Raspberry Pi - RGB LED
Diese Anleitung zeigt Ihnen, wie Sie mit dem Raspberry Pi eine RGB LED steuern können. Im Detail lernen wir:
- Wie RGB LEDs funktionieren.
- Wie Sie eine RGB LED an einen Raspberry Pi anschließen.
- Wie Sie den Raspberry Pi programmieren, um die Farbe der RGB LED zu steuern.
Benötigte Hardware
Oder Sie können die folgenden Kits kaufen:
| 1 | × | DIYables Sensor-Kit (30 Sensoren/Displays) | |
| 1 | × | DIYables Sensor-Kit (18 Sensoren/Displays) |
Über RGB LEDs
Die RGB LED kann jede beliebige Farbe erzeugen, indem sie die drei Grundfarben kombiniert: Rot, Grün und Blau. Sie besteht aus drei separaten LEDs (rot, grün und blau), die alle in einem einzigen Gehäuse untergebracht sind.
RGB LED Pinout
Eine RGB LED hat vier Pins:
- Common (Kathode-) Pin, der mit GND (0V) verbunden werden muss
- R (rot) Pin zur Steuerung von Rot
- G (grün) Pin zur Steuerung von Grün
- B (blau) Pin zur Steuerung von Blau
Wenn wir eine RGB LED an einen Raspberry Pi anschließen möchten, müssen wir strombegrenzende Widerstände verwenden. Die Verkabelung kann etwas schwierig sein, aber keine Sorge. Wir können dieses RGB LED Modul verwenden, das bereits eingebaute Widerstände hat.
Das RGB LED Modul hat ebenfalls vier Pins:
- Common (Kathode-) Pin: muss mit GND (0V) verbunden werden
- R (rot): Pin wird zur Steuerung von Rot verwendet
- G (grün): Pin wird zur Steuerung von Grün verwendet
- B (blau): Pin wird zur Steuerung von Blau verwendet
※ Notiz:
Der Common-Pin-Typ für eine RGB LED kann variieren; er kann entweder eine Kathode oder Anode sein. Diese Anleitung verwendet einen Common-Kathode-Pin.
Funktionsweise
In der Physik werden drei Farbwerte - Rot (R), Grün (G) und Blau (B) - kombiniert, um eine Farbe zu bilden. Jeder dieser Werte hat einen Bereich von 0 bis 255. Die Kombination der drei Werte erzeugt insgesamt 256 x 256 x 256 Farben.
Wir können die RGB LED jede gewünschte Farbe anzeigen lassen, indem wir den Raspberry Pi programmieren, PWM-Signale (mit Tastverhältnissen von 0 bis 255) an die R-, G- und B-Pins zu senden. Das Tastverhältnis der PWM-Signale, die an die R-, G- und B-Pins gesendet werden, ist proportional zu den Rot (R)-, Grün (G)- und Blau (B)-Farbwerten.
Schaltdiagramm
- Schaltdiagramm zwischen Raspberry Pi und RGB LED
Dieses Bild wurde mit Fritzing erstellt. Klicken Sie, um das Bild zu vergrößern.
- Schaltdiagramm zwischen Raspberry Pi und RGB LED Modul
Dieses Bild wurde mit Fritzing erstellt. Klicken Sie, um das Bild zu vergrößern.
Um Ihren Verdrahtungsaufbau zu vereinfachen und zu organisieren, empfehlen wir die Verwendung eines Schraubklemmenblock-Shields für Raspberry Pi. Dieses Shield gewährleistet sicherere und besser verwaltbare Verbindungen, wie unten gezeigt:
RGB LED steuern
Lernen wir Schritt für Schritt, wie wir die RGB LED auf jede beliebige Farbe steuern können, zum Beispiel #00979D:
- Bestimmen Sie zuerst, welche Farbe Sie anzeigen möchten, und ermitteln Sie deren Farbcode. Tipps:
- Sie können den Farbwähler verwenden, um den gewünschten Farbcode auszuwählen
- Wenn Sie eine Farbe aus einem Bild verwenden möchten, können Sie das Online-Tool Colors From Image verwenden
- Konvertieren Sie dann den Farbcode in R-, G-, B-Werte mit dem Tool von w3school. Notieren Sie sich diese Werte. In diesem Fall: R = 0, G = 151, B = 157
- Geben Sie die Raspberry Pi Pins an, die mit den R-, G- und B-Pins verbunden sind. Zum Beispiel:
- Setzen Sie die Raspberry Pi Pins in den Ausgabemodus:
- Konfigurieren Sie die Raspberry Pi Pins für die Ausgabe von PWM-Signalen mit einer Frequenz von 1000Hz:
- Steuern Sie die LED, um die Farbe #00979D zu leuchten, was R = 0, G = 151, B = 157 entspricht.
Raspberry Pi - RGB LED Beispielcode
Der folgende Raspberry Pi Code ändert die Farbe der LED in einer Sequenz der folgenden Farbtöne:
- #00C9CC (Rot = 0, Grün = 201, Blau = 204)
- #F7788A (Rot = 247, Grün = 120, Blau = 138)
- #34A853 (Rot = 52, Grün = 168, Blau = 83)
Bei der Verwendung vieler Farben können wir den Raspberry Pi Code verkürzen, indem wir eine Funktion erstellen:
Zusätzliches Wissen
Für eine RGB LED mit gemeinsamer Anode müssen Sie:
- Den Common-Pin mit 3.3V des Raspberry Pi verbinden.
- Die analogWrite()-Funktion verwenden und die R-, G- und B-Werte auf 255 - R, 255 - G bzw. 255 - B setzen.
Ein RGB LED Strip besteht aus einer Reihe von RGB LEDs, die miteinander verbunden sind. LED Strips können in adressierbare und nicht-adressierbare Varianten unterteilt werden. Wir werden Tutorials für jeden Typ von LED Strip erstellen.
※ Notiz:
Verwenden Sie nicht einen einzigen Widerstand am Common-Pin einer RGB LED anstelle von drei Widerständen an den anderen Pins.
Es stimmt, dass die drei LEDs in einem einzigen RGB-Gehäuse parallel geschaltet sind. Theoretisch ist es in Ordnung, einen einzigen Widerstand am Common-Pin zu verwenden. In der Realität wird dies jedoch nicht empfohlen. Dies liegt daran, dass echte LEDs nicht die gleichen Eigenschaften haben. Die drei LEDs im RGB-Gehäuse sind NICHT identisch ⇒ Die Widerstände der LEDs sind unterschiedlich ⇒ Der Strom wird nicht gleichmäßig auf jede LED verteilt ⇒ Die Helligkeit ist nicht einheitlich und dies könnte zur Zerstörung einer LED und schließlich der anderen LEDs führen.