Posts mit dem Label PWM werden angezeigt. Alle Posts anzeigen
Posts mit dem Label PWM werden angezeigt. Alle Posts anzeigen

Sonntag, 24. April 2022

Karosseriebeleuchtung mit PCA9685


Ein Teil des Ausbaus meines FPV Crawler bestand darin, die LEDs zu montieren und entsprechend mit Energie zu versorgen. Natürlich reichte nicht ein einfaches Anschließen an die Versorgungsspannung aus. Denn die LEDs sollten je nach ihrer Aufgabe eingeschaltet werden, was zunächst einfach klingt.
Vom Gedanken bis zur Umsetzung zeigte sich ein deutliche höherer Aufwand beim Verkabeln mehrere Leitungen und beim Programmieren des PWM Moduls, als gedacht.


Benötigt

  • Arduino
  • PWM Modul PCA9685
  • LEDs und Widerstände

 

Ziel

Standlicht, Fahrlicht, Blinker und Flutlichter sollten alle individull an-steuerbar sein. Hier sollen die Lichter immer durch ein Fade-Effekt abgebildet werden.

 

Initialisieren

Für die folgenden Beispiele verwendete ich immer die gleiche Initialisierung.
 #include <Wire.h>  
 #include <Adafruit_PWMServoDriver.h>  
 Adafruit_PWMServoDriver pwm = Adafruit_PWMServoDriver();  
 void setup() {  
  pwm.begin();  
  pwm.setPWMFreq(1600);  
  Wire.setClock(400000);  
  // schaltet alle aus  
  for (uint8_t pwmnum=0; pwmnum < 16; pwmnum++) {  
    pwm.setPWM(pwmnum, 0, 4095);  
  }  
 }  


Fade-In und Fade-Out

Leider kann man nicht einfach einen Wert von 0 bis 256 in den Controller eingeben, um Animationsverläufe darin abzubilden. Wenn man versucht auf diese Weise die LEDs anzusteuern, dann funktioniert das schlecht oder gar nicht. Zum Glück ist bereits ein Beispiel Code in den Sourcen für das PCA9685 Modul integriert, dass genau diese Funktion darstellt.


Mit dem Adafruit Beispiel  'pwmtest' wird gezeigt, wie das Zuweisen um-gesetzt wird. Dort sieht man, dass nicht immer plus eins, sondern immer plus acht addiert wird. Das ist sicherlich auf die 12Bit pro Port zurück zu führen.

 
void loop() {  
  int stepAdd = 10;  
  int leds = 4;  
  for (uint16_t i=0; i<4096; i += stepAdd) {  
   for (uint8_t pwmnum=0; pwmnum < leds; pwmnum++) {  
    pwm.setPWM(pwmnum, 0, 4096 - i);  
   }  
  }  
  delay(1000);  
  for (uint16_t i=0; i<4096; i += stepAdd) {  
   for (uint8_t pwmnum=0; pwmnum < leds; pwmnum++) {  
    pwm.setPWM(pwmnum, 0, i);  
   }  
  }  
  delay(1000);  
 }


Asynchroner Ablauf

Für mein Ziel wird mehr als eine LED und neben dem Modul noch WS2812b RGB LEDs eingesetzt. Damit ich nicht für jede LED einen eigenen Controller benötige, muss ich sicherstellen, wie schnell etwas aus- oder eingeblendet werden soll.

 unsigned long mCurrentMillis;  
 unsigned long mLastMillis_LED_1;   
 unsigned long mLastMillis_LED_2;  
 uint16_t mValueLED_1 = 0;  
 uint16_t mValueLED_2 = 0;  
 void loop() {  
  uint16_t endValue = 4096;  
  int stepAdd = 10;  
  int leds = 4;  
  mCurrentMillis = millis();  
  if(mCurrentMillis - mLastMillis_LED_1 > 5) {  
   if(mValueLED_1 < endValue) {   
    mValueLED_1 += stepAdd;  
    pwm.setPWM(0, 0, mValueLED_1);  
   }  
   else {   
    mValueLED_1 = 0;  
   }  
   mLastMillis_LED_1 = mCurrentMillis;  
  }  
  if(mCurrentMillis - mLastMillis_LED_2 > 10) {  
   if(mValueLED_2 < endValue) {   
    mValueLED_2 += stepAdd;  
    pwm.setPWM(1, 0, mValueLED_2);  
   }  
   else {   
    mValueLED_2 = 0;   
   }   
   mLastMillis_LED_2 = mCurrentMillis;  
  }  
 }   


Blinker

Einfaches Ein- und Ausschalten ist nicht schwer zu programmieren. Mit einem schnelle Fade-In, Fade-Out war nur etwas ausprobieren nötig. Zuerst hatte ich das Problem. dass die LEDs nie ganz ausgingen, womit das Blinken selbst weniger deutlich zu sehen waren, wenn der Blinker betätigt wurde.
Im Grunde war das ein Denkfehler, weil ich die Schrittweite zum Fade-Out nicht berücksichtigt habe und, um eine Iteration zu früh den Vorgang verlassen habe.

 unsigned long mCurrentMillis;  
 unsigned long mLastMillis_LED_1;   
 unsigned long mLastMillis_LED_2;  
 uint16_t mValueLED_1 = 0;  
 bool mFlashingLED_2 = false;  
 void loop() {  
  uint16_t endValue = 4096;  
  int stepAdd = 10;  
  int leds = 4;  
  mCurrentMillis = millis();  
  if(mCurrentMillis - mLastMillis_LED_1 > 5) {  
   if(mValueLED_1 < endValue) {   
    mValueLED_1 += stepAdd;  
    pwm.setPWM(0, 0, mValueLED_1);  
   }  
   else {   
    mValueLED_1 = 0;  
   }  
   mLastMillis_LED_1 = mCurrentMillis;  
  }  
  if(mCurrentMillis - mLastMillis_LED_2 > 200) {  
   mFlashingLED_2 = !mFlashingLED_2;  
   if(mFlashingLED_2) {   
    pwm.setPWM(1, 0, 4095);  
   }  
   else {   
    pwm.setPWM(1, 0, 0);  
   }   
   mLastMillis_LED_2 = mCurrentMillis;  
  }  
 } 

 

Viel aus-probieren

Erst am Ende, wenn alles im Programmcode eingegeben ist, muss die Geschwindigkeit der Animationen eingestellt werden. Damit dies geht, sollte möglichst am Anfang diese Einstellungen zentral eingehalten werden, um das Nachjustieren zu beschleunigen.

Samstag, 13. Oktober 2018

PCA9685 PWM Driver Module mit Rasperry Pi & Win 10 Iot


Was mit dem Netduino geht, geht für gewöhnlich auch auf dem Raspberry Pi (wenn es nicht gerade um PWM Ausgänge geht). Grundsätzlich hatte ich das Modul tatsächlich für den Rasperry Pi gekauft, um die Fehlende Ausgabemöglichkeit eines PWM Signal auszugleichen. Zwar kann man einen Pin so programmieren, dass ein PWM Signal erzeugt wird, aber ich fand dieses Lösung zunächst nicht sehr ansprechend.

Benötigt:
  • Raspberry Pi 2 oder 3
  • 8GB SD Karte mit installierten Windows 10 IoT
  • Mindestens ein Servo zum Testen
  • Externe Spannungsquelle mit Maximal 6V


UWP Anwendung erstellen
Nam dem anlegen einer neuen Solution wird für den Zugriff auf die Schnittstelle I²C die Reference "Windows IoT Extensions for the UWP" hinzugefügt. Das Beispiel geht mit allen Version die für Windows 10 IoT und Raspberry Pi.


Fast identisch
Außer der Zugriff auf das Interface für I²C, ist der Aufruf gleich. Das Konfigurieren der Schnittstelle erfolgt z.B. nicht im Konstruktor, sondern in einer eigenen Initialisierungsmethode. Grund hierfür ist das abrufen der Instanz von I2cDevice das über die DeviceInformation abgeholt werden kann.

internal class Pca9685 {

private readonly byte _address = 0x40;
private readonly byte PCA9685_MODE1 = 0x00;
private readonly byte PCA9685_PRESCALE = 0xFE;
private readonly byte LED0_ON_L = 0x06;
private readonly byte LED0_ON_H = 0x07;
private readonly byte LED0_OFF_L = 0x08;
private readonly byte LED0_OFF_H = 0x09;

private I2cDevice _i2cDevice;

public Pca9685(int period) : base()
{
    this._period = period * 1000;
}

private async Task Init()
{
    var i2cSettting = new I2cConnectionSettings(this._address);
    i2cSettting.BusSpeed = I2cBusSpeed.StandardMode;

    var deviceSelector = I2cDevice.GetDeviceSelector();

    var deviceInfo = await DeviceInformation.FindAllAsync(deviceSelector);
    this._i2cDevice = await I2cDevice.FromIdAsync(deviceInfo[0].Id, i2cSettting);

    if (this._i2cDevice == null)
    {
        throw new Exception("i2cDevice is null");
    }
}
…

Zudem sind alle Methodenaufrufe Asynchron. Die Lösung ist auch in Synchron möglich, jedoch denke ich, dass die Verwendung von Async, Await und Task noch im Übersichtlichen Rahmen ist.
Allerdings muss man sich bewusst machen, obwohl die Methoden Asynchron ausgeführt werden können, müssen die Aufrufe nacheinander erfolgen. Überschneiden oder gleichzeitig ist Technisch für die Schnittstelle nicht möglich, weil die Bits nacheinander geschrieben werden können.

…
public async Task Reset()
{
    if(!this.Write(new byte[] { this.PCA9685_MODE1, 0x00 }))
    {
        throw new Exception("Can not send the reset command.");
    }

    await Task.Delay(10);
}

internal async Task Start()
{
    await this.Init();

    int hz = 1000000 / this._period;

    await this.Reset();
    await this.SetPwmFrequency(hz);
}

public async Task SetPwmFrequency(float frequency)
{
    byte prescale = this.GetPrescale(frequency);

    byte[] buffer = new byte[1] { this.PCA9685_MODE1 };

    if (!this.Read(buffer))
    {
        throw new Exception("can not read mode1");
    }

    byte oldMode = buffer[0];

    // sleep
    byte newMode = (byte)(((byte)oldMode & (byte)0x7F) | (byte)0x10);

    // go to sleep
    this.Write(new byte[] { this.PCA9685_MODE1, newMode });
    this.Write(new byte[] { this.PCA9685_PRESCALE, prescale });
    this.Write(new byte[] { this.PCA9685_MODE1, oldMode });
    await Task.Delay(5);
    this.Write(new byte[] { this.PCA9685_MODE1, (byte)(oldMode | 0x80) });

    byte[] bufferRead = new byte[] { this.PCA9685_MODE1 };
    this.Read(bufferRead);
}
        
internal void SetPwm(byte outputNumber, int on, int off)
{
    byte targetOutput_ON_L = (byte)(this.LED0_ON_L + 4 * outputNumber);
    byte targetOutput_ON_H = (byte)(this.LED0_ON_H + 4 * outputNumber);
    byte targetOutput_OFF_L = (byte)(this.LED0_OFF_L + 4 * outputNumber);
    byte targetOutput_OFF_H = (byte)(this.LED0_OFF_H + 4 * outputNumber);

    this.Write(new byte[] { targetOutput_ON_L, (byte)on });
    this.Write(new byte[] { targetOutput_ON_H, (byte)(on >> 8) });
    this.Write(new byte[] { targetOutput_OFF_L, (byte)(off) });
    this.Write(new byte[] { targetOutput_OFF_H, (byte)(off >> 8) });
}
…

Zur Vollständigkeit kommen noch die restlichen Methoden. Das Umrechnen (GetPrescale) ist hier direkt kopiert und unterscheidet sich auch nicht mal von der C++ Version die in den Sourcecode von Adafruit fand.
Das Versenden der Bytes braucht nicht mehr code als die Netduino Lösung.

…
private byte GetPrescale(float frequency)
{
    frequency *= 0.9f;
    // internal clock frequency
    float prescaleval = 25000000;
    prescaleval /= 4096;
    prescaleval /= frequency;
    prescaleval -= 1;

    return (byte)(prescaleval + 0.5);
}

private bool Write(byte[] buffer)
{
    var result = this._i2cDevice.WritePartial(buffer);

    if (result.Status != I2cTransferStatus.FullTransfer)
    {
        Debug.WriteLine(result.Status);
    }

    return result.Status == I2cTransferStatus.FullTransfer;
}

private bool Read(byte[] buffer)
{
    var result = this._i2cDevice.ReadPartial(buffer);

    if (result.Status != I2cTransferStatus.FullTransfer)
    {
        Debug.WriteLine(result.Status);
    }

    return result.Status == I2cTransferStatus.FullTransfer;
}
}

Kommt mir immer noch verdreht vor
Bereits im Blog Post für das Netduino Beispiel, hatte ich den Eindruck, dass die Ansteuerung verdreht ist. Das Verhalten ist auch hier Identisch.

Verkabeln
Vier Leitungen reichen, um das Modul Anzusteuern. Hier sind keine Besonderheiten. Damit der Angeschlossene Servo zuverlässig reagiert, sollte eine Externe Spannungsquelle angeschlossen werden.

Die Wesentlichen Technischen Infos:
PWM Signal kann in 4096 Stufen gesteuert werden (12Bit)
PWM Signal kann zwischen 24Hz bis maximal 1526Hz eingestellt werden.
Die 16 Anschlüsse für die Stromversorgung der Servos, können maximal betrieben werden in Abhängigkeit der Angeschlossenen Spannungsversorgung.
PWM Output selbst kann maximal bis 25mA verwendet werden für LEDs
Spannungsversorgung für die Steuerung über I²C darf von 2,3V bis 5,5V liegen.
16 PWM Ausgänge
Kann über einen Externen Clock betrieben werden, der maximal bis 50MHz sein darf.
Intern ist ein 25MHz Oszillator verbaut.
Kann für LEDs oder Servos verwendet werden.


Github Quellcode in C++
Datenblatt:


Sonntag, 23. September 2018

PCA9685 PWM Driver Modul mit dem Netduino


Nach etwas längerer Zeit ist eine Thema mit dem Netduino wieder dran. Diesmal ist das PWM Treiber Modul dran, den ich schon etwas länger hier liegen habe und es ist eigentlich zunächst für den Raspberry Pi gedacht, aber da fehlt mir noch eine neue Platine um einen eigenen Motor Treiber zu bauen.

Benötigt wird:
  • Netduino (sollte mit allen Versionen funktionieren)
  • PCA9685 16 Channel PWM Driver (Meins ist nicht von Adafruit)
  • Mindestens ein Servo zum Testen
  • Externe Spannunsquelle mit Maximal 6V


Neues Projekt
Für das Projekt werden die Referenzen Microsoft.SPOT.Hardware und Microsoft.SPOT.Native die für die I²C und Debug Ausgaben verwendet werden. Neben der bestehenden Program.cs Klasse wird eine eigene Klasse für den PWM Treiber hinzugefügt, die dann den Inhalt hat des hier folgenden gezeigten Code. Weitere Kommentare sind im Github Repository zu sehen.

public class Pca9685 : I2CDevice
{
    private readonly byte PCA9685_MODE1 = 0x00;
    private readonly byte PCA9685_PRESCALE = 0xFE;

    private readonly byte LED0_ON_L = 0x06;
    private readonly byte LED0_ON_H = 0x07;

    private readonly byte LED0_OFF_L = 0x08;
    private readonly byte LED0_OFF_H = 0x09;

    private readonly byte ALL_LED_ON_L = 0xFA;
    private readonly byte ALL_LED_ON_H = 0xFB;
       
    private int _period;
       
    public Pca9685(int period) : base(new Configuration(0x40, 100))
    {
        this._period = period * 1000;
    }

    public void Reset()
    {
        this.Write(new byte[]{ PCA9685_MODE1, 0x00 });
        Thread.Sleep(10);
    }

    internal void Start()
    {
        int hz = 1000000 / this._period;

        this.Reset();
        this.SetPwmFrequency(hz);
    }
        
    public void SetPwmFrequency(float frequency)
    {
        frequency *= 0.9f;
        float prescaleval = 25000000;
        prescaleval /= 4096;
        prescaleval /= frequency;
        prescaleval -= 1;

        byte prescale = (byte)(prescaleval + 0.5);

        byte[] buffer = new byte[1] { PCA9685_MODE1 };
           
        if (this.Read(buffer) != 1)
        {
            throw new Exception("can not read mode1");
        }

        byte oldMode = buffer[0];

        byte newMode = (byte)(((byte)oldMode & (byte)0x7F) | (byte)0x10);

        // go to sleep
        this.Write(new byte[] { PCA9685_MODE1, newMode });
        this.Write(new byte[] { PCA9685_PRESCALE, prescale });
        this.Write(new byte[] { PCA9685_MODE1, oldMode });
        Thread.Sleep(5);
        this.Write(new byte[] { PCA9685_MODE1, (byte)(oldMode | 0x80) });

        byte[] bufferRead = new byte[] { PCA9685_MODE1 };
        this.Read(bufferRead);
        Debug.Print("Mode now: " + bufferRead[0].ToString());
    }
       
    internal void SetPwm(byte outputNumber, int on, int off)
    {
        Debug.Print("Output: " + outputNumber.ToString() + ", ON: " + on.ToString() + ", OFF: " + off.ToString());

        byte targetOutput_ON_L = (byte)(LED0_ON_L + 4 * outputNumber);
        byte targetOutput_ON_H = (byte)(LED0_ON_H + 4 * outputNumber);
        byte targetOutput_OFF_L = (byte)(LED0_OFF_L + 4 * outputNumber);
        byte targetOutput_OFF_H = (byte)(LED0_OFF_H + 4 * outputNumber);

        this.Write(new byte[] { targetOutput_ON_L, (byte)on });
        this.Write(new byte[] { targetOutput_ON_H, (byte)(on >> 8) });
        this.Write(new byte[] { targetOutput_OFF_L, (byte)(off) });
        this.Write(new byte[] { targetOutput_OFF_H, (byte)(off >> 8) });
    }

    private int Write(byte[] buffer)
    {
        I2CTransaction[] trans = new I2CTransaction[]
        {
            CreateWriteTransaction(buffer)
        };

        return Execute(trans, 1000);
    }
       
    private int Read(byte[] buffer)
    {
        I2CTransaction[] trans = new I2CTransaction[]
        {
            CreateReadTransaction(buffer)
        };

        return Execute(trans, 1000);
    }
}

Inhalt zur Klasse
Mit der Fertigstellung der Klasse, bzw. ist diese jetzt soweit ausgeführt, dass die einzelnen PWM Ausgänge des Moduls über die I²C gesteuert werden können. Sieht man in das Datenblatt, dann ist zusehen, dass das Modul noch ein paar mehr Sachen kann. Zum einen bin ich hier nicht auf das Kaskadieren des Moduls mit mehreren nicht eingegangen. Dazu komme ich auf ein anderes mal, wenn ich mehrere Module davon besitze.
Der Programmcode selbst habe ich ursprünglich aus öffentlichen C++ Programmcode entnommen und habe deshalb auch die selben Namen für Methoden verwendet wie aus dem Adafruit Programmcode.

Vielleicht verdreht
An der Stelle für SetPwm bin ich mir noch nicht sicher ob die Ansteuerung so richtig ist. Zugegeben, ich bin noch nicht mit dem Datenblatt durch. Da ich selbst weis, wie ein PWM Signal auszusehen hat, sollte auch die Ansteuerung meiner Vorstellung entsprechen. Doch wenn ich den High Puls festlege, dann ist dieser länger als der Low Puls Länge Inherhalb der Periode. Das sollte eigentlich umgekehrt sein.

Verkabeln
Mit vier Leitungen ist das Modul vom Netduino steuerbar. Damit aber auch die Servos später versorgt sind, muss in der Mitte ebenfalls eine Spannungsquelle angeschlossen werden.


Probleme
Falls ihr die Stromversorgung in der Mitte vom Modul mit dem 5V Ausgang vom Netduino versorgt, kann es sein, dass es nicht funktioniert oder instabil reagiert. Bedeutet, kann funktionieren, muss aber nicht. Besser ist immer eine seperate Versorgung anzuschließen. Allein je nach größe des verwendeten Servos und dessen Belastung, könnte die Stromaufnahme zu groß sein (Leider konnte ich keine Information finden, wieviel Strom maximal am 5V Pin abgenommen werden kann vom Netduino).

Die Wesentlichen Technischen Infos:
PWM Signal kann in 4096 Stufen gesteuert werden (12Bit)
PWM Signal kann zwischen 24Hz bis maximal 1526Hz eingestellt werden.
Die 16 Anschlüsse für die Stromversorgung der Servos, können maximal betrieben werden in Abhängigkeit der Angeschlossenen Spannungsversorgung.
PWM Output selbst kann maximal bis 25mA verwendet werden für LEDs
Spannungsversorgung für die Steuerung über I²C darf von 2,3V bis 5,5V liegen.
16 PWM Ausgänge
Kann über einen Externen Clock betrieben werden, der maximal bis 50MHz sein darf.
Intern ist ein 25MHz Ozillator verbaut.
Kann für LEDs oder Servos verwendet werden.


Quellenangaben:
Github Quellcode in C++
Datenblatt:



Sonntag, 19. April 2015

Beleuchtung mit dem ATtiny 45

image

Zuerst habe ich darüber nachgedacht, was ich alles an Beleuchtung am Quadrocopter anschließen möchte und kam zu dem Entschluss Positionslichter anzubringen. Das macht dann besonders Sinn, wenn der Quadrocopter bereits 40 Meter entfernt ist. Für diesen Zweck eignen sich ultrahelle LEDs ab einer Lichtstärke von über 5000mcd. Für das Bunte sah ich die WS2812B auf Streifen für die Unterbodenbeleuchtung. Diese RGB LEDs sind nicht nur leuchtstark, sondern können über eine Leitung angesteuert werden.

image

Normalweise würde ich einen ATMega328 oder 168 verwenden, doch die bessere Wahl ist ein ATtiny. Der ATTiny45/85 z.B. hat insgesamt acht Pins. Zwei für die Stromversorgung, einen für Reset und der Rest kann frei programmiert werden.

image

Für das Vorhaben werden folgende Teile benötigt:

  • 1x ATTiny45
  • 2x Ultrahelle LEDs Grün (3mm, 6000mcd)
  • 2x Ultrahelle LEDs Rot (3mm, 5000mcd)
  • RGB LEDs WS2812B
  • 2x PNP Transistoren (es gehen auch 2x NPN, muss nur im Code umgedreht werden)
  • 2x 22µF Kondensatoren (63V, darf auch niedriger sein)
  • 1x 5V Spannungsregler (UTC LP2950G 5.0 QC4, 160mA)
  • 2x 75 Ohm Widerstand (100Ohm kamen in meiner Schaltung)
  • 2x 2,2kOhm Wiederstände
  • 1x Rasterplatine
  • ausreichend Schrumpfschläuche
  • und natürlich dürfen die Kabel nicht fehlen

[Bild von den Teilen]

Bevor das Ganze zusammengelötet wird, empfiehlt sich ein Test der Schaltung auf dem Breadboard. In meinem Fall war dies auch notwendig, da die Anzahl der angeschlossen LEDs mehr Strom benötigt hat. Der vorgegebene Spannungsregler kann bis zu 160mA durchlassen und reicht für die grünen und roten LEDs auch aus. Kommen nun die RGB LEDs hinzu, dann wird es knapp. Selbst wenn jetzt die vier LEDs ca. 120mA verbrauchen, bleiben nur 40mA übrig. Das reicht gerade mal für zwei weitere LEDs, in einer RGB LED sind aber drei. Abgesehen davon, dass der ATtiny für die Ansteuerung der WS2812B verwendet wird, kann dieser auch die Ansteuerung der Helligkeit regulieren und somit den Stromverbrauch reduzieren. Hierbei werden die einzelnen LEDs mit einem PWM Signal angesteuert. Kommen wir zur Grundschaltung.

image
Schaltbild vom Versuchs- und Testaufbau.

Kommen wir nun zu dem ATtiny. Um diesen zu beschreiben verwende ich einfach einen Arduino und einen eigenen, selbst gelöteten Shield. Alternativ kann dies auch auf einem Breadboard zusammengesteckt werden.

image

Ich empfehle, die Arduino Entwicklungsumgebung zu verwenden; dies erspart weitere Kosten für ein neues Board. Das setzt natürlich voraus, dass man bereits einen Arduino besitzt.

Nachteil ist, dass für die Verwendung eine weitere Komponente installiert werden muss.

Die Seite high-low tech erklärt, wie der Arduino als ISP Programmer für den ATtiny verwendet werden kann. Daher fasse ich kurz zusammen, was für die Installation wichtig ist.

Nun fehlt noch eine Sache. Für die Verwendung der WS2812B RGB LEDs wäre eine wenig mehr Code notwendig. Ich greife deshalb auf eine fertige Library zurück. Diese wird von Adafruit bereit gestellt auf GitHub.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel. Die fertige Bibliothek kommt diesmal in den Ordner ../Arduino/libraries/Adafruit_Neopixel.

Jetzt kann der eigentliche Spaß losgehen. Der folgende Beispiel Code ist extra kurz gehalten und geht mehr auf die verwendete Inhalte ein.

// NeoPixel Bibliothek hinzufügen für die Ansteuerung der WS2812B LED Streifen
#include <Adafruit_NeoPixel.h>

// Instanz initialisieren
// Parameter Angaben:
// 1. Anzahl für verwendeter RGB LEDs
// 2. Auf welchen Pin soll verwendet werden.
// 3. Auswahl zwischen RGB, GRB oder BRG und verwendeter Takt 400KHz oder 800KHz

Adafruit_NeoPixel pixels = Adafruit_NeoPixel(4, 2, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

// Helligkeit einstellen. Kann von 0 bis Maximal 255 festgelegt werden.
// Bei Maximaler Ausleuchtung ist zu prüfen, ob die Maximale Stromabnahme erreicht wird.

int brightness = 100;

// Helligkeit bei verwendung der WS2812b, wenn sie weis auf blitzen sollen.
// Bei 210 wird die Maximale Stromabnahme überschritten.
// Darf nur kurz verwendet werden, ansonsten brennt der Spannungsregler durch.

int brightnessWhite = 210;

// Wird zum festlegen des Licht Einstellung verwendet.
// Damit die Einstellung funktioniert,
// muss an der Fernsteuerung einmal hin und her Geschaltet oder gedreht werden,
// um die längste Pulslänge zu ermitteln.

unsigned long maxPwmIn = 2;

void setup() {
  // Signal von der Fernsteuerung aufnehmen.
  pinMode(3, INPUT);
  // Positionslichter schalten
  pinMode(0, OUTPUT);
 
  // RGB LEDs Stribes starten
  pixels.begin();
  pixels.show();
}

void loop() {
 
  // Signal von der Fernsteuerung einlesen.
  // Für die Verwendung sollte ein Schalter genutzt werden.

  unsigned long pwmIn =  pulseIn(3, HIGH);
  // Wird zum Anlernen verwendet. Durch festlegen der maximalen Pulslänge
  // können zwei Zustände verwendet werden.

  if(pwmIn > maxPwmIn) { maxPwmIn = pwmIn; }
 
  // Wenn das Signal kürzer ist als der Maximalen Pulslänge.
  if(pwmIn < maxPwmIn - 100){
    // Positionslichter einschalten
    // (Bei verwendung von NPN Transisitor, kann die '255 -' weg)

    analogWrite(0, 255 - brightness); delay(100);
   // Ausschalten (Bei NPN, den Wert auf 0 setzen.)
   analogWrite(0, 255); delay(100);
   
    // RGB LED Streifen ansteuern.
    // Rot und Grün

    allRGB_LED_Off();
    pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(brightness, 0, 0));
    pixels.setPixelColor(1, pixels.Color(0, brightness, 0));
    pixels.show();
    delay(100);
    allRGB_LED_Off();
    pixels.setPixelColor(2, pixels.Color(brightness, 0, 0));
    pixels.setPixelColor(3, pixels.Color(0, brightness, 0));
    pixels.show();
   delay(100);
  }
  else
  {
    // Positionslichter ausschalten
    // (Bei verwendung von NPN Transisitor, ist zum Ausschalten der Wert 0)

    analogWrite(0, 255);
   
   // RGB LED Streifen ansteuern.
    for(int i = 0; i < 4; i++)
    {
      // Alle aus.
      allRGB_LED_Off();
     
     // Mit der Aktuellen Iteration als Index verwenden,
      // um den entsprechende RGB LED zu überschreiben.

      pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(brightnessWhite, brightnessWhite, brightnessWhite));
      pixels.show();
      delay(100);
    }
  }
}

// Stellt alle Werte zurück.
void allRGB_LED_Off()
{
  for(int i = 0; i < 4; i++)
  {
    pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0, 0, 0));
  }
}

Im folgendem Video wird gezeigt, wie dieses Code Beispiel aussieht. Daneben ist noch ein Netduino der ein PWM Signal abgibt und alle drei Sekunden wechselt zwischen 900 und 1100 Mikrosekunden Pulslänge, um das Umschalten zu simulieren.

Bei dem ATtiny45 wird man schnell feststellen, dass der Speicher sehr knapp ist. Wer mehr Lichtanimationen einsetzen möchte, sollte auf einen ATtiny85 wechseln. Und wer mehr Licht einsetzen und nicht unbedingt an Strom sparen will, wird einen größeren Spannungsregler benötigen.

 Referenzen

Dienstag, 13. Januar 2015

Arduino Control (Teil 3) – LED mit dem PC Dimmen

image

Nicht alles lässt sich immer sinnvoll mit Ein- und Ausschalten lösen. Möchte man eine LED dimmen, so sollte ein PWM Signal verwendet werden. Ein PWM verwendet einen Timer, um das Rechtecksignal abzubilden. Daher können nur sechs bestimmte Ausgänge am Arduino (D3, D5, D6, D9, D10, D11) verwendet werden. Die Pins sind daran zu erkennen, dass neben den Anschlüssen ein kleines Wellensymbol zu sehen ist (oder sie sind direkt mit PWM beschriftet).

image

Der Programm Code ist dem ersten Beispiel Ähnlich. Beim Senden jedoch, kann ein Wert von 0 bis 255 angegeben werden.

static void Main(string[] args)
{
    // Die Verwendete COM Verbindung
    // sollte der aus dem Arduino Programm entsprechen.
    SerialPort sp = new SerialPort("COM16", 115200);

    // Verbindung öffnen.
    // Wenn das Programm gestartet ist,
    // sollte der Arduino bereits mit dem PC verbunden sein.

    sp.Open();

    while (true)
    {
        Console.Write("Bitte geben sie einen Wert von 0 bis 255 ein und drücken sie anschließend die Enter Taste: ");

        // Abfrage eines Wertes.
        string readline = Console.ReadLine();

        // Zeichenkette in einen Integer Wert umwandeln.
        byte value = byte.Parse(readline);

       // Sendet den Wert.
        sp.Write(new byte[] { value }, 0, 1);
    }
}

Für den Empfang im Arduino wird diesmal für die LED Ansteuerung der Pin D3 verwendet. Und anstatt eines digitalWrite wird ein analogWrite verwendet.

// Pin 3 für die LED Beleuchtung
int pinPwmOut = 3;

void setup()
{
  // Baudrate wie bei dem C# Programm
  Serial.begin(115200);
 
  // Pin 3 für die LED
  pinMode(pinPwmOut, OUTPUT);
}

void loop()
{
  // Wenn neue Daten verfügbar sind.
  if(Serial.available() > 0)
  {
    // Liest den empfangen Byte Wert ein
    byte value = Serial.read();
   
    // Empfangener Byte Wert für das PWM Signal verwenden.
    analogWrite(pinPwmOut, value);
  }
}

Nach Eingabe eines Wertes von 0 bis 255 sollte die LED weniger oder heller leuchten. Durchschnittlich haben die LEDs eine Stromaufnahme von 20mA. Der Unterschied liegt in der Farbe, die unterschiedliche Spannungen für den Betrieb benötigen.

Farbe Spannung Berechneter Vorwiderstand Widerstand aus der E6 Reihe
Rot 1,6V 170 220 Ohm
Grün 2,1 145 150 Ohm
Blau 2,9 105 100 Ohm

Wenn die technischen Daten der verwendeten LED bekannt sind, dann kann der Widerstand mit der Formel R = U / I berechnet werden.

image

Das Schaltbild weist keine Besonderheiten auf, stelle dies jedoch zur Vollständigkeit mit in den Post ein.

image

Wie zu sehen ist, lässt sich dieses Beispiel schnell umsetzten.

 

Quellcode zum Downloaden

Gehäuseentwurf für Signalleuchten (Part 3)

Der ESP32-6 benötigt eine ausreichende Platzierung, so das die Verbindung zum USB Stecker möglich ist. Da kam mir in den Sinn, dass ein Aufl...