Guida definitiva alle strisce LED programmabili

Le strisce LED programmabili sono ideali quando si cerca una soluzione di illuminazione dinamica per il proprio progetto. Sono disponibili in diversi colori, possono essere installate praticamente ovunque e richiedono poca manutenzione. È difficile trovare un'altra soluzione di illuminazione che offra così tanto valore e stile.

Le strisce LED programmabili portano lo standard a un livello completamente nuovo e offrono più opzioni di controllo ed effetti interessanti per abbagliare il vostro impianto di illuminazione. Il problema è che dovete scegliere la striscia LED indirizzabile più adatta alle vostre esigenze. Non preoccupatevi se non siete sicuri di come prendere una decisione; continuate a leggere per sapere tutto sulla scelta delle strisce LED programmabili.

1. Che cos'è una striscia luminosa a LED programmabile?

Striscia LED programmabile, chiamata anche Striscia LED indirizzabileè una striscia digitale contenente una scheda di circuito flessibile, LED e un chip IC di pilotaggio. "Programmabile" significa che è possibile scrivere un programma di controllo per gestire individualmente il colore e la luminosità di ciascun LED o gruppo di LED, grazie ai circuiti integrati (IC) incorporati o collegati a ciascun LED. circuiti integrati (IC) incorporati o collegati a ciascun LED.

Le strisce LED programmabili (indirizzabili) sono disponibili in una varietà di formati, tra cui diverse lunghezze, densità di LED (numero di LED per metro) e capacità cromatiche che vanno da RGB (rosso, verde e blu) a RGBW (rosso, verde, blu e bianco) per aggiungere opzioni di miscelazione dei colori e luce bianca.

Esistono due tipi principali di circuiti integrati utilizzati nelle strisce LED programmabili: circuiti integrati miniaturizzati integrati nella struttura dei LED e circuiti integrati posizionati all'esterno dei LED. Di seguito è riportata un'immagine di una striscia LED programmabile:

1.1 IC integrato e IC esterno

Il circuito integrato si riferisce all'integrazione dei circuiti interni al LED, riducendo la progettazione di circuiti esterni, i componenti esterni e i costi di produzione. Un circuito integrato può controllare un LED per ottenere molteplici variazioni di colore.

Il circuito integrato esterno, invece, è la forma più comune di circuito integrato stand-alone. Questo design esterno offre una maggiore flessibilità in termini di manutenzione e personalizzazione, in quanto i singoli componenti possono essere sostituiti o modificati più facilmente. Un circuito integrato esterno controlla uno o più LED, di solito tre o sei.

1.2 Tipi di circuiti integrati programmabili (indirizzabili)

I circuiti integrati programmabili (indirizzabili) sono classificati in circuiti integrati DMX512 e circuiti integrati SPI in base ai loro protocolli di controllo. Il DMX512 è un protocollo standard internazionale e le prestazioni dei diversi circuiti integrati DMX512 possono variare, ma i protocolli supportati sono gli stessi, il che significa che lo stesso controller DMX512 può controllare diversi tipi di circuiti integrati DMX512; l'SPI, invece, non è un protocollo standard internazionale e i protocolli supportati sono diversi a seconda dei produttori. Tuttavia, l'SPI non è un protocollo standard internazionale e i circuiti integrati SPI di produttori diversi supportano protocolli diversi, il che significa che potrebbe essere necessario utilizzare circuiti integrati SPI diversi con controllori SPI diversi.

Modelli comuni di circuiti integrati SPI: WS2812B, WS2813, WS2815, SK6812, SK9822, APA102, APA107 e così via.

Modelli di circuiti integrati esterni SPI comuni: WS2801, WS2811, WS2814, WS2818, UCS1903, TM1812, TM1814, TM1914, TM1934, LPD6803, LPD8806, ecc.

Modelli comuni di circuiti integrati esterni DMX512: TM512, UCS512 e così via.

Per scaricare le schede tecniche dei circuiti integrati, consultare clicca qui.

2. Striscia LED programmabile VS striscia LED non programmabile

La striscia LED programmabile può essere considerata la versione aggiornata della striscia LED non programmabile.

Le normali strisce luminose a LED possono realizzare solo il salto di colore dell'intera striscia luminosa e la regolazione della luminosità di un singolo colore; l'intera striscia luminosa può presentare solo un colore e non può esistere allo stesso tempo in due colori diversi.

Al contrario, una striscia LED programmabile può ottenere vari cambiamenti di colore attraverso il sistema di controllo, tra cui inseguimento del colore, ciclismo multicolore, camminata monocolore e così via. Queste modalità di cambio colore sono spesso programmate da ingegneri che utilizzano controllori programmabili e sono integrate nella scheda IC del controllore. È sufficiente alimentare la striscia programmabile, collegare il controller LED programmabile e riprodurre il modello programmato.

3. Quali sono i tipi di strisce LED programmabili?

Le strisce LED programmabili in base al segnale IC integrato o esterno possono essere suddivise in strisce a segnale singolo, strisce a doppio segnale, serie di trasmissione a punto di rottura e strisce DMX512; questi quattro tipi sono diversi.

3.1 Strisce LED programmabili a segnale singolo

Una striscia LED programmabile a segnale singolo può passare solo un tipo di segnale; un'area di controllo IC è chiamata punto pixel. Quando uno dei punti pixel è rotto, gli altri punti pixel non funzionano, quindi il punto di connessione è costituito da un filo positivo, un filo negativo e un filo di segnale.

3.2 Strisce LED programmabili a doppio segnale

Le strisce LED programmabili a doppio segnale aggiungono una funzione di orologio oltre al passaggio del segnale dati, che consente di impostare l'ora in cui i LED si accendono o si spengono.

3.3 Strisce LED programmabili con breakpoint

La trasmissione breakpoint è una versione aggiornata della striscia LED programmabile a segnale singolo, che è un circuito di controllo a 4 canali a doppia linea di dati con una linea di dati e una linea di dati di riserva. Quando la linea dati singola si guasta, la linea dati di riserva si avvia automaticamente per garantire che il segnale non venga interrotto.

3.4 Striscia luminosa LED DMX512

La differenza tra la striscia LED DMX512 e le altre strisce LED programmabili è che è più intelligente; può essere collegata al sistema DMX per controllare vari schemi come la corsa, il flusso, l'inseguimento, l'animazione e così via, con qualsiasi combinazione di schemi e la visualizzazione di qualsiasi colore.

Se un pixel è danneggiato, non influisce sulla trasmissione del segnale e gli altri pixel possono essere utilizzati normalmente.

Se sulla striscia sono presenti i segni di cui sopra, significa che la striscia è programmabile e può essere controllata con diverse modalità.

4. Perché è necessario programmare le strisce luminose a LED?

Quando si vuole aggiungere un po' di divertimento alla propria illuminazione, quando si desidera un'ampia varietà di effetti, quando non si vuole più avere a che fare con un'illuminazione noiosa e monotona e quando si vuole aggiungere la propria creatività ai progetti di illuminazione, è necessario programmare le strisce LED. Le strisce LED programmabili hanno centinaia di effetti che possono essere utilizzati e la programmazione delle strisce LED consente di decidere quali possibilità implementare. Si può pensare alla programmazione come a una personalizzazione del funzionamento della striscia LED, piuttosto che a un funzionamento arbitrario.

La programmazione delle strisce LED si effettua regolando il colore, la luminosità e il motivo. La programmazione delle strisce LED indirizzabili consente di creare ambienti che riflettono il vostro stato d'animo, migliorano l'arredamento o semplicemente danno vita a concetti fantasiosi. Le strisce LED programmabili sono più che semplici soluzioni di illuminazione: sono tele che aspettano di essere dipinte con la luce.

Man mano che ci si addentra nel regno della programmazione delle strisce LED programmabili, il potenziale del vostro spazio diventa sempre più evidente. Le strisce LED programmabili sono più di una semplice scelta di tonalità: creano un'atmosfera che risuona con il vostro spirito personale o professionale.

5. Strumenti di programmazione

Per il processo di programmazione e il successivo controllo delle strisce LED programmabili sono necessari diversi strumenti e materiali. Il cuore della programmazione è costituito dal software di programmazione dei LED e dal controller, che sono il cervello dell'operazione e consentono di personalizzare e programmare gli effetti di illuminazione. Esistono diversi software di programmazione sul mercato; in questo articolo ne presentiamo principalmente due: Arduino e LedEdit.

5.1 Arduino

Arduino è una piattaforma elettronica open-source basata su hardware e software di facile utilizzo. Le schede Arduino sono in grado di leggere gli input (la luce di un sensore, un dito su un pulsante o un messaggio su Twitter) e di trasformarli in output (l'attivazione di un motore, l'accensione di un LED, la pubblicazione di qualcosa online). Potete dire alla vostra scheda cosa fare inviando una serie di istruzioni al microcontrollore sulla scheda. Per farlo si utilizza il linguaggio di programmazione Arduino (basato su Wiring) e il software Arduino (IDE), basato su Processing.

Arduino è una piattaforma elettronica open-source basata su hardware e software di facile utilizzo. La scheda di sviluppo Arduino è in grado di leggere gli input (la luce di un sensore, un dito su un pulsante o un messaggio su Twitter) e di convertirli in output (avviare un motore, accendere un LED, pubblicare contenuti online). È possibile dire alla scheda cosa fare inviando una serie di istruzioni al microcontrollore sulla scheda. Per farlo, si utilizza il linguaggio di programmazione Arduino (basato sul cablaggio) e il software Arduino (IDE) basato sull'elaborazione.

Arduino è un'interfaccia open-source con una scheda fisica controllata da un software. Si collega a un computer e consente di manipolare il software per programmare le strisce LED. In sostanza, Arduino viene utilizzato come microcontrollore. Il codice immesso sul computer viene trasmesso alla scheda fisica di Arduino, che lo trasmette come segnale di dati alla striscia LED indirizzabile.

5.2 LedEdit

LedEdit è l'ultimo software di editing del programma di Shenzhen Singba Light Technology Co., Ltd. con funzione di aggiornamento online, compatibile con Win7, Win8, Win10, e allo stesso tempo con il software di progettazione mainstream AutoCAD, CoreIDAW e Flash per la perfetta combinazione di progettazione di illuminazione a LED di programmazione fornisce una potente convenienza.

Il software LedEdit viene solitamente utilizzato con K-1000C o K-8000C che possono realizzare la programmazione online o la programmazione preimpostata e quindi utilizzare la scheda TF per riprodurre il programma di illuminazione.

Scarica il manuale LedEdit-K - 2021

Scarica il software LedEdit-K

6. Come si programma una striscia LED indirizzabile (programmabile)?

Per il processo di programmazione e il successivo controllo della striscia LED sono necessari i seguenti elementi:

• Interfaccia Arduino o controller K-1000C/K-8000C
• un computer
• strisce LED programmabili
• Resistori (termine elettrico)
• Se si desidera utilizzare strisce LED di lunga durata, è necessario un alimentatore DC appropriato (DC5V/12V/24V).

6.1 Come programmare le strisce luminose a LED con Arduino?

Guida definitiva alla programmazione delle strisce LED con Arduino

Selezione di una striscia LED programmabile

Esistono molti tipi di strisce LED programmabili, come le WS2812B, le APA102 e le SK6812, ciascuna con caratteristiche uniche. Al momento della scelta, occorre considerare fattori quali la precisione del colore, la luminosità e i LED indirizzabili individualmente.

Scelta dell'alimentatore giusto

Assicurarsi che la striscia LED indirizzabile riceva energia sufficiente. A seconda dei requisiti della striscia LED, potrebbe essere necessario un alimentatore esterno oltre a quello fornito da Arduino. Alcune strisce LED possono essere alimentate con un alimentatore da 5 V CC, mentre altre strisce LED indirizzabili richiedono un alimentatore per LED da 12 o 24 V CC. Anche in questo caso, leggere le specifiche della striscia LED prima di utilizzarla.

Come si collega la striscia LED ad Arduino?

Collegare i pin di ingresso dati della striscia LED programmabile ai pin digitali di Arduino, i pin di massa alla massa di Arduino e i pin di alimentazione a una fonte di alimentazione esterna, utilizzando i ponticelli per effettuare questi collegamenti.

Nota speciale: È necessario controllare la striscia LED e la scheda Arduino per identificare i pin di ingresso e di uscita. In genere, i pin di ingresso dati, la massa e i pin di alimentazione sono fondamentali per la connettività.

La piedinatura di una striscia LED programmabile può variare a seconda del tipo o del modello specifico di striscia LED. Per informazioni precise, consultare la scheda tecnica o la documentazione fornita dal produttore della striscia LED indirizzabile.

Di seguito sono riportate le descrizioni dei pin comuni per le strisce LED programmabili:

Alimentazione (V+): È il pin di alimentazione. In genere richiede una tensione positiva, tipicamente 5 volt, 12 volt e 24 volt CC. Collegare questo pin al terminale positivo dell'alimentatore.

Terra (GND): È il pin di terra. Collegare questo pin alla massa (0V) dell'alimentazione.

Ingresso dati (DI): È l'ingresso per il segnale dati. Collegare questo pin all'uscita dati del microcontrollore o del controller LED. Per i modelli WS2812B e simili, questo pin può essere etichettato come "DIN" o "DI".

Uscita dati (DO): È l'uscita del segnale dati. Se si collegano più strisce LED in serie, è necessario collegare il DO di una striscia al DI della striscia successiva; per alcune strisce LED, questo può essere etichettato come "DOUT" o "DO".

Orologio (CI o CLK): Per le strisce LED che utilizzano un segnale di clock e un segnale di dati (come l'APA102), potrebbe essere presente un ingresso di clock. Collegare questo pin all'uscita di clock del microcontrollore o del controller LED.

Uscita di clock (CO o CLK): Anche in questo caso, se si collegano più strisce LED APA102 in serie, è necessario collegare il CO di una striscia al CI della successiva.

Ingresso dati di backup (BI): È l'ingresso per il segnale dei dati di backup. Collegare questo pin all'uscita dei dati di backup del microcontrollore o del controller LED. Per i modelli WS2815 e simili, questo pin può essere etichettato come "BIN" o "BI".

Uscita dati di backup (BO): È l'uscita per il segnale dei dati di backup. Se si collegano più strisce LED in serie, è necessario collegare BO da una striscia a BI sulla striscia successiva; per alcune strisce LED, questo può essere etichettato come "BOUT" o "BO".

Fasi di programmazione

A differenza della scrittura di software da zero (che richiede molte competenze), esistono librerie che si possono scaricare. Una volta installate, è possibile aggiungere del codice per creare gli effetti preferiti. Sul computer, aggiungere la libreria scaricata alla cartella delle librerie di Arduino. Aprire la libreria e seguire i passi seguenti per la configurazione iniziale:

1). Utilizzare la libreria FastLED. Ciò consente ad Arduino di comprendere i prossimi comandi che verranno impartiti. La libreria FastLED sa come convertire i nostri numeri interi decimali nel formato binario necessario ad Arduino.

2). Immettere il numero di LED. Dobbiamo indicare ad Arduino il numero di LED programmabili che intendiamo utilizzare.

3). Confermare il tipo di striscia LED. È necessario comunicare alla libreria FastLED il tipo di striscia LED indirizzabile che stiamo utilizzando. Poiché la libreria FastLED è in grado di gestire una varietà di dispositivi LED, è necessario selezionare il tipo di striscia LED corretto, ad esempio WS2812.

4). Specificare la piedinatura. Indica ad Arduino quale PIN stiamo utilizzando; questo è il punto in cui si collega il cavo ad Arduino. Ad esempio, si collega al pin 2, che può trovarsi nella posizione 3, 4 o 5 in cui è collegata la striscia LED.

5). Disporre i colori. Questo indica a FastLED che utilizzeremo prima il verde, poi il rosso e infine il blu.

6). Date un nome al vostro codice. Si tratta dello stesso nome inserito al punto 2, e infine si inserisce di nuovo il numero di LED; ciò significa specificare quanti LED devono trasmettere il segnale dati.

Arduino "legge" ed esegue il codice riga per riga, quindi è importante eseguire questi passaggi in ordine. Una volta ottenuta questa configurazione iniziale, si può scegliere di copiare e incollare il codice, oppure, se si ritiene di non essere in grado di scriverlo da soli, si possono utilizzare alcuni degli effetti creati attraverso la programmazione, tra cui inseguimenti RGB, arcobaleni o lampi blu e arancioni.

6.2 Come programmare le strisce LED con LedEdit?

Come utilizzare il software LEDEdit 2021

Seleziona la striscia LED programmabile

Esistono molti tipi di strisce LED programmabili, come le strisce LED SPI WS2813, UCS1903, ecc. e le strisce LED DMX512 TM512AC, ecc. Al momento della scelta, occorre considerare fattori quali il colore, la precisione cromatica, la luminosità e i LED indirizzabili individualmente.

Scelta dell'alimentatore giusto

Assicurarsi che la striscia LED indirizzabile sia alimentata a sufficienza. Per programmare con LedEdit e il controller K-1000C, è necessario un alimentatore esterno. Alcune strisce LED possono essere alimentate con un alimentatore da 5 V CC, mentre altre strisce LED indirizzabili richiedono un alimentatore per LED da 12 o 24 V CC. Anche in questo caso, leggere le specifiche della striscia LED prima di utilizzarla.

Come si collega la striscia LED al controller K-1000C?

I collegamenti a 3 pin (V+, D, GND), a 4 pin (V+, D, B, GND) e a 5 pin (V+, P, A, B, GND) sono tre collegamenti comuni per le strisce programmabili. La differenza è la disponibilità di una linea di segnale di riserva e di una linea di indirizzo in linea. La linea di segnale di riserva garantisce la stabilità dell'intero sistema di illuminazione a LED. V+ e GND sono le linee di alimentazione positiva e negativa, D, A e B sono le linee di dati (per i dettagli, vedere le descrizioni dei pin comuni sopra) e P è la linea di indirizzo in linea.

Il K-1000C è un controller molto diffuso per la programmazione di effetti luminosi SPI e DMX. Di seguito è riportato lo schema di collegamento del controller K-1000C DMX alle strisce luminose programmabili a 4 e 5 pin:

Fasi di programmazione

LedEdit è un software popolare tra i programmatori che programmano pannelli LED o strisce LED a pixel, perché è potente e facile da usare. Come probabilmente saprete, LED Edit e LED Edit-K sono due versioni diverse con opzioni e interfacce differenti. Le seguenti fasi di programmazione utilizzano LED Edit-k come esempio:

1). Creare un nuovo progetto di editing. Viene visualizzata la finestra Nuovo progetto. Selezionare il controllore che si desidera utilizzare dall'elenco "Tipo di controllore" e inserire il numero massimo di LED da utilizzare per ogni porta nel campo "Numero massimo di luci per porta" durante la creazione del layout dei LED.

2). Impostare il layout dei LED. Il layout dei LED è la rappresentazione della disposizione fisica dei LED. Esistono due modalità di layout dei LED: layout manuale e layout automatico. Il layout manuale può essere utilizzato per la progettazione di apparecchi semplici e sagomati, mentre il layout automatico viene solitamente utilizzato per la modifica di programmi di prova o quando l'apparecchio viene installato in un layout regolare. Nota: Assicuratevi che il collegamento fisico dei LED sia uguale a quello mostrato nel layout.

3). Registrare video o animazioni. Per programmare la Striscia LED Pixel registrando un'animazione o un video, è possibile fare clic sul pulsante "Apri video" e selezionare un video o un'animazione dal computer, oppure selezionare un'animazione dalla libreria degli effetti. Una volta selezionata l'animazione o il video e con la riproduzione del video in sottofondo, è ora il momento di registrarlo. Una volta registrato il video o l'animazione, utilizzare il pulsante Riproduci per riprodurre l'animazione e vedere se il risultato è quello desiderato. In caso contrario, continuare a modificare il video. In caso affermativo, il video è pronto per essere esportato.

4). Esportazione del progetto. Per esportare correttamente il progetto di illuminazione programmato, selezionare "Generate and Export LED/Bin File", che aprirà la finestra Export Settings (Impostazioni di esportazione), quindi selezionare il LED Driver Chip dall'elenco Chip Selection (Selezione chip) e infine, nella finestra Browse for Folder (Sfoglia per la cartella), selezionare una posizione per salvare il file.led. Infine, nella finestra "Browse for Folder", selezionare un percorso per salvare il file.led.

5). Riprodurre il file dell'effetto. Copiare il file.led o.bin salvato sulla scheda SD, quindi inserire la scheda SD nel controller K-1000C; il controller si accenderà normalmente per riprodurre il file di effetti programmato.

Scrivere alla fine

A prima vista, la programmazione di una striscia luminosa a LED programmabile può sembrare estremamente complessa e impossibile per l'utente medio. Tuttavia, come avete appreso da questa guida, chiunque può farlo. Imparando a conoscere le varie connessioni, i vari modelli di circuiti integrati e le proprietà delle strisce programmabili, e facendo pratica e imparando dalla codifica di altri utenti, si avrà una comprensione molto più solida di come utilizzarle. Infine, ricordate di seguire sempre le precauzioni di sicurezza e le raccomandazioni di connessione preferite. Noi siamo SignliteLED, una Produttore di strisce LED dalla Cina.