WS281x

Der WS2811 oder WS2812 ist ein Controller, mit dem RGB-LED auf einem Leuchtstreifen gezielt angesteuert werden können. Er ist ausführlich im Datenblatt beschrieben.

Pegelwandler SN74AHCT125

Da der Streifen mit 5V betrieben werden muss, wird ein Pegelwandler benötigt, der die am Pi anliegenden 3,3V auf 5V herauf regelt.

      ┌────◡────┐
 1~OE ┤1      14├ Vcc
 1A   ┤2      13├ 4~OE
 1Y   ┤3      12├ 4A
 2~OE ┤4      11├ 4Y
 2A   ┤5      10├ 3~OE
 2Y   ┤6       9├ 3A
 GND  ┤7       8├ 3Y
      └─────────┘

Es sind vier Pegelwandler vorhanden, die einzeln mit OE (output enable) aktiviert werden können. Für den Wandler 1 werden dann z.B. die an 1A anliegenden 3,3 V auf dem Ausgang an 1Y auf 5 V heraufgeregelt, wenn die Versorgungsspannung an VCC 5 V beträgt.

Er wird in dem Datenblatt beschrieben.

Schaltung

Eine mögliche Beschaltung, die den Pegelwandler benutzt:

Auf diese Weise können nicht viele LEDs angesteuert werden, da die Stromversorgung des Pi nicht ausreichend ist. Ein externes Netzteil wird ab ca. 8 LED benötigt.

Bibliothek

Für die Ansteuerung kann die Bibliothek rpi_ws281x verwendet werden.

$ git clone https://github.com/jgarff/rpi_ws281x.git

Anschließend müssen die Module kompiliert und gemäß der Beschreibung in der Datei README installiert werden. Das Testprogramm kann mit sudo ./test ausgeführt werden und sollte die LEDs zu leuchten bringen.

Ein Video zeigt ein Demo.

Verschiedene mögliche Probleme bzgl. HDMI und Audio des Pi werden auf der Projektseite von rpi_ws281x oder in #103 beschrieben. So muss das Soundmodul snd_bcm2835 ggf. deaktiviert werden, da es mit dem PWM-Pin konkurriert. Die erfolgt duch

$ echo "blacklist snd_bcm2835" >> /etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf"

Neben den Streifen gibt es auch Lichterketten, die den LED mehr Spielraum geben.

Ein Video zeigt diese Lichterkette.

Über die Klasse Adafruit_NeoPixel kann die Licherkette mit Python angesteuert werden.

┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ Adafruit_NeoPixel                                   │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                     │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│ Adafruit_NeoPixel(num, pin, freq_hz, dma, invert,   │
│                   brightness, channel, strip_type)  │
│ begin(): void                                       │
│ show(): void                                        │
│ setPixelColorRGB(n, red, green, blue, white): void  │
│ setBrightness(brightness): void                     │
│ getPixels(): LED_Data                               │
│ numPixels(): int                                    │
| getPixelColor(n): Color                             │
└─────────────────────────────────────────────────────┘

Quelltext

Mit dem Programm in ws281x.py wird ein roter Pixel über alle LEDs einer Lichterkette geschickt, so dass jede LED einmal kurz leuchtet.

Weitere Informationen

Neben diesem Einstieg, gibt es eine weitere Anleitung Neopixels on RaspberryPi, die zusätzliche Informationen bereithält.

Das Projekt WLED macht die LEDs über einen ESP8266/32 ansteuerbar.