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2018年12月20日

micro:bitでガッツリ遊んでみた その4

こんにちは!

今回はシリーズ記事「micro:bitでガッツリ遊んでみた」です。
いやあ、お久しぶりです!
前回の記事を確認してみると5ヶ月ぶりなんですね。
サボっててすみませんm(_ _)m

はい、そんなこんなでいつの間にやらクリスマス直前です。
シリコンハウスの入り口では電工女子会プレゼンツのサンタクロースさんやクリスマスツリーがお客様をお出迎えしております。
シリコンの入り口
LEDワイヤーなどで綺麗に電飾されたツリーを見ていると何だかムラムラとしてきまして、
我が家のツリー
Amaz○nさんで45cmのクリスマスツリーをポチっとな。

今回の「ガッツリ遊んでみた」ではこのツリーをmicro:bitと、NeoPixelのLED20個の組合わせで電飾してみようと思います。
(※NeoPixelは信号線1本で数珠繋ぎにした状態で、マイコンなどから個別にコントロールできるフルカラーLEDです)

使用する主な部材はこちら。
(細かい配線等一部写真から省いてるものがあります)
部材一式
(写真左上より右へ)
・#38-MC 変換ケーブル ¥288-
・DC電源2分配ケーブル ¥514-
・WA-05200X 5V2A ACアダプター ¥990-
・UL1007 AWG24 L-10m 配線材 ¥380-
・ZYJ-60 ブレッドボード ¥540-

(写真左下より右へ)
・ID:3695 DragonTail ¥1,248-
・6604P-20 基板連結ピン ¥216-
・BOB-11771 4-bit双方向レベルトランスレータ ¥702-
・T9-J-N 端子台付DCジャック ¥154-
・micro:bit ¥2,160-
・WS2812B バラ 10個パック ¥500-
・ID:1762 5050サイズLED用変換基板(10枚パック) ¥1,080-


まずは5050サイズLED用変換基板にNeoPixelのWS2812Bを実装していきます。
5050実装
もうこの時点で後悔してます。20個とか面倒すぎる。

さらに配線を適当な長さに切断、ストリップ、そしてハンダメッキを施します。
今回はクリスマスツリーの枝の色に合わせて被覆は緑色に統一しました。
配線切りまくり
ここから基板に実装したWS2812Bを配線で数珠繋ぎに繋ぎ合わせていくわけですが、一つ問題があります。
WS2812Bのピンは「電源+、GND、データ信号入力、データ信号出力」の4ピンです。
数珠繋ぎする場合、データ信号は出力⇒次のLEDの入力という具合に接続すればいいのですが、電源+とGNDはどこかで枝分かれしなくてはなりません。
LEDの配線
今回は変換基板上のパターンは6ピンのLED用なので、4ピンのWS2812Bを実装するとパッドが2つ余ります。
これを利用しましょう。
具体的にはこんな感じで配線します。
基板裏で絡げる
基板裏で電源の配線をからげてはんだ付け。
基板裏の枝分かれ
余分な部分はニッパーで切り落とします。
ええ、力技ですね。

えーと、ここまで書いておいてなんですが、1〜2個など少数ならともかく、
10個や20個の場合はWS2812Bと5050変換基板の組み合わせはマジでおススメしません!
コレとか…
ws2812btapev2a
コントローラ内蔵RGB LEDテープ 約7cm
WS2812B-TAPE ¥680-
(税込)

あとコレとかを
1素子
フルカラーLEDモジュール WS2812B 1素子タイプ
LEDM226-121 ¥280-
(税込)

使っていればどれだけ配線が楽になったか…。
まあ今回は既に基板実装を終えてしまったのでこのまま作業を続けます。
完成するとこの様になります。
WS2012BのLEDワイヤー
一か所三つ編みを忘れてたり、LEDの実装を1個ミスって全部で19個になってたりしますが、触れないで下さい。
(先の部材一覧写真には写ってませんが、ブレッドボードへの接続用に配線にQIコネクタのオスピンを圧着してます)

さて、あとはmicro:bitと繋ぎ合わせていくだけなのですが、一つ注意点があります。
データシート上、WS2812Bの電源の定格は3.5〜5.3V、そして入力信号の最小値は電源電圧×0.7です。
そしてmicro:bitの信号はHIで3.3Vとなってます。
電源電圧を4.7V以下にすれば3.3Vの信号に対応できますが、そんな変な電圧のACアダプターを用意するのは難しいですし、micro:bitと電源の共有もできません。
というわけでコレを使います。
11771
sparkfun
4-bit双方向レベルトランスレータ
BOB-11771 ¥702-
(税込)

信号レベルの異なるマイコンとモジュールをつなぎ合わせてくれるトランスレータです。
コイツにmicro:bitとWS2812Bの橋渡しをしてもらいます。

配線はブレッドボードで行います。
当店ではmicro:bitのブレッドボード用変換基板は色々取扱いがあるのですが、
せっかくなので今回は新商品のこちらを使ってみようと思います。
3695
adafruit
DragonTail
ID:3695 ¥1,248-
(税込)

I/Oピンとは別に電源ライン用のピンが引き出されているので、配線をスッキリさせることが出来るスグレモノです!
全体の配線はこの様になります。
ブレッドボードの配線

ブレッドボード
電源はACアダプターの5Vで、2股ケーブルを使ってmicro:bitへはUSBで、WS2812BへはDCジャックを使って供給しています。
WS2812Bへのデータ信号はmicro:bitの0番ピンからトランスレータを通して出力されます。

最後にブロックエディターでプログラムを組みます。
ブロックエディター
エディターにはNeoPxelのパッケージを追加しておきましょう。
そのまま「NeoPixel」で検索すればすぐに見つかりますよ!
先に申し上げた通り、実装を1個ミスったのでLEDの数は19個で設定しています。
(※画面はiPhoneアプリのスクリーンショットです。PCや端末によって多少異なります)

では実際に点灯させてみましょう!

うーん、綺麗だ!

ツリーに巻きつけてみました。

うーん、やっぱり綺麗だ!
こうして電飾されたツリーを見てると苦労が報われますな。

イルミネーション

興味のある方は是非micro:bit、そしてNeoPixelに挑戦してみて下さい!
それでは少し早いですが、メリークリスマス!

<担当:平田>

「micro:bitでガッツリ遊んでみた」シリーズ
これまでの記事もご覧頂けますと幸いです。
・その1
・その2
・その3
(※その1〜3はブロックエディターのバージョンが古いです。現在のものとは若干使い勝手が異なりますのでご了承下さい)

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