Схемы эффектов для rgb

Простейший генератор RGB с плавным изменением цвета

М.П. Басков, О.Д. Левашов
Moсква – Брешия (Италия)

В романе «Особый контроль» российского фантаста Василия Головочёва есть некий таинственный артефакт, представляющий собой точку с плавным изменением цвета, которую инопланетяне оставляли на объектах, угрожающих экологии. Этот артефакт использовался авторами в нескольких RPG-играх по мотивам произведений фантаста.

Программируется экранная реализация этого артефакта достаточно просто, но его аппаратная реализация на дискретных компонентах является весьма сложной задачей и не имеет практического смысла. Времена изменились, и теперь RGB-светодиоды, самостоятельно меняющие цвет, стали привычным атрибутом елочных украшений. С целью расширения прикладной функциональности этих «игрушек», мы исследовали изменение напряжения на аноде такого светодиода. Результат представлен на Рисунке 1.

Рисунок 1.	Диаграмма напряжения на аноде в привязке к спектру излучения.

После анализа диаграммы стало ясно, что такой светодиод может служить основной частью генератора RGB-последовательности с раздельными каналами основных цветов… Дальше – дело техники (Рисунок 2). С помощью двух компараторов и одного элемента «И-НЕ» нам удалось выделить RGB-компоненты. Их дальнейшее использование зависит только от фантазии читателя. Видео, сделанное на этапе проверки идеи, можно посмотреть по ссылке в конце статьи.

Рисунок 2.	RGB-генератор псевдослучайной цветовой последовательности.

В качестве источника опорного напряжения используется синий светодиод V2, что обеспечивает относительное постоянство уставок опорных каналов компараторов А1-1 и А1-2.

Это обеспечивает стабильность работы генератора в широком диапазоне питающих напряжений, ограниченных сверху только предельным значением напряжения питания микросхемы D1 (18 В). Если сопротивления резисторов R1 и R2 уменьшить до 2 кОм, то схема будет работать от 3.7 В. Указанные на схеме значения напряжений измерены при напряжении питания 12 В. На выходе RGB-генератора формируются управляющие сигналы высокого уровня для n-канальных MOSFET. Если нужны управляющие сигналы низкого уровня, инверторы D1-2, D1-3, D1-4 следует исключить.

Изложенную в статье идею авторы применили для изготовления декоративных светильников, освещающих территорию загородного дома. Разумеется, можно было бы приобрести светодиодные прожекторы с аналогичным функционалом, но они, как правило, требуют высоковольтного питания. Наши же светильники питаются от мощной батареи из восстановленных автомобильных аккумуляторов, заряжаемых щедрым итальянским солнцем. Поскольку через некоторое время светодиоды начинают работать асинхронно, то ночной сад представляет собой феерическое зрелище.

Источник

Огненные эффекты для светодиодных лент

ОПИСАНИЕ

Сборник огненных эффектов для адресных светодиодов и матриц

• RGB лента
  • fireRGB – 0мерный огонь на обычной RGB ленте
• Адреска
  • fireLine: каждый светодиод – независимый источник огня (мой алгоритм)
  • fireLinear: линейный огонь вдоль ленты
  • fireLineNoise: каждый светодиод – независимый источник огня (Perlin)
  • fireLinePerlin: плавный огонь на шуме Перлина
  • fireLineZones: огонь с фиксированным количеством зон
• Матрица из адрески
  • fireMatrixNoise: 2D огонь (как лава)
  • fireMatrixReal: идеальный для матрицы 16х16 огонь
  • fireMatrixNoiseWave: мультяшный огонь

Примечание: для RGB ленты используется библиотека GyverRGB, для адресной ленты используется моя библиотека microLED для вывода на ленту (библиотека очень быстрая и лёгкая), а для генерации шума Перлина используется FastLED.

В настройках скетчей для адресной ленты есть COLOR_DEBTH, отвечающий за глубину цвета. Ставь его 3 для максимального качества (насыщенности цвета), если программа пишет недостаточно памяти – ставь 2, это уменьшит качество и увеличит возможную длину ленты.

ВИДЕО

КОМПОНЕНТЫ

Каталоги ссылок на Алиэкспресс на этом сайте:

Стараюсь оставлять ссылки только на проверенные крупные магазины, из которых заказываю сам. Также по первые ссылки ведут по возможности на минимальное количество магазинов, чтобы минимально платить за доставку. Если какие-то ссылки не работают, можно поискать аналогичную железку в каталоге Ардуино модулей . Также проект можно попробовать собрать из компонентов моего набора GyverKIT .

Источник

RGB светодиоды и ленты

Немного теории

Я думаю все знают, что свет – это поток фотонов, но в то же время он является электромагнитной волной, излучением. Человеческий глаз воспринимает очень узкий диапазон этого излучения: приблизительно от 390 до 790 ТГц (террагерц), так называемое видимое излучение или видимый свет. “Ориентироваться” в этом диапазоне электромагнитного излучения принято в обратной величине – длине волны, измеряемой в данном случае в нанометрах (нм): человеческий глаз видит излучение в диапазоне от

400 нм (фиолетовый) до

800 нм (красный). Между синим и красным есть ещё один важный цвет – зелёный: Красный (Red, R), зелёный (Green, G) и синий (Blue, B) являются основными цветами: смешивая эти три цвета в разных пропорциях можно получить плюс-минус все остальные цвета. Этот наглядный “двухмерный” случай с кругами вы тоже скорее всего видели. Если раскручивать тему дальше, то можно задаться интенсивностью каждого цвета и получить итоговый цвет как функцию от трёх переменных, или же трёхмерное цветовое пространство RGB. Если интенсивности всех трёх цветов равны нулю – получится чёрный цвет, если все три максимальны – белый, а всё что между – оттенки: На картинке выше интенсивность каждого цвета представлена диапазоном 0-255. Знакомое число, не правда ли? Всё верно, в большинстве применений диапазон каждого цвета кодируется одним байтом, потому что это удобно с точки зрения программирования и достаточно с точки зрения глаза: три цвета – три байта – 256*256*256 == 16.8 миллионов оттенков. Да, именно эта цифра часто фигурирует в рекламах смартфонов и телевизоров, и именно столько оттенков мы можем абсолютно не напрягаясь получить при использовании Arduino и RGB светодиодов, о чём и поговорим в этом уроке.

RGB светодиоды

RGB светодиод представляет собой по сути три светодиода в одном корпусе. Чтобы не плодить лишние выводы, все аноды или катоды светодиодов объединяются и получается 4 контакта: R, G, B и общий. Общим может быть как минус-катод (Common Cathode), так и плюс-анод (Common Anode): Также на этой картинке показана распиновка типичного RGB светодиода: самая длинная нога – общий вывод, крайняя рядом с ней – красный, с другой стороны зелёный дальняя крайняя – синий. К Arduino такой светодиод подключается точно так же, как если бы мы подключали три отдельных светодиода (читай предыдущий урок про светодиоды): на каждый цвет нужен токоограничивающий резистор, а общую ногу нужно подключать в зависимости от того, анод она или катод. Можно управлять каждым цветом точно так же, как если бы это были отдельные светодиоды. Также не забываем про подключение: если у светодиода общий катод, то высокий сигнал ( digitalWrite(pin, HIGH); ) с управляющих пинов будет включать выбранный цвет, а если общий анод – то выключать. Соответственно плавное управление яркостью при помощи ШИМ работает по той же логике: у общего катода analogWrite(pin, 200); включит цвет почти на полную яркость, а у общего анода – почти полностью погасит. RGB светодиоды можно дёшево найти на Aliexpress, а именно:

В качестве магазина рекомендую CHANZON, самые хорошие светодиоды и чипы/матрицы.

RGB ленты

RGB светодиодные ленты устроены аналогично одноцветным лентам и RGB светодиодам: в 12 Вольтовой ленте светодиоды каждого цвета соединяются по три штуки с токоограничивающим резистором и образуют сегмент ленты, далее эти сегменты подключаются параллельно. Также лента имеет общий вывод со всех цветов, в большинстве случаев это общий анод. Почему? Помните, в уроке про управление нагрузкой я говорил, что чаще всего используют N-канальные полевые транзисторы, потому что они дешевле, удобнее в применении и имеют более удачные характеристики? Вот именно поэтому! Драйверы для RGB лент также делают на основе N-канальников, поэтому найти в продаже ленту с общим катодом даже вряд-ли получится. В качестве магазина на aliexpress рекомендую BTF Lighting , самые качественные ленты. Итак, как нам подключить RGB светодиодную ленту к Arduino? Точно так же, как обычную! Но тут я добавлю ещё несколько интересных вариантов.

MOSFET

Нам понадобятся три полевых транзистора и резисторы им в обвязку (почему и зачем – читай в уроке про управление нагрузкой). Подключается всё вот по такой схеме: Если нужно плавное управление яркостью цветов – подключаем к ШИМ пинам, если просто вкл/выкл – можно к обычным. Свой драйвер на плате можно развести примерно вот так (корпуса D-pak):

LED Amplifier

У китайцев есть готовые драйверы для “усиления” сигнала на RGB ленту, по сути те же три транзистора что выше, но всё красивое и готовое. Подключается следующим образом:

Драйвер Н-моста

Ну и экзотический вариант: использовать полномостовой драйвер для моторов. Почему нет? Количество выходов у таких драйверов всегда кратно двум (для подключения одного мотора), так что это отличный вариант для управления также RGBW лентой. Драйверы можно найти на aliexpress по названию.

Программирование

Программирование эффектов для управления RGB цветом заключается в изменении интенсивностей трёх цветов, то есть трёх численных значений. У меня есть мощная библиотека для RGB светодиодов и лент, в ней реализовано очень много различных удобных инструментов для работы с цветом.

Библиотека GRGB

• Поддержка драйверов с общим анодом и общим катодом
• Настройка яркости
• Гамма-коррекция яркости (квадратный CRT)
• Библиотека может не привязываться к пинам и просто генерировать значения 8 бит
• Быстрые оптимизированные целочисленные вычисления (не везде)
• Плавный переход между любыми цветами (не блокирует выполнение кода)
• Установка цвета разными способами:
  • RGB
  • HSV
  • Быстрый HSV
  • Цветовое колесо (1530 значений)
  • Цветовое колесо (255 значений)
  • Теплота (1000-40000К)
  • HEX цвета 24 бита
  • HEX цвета 16 бит
  • 17 предустановленных цветов

Например плавная смена цвета по спектру будет выглядеть вот так:

В рамках этого урока мы рассмотрим некоторые алгоритмы, потому что это интересно и может пригодиться где-то ещё.

Хранение цвета

Что касается хранения цветовой информации, то это могут быть как три отдельных байта byte r, g, b; , так и более крупный тип данных, например так: long color; . Во втором случае цвет принято записывать в HEX представлении: красный, зелёный и синий байты идут друг за другом 0xRRGGBB . Напомню, что один байт в 16-ричном представлении может иметь значение от 0x00 (0) до 0xFF (255). Таким образом например цвет 0xBBA000 – жёлтый средней яркости ( 0xBB красный, 0xA0 зелёный, 0x0 синий). Такое представление чаще всего встречается в веб-разработке, при работе с микроконтроллером удобнее хранить цвет в байтах. Вот так можно конвертировать цвет из HEX в байты и наоборот:

Может пригодиться при связке Arduino и веба.

Включение цветов

Как я уже писал выше, включение того или иного цвета производится точно так же, как в уроке про обычные светодиоды. Для плавного управления яркостью используется ШИМ сигнал.

Для плавного управления цветом можно использовать потенциометры:

Цветовое колесо

Первый очевидный эффект – плавное перетекание одного цвета в другой. Это можно сделать линейно, вот таким образом: Реализовать это можно просто через условия. Продолжим предыдущий пример:

Пространство HSV

Следующий вариант более интересен тем, что помимо цвета позволяет настроить его яркость и насыщенность. Такая цветовая модель называется HSV – (Hue, Saturation, Value), или (Цвет, Насыщенность, Яркость), в этом цветовом пространстве гораздо удобнее выбирать нужный цвет. Представить его можно цилиндром: Светодиод и лента работают в пространстве RGB, HSV цвет нужно конвертировать в RGB для включения соответствующих каналов цвета. В подробности работы алгоритма вдаваться не будем, тем более что существует много разных вариантов его реализации, можно найти их в интернете по запросу HSV to RGB C++. Вот один из них, который использую я:

На этом этапе я могу вам сказать, что после прочтения всех предыдущих уроков вы можете самостоятельно открыть и изучить исходник библиотеки и при желании взять оттуда нужный алгоритм или эффект!

Подключение большого количества RGB

У меня на сайте есть статья, где рассказано об алгоритме динамической индикации RGB светодиодов. Она позволяет подключить несколько RGB светодиодов или лент с возможностью изменения цвета.

Источник