادة اللونين الأحمر والأخضر مع ترك اللون الأزرق مطفأ. ثم قمنا بتحويل "RGB" تأتي الدالة من حزمة FastLED وتقوم بسحرها من خلال أخذ (255، 0، 255) وتعديل كل شيء.
أخيرًا، يجب أن نرسل بيانات الألوان إلى مصابيح LED الخاصة بنا. حتى الآن، يعرف الأردوينو فقط الألوان التي نريد أن تكون عليها مصابيح LED. عندما ننفذ أمر العرض، نرسل جميع البيانات من الأردوينو إلى مصابيح LEDs. على افتراض أننا أنجزنا كل شيء، يجب أن يكون لدينا الآن مصباح أرجواني واحد ومصباح أصفر واحد.
وأخيراً، نقدم أمر تأخير في الخاتمة. هذا يجعل الأردوينو ينتظر 1000 ميلي ثانية، أو ثانية واحدة، قبل المتابعة إلى السطر التالي. ومع ذلك، ولأننا وصلنا إلى نهاية الحلقة، نعود إلى الأعلى ونبدأ من جديد. يضبط الأردوينو قيم مصباحي LED مرة أخرى ويرسلها إلى الأضواء. الفرق الوحيد هذه المرة هو أن الأضواء مضاءة بالفعل وقيم الألوان لم تتغير، وبالتالي لا نرى أي تغييرات في الأضواء على الرغم من استمرار تحديثها كل ثانية.
هذا هو المفضل لدي من أمثلة الرسوم المتحركة NeoPixel. إنه يمرر عبر طيف الألوان الكامل مع توزيعه بالتساوي عبر شريط LED.
هذه رسوم متحركة صغيرة صنعتها بناءً على الرسوم المتحركة "مطاردة المسرح" من كود نموذج NeoPixel. إنه يحاكي قصب الحلوى المتحرك عن طريق إنشاء تأثير ضوء زاحف باللون الأحمر على خلفية بيضاء!
تولد هذه الرسوم المتحركة عددًا كبيرًا من وحدات البكسل البيضاء التي تومض عشوائيًا والتي تشبه تساقط الثلوج.
والآن انطلق وأضئ كل شيء! من الجدير بالذكر أن Reddick قادر على معالجة أكثر من 60 مصباح LED، ولكنك ستحتاج إلى ترقية مصدر الطاقة قبل البدء في ربط الشرائط معًا.
هل تحتاج إلى مصابيح LED إضافية؟ اطّلع على موقع Elstarled الإلكتروني وقم بالطلب معنا؛ ستتمكن من تحديد موقع أي شريط LED تحتاج إليه.