Progetto barra di scorrimento LED con Arduino Nano

Vediamo come realizzare una barra di scorrimento LED come visibile nell’immagine mostrata qui sopra
Il progetto prevede l’utilizzo di dieci strisce di LED che possono lampeggiare con effetti diversi utilizzando una scheda di controllo gestita da un Arduino Nano.
Di seguito sono riportate tutte le fasi di progetto di questa barra di scorrimento le led con Arduino Nano.

Principali componenti necessari:

• Una striscia con LED RGB tipo 5050;
• Una scheda Arduino Nano;
• Cavetti multicolore tipo DuPont;
• Scheda di controllo.

Striscia con LED RGB tipo 5050

La striscia led o strip led è un componente per l’illuminazione molto recente, introdotta poco più di un decennio fa ha conosciuto un successo senza precedenti dovuto soprattutto alla grande grande flessibilità di impiego congiuntamente ai vantaggi derivanti dall’adozione dell’illuminazione a led. Le strisce led, sono costituite dalla striscia vera e propria, ovvero, un circuito stampato su cui sono saldati, su un solo lato, i led del tipo SMD e i resistori per ottimizzare l’alimentazione elettrica. Il supporto (PCB) della striscia led è flessibile, col grande vantaggio di potersi adattare a qualsiasi superficie, piana o curva, l’applicazione è resa estremamente facile dall’adozione, sul lato posteriore, di un nastro biadesivo che ne consente il fissaggio senza la necessità di qualsiasi altro componente. Anche l’alimentazione è fornita attraverso il PCB e non necessita di nessun cavo se non all’estremità della striscia led.

Arduino NANO

La scheda Arduino Nano è una scheda Arduino, di piccolo formato basata sul Atmega328. Ha più o meno le stesse funzionalità della Arduino uno. Manca solo una presa di corrente continua, e funziona con un cavo Mini-B USB al posto di uno standard.

Riepilogo caratteristiche

Costruzione della barra di scorrimento a led con Arduino Nano

Seguono i passaggi per la realizzazione della barra di scorrimento a LED con barra led  con Arduino nano.

Step 1)

Tagliare la striscia su cui sono montati i led RGB tipo 5050, in 10 pezzi, ogni pezzo ha un numero arbitrario di LED.Poi, occorre saldare i cavi per il collegamento della striscia LED all’interfaccia.  Per fare questo si possono utilizzare i cavi colorati del tipo DuPont.

5050 – Led RGB SMD

Fase 2) Scheda di controllo

Occorre prima di tutto progettare una scheda di controllo, utilizzando il suo pannello di controllo si potrà variare il modello di lampeggio delle strisce di LED. La scheda utilizza un Arduino Nano dotato di una tastiera formata da 4 tasti, con cui possiamo impostare i diversi modelli di flash delle strisce di LED

Step 2.1) Iniziamo con la progettazione dello schema

Per la progettazione del circuito, si è scelto un tool EDA, Electronic Design Automation online gratuito chiamato EasyEDA.

il programma non richiede alcuna installazione in quanto basato sul cloud; è stato progettato per fornire ad ingegneri elettronici, insegnanti, studenti di ingegneria e hobbisti, un facile strumento di lavoro.Il programma permette di disegnare e simulare circuiti, è facile da usare e consente altresì, il disegno di circuiti stampati, direttamente dal proprio browser. All’interno dell’Editor sono presenti un gran numero di librerie di componenti, in modo da poter facilmente e rapidamente trovare le parti desiderate.
Il sito offre anche un servizio di alta qualità ma a basso costo per la realizzazione di PCB personalizzati.
È possibile accedere allo schema attraverso questo link

Breve descrizione del circuito.

Dato che la tensione della striscia LED è 12 V mentre quella di Arduino Nano è 5V, occorre aggiungere un regolatore di potenza come per esempio il modello LM317 AMDT il valore di tensione è regolato tramite il trimmer R2, la presenza di tensione è segnalata dall’accensione del led D1 di tipo SMD in pakage 0603.

LM317 AMDT Regolatore di tensione regolabile TO-252 (D-Pak)

Led smd 0603C

Codice RS 466-3683 466-3740 466-3677, 466-3728 (Verde,Blu, Giallo, Rosso)

Nel circuito sono poi presenti 10 moduli per il pilotaggio delle strisce luminose, ognuna è formata da un power mosfet G1003A 100V 5A N-Channel in pakage SOT-23, pilotato da una porta dell’Arduino NANO.

G1003A  Power Mosfet 100V 5A N-Channel in pakage SOT-23

Passaggio 2.2) Creare il PCB Layout.

È possibile vedere il layout del PCB al questo link

Fase 2.3) Realizzare il prototipo.

Dopo aver completo la progettazione del  PCB, è possibile fare clic sull’icona PCB order, in questa pagina è possibile scaricare file Gerber del vostro PCB e inviarli a qualsiasi produttore, oppure ancora più facile (e meno costoso) ordinarlo direttamente a EasyEDA.
Qui è possibile selezionare il numero di PCB che volete ordinare, quanti strati di rame sono necessari, lo spessore del PCB, il peso del rame, e perfino il colore del PCB. Dopo aver selezionato tutte le opzioni, si farà clic su “Salva nel carrello” e si completerà l’ordine, in questo modo si riceveranno i PCB pochi giorni dopo.

Step 2.4) Ricezione dei PCB ordinati

Step 2.5) Saldatura del circuito

Una volta ricevuto il circuito stampato, sarà molto facile montare la scheda, occorre considerare che alcuni componenti sono di tipo SMD.
Una volta montato tutti i componenti, sarà necessario solamente tarare il circuito di alimentazione, agendo sul trimmer R2 in modo che misurando la tensione questa sia di 5V.

Fase 3) Collegamento

Collegare le strisce di LED alla scheda di controllo, si prega di prestare attenzione alla polarità dei terminali.Come mostrato nelle immagini seguenti.

Fase 4) Scaricare un programma

Occorrerà ora collegare la scheda appena realizzata ad un alimentatore da 12 V DC, scaricare il programma (scaricabile da questo link) sul Arduino Nano ed eseguirlo.
Premere il pulsante per passare alla modalità flash.
Se si desidera, è possibile clonare lo schema della barra LED di scorrimento e il PCB da questo link.

Con questo si è ora completato il progetto della barra di scorrimento con Arduino nano.
Ora potrete realizzare la vostra versione della scheda apportando le modifiche che riterrete opportune.
Si potrà anche modificare il programma per avere nuovi effetti luminosi.