Hur man kontrollerar adresserbara lysdioder med Fadecandy och bearbetning: 15 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

Vad

Detta är en steg-för-steg-handledning om hur du använder Fadecandy och Processing för att styra adresserbara lysdioder. Fadecandy är en LED-drivrutin som kan styra upp till 8 remsor med 64 pixlar vardera. (Du kan ansluta flera Fadecandys till en dator för att öka detta.) Processing är ett programmeringsspråk som används för att göra bilder. Du har en duk, precis som i Photoshop eller Paint, men istället för att rita med musen ritar du genom att skriva kod. Fadecandy och Processing arbetar tillsammans. Du skriver kod som placerar lysdioderna tvärs över bearbetningsduken, och sedan visas allt du ritar i Processing på dessa lysdioder i realtid. Varför

Det finns många sätt att styra lysdioder. Jag gillar Fadecandy eftersom det är billigt att komma igång och du kan ha massor av kontroll över dina lysdioder på ett mycket visuellt sätt med Processing. Processing kan också anslutas till alla möjliga saker, som Kinect, Arduino, en kamera eller till och med bara mus/tangentbordsingångar. Så det finns massor av möjligheter att göra saker interaktiva

Det finns tre delar i detta projekt.

1. Hårdvara Se hur allt fysiskt hänger ihop, löd saker, få LED -remsorna att driva.

2. Programvara: FadecandyFadecandy fungerar genom att köra en server på din maskin - det är superenkelt att konfigurera.

3. Programvara: Bearbetning Se hur du placerar lysdioderna på duken och använd exemplen för att se några animationer på dina lysdioder.

Jag försöker skriva mina självstudier på ett sådant sätt att någon med ingen erfarenhet alls kan åtminstone njuta av att läsa den. Med den här kommer jag att göra allt steg för steg så det är lämpligt för nybörjare att följa med och göra det själv. då kanske du vill kolla in några självstudier specifikt för det - jag rekommenderar Daniel Shiffmans YouTube -kanal.

Detta projekt inkluderar lödning. Jag har inte skrivit detaljerade instruktioner för nybörjarlödare, det finns massor av andra handledning för det.

Detta projekt innebär höga spänningar (när du kopplar upp en nätkontakt till strömförsörjningen) så var försiktig och låt inte barn göra detta ensamma. CodeAll koden (Arduino och Processing) finns på min github här.

Steg 1: Utrustning och verktyg

Här är en fullständig lista över allt du behöver för att skapa detta projekt:

Delar

• Adresserbara lysdioder (amerikanska Amazon | brittiska Amazon) Jag använder ws2812b LED -remsa. Det finns några variabler du kan välja mellan Beläggning: Du kan köpa vanlig LED -remsa utan beläggning alls men den kommer inte att vara vattentät. Eller så kan du köpa den i ett flexibelt silikonhölje som är IP67 -klassat, det betyder att det är helt tätt och vattentätt. Färg på baksidan: Remsorna finns i svart och vitt. Om du inte ska täcka din LED -remsa med en diffuser, fundera sedan över vilken som skulle se bäst ut. Antal lysdioder: Standarderna är 30, 60 eller 144 lysdioder per meter. Jag använder 30LED per meter men jag länkade till 60 eftersom det är vanligare. Annat: Du kan också köpa ws2812b i strängar (amerikanska Amazon | brittiska Amazon) istället för remsor. De fungerar på samma sätt, så det är upp till dig att använda!
• Fadecandy (amerikanska Amazon | brittiska Amazon)
• USB -kabel för att ansluta Fadecandy till datorn (amerikanska Amazon | Amazon i Storbritannien)
• Dubbla sidhuvudnålar (amerikanska Amazon | brittiska Amazon)
• Kondensatorer (amerikanska Amazon | Storbritannien Ebay)

• 5V nätaggregat (USA Amazon | Storbritannien Amazon) Denna strömförsörjning jag har länkat till skulle driva 512 lysdioder (en Fadecandys värde)

• Plug (US Amazon | UK Amazon) Du kan bara använda en gammal kontaktkabel eller, om du inte har en, är en vattenkokare ett bra alternativ.
• 3-stifts JST-kontakter (amerikanska Amazon | brittiska Amazon) Du behöver ett par per remsa (så 8 för en Fadecandys värde)
• 12-AWG-kabel (US Ebay | UK Ebay) Denna tjocka kabel kommer att föra strömmen från strömförsörjningen till några kontakter som delar upp den till alla de olika remsorna.
• 24-AWG-kabel (US Ebay | UK Ebay) Denna tunnare kabel leder strömmen till varje LED-remsa.
• Wago -kontakter (amerikanska Amazon | RS -komponenter Storbritannien)
• Dessa kommer att dela strömmen från en strömförsörjning till flera remsor. De kommer i förpackningar om 10 som är gott om en Fadecandy.

Förbrukningsartiklar

• RTV -silikon (USA Amazon | Storbritannien Amazon)
• Värmekrympning (USA Amazon | Storbritannien Amazon)

• Klar ~ 10 mm värmekrymp (Amazon i USA | Amazon i Storbritannien)

• Lödning (amerikanska Amazon | brittiska Amazon)

Verktyg

• Lödkolv (amerikanska Amazon | brittiska Amazon)
• Wire strippers (amerikanska Amazon | brittiska Amazon)
• Skruvmejsel
• Sax
• Hjälpande händer (valfritt)
• Lödsugare (tillval)

Steg 2: LED -remsor

Varje LED -remsa måste anslutas till ström, jord och data. Det finns en pil tryckt på remsan som visar i vilken riktning data måste flyta.

Varje LED -remsa behöver en JST -kontakt och en kondensator ansluten till den.

Anslutningen:

JST -kontakten har 3 stift/kablar - en vardera för ström, jord och data. Att kunna koppla bort eller byta remsor är användbart i många fall. Om du är säker på att du aldrig vill koppla bort eller enkelt byta ut dina remsor kan du bara löda på kabel istället men jag rekommenderar starkt att du har kontakter.

Kondensatorn:

Om det finns en strömökning (detta kan hända när du först slår på strömförsörjningen) skyddar kondensatorn den första lysdioden i din remsa från att skadas.

Kabel:

Om du planerar en LED -installation måste du tänka på hur dina remsor, nätaggregat och Fadecandy (s) kommer att placeras. För att säkerställa att dina anslutningar alla når måste du troligen lägga till några kabellängder någonstans.

Du kan löda kablarna till LED -remsan och sedan löda JST -kontakterna i andra änden av kabeln. Alternativt kan du löda JST -kontakterna direkt till remsan och lägga till kabellängder till nätaggregatet/Fadecandy -sidan istället. Allt beror på din installationslayout och planer.

Kabel som ansluter ström/jord till en remsa på upp till 64 pixlar kan vara 24AWG -kabel. 24AWG är också mycket för dataanslutningen. Använd en annan färgad kabel för ström/data/jord - helst färger som matchar dina JST -kontakter.

Jag ska bara löda JST -kontakterna direkt till remsorna och inte lägga till någon kabelförlängning, för jag är inte bekymrad över layout i den här självstudien.

Steg 3: Fäst JST -kontakten och kondensatorn

Förbered remsan

Klipp dina LED -remsor i längd (max 64 pixlar per remsa).

Hitta rätt ände, den som har pilen pekande inåt. Skär bort en liten bit av det vattentäta locket så att du kan se de tre kontakterna. De är märkta 5V, GND och Data In. (Om kontakten är märkt Data Out så har du fel ände).

Lödning på JST -kontakten och kondensatorn

Detta kan vara lite jobbigt men jag har hittat det bästa sättet att göra det är att smälta en liten klick lödning på var och en av de tre kontakterna, sedan lödning på JST -kontakten och sedan kondensatorn.

Använd de kvinnliga JST -kontakterna som ska fästas på remsans sida. JST -kontakten har 3 kablar, en för var och en av kontakterna på remsan. Vanligtvis är kablarna röda, gröna och vita eller röda, gröna och svarta. Använd rött för ström, grönt för data och vitt/svart för mark.

Att klippa benen på kondensatorn kort hjälper den att hålla sig på plats. Ena sidan av kondensatorn har negativa symboler, benet på denna sida ansluter till GND -kontakten och benet på den andra sidan ansluter till 5V -kontakten.

Återförslut remsan

Skär en bit av klar värmekrympning som täcker den exponerade remsan och har gott om överlappning med det befintliga vattentäta locket. Slå den över remsan (du kan göra detta innan du ansluter JST -kontakten/kondensatorn eller bara skjuter på den från andra änden) och förvarar den bredvid den exponerade delen.

Lägg massor av RTV -silikon direkt på kontakterna och runt det befintliga vattentäta locket, inklusive på baksidan av remsan. Skjut den klara värmekrympningen över silikonet. Spräng det med en värmepistol tills värmekrympningen har krympt.

Silikonet är lite rörigt. Se till att tvätta händerna om du får det på huden. Överväg att ha tidning eller något på din arbetsyta.

Upprepa detta för alla 8 av dina LED -remsor

Steg 4: Strömförsörjningen

Du måste ansluta en kontakt till din strömförsörjning. Jag har inkluderat instruktioner för pluggar i Storbritannien och USA.

Förbered kontakten

Klipp kabeln ett ordentligt avstånd från pluggänden. Använd en Stanley -kniv för att försiktigt ta bort det yttre lagret av kabeln. Du bör hitta tre kablar inuti, ta bort ungefär en centimeter av var och en av dessa kablar.

I en UK -kontakt kan du vanligtvis anta att: Gul/grön randig - markbrun - LiveBlue - neutral

I en amerikansk kontakt kan du anta att: Grön - GroundBlack - LiveWhite - Neutral

För att vara helt säker på att kontakten är ansluten som förväntat kan du använda en multimeter för att kontrollera.

Kontrollera kablar med en multimeter

Storbritannien: Titta på pluggstiften, med den enda stiftet överst. Den övre stiftet är jorden, den nedre vänstra är Live, den nedre högra är neutral. Stiften är också märkta med bokstäverna, E, L och N på de flesta pluggar.

USA: Titta på pluggstiften, med den enda stiftet längst ner. Den nedre stiftet är Earth, den övre vänstra är Live, den övre högra är Neutral. Stiften är också märkta med bokstäverna, E, L och N på de flesta pluggar.

Båda: Ställ din multimeter i kontinuitetsläge. Rör multimeterpinnarna tillsammans för att kontrollera att det fungerar, du bör höra ett pip. Nu vidrör du en sticka till en av pluggpinnarna, låt oss börja med marken. Rör nu den andra stickan till kabeln som du förväntar dig att slipas (gul/grön i Storbritannien, grön i USA). Du bör höra ett pip som anger att det finns en kontinuerlig koppling mellan de två tapparna. Kontrollera nu de levande och neutrala anslutningarna.

Sätt i kontakten

Lossa skruvarna märkta ström, jorda och leva på strömförsörjningen. De kan vara märkta L och N och sedan ha mark -symbolen. Sätt in lämpliga kablar bredvid skruvarna och dra åt dem. Justera ingångsspänningen

Någonstans på/inuti strömförsörjningen kan det finnas en omkopplare som låter dig ändra ingångsspänningen från 110V till 220V, så se till att den är korrekt inställd (troligen 220V i Storbritannien och 110V i USA).

På mina nätaggregat är strömbrytaren inne, och du måste använda en tunn skruvmejsel eller något för att nå den.

Anslut din strömförsörjning. Det finns vanligtvis en indikatorlampa som visar att den har tänts korrekt.

Nu kan du kontrollera vilken spänning du får över två av utgångsstiften. Vrid din multimeter till likspänningsläge (V: n med de raka/streckade linjerna, inte den viftande linjen). Rör en sticka till en V- skruv och en sticka för en V+ skruv. Multimetern ska visa en spänning någonstans nära 5V.

Använd en skruvmejsel för att vrida justeringsskruven tills spänningen är 5V.

Steg 5: Distribuera kraft

De flesta 5V -nätaggregat kommer bara att ha en eller två utgångar, men vi måste driva 8 remsor.

Wago -kontakter

Jag använder Wago -kontakter för att fördela strömmen. Dessa små kontakter har flera kortplatser att sätta in kablar i. Alla kortplatser är anslutna till varandra så det är ett bra sätt att ansluta massor med kabel utan att lödas.

De finns i några olika storlekar (2-vägs, 3-vägs, 5-vägs).

Kraft till Wagos

Se till att strömförsörjningen är urkopplad medan du gör den här delen.

Ta två stycken 10awg -kabel, en för jord (svart) och en för ström (röd).

Kabellängden som behövs beror på din installationslayout. Jag har tyckt att det fungerar ganska bra att hålla alla strömförsörjningar på golvet på ett ställe och sedan ha långa 10awg kablar som sträcker sig till nära där remsorna är och fördelar strömmen där ute. Även om strömförsörjningen har två utgångar har jag funnit att det är snyggare och billigare bara att använda en utgång när dessa 10awg -kablar måste vara långa, annars fördubblar du mängden tjock 10awg -kabel du måste köpa och hålla städad.

Ta av ca 1 cm från ena änden av varje kabel och anslut den till strömförsörjningen med skruvarna som du gjorde med kontakten.

Avlägsna cirka 1,25 cm från den andra änden av varje kabel och sätt strömanslutningen i en 3-vägs Wago-kontakt och marken i en 5-vägs Wago-kontakt. (Eller så kan du bara använda 5 -vägs -kontakter för allt, du har bara några fler lediga platser)

Ta sedan två korta längder av röd 10awg -kabel och två korta längder av svart 10awg -kabel. Ta bort 1,25 cm från ändarna på varje och anslut de befintliga Wago-kontakterna till ytterligare fyra 5-vägs-kontakter. (Se bifogat diagram för förtydligande).

Ström från Wagos (till remsorna)

Återigen, den exakta designen här beror på din installationslayout. Jag sa tidigare att du kanske vill lägga till kabellängd till dina LED -remsor, eller så kanske du vill lägga till längd på strömfördelningssidan. Om du lägger till kabel här, löd sedan längden på 24awg-kabeln till dina JST-kontakter och se till att den är värmekrympad.

Ta sedan antingen ändarna på dessa kablar, eller ändarna på JST-kontakterna och ta bort minst 1,5 cm av ström- och jordkablarna på var och en.

Mellan de fyra 5-vägs-kontakterna du har anslutit till strömförsörjningen bör du ha åtta lediga platser för ström och åtta lediga platser för jord. Lägg alla lämpliga kablar på plats.

Varför använder vi ibland 10awg och ibland 24awg kablar?

De olika kabelmätarna beror på att det finns olika mängder ström i olika delar av kretsen.

Kommer direkt från strömförsörjningen, 512 lysdioder med full vit ljusstyrka kan bli upp till ~ 30A. Använd en tjock 10awg kabel för att överföra den strömmen.

När vi väl har delat ut strömmen till de olika remsorna drar var och en bara upp till ~ 3,5A så att vi kan använda en tunnare kabel, cirka 24awg fungerar bra.

Om du använder en för tunn kabel kan den värmas upp och detta är farligt eftersom beläggningen kan börja smälta och detta kan leda till att din krets kortslutas.

Kabelns längd gör också skillnad. Om du använder en kabel som skulle vara bra på ett kort avstånd, men är för tunn för en lång sträcka - det värms inte upp, men det kan betyda att spänningen har sjunkit när den kommer till lysdioderna, vilket betyder att de kommer att lyser inte bra.

Detta verktyg kan hjälpa dig att räkna ut vilken kabelmätare du behöver.

Steg 6: Data

Om du skulle ansluta JST -kontakterna nu, skulle dina LED -remsor få ström. Men ingenting skulle tändas eftersom dessa remsor måste få veta vilken färg de ska ha. Vi måste upprätta en dataanslutning till Fadecandy som kommer att förse dem med dessa instruktioner.

Förbered Fadecandy

Första lödningsspetsen med dubbla sidhuvuden på Fadecandy. Skjut kortsidan av huvudstiften genom hålen och vänd på Fadecandy så att de utskjutande bitarna syns.

Löd försiktigt var och en av de 16 stiften var för sig, och se till att du inte av misstag ansluter två stift. (Egentligen är alla jordpinnar anslutna till varandra i alla fall, men för att vara snygga kan vi lika gärna lödda alla huvudstiften.)

Kvinnliga huvudstiften som en kontakt

Att använda kvinnliga huvudstiften för att ansluta till de dubbla huvudhuvudstiften gör att Fadecandy enkelt kan kopplas ur eller bytas ut.

Klipp av en sektion med 8 kvinnliga huvudstiften. Ta var och en av datakablarna från de manliga JST-kontakterna (eller om du förlänger kablarna på denna sida, för din installationslayout, gör det först). Skjut sedan en värmekrymp över kabeln och löd dem individuellt till de 8 stiften. När lödningen är klar, skjut ned värmekrympningen och spräng den med värmepistolen. Detta kan nu anslutas till datastiften i Fadecandy.

Eftersom Fadecandys 8 jordpinnar faktiskt alla är anslutna till varandra behöver vi bara jorda en av dem. Klipp av ytterligare en kort del av kvinnliga huvudstiften - den kan lika gärna vara 8 stift bred också, även om vi bara kommer att använda en stift, så att den blir 8 stift bred kommer att göra den mer robust och lättare att hantera. Löd en bit 24awg -kabel till en av de kvinnliga huvudstiften och värmekrymp den, anslut den till jordstiftet på Fadecandy.

Anslut den motsatta änden av denna jordkabel till valfri reservplats i dina jordade Wago -kontakter.

Etiketter och städning

Du kanske vill märka dina kablar vid det här laget. Beroende på strukturen och layouten på din installation kanske du också vill tänka på att skapa något slags hus för Wago -kontakterna så att de inte bara hänger. Jag har tidigare gjort små plattor av plywood och varmlimmat Wagos på.

Steg 7: Sista hårdvarubiten …

Det är all hårdvara som är inställd. Bara några sista bitar:

Anslut alla JST -kontakter till varandra.

Anslut strömförsörjningen.

Anslut Fadecandy till din bärbara dator via USB.

Nu ska vi få upp några saker!

Mina instruktioner och skärmdumpar kommer att vara Windows-centrerade men saker borde fungera ungefär på samma sätt på en Mac.

Steg 8: Konfigurera Fadecandy -programvara

Gå till Fadecandy github och ladda ner zip -filen.

Packa upp allt.

Navigera till var du än packade upp den och öppna mappen "bin".

Kör fcserver.exe.

Ett fönster öppnas. Det ska stå att du har en Fadecandy -enhet ansluten. Den berättar också serienumret för den enheten. Stäng inte det här fönstret, bara minimera det. Du måste hålla den öppen hela tiden du använder Fadecandy.

Steg 9: Fadecandy Server

I ett webbläsarfönster (som Chrome) navigerar du till:

127.0.0.1:7890

Du bör också se din anslutna enhet här.

Nu, under din anslutna enhet kan du se en rullgardinsmeny märkt Testmönster. Du kan använda den här rullgardinsmenyn för att tända dina lysdioder upp till 50% eller full ljusstyrka.

Gör det nu! Ljus! Jippie!!

Steg 10: Felsökning

Kontrollera dina LED -remsor och se till att alla dina lampor fungerar.

Här är några felsökningstips …

En/några remsor lyser inte:

Troligtvis är en anslutning någonstans dålig. Dubbelkolla alla dina soldater. Det är möjligt att den första lysdioden i en remsa är skadad. Du kan prova att byta remsor runt genom att byta vilken JST -kontakt som används, detta hjälper dig att isolera problemet.

En remsa tänds halvvägs och sedan plötsligt inte mer:

Remsan kan vara skadad, du kommer förmodligen att behöva utföra en operation. Skadan kan vara i slutet av den sista fungerande pixeln eller i den första brutna pixeln så … klipp ut den sista fungerande pixeln och den första trasiga och löd två nya i deras ställe.

Remsorna är alla orange/röda istället för vita:

Jag har upptäckt att om remsorna inte får rätt ström drar de en liten ström genom usb -anslutningen - bara tillräckligt för att tända dem röda. Dubbelkolla att strömförsörjningen är på och kontrollera anslutningarna där.

Remsorna är vita i början men bleknar till orange: Detta är osannolikt om du använder strömförsörjningen jag länkade, men kan hända om du använder en strömförsörjning som inte är tillräckligt stark.

Ingen av remsorna lyser:

Om Fadecandy inte känns igen och dyker upp kan du ha några drivrutinsproblem. Om du får ett felmeddelande i konsolfönstret, Google det och sök efter förslag.

Om Fadecandy dyker upp men ingenting lyser upp - dubbelkolla alla dina anslutningar.

Steg 11: Bearbetning

Nu är dina lysdioder drivna och du kan styra dem med din dator men det enda du kan göra från Fadecandy -gränssnittet är att slå dem på och av.

Låt oss ta in Processing så att vi kan göra lite coolare saker. Ladda ner Processing

Ladda ner bearbetning härifrån.

Jag tänker inte gå in på detaljer om hur man skriver bearbetningskod, för det finns många platser online för att lära sig det redan, och det är ett helt eget ämne.

Jag ska visa dig hur du justerar ett av bearbetningsexemplen som följer med Fadecandy till remsorna du har gjort här. Du kan också ladda ner min exempelkod här.

Steg 12: Kartlägga pixlar

Med Fadecandy kan du "kartlägga" (eller lägga upp) dina lysdioder över bearbetningsduken. Vanligtvis skulle du vilja lägga upp dem på samma sätt som de är utformade i verkliga livet.

När du ritar något i Processing visas det i realtid på lysdioderna.

Hämta filerna

I de Fadecandy -filer som du laddade ner navigerar du till: Fadecandy> exempel> bearbetning

Kopiera en av strip64 -exempelmapparna och klistra in den var du än behåller dina bearbetningsfiler.

Detta exempel innehåller mappning för en remsa med 64 pixlar. Byt namn på mappen och.pde -filen inuti så att det står "remsor" istället.

Kartläggning

Öppna filen. Titta på dessa rader i installationsavsnittet:

// Kartlägg en 64-LED-remsa till mitten av fönstret.ledStrip (0, 64, bredd/2, höjd/2, bredd/70,0, 0, falskt);

Detta är raden som skapar en remsa med 64 pixlar. Var och en av de saker som skrivs mellan kommatecken är en parameter för den remsan. Se det bifogade diagrammet som visar vad var och en är. (Det finns också i kommentarer i min kod.)

Vi kan använda en loop för att skapa åtta remsor med 15 pixlar vardera. Ta bort dessa två rader och ersätt dem med detta:

// Karta 8 remsor med 15 pixlar vardera för (int i = 0; i <8; i ++) {

opc.ledStrip (i*64, 15, width/2, i*15 + 30, 15, 0, false);

}

Din kartläggning

Om du har ett annat antal pixlar i varje remsa eller om du vill lägga ut dina remsor annorlunda måste du redigera den här koden. Använd det bifogade diagrammet eller kommentarerna i koden som förklarar vad varje bit av mappningskoden är till för att skapa koden du behöver.

Steg 13: Hit Play under bearbetning

När du trycker på play (högst upp till vänster i Processing) ser du de mappade remsorna representerade som små vita prickar på duken.

(Om du inte ser de vita prickarna har du förmodligen stängt serverfönstret. Gå tillbaka till steg 8 och se till att fcserver.exe körs)

Animationen i exemplet jag har använt är interaktiv. När du flyttar musen följer en punktbild markören. Pricken kommer också att visas på dina lampor samtidigt.

Animationskoden

Den kodbit som får detta att hända är här:

void draw () {

bakgrund (0); float dotSize = bredd*0,2; image (dot, mouseX- dotSize/2, mouseY - dotSize -2, dotSize, dotSize);

}

Varje kod du skriver inom dragavsnittet visas på lysdioderna.

Steg 14: Fler exempel … Dags för dig att experimentera

Här är några fler exempel på animationer jag har gjort för dessa lampor - en regnbåge, några slumpmässiga blobbar och en som använder ett kameraflöde. Dessa finns alla på min github här.

Jag använder en skiva korrugerad plast som diffusor. Du kan experimentera med alla möjliga saker!

Jag rekommenderar starkt att lära dig bearbetning och göra fler animationer för dina lampor! Det är verkligen snabbt att komma igång och se roliga resultat snabbt. Dan Shiffmans handledning är ett bra ställe att börja.

Steg 15: Tack för att du läste

Jag hoppas att du gillade denna handledning!

Ta en titt på den medföljande YouTube -videon om du inte redan gjorde det.

Hitta mig online:

InstagramYouTubeTwitter

Ställ gärna frågor i kommentarerna här eller på Youtube så ska jag försöka hjälpa till.

Tvåa i tävlingen inomhusbelysning