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LED-Streifen mit WS2812-Leuchtdioden

Wenn man sich diesen Beleuchtungsbereich im Internet anschaut, bekommt man den Eindruck, dass mit Leuchtdioden bestückte Leuchtstreifen bereits alle anderen Leuchtketten vom Markt verdrängt haben. Ob kurz oder lang, ein- oder mehrfarbig, einfach oder dimmbar, fest oder biegsam, mit oder ohne Fernbedienung- die Auswahl scheint endlos zu sein.
In diesem Beispiel experimentieren wir mit einem LED-Streifen, der aus 60 Leuchtdioden besteht. Die Leuchtdioden sind auf einem selbstklebenden, biegsamen Streifen im Abstand von 15 mm voneinander entfernt untergebracht. Der Streifen ist so konzipiert, dass er zwischen den Leuchtdioden geschnitten werden kann. Auf diese Weise kann die Länge des Streifens an die Anwendung angepasst werden. Damit der Streifen gegen Beschädigungen, Berührung und Feuchtigkeit geschützt ist, ist er mit einem biegsamen und durchsichtigen Siliconmantel überzogen.
Für die Steuerung des Bandes gibt es grundsätzlich drei Leitungen. Zwei Leitungen werden für die Spannungsversorgung verwendet, mit der Leitung Nummer drei werden Steuerdaten übermittelt. Die Spannungsversorgung des LED-Streifens beträgt 5 VDC.

Das Interessante an dem LED-Streifen sind die Leuchtdioden selbst. Es handelt sich um RGB‑Leuchtdioden, die intern aus drei LEDs gebildet werden. Jede dieser Teil-Leuchtdioden steht für eine Grundfarbe: Rot, Gelb und Blau. Wenn berücksichtigt wird, dass jeder Farbe 256 Helligkeitsstufen zur Verfügung stehen, können mit jeder WS2812-LED über 16 Millionen (256x256x256) Farben generiert werden.
Die Bezeichnung für diese Dreier-Kombination lautet WS2812. Damit ist jedoch noch nicht alles gesagt. Jede WS2812 Leuchtdiode ist zusätzlich mit einem Controller-Chip ausgestattet und kann mithilfe nur einer Datenleitung angesteuert werden. Die Steuerdaten werden von einem Mikrocontroller an die Steuerchips gesendet. Der Controller-Chip übernimmt dann anschließend die Steuerung der Leuchtionen. Um den LED-Streifen anzusteuern, werden keine weiteren elektronischen Komponenten benötigt. Folglich sieht der Schaltplan äußerst einfach aus:

Schaltplan

Die Steuerung des LED-Streifens übernimmt in unserem Fall ESP32. Bei der angewandten Bibliothek handelt es sich um „Adafruit_NeoPixel.h“.
Um die Steuerung des LED-Streifens zu testen, bauen wir mithilfe des Streifens und durchsichtigen Spiegel einen „Unendlichkeitsspiegel“ auf. Im Internet findet man sehr viele Projekte, die unter dem Namen „Infinity Mirror“ auf YouTube und woanders vorgestellt werden. Meistens werden die verwendeten Spiegel parallel eingesetzt. In unserem Beispiel wollen wir ausprobieren, welche Effekte entstehen, wenn die Spiegel schräg zueinander angebracht werden.

Programm (Sketch)

#include <Adafruit_NeoPixel.h>                             // Bibliothek einbinden
#define Anschluss_Pin 26                                   // Datenübermittlung PIN 26
#define LEDs_Anzahl 60                                     // Anzahl der LEDs
                                                               
Adafruit_NeoPixel pixels(LEDs_Anzahl, Anschluss_Pin, NEO_GRB);        // Objekt erstellen

// **************************************************************************************
void setup() {

    pixels.begin();                                        // Bibliothek Start
}

// **************************************************************************************
void loop() {  
    
    pixels.clear();                                        // LEDs löschen
    pixels.setBrightness(255);                             // Helligkeit
    for (int i=11; i<LEDs_Anzahl; i++) {                   // Sequenz Farbe ROT
        pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(255, 0, 0));  // ROT
        pixels.show();                                     // LEDs Ein
        delay(50);                                         // Wartezeit
    }
    dunkler ();                                            // LEDs runter dimmen

    LEDs_Ein_Muster1 (255, 255, 0);                        // Sequenz Farbe Gelb
    LEDs_Ein_Muster1 (0, 0, 255);                          // Sequenz Farbe Blau
    LEDs_Ein_Muster1 (0, 255, 0);                          // Sequenz Farbe Grün
   
    for(int i=11; i<LEDs_Anzahl; i++) {                    // Zufallsfarben
        int R_Farbe = random (150, 255);
        int G_Farbe = random (150, 255);
        int B_Farbe = random (150, 255);
        pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(R_Farbe, G_Farbe, B_Farbe));
    }
    pixels.show();
    heller();
    dunkler ();
}

// **************************************************************************************
void dunkler() {                                           // Dimmen runter

    for (int i=255; i>1; i--) {
        pixels.setBrightness(i);
        pixels.show();
        delay (15);
    }
}

// **************************************************************************************
void heller() {                                            // Dimmen rauf

    for (int i=1; i<255; i++) {
        pixels.setBrightness(i);
        pixels.show();
        delay (15);
    }
}

// **************************************************************************************
void LEDs_Ein_Muster1 (int R, int G, int B) {              // Muster für div. Farben

    for (int i=11; i<LEDs_Anzahl; i++) {                   
        pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(R, G, B));
    }
    pixels.show();
    heller();
    dunkler ();
}

// **************************************************************************************     
         

Im Normalfall hat die erste LED der Kette die Nummer Null. Im Programm werden die LEDs ab Nummer 11 angesteuert. Das liegt daran, dass die ersten LEDs des Streifens in „Unendlichkeit“-Spiegel keinen Platz fanden und einfach nicht verwendet werden.

Kurzvideo

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