Arduino：享受控制RGB LED灯的乐趣

第1篇：用Arduino控制曲别针电动机
第2篇：非接触式开关的制作与控制
第3篇：自制电磁执行器的制作方法

我们推出了一项新计划，即通过使用了Arduino的简单制作来学习电子制作的原理和基础知识。此次为我们分享的嘉宾是伊藤尚未先生，他活跃于媒体艺术领域，并且在书籍领域以讲解“更深层次的原理”而闻名。第4篇我们将用Arduino来控制RGB LED灯。

目录

前言

闪光灯动画

用Arduino控制电机

控制三色LED

享受千变万化的动画

1. 前言

大家好！我是伊藤尚未。

这次我想尝试制作一个可以称之为动画的原理和鼻祖的“走马盘”。“走马盘”也被称为“诡盘（phenakistiscope）”，不过相比之下“走马盘（Zoetrope）”这个词对于喜欢电子制作的人来说可能更熟悉。无论哪种，都是在具有某种主题的转盘上设置一些狭缝，当人通过狭缝观看时，狭缝便起到快门的作用，转盘旋转时让人感觉像在看动画。

这是1830年代在欧洲发明的视觉玩具，有平面的、立体的、镜像的和另设快门的，产品形式多样。类似于翻书动画，也可以说是当今影视技术的鼻祖。

如果尝试以电子作品的形式展现出来的话，就需要通过使LED等光源闪烁来使人看到的瞬间连续起来。通过将LED灯控制为连续闪光灯并使绘有连续图画的转盘旋转起来，即可表现出动画的效果。这也是因为白色LED的发明，加之电路配置变得更简单了，才让我们能够享受其中的制作乐趣。

虽然在书籍和网络上已经有多种多样的制作介绍，但我突发奇想，如果不仅仅用白色LED闪烁，而是用RGB闪烁的方式，应该会有更丰富的表现吧，所以我决定制作出来，并介绍给大家。

2. 闪光灯动画

我通常在工作室等进行电子制作，但最近，用简单的电路使LED闪烁的制作，以及将其灯光照射到绘有图画的转盘上形成动画的项目多起来了。

这种装置通常采用由晶体管、电阻器和电容器组成的简单振荡电路，不过在这次的作品中，我让闪烁速度也成为可调的了。

很遗憾的是，不知道是视频中的帧率问题还是什么原因，效果没有很好地拍摄出来。从视频中可以看到，转盘的转速会逐渐变慢并最终停止，动画的速度也随之变化。

3. 用Arduino控制电机

我希望它一直以相同的速度旋转，所以我决定制作一个用电机驱动的装置。电机使用的是“万宝至”公司生产的“FA-130RA”。

从包装上看，正常转速是6500rpm，感觉这个速度有点太快了，所以我决定通过控制让转速慢一些。

我做了一个支架用来将转盘的轴固定在上方，用皮带轮将电机的旋转传递给转盘，并使用Arduino的模拟输出来控制电机的旋转速度。

我使用了ROHM的晶体管“2SD1866”进行驱动。

完整的作品样子如下：

由于电机在开始转动时需要一定的动力，因此很难从一开始就减速，所以我先让电机转起来，然后再使之低速转动。为此，我做了一个可以用手旋转进行调节的半可调电阻器旋钮装置，这样就可以手动控制转速了。

使用Arduino进行模拟输入，以控制电机。电路图如下：

使用电机控制用的晶体管“2SD1866”进行驱动，并由一节干电池提供1.5V电压。将这些部件组装在面包板上之后的示意图如下：

草图如下。其机制是通过A0引脚将半可调电阻器的值模拟输入，并通过引脚9经由20kΩ的电阻器驱动连接到晶体管集电极的电机。

 

int Value01 = 0;

void setup() {

Serial.begin(9600);
pinMode(9, OUTPUT);

}

void loop() {

int Value01 = analogRead(A0);
Serial.println(Value01);
analogWrite(9, Value01 / 4);

}

 

当我实际尝试使其转动起来时，转盘竟然能够以很低的速度旋转。当我用前面用过的闪光灯照射转盘时，它表现如下：

4. 控制三色LED

现在，为了提高亮度，我打算增加LED的数量。此外，为了制作出最初想象中的RGB LED，我分别采用了5个红色、绿色和蓝色的LED。

为了让Arduino控制这些LED，我决定也用晶体管“2SD1866”来驱动。

电路图如下：

每个晶体管由Arduino的引脚11、引脚12和引脚13驱动，红色对应引脚13，绿色对应引脚12，蓝色对应引脚11。外部电源为3节干电池，4.5V。我把它们焊接到了万用板上并接线。电路板接线图如下：

为了便于照亮安装在电机底座上的转盘，我将该LED板安装在倾斜的底座上，另外还在电机底座上安装了Arduino和面包板等部件。由于LED的光线不够均匀，所以我为LED安装了扩散罩。

从电机底座的后面看，样子如下：

将其与Arduino连接。首先，为了让所有的LED同时闪烁，在前面提到的电机控制部分基础上，草图中又增加了部分内容：

 

int Value01 = 0;

void setup() {

pinMode(13, OUTPUT);
pinMode(12, OUTPUT);
pinMode(11, OUTPUT);

Serial.begin(9600);
pinMode(9, OUTPUT);
}

void loop() {

int Value01 = analogRead(A0);
Serial.println(Value01);
analogWrite(9, Value01 / 4);

digitalWrite(13, HIGH);
digitalWrite(12, HIGH);
digitalWrite(11, HIGH);
delay(1);

digitalWrite(13, LOW);
digitalWrite(12, LOW);
digitalWrite(11, LOW);
delay(49);

}

 

当前设置为点亮0.001秒，熄灭0.049秒，每秒闪烁20次。由于RGB同时闪烁，光的三原色合在一起发出白色的光，所以动画看起来像之前的闪光灯动画。

5. 享受千变万化的动画

下面，我们让RGB错开时间亮起。除了全部亮起形成白色光之外，还可以通过错开时间让红色、绿色和蓝色LED分别亮起，来使转盘上的图形显示不同的颜色。草图如下：

 

int Value01 = 0;
 
void setup() {
 
  pinMode(13, OUTPUT);
  pinMode(12, OUTPUT);
  pinMode(11, OUTPUT);
 
    Serial.begin(9600);
    pinMode(9, OUTPUT);
}
 
void loop() {
 
    int Value01 = analogRead(A0);
     Serial.println(Value01);
    analogWrite(9, Value01 / 4);
     
  digitalWrite(13, HIGH);               
  digitalWrite(12, HIGH);  
  digitalWrite(11, HIGH);  
  delay(1);                
 
  digitalWrite(13, LOW);   
  digitalWrite(12, LOW);  
  digitalWrite(11, LOW); 
  delay(13); 
 
  digitalWrite(13, HIGH);               
  delay(1);                
  digitalWrite(13, LOW);   
  delay(11); 
 
  digitalWrite(12, HIGH);               
  delay(1);                
  digitalWrite(12, LOW);   
  delay(11); 
 
  digitalWrite(11, HIGH);               
  delay(1);                
  digitalWrite(11, LOW);   
  delay(11); 

}

 

这样，虽然没有改变整体的周期，但看起来像红色、绿色、蓝色的人在白色人中间奔跑。

如果用来表演，还可以增加更多表达方式。可以分别混合颜色，还可以让它们一会儿出现一会儿消失，是不是很有趣？

这让我想起当我还是个学生的时候，在节目中创造各种模式演出的乐趣。如今，当我确定某个创意“可行”的时候，在考虑把创意做成作品时倾向于直接进入完成期了。这种现象也称为“搁置”（笑）。

最后，把电路图合在一起，整个电路图如上图所示。1.5V电源用于电机，4.5V电源用于LED，当然Arduino也连接了USB。另外，我还进行了焊接并使用了面包板。

如您所见，这次的电子作品制作中使用了各种手法，不过我更希望大家也来挑战一下！

本系列连载一览

第1篇：用Arduino控制曲别针电动机
第2篇：非接触式开关的制作与控制
第3篇：自制电磁执行器的制作方法
第4篇：享受控制RGB LED灯的乐趣（本章）
第5篇：用Arduino控制伺服电机来演奏乐器！

审核编辑 黄宇