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Arduino und Neopixel
1. Vorbereiten
1.1. Neopixel anschliessen
Neopixel Stripes oder Ringe erzeugen coole interaktive Lichteffekte und sind mit dem Arduino vielfältig zu programmieren. Die Möglichkeiten, die sich für deine Projekte ergeben, sind unendlich.
Genau genommen ist ein Neopixel-Stripe ein simples Display, dessen farbige Pixel sich über eine Nummerierung steuern lassen. Du kannst damit Dinge erleuchten und bewegte Lichteffekte erzeugen.
Für den Einstieg in die Welt der Neopixel empfehle ich dir einen einfachen Ring oder Stripe mit 16, 30 oder 72 Pixeln, mit denen du in Kürze tolle Animationen oder Muster programmieren kannst.
1.2. Neopixel Elektrik verstehen
Neopixel LEDs konsumieren viel Strom! Es lohnt sich daher, wenn du dich kurz mit den elektrischen Eigenschaften vertraut machst - eine tolle Gelegenheit übrigens, mit deiner Klasse einfache Rechnungen rund um die Grössen Strom, Spannung und Leistung anzustellen. Hier eine Kostprobe:
- Eine einfarbige LED konsumiert 20mA Strom
- Eine RGB-LED besteht aus 3 einzelnen einfarbigen LEDs
- Eine RGB-LED konsumiert 60mA Strom, wenn sie weiss leuchtet
- Eine RGB-LED konsumiert 40mA Strom, wenn sie bunt leuchtet
Folgendes Szenario:
- Deine LEDs leuchten nur bunt (nicht weiss)
- Im PGLU-Editor begrenzt du die Leistung global auf 50%
- Du arbeitest mit einer kleinen Powerbank, die 1000mA liefern kann (Ladestrom)
Rechnerisch sind mit diesem Setup 50 Pixel möglich. In der Praxis und mit der Powerbank, die im PGLU-Shop angeboten wird, sind 72 Pixel möglich (ohne Gewähr).
2. Neopixel programmieren
2.1. Grundfunktion
Der Block Im PGLU Editor ist in seiner Grundfunktion simpel: Jeder Pixel (oder Pixelbereich) wird mit einer Nummer adressiert und mit einer definierten Farbe zum Leuchten gebracht. PGLU verwendet dazu das praktische HSV System (Hue Saturation Value). Die untenstehende Animation zeigt wie das funktioniert:
2.2. Neopixel Projekte programmieren lernen
Um Neopixel mit Arduino programmieren zu lernen, arbeitest du am besten mit den Programmschnipseln und Lernvideos auf der PGLU-Hauptseite. Es handelt sich dabei um kleine einfache Sketches, die einen Lichteffekt erzeugen, oft im Zusammenhang mit Musik. Nimm eines dieser Sketches als Ausgangspunkt für eigene Ideen. Das Arbeitsblatt Challenges hilft dir dabei.
3. Challenge
3.1. Neopixel Lauflicht
Programmiere mit dem untenstehenden Sketch dieses Neopixel Lauflicht und spiele mit den einzelnen Werten. Was macht der Dimmer genau und wie wirkt sich der Dimmwert auf den Lichteffekt aus?
3.2. Pong - ein altes Videospiel neu entdeckt
Pong ist eines der ältesten Computer Games, das es gibt. Ein Ball wird mit zwei Tennis Schlägern hin und her gespielt. Lade das Arbeitsblatt "Pong" herunter und erfahre, wie du dieses simple aber spannende Spiel in kurzer Zeit bauen und programmieren kannst!
3.3. Skizzen aus Licht in die Luft gezaubert
Mit Plexiglas, das mit einem Gravurgerät gestaltet worden ist, können schönste Lichteffekte erzeugt werden. Bei diesem simplen Vorhaben wurde das PGLU-Projekt LED-Plexiglaslampe mit Soundsensor vereinfacht und mit einem Neopixel Stripe gebaut. Die Programmierung entspricht dem Sketch 6 "Breath".
3.4. Neopixel Matrix Designer
Eine Neopixel Matrix ist ein Pixelfeld von 4x4 Pixeln, auf das du Zeichen, Symbole oder sogar Animationen zeichnen kannst. Die Matrix erinnert an die Anfänge des Computerzeitalters, wo in Computerspielen sogenannte Sprites ↗ als Figuren die Monitore bevölkerten.
Mit dem Matrix Designer ↗ kannst du sogar mehrfarbige Sprites zeichnen und mit Animationen zum Leben erwecken. Damit lassen sich deine Projekte - ob Roboter mit Fliessblinker, Möbelobjekt mit Illumination oder Rucksack mit Velo-Rücklicht - mit tollen neuen Features erweitern!
Neopixel Matrix Designer PGLU.CH > CODING > NEOPIXEL MATRIX ↗
3.5. "Perlin Noise" der weiche Zufallsgenerator für natürliche Effekte
Mit der Funktion Perlin Noise ↗ kannst du mit Licht weiche Bewegungen erzeugen, die für die Darstellung von natürlichen Erscheinungen wie Wolken, Wasser oder Feuer (Feuer-Simulator) ideal sind. Dieser Effekt wurde ursprünglich für die Filmindustrie entwickelt und im Oscar-gekrönten Science Fiction Film Tron (1986) ↗ als Special-Effect zum ersten Mal eingesetzt.
Weitere Bekanntheit erlangt Perlin Noise in Open World Spielen, wie Minecraft, wo mit dieser Formel die Formen von Hügellandschaften berechnet werden.
Neopixel Perlin Noise Effekt. Mehr dazu unter PGLU.CH > CODING > NEOPIXEL > Schnipsel 14 ↗
4. Neopixel im Internet
Neben den Projektideen auf der PGLU Hauptseite ↗ sowie unserem Instagram Auftritt ↗ findest du im World Wide Web unendlich viele Anwendungen mit Neopixeln. Eine kleine Auswahl: