Tutorial cinta LED RGB WS2812B

 La cinta LED RGB se basa en el chip controlador WS2812B de Neopixel con el cual podemos realizar proyectos de una manera simple y escalable ya que se tiene el control de cada pixel y de cada color, ya sea rojo, verde y azul a través de un solo cable. Además, tienen la ventaja de poder encadenarse unos tras otros (la salida de uno se puede conectar a la entrada de la siguiente) para obtener cadenas más largas además de formas interesantes gracias a su flexibilidad. Las cintas Led vienen con diferente densidad de LED, generalmente bienen de 60 y 30 LEDs por Metro. 

Para realizar las conexiones básicas, vamos primero a identificar el pin de Entrada de nuestra cinta led RGB, para ello tenemos que verificar el pin con la etiqueta “DIN” (entrada de datos). También podremos identificarla por la flecha que indica la dirección en la que se realiza el envío de datos. Cabe indicar, que la entrada de datos se puede conectar hacia cualquier pin de nuestro Arduino, para este caso usaremos el pin digital D6 de nuestro Arduino UNO como ejemplo.

Vamos a alimentar nuestra cinta led RGB con una fuente de alimentación externa de +5V DC para lo cual podremos seguir el esquema que se muestra en la siguiente imagen o seguir los siguientes pasos:  conectar la entrada de + 5V de la tira led RGB al terminal + (positivo) en la fuente de alimentación (no conecte a la de Arduino), DIN al pin digital D6 del Arduino, y – de nuestra fuente a GND de nuestra cinta led RGB, además de conectar nuestro terminal negativo a un pin GND de nuestro Arduino.

Para un buen uso de nuestra cinta led RGB es necesario conocer sus características técnicas principales y tener en consideración algunas pautas para evitar algún posible daño, entre ellas citamos:

- Cada pixel o led individual de nuestra cinta RGB requiere 60 miliamperios como máximo cuando trabaja en su brillo completo. Los colores mezclados y ajustes inferiores de brillo utilizarán proporcionalmente menos energía. Esto es necesario conocer a la hora de elegir la capacidad de nuestra fuente de alimentación.

- Antes de conectar nuestra cinta led RGB a cualquier fuente de alimentación, añadir un gran condensador (1000 uF, 6.3V o superior) a través de los terminales de alimentación positivo y negativo.

- Coloque una resistencia de 300 a 500 Ohm entre el pin de salida de datos del Arduino y la entrada al primer led o pixel para prevenir que este se dañe debido a posibles picos en la línea de datos.

- Trate de minimizar la distancia entre la cinta led RGB y el controlador Arduino.
Si va a utilizar una fuente de energía externa, aplique energía a la cinta LED antes de aplicar energía al microcontrolador.

Te recordamos que es ideal utilizar una fuente de alimentación independiente o externa, sin embargo se podría utilizar la salida del pin 5V del Arduino si tan solo usamos pocos leds y/ o si los colores y el brillo son relativamente bajos. Como se explicó con anterioridad, cada led necesita de 60 miliamperios aproximadamente en su brillo completo y nuestro Arduino nos puede suministrar de forma continua cerca de 500 miliamperios mediante su pin de 5V.

Para simplificar el uso de nuestra cinta LED, vamos a utilizar la librería NeoPixel de Adafruit, para lo cual vamos a descargarla e instalarla de la siguiente manera: 

1. Descarga la librería NeoPixel de Adafruit en el siguiente enlace:   https://github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

2. Seleccione el botón "Descargar zip".

3. Descomprimir el archivo ZIP después de que termine la descarga. 

4. La carpeta resultante debe contener los archivos "Adafruit_NeoPixel.cpp", "Adafruit_NeoPixel.h”.

5. Cambiar el nombre de la carpeta (que contiene el .cpp y .h) a "Adafruit_NeoPixel" (con el guión y todo), y colocarla en la carpeta Libraries donde se encuentra instalada nuestra plataforma Arduino.

6. Reinicie el Arduino IDE si se está ejecutando actualmente.
 

Luego de instalar la librería en nuestro Arduino IDE, vamos a detallar parte del código que cargaremos posteriormente en nuestro Arduino y que se encuentra en la parte inferior de este tutorial para poder copiar y pegar en nuestro IDE.

Como podemos ver, el programa empieza incluyendo nuestra librería instalada “Adafruit_NeoPixel.h” en la cabecera de nuestro código.

La primera línea asigna un número a la variable “PIN" para su posterior consulta, aunque no es obligatorio pero hace que sea más fácil para cambiar el pin donde la entrada de datos de nuestra cinta led RGB está conectada sin profundizar en el código. De la misma manera hacemos lo mismo con la variable “NUMPIXELS” la cual simboliza el número de pixeles o leds por la que está conformada nuestra tira led. Recordar cambiar estas dos variables o parámetros antes de cargar el código según sea nuestro caso.

//Designamos nuestro pin de datos
#define PIN 6
//Designamos cuantos pixeles tenemos en nuestra cinta led RGB
#define NUMPIXELS      10

Nótese que a continuación creamos un objeto “pixels” que nos permitirá controlar nuestra tira led a través de las funciones que nos permite la librería NeoPixel. Luego, en la función setup() llamamos a la función begin () para preparar la salida de nuestro pin de datos de nuestro Arduino a nuestra cinta led RGB.

Adafruit_NeoPixel pixels = Adafruit_NeoPixel(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup() {
// Inicializamos nuestra cinta led RGB
  pixels.begin(); 
  
}

Una de las funciones principales a utilizar para configurar un pixel es:

    pixels.setPixelColor(n, rojo,verde,azul); 
  

Donde el primer argumento n en este ejemplo es el número de píxeles a lo largo de la tira y 0 representa el pixel más cercano a nuestro Arduino. Por ejemplo si tiene una cinta de 30 píxeles, estos estarán numerados del 0 al 29.

Los siguientes tres argumentos son el color del píxel, expresados ​​como niveles de brillo de color rojo, verde y azul, donde 0 es más tenue (apagado) y 255 es el máximo brillo. 

Una sintaxis alternativa que podemos usar para esta función tiene sólo dos argumentos como se puede ver a continuación:

    pixels.setPixelColor(n, color); 
   

Aquí, el color es un tipo de 32 bits que combina los valores de rojo, verde y azul en un solo número. Esto a veces puede ser más fácil y sencillo de manejar para algunos programas.

También puede convertir valores de rojo, verde y azul por separado en una sola variable de tipo 32 bits para su uso posterior usando la función Color() como se puede ver en el ejemplo siguiente:

   uint32_t magenta = pixels.Color(255,0,255);

Luego se puede simplemente pasar la variable "magenta" como argumento para setPixelColor() en lugar de los números rojos, verdes y azules por separado cada vez.

Ahora, nuestra función setPixelColor () no tiene un efecto inmediato en los LEDs. Para "empujar" los datos de color a la tira, hacemos el llamado a la función show():

   pixels.show();   
 

Esta función nos actualiza toda nuestra cinta led RGB a la vez. A continuación, mostramos el código final y completo que cargaremos a nuestra cinta led RGB y poder disfrutar del juego de luces:

#include <Adafruit_NeoPixel.h>
#include <avr/power.h>

//Designamos nuestro pin de datos
#define PIN 6
//Designamos cuantos pixeles tenemos en nuestra cinta led RGB
#define NUMPIXELS      10

//Definimos el número de pixeles de la cinta y el pin de datos
//   Parámetro 1 = número de pixeles de la cinta
//   Parámetro 2 = número de pin de datos del Arduino
Adafruit_NeoPixel pixels = Adafruit_NeoPixel(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

// IMPORTANTE: Para reducir el riesgo de dañar los pixeles de la cinta, añada un condensador de 1000 uF a través de
// los cables de alimentación de la cinta, agregue una resistencia de 300-500 Ohm en la entrada de datos del primer pixel
// Y reduzca la distancia entre Arduino y el primera pixel. 
// Evite realizar conexiones en el circuito vivo si lo va a hacer, conecte GND primero.

void setup() {
// Inicializamos nuestra cinta led RGB
  pixels.begin(); 
  
}

void loop() {

  //Definimos nuestras variables de tipo uint32 para cada color que utilizaremos
  // pixels.Color toma valores en RGB, desde 0,0,0 hasta 255,255,255
   uint32_t rojo = pixels.Color(150,0,0);
   uint32_t verde = pixels.Color(0,150,0);
   uint32_t azul = pixels.Color(0,0,150);

  int delayval = 50; // Pausa de cincuenta milisegundos

  // La numeración de leds en la cinta RGB es la siguiente:  el primer pixel es 0, el segundo es 1 y asi sucesivamente hasta el número total de leds menos uno
  for(int i=0;i<NUMPIXELS;i++){

    pixels.setPixelColor(i, rojo); // Brillo moderado en rojo

    pixels.show();   // Mostramos y actualizamos el color del pixel de nuestra cinta led RGB

    delay(delayval); // Pausa por un periodo de tiempo (en milisegundos).

  }
  
  //Realizamos lo mismo para los colores verde y azul
    for(int i=0;i<NUMPIXELS;i++){

    pixels.setPixelColor(i, verde); // Brillo moderado en verde

    pixels.show();   // Mostramos y actualizamos el color del pixel de nuestra cinta led RGB

    delay(delayval); // Pausa por un periodo de tiempo (en milisegundos).

  }
    
    for(int i=0;i<NUMPIXELS;i++){

    pixels.setPixelColor(i, azul); // Brillo moderado en azul

    pixels.show();   // Mostramos y actualizamos el color del pixel de nuestra cinta led RGB

    delay(delayval); // Pausa por un periodo de tiempo (en milisegundos).

  }
  
  delay(1000);  // Pausa de un segundo
  
  //Variamos los colores de cada led en nuestra cinta RGB cada medio segundo
   uint32_t amarillo = pixels.Color(150,150,0);
   uint32_t morado = pixels.Color(150,0,150);
   uint32_t celeste = pixels.Color(0,150,150);
   uint32_t blanco = pixels.Color(150,150,150);
   
    delayval=500;
    
    pixels.setPixelColor(0, rojo); // Brillo moderado en rojo
    pixels.show();   // Mostramos y actualizamos el color del pixel de nuestra cinta led RGB
    delay(delayval); // Pausa por un periodo de tiempo (en milisegundos).
    
    pixels.setPixelColor(1, verde); // Brillo moderado en verde
    pixels.show();   // Mostramos y actualizamos el color del pixel de nuestra cinta led RGB
    delay(delayval); // Pausa por un periodo de tiempo (en milisegundos).
    
    pixels.setPixelColor(2, azul); // Brillo moderado en azul
    pixels.show();   // Mostramos y actualizamos el color del pixel de nuestra cinta led RGB
    delay(delayval); // Pausa por un periodo de tiempo (en milisegundos).
    
    pixels.setPixelColor(3, amarillo); // Brillo moderado en amarillo
    pixels.show();   // Mostramos y actualizamos el color del pixel de nuestra cinta led RGB
    delay(delayval); // Pausa por un periodo de tiempo (en milisegundos).
    
    pixels.setPixelColor(4, morado); // Brillo moderado en morado
    pixels.show();   // Mostramos y actualizamos el color del pixel de nuestra cinta led RGB
    delay(delayval); // Pausa por un periodo de tiempo (en milisegundos).
    
    pixels.setPixelColor(5, celeste); // Brillo moderado en celeste
    pixels.show();   // Mostramos y actualizamos el color del pixel de nuestra cinta led RGB
    delay(delayval); // Pausa por un periodo de tiempo (en milisegundos).
    
    pixels.setPixelColor(6, blanco); // Brillo moderado en blanco
    pixels.show();   // Mostramos y actualizamos el color del pixel de nuestra cinta led RGB
    delay(delayval); // Pausa por un periodo de tiempo (en milisegundos).
    
    pixels.setPixelColor(7, rojo); // Brillo moderado en rojo
    pixels.show();   // Mostramos y actualizamos el color del pixel de nuestra cinta led RGB
    delay(delayval); // Pausa por un periodo de tiempo (en milisegundos).
    
    pixels.setPixelColor(8, verde); // Brillo moderado en verde
    pixels.show();   // Mostramos y actualizamos el color del pixel de nuestra cinta led RGB
    delay(delayval); // Pausa por un periodo de tiempo (en milisegundos).
    
    pixels.setPixelColor(9, azul); // Brillo moderado en azul
    pixels.show();   // Mostramos y actualizamos el color del pixel de nuestra cinta led RGB
    delay(delayval); // Pausa por un periodo de tiempo (en milisegundos).
    
  
}