使用Raspberry Pi或Arduino：DIY LED矩阵彩灯

描述

介绍

这种矩阵彩灯采用标准的WS2812B LED组成圆柱形灯体，最后由木框组合而成。灯光效果还不错，我们来试试吧。

材料

790×384纸板×若干（这里用1.5mm木板）

WS2812b LED ×100（30个/米）

树莓派或 Arduino ×1

木贴片或其他柔性材料 × 几

线×数

外形设计和激光切割

主要设计参数是所用材料的厚度。

1) 此版本使用 1.5 毫米纸板，易于切割。顺便说一句，如果厚度发生变化，CAD 数据必须相应更改。

2) 3D 设计有助于避免装配过程中的问题，节省时间和金钱。

3) 对于激光切割，零件的放置必须便于切割。使用的纸板尺寸为 790×384 厘米。

4) 推荐使用 Inkscape 作为工具。附加的 SVG 文件包含有关项目所有部分的信息。

注意：您可以调整材料的厚度并生成自己的激光切割文件。

请在工程文件库中下载用于激光切割的 SVG 文件。

激光切割和局部组装

激光切割以下零件：

C字横部×12

垂直卡槽×18

垂直连接件×2

LED承载件×20

8个C形、9个卡槽和1个连接部分可以组合成半圆形。

在此步骤中，所有部件均由卡槽连接，无需胶水。

 

LED接线

每个灯条上有五个 LED 灯，它们粘在主载体上。

1）灯条的DI（数据输入）和DO（数据输出）引脚Z形连接，将第一个灯条的DO连接到下一个灯条的DI，以此类推。

2) 每个半圆需要 10 条。5V 和 GND 仅连接在条带的一侧。导线的长度与矩阵条所需的布线长度相匹配。

3）在将LED灯条安装到位之前，所有节点必须用胶水固定。

4) 用胶水将十根灯条固定在圆柱体的每一半上。一个半圆 DO 连接到另一个半圆 DI。第一个半圆形 DI 将是 Raspberry Pi 或 Arduino 的输入。

 

测试

为确保一切正常，将对 LED 灯进行正常使用测试。使用 Arduino 和 Neopixel 应该是最简单的方法。

木制装饰

测量圆柱体的直径和高度后，将木饰面安装到位。

树莓派、Arduino 和电源

为了用 Python 写出漂亮的矩阵效果，你可以使用树莓派。树莓派Zero可以做到，通过GPIO 18脚连接到矩阵，通过74HCT245转换器，树莓派的3.3V可以适配WS2812的5V。当使用更多 Neopixel / WS2812 LED 灯时，将使用更大的电容器 (2200 uF) 和串联电阻 (470 ohms)。

电源

100 个 WS2812b LED 的最大功率为 100x60mA = 6A。当然，如果亮度降低，功率损耗也会大大降低。5V电源可以达到你想要的亮度。

阿杜诺

这个矩阵可以直接在 Arduino 设备上使用 Adafruit 的NeoPixel 库和NeoMatrix 库。如果使用以下情况，则必须修改 PIN 并初始化：

新矩阵：

Adafruit_NeoMatrix 矩阵 = Adafruit_NeoMatrix(20, 5, PIN, NEO_MATRIX_TOP + NEO_MATRIX_LEFT+ NEO_MATRIX_COLUMNS + NEO_MATRIX_ZIGZAG, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

 

您可以使用 Adafruit 的 GFX 库，它可以下载不同的位图字体，高度为 5 像素。请使用随附的 Arduino 草图作为起点（使用 PIN 4 作为矩阵的起点）。它是 Neomatrix 示例草图的改编版本。

新像素：

Adafruit_NeoPixel 条 = Adafruit_NeoPixel(100, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800)

 

模拟

Python 源代码可以从Github存储库下载。

编程

这里设置了两种模式。PI 变量在 cylinder.py 的开头定义。

1) PI=False，即仿真模式。将启动一个 Python 程序来测试所有动画效果。您需要安装程序所需的所有库（如 pygame、numpy 等）。在模拟模式下，圆柱体显示为 5×20 像素矩阵。

2) PI=True，这将驱动树莓派的 GPIO 18# 引脚。您可以使用参数自由添加其他效果。

文本使用 3×5 像素字体。由于高度有限，并非所有字母都能完整显示。