Как подключить RGB светодиод к Ардуино

1. Введение

На этом занятии мы будем использовать цифровые и аналоговые выходы с «широтно импульсной модуляцией» на плате Arduino для включения RGB светодиода с различными оттенками. Использование RGB LED ленты позволяет создать освещение интерьера с любым оттенком цвета. Расскажем про устройство и распиновку полноцветного (RGB) светодиода и рассмотрим директиву #define в языке C++.

2. Устройство и назначение RGB светодиода

RGB светодиод

Для отображения всей палитры оттенков вполне достаточно три цвета, используя RGB синтез (Red — красный, Green — зеленый, Blue — синий). RGB палитра используется не только в графических редакторах, но и в сайтостроении. Смешивая цвета в разной пропорции можно получить практически любой цвет. Преимущества RGB светодиодов в простоте конструкции, небольших габаритах и высоком КПД светоотдачи.

RGB светодиоды объединяют три кристалла разных цветов в одном корпусе. RGB LED имеет 4 вывода — один общий (анод или катод имеет самый длинный вывод) и три цветовых вывода. К каждому цветовому выходу следует подключать резистор.

Распиновка RGB светодиода

Модуль с RGB светодиодом и резистором

Распиновка RGB светодиода указана на фото выше. Заметим также, что для многих полноцветных (трехцветных) светодиодов необходимы светорассеиватели, иначе будут видны составляющие цвета. Далее подключим трехцветный светодиод к Ардуино и заставим его сначала мигать разными цветами, а затем плавно переливаться разными цветами с помощью «широтно импульсной модуляции».

3. Управление RGB светодиодом на Ардуино

Для этого занятия потребуется:

• Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega

• макетная плата

• RGB светодиод

• 3 резистора 220 Ом

• провода «папа-мама»

4. Пример 1: Мигалка разными цветами

#define RED 11  // присваиваем имя RED для пина 11
#define GRN 12 // присваиваем имя GRN для пина 12
#define BLU 13  // присваиваем имя BLU для пина 13
void setup() {
   pinMode(RED, OUTPUT);  // используем Pin11 для вывода
   pinMode(GRN, OUTPUT); // используем Pin12 для вывода
   pinMode(BLU, OUTPUT);  // используем Pin13 для вывода
}
void loop() {
   digitalWrite(RED, HIGH); // включаем красный свет
   digitalWrite(GRN, LOW);
   digitalWrite(BLU, LOW);
   delay(400); // устанавливаем паузу для эффекта
   digitalWrite(RED, LOW);
   digitalWrite(GRN, HIGH); // включаем зеленый свет
   digitalWrite(BLU, LOW);
   delay(400); // устанавливаем паузу для эффекта
   digitalWrite(RED, LOW);
   digitalWrite(GRN, LOW);
   digitalWrite(BLU, HIGH); // включаем синий свет
   delay(400); // устанавливаем паузу для эффекта
}

Пояснения к коду:

• с помощью директивы #define мы заменили номер пинов 11, 12 и 13 на соответствующие имена RED, GRN и BLU. Это сделано для удобства, чтобы не запутаться в скетче и понимать какой цвет мы включаем;

• в процедуре void loop() мы поочередно включаем все три цвета на RGB.

5. Пример 2: Плавное управление RGB светодиодом

Управление rgb светодиодом на Arduino можно сделать плавным, используя аналоговые выходы с «ШИМ». Для этого ножки светодиода необходимо подключить к аналоговым выходам, например, к пинам 11, 10 и 9. И подавать на аналоговые выходы микроконтроллера различные значения ШИМ (PWM), для этого воспользуемся циклом for, с помощью которого можно повторять нужные команды в программе.

#define RED 11  // присваиваем имя RED для пина 11
#define GRN 10 // присваиваем имя GRN для пина 10
#define BLU 9   // присваиваем имя BLU для пина 9
void setup() {
   pinMode(RED, OUTPUT);  // используем Pin11 для вывода
   pinMode(GRN, OUTPUT); // используем Pin10 для вывода
   pinMode(BLU, OUTPUT);  // используем Pin9 для вывода
}
void loop() {
   // плавное включение/выключение красного цвета
   for (int i = 0; i <= 255; i++) {
      analogWrite(RED, i);
      delay(2);
   }
   for (int i = 255; i >= 0; i--) {
      analogWrite(RED, i);
      delay(2);
   }
   // плавное включение/выключение зеленого цвета
   for (int i = 0; i <= 255; i++) {
      analogWrite(GRN, i);
      delay(2);
   }
   for (int i = 255; i >= 0; i--) {
      analogWrite(GRN, i);
      delay(2);
   }
   // плавное включение/выключение синего цвета
   for (int i = 0; i <= 255; i++) {
      analogWrite(BLU, i);
      delay(2);
   }
   for (int i = 255; i >= 0; i--) {
      analogWrite(BLU, i);
      delay(2);
   }
}

Пояснения к коду:

• с помощью директивы #define мы заменили номера пинов 9, 10 и 11 на соответствующие имена RED, GRN и BLU. Это сделано для удобства, чтобы не запутаться в скетче и понимать какой цвет мы включаем;

• пины 9, 10 и 11 мы использовали, как аналоговые выходы analogWrite.

6. Пример 3: Плавное включение нескольких цветов RGB LED

#define RED 11  // присваиваем имя RED для пина 11
#define GRN 10 // присваиваем имя GRN для пина 10
#define BLU 9   // присваиваем имя BLU для пина 9
void setup() {
   pinMode(RED, OUTPUT);  // используем Pin11 для вывода
   pinMode(GRN, OUTPUT); // используем Pin10 для вывода
   pinMode(BLU, OUTPUT);  // используем Pin9 для вывода
}
void loop() {
   // плавное включение красного и зеленого цвета
   for (int i = 0; i <= 255; i++) {
      analogWrite(RED, i);
      analogWrite(GRN, i);
      delay(2);
   }
   for (int i = 255; i >= 0; i--) {
      analogWrite(RED, i);
      analogWrite(GRN, i);
      delay(2);
   }
   // плавное включение красного и синего цвета
   for (int i = 0; i <= 255; i++) {
      analogWrite(RED, i);
      analogWrite(BLU, i);
      delay(2);
   }
   for (int i = 255; i >= 0; i--) {
      analogWrite(RED, i);
      analogWrite(BLU, i);
      delay(2);
   }
}

7. Заключение

Аналоговые выходы на Ардуино используют «широтно импульсную модуляцию» для получения различной силы тока. Мы можем подавать на все три цветовых входа на светодиоде различное значение ШИМ-сигнала в диапазоне от 0 до 255, что позволит нам получить на RGB LED Arduino практически любой оттенок света. Если у вас остались вопросы — оставляйте их в комментариях к этой записи.