RGB LED Stripでゲーミング3Dプリンタをつくる【NeoPixel】
3DプリンタにNeoPixel系RGB LED Stripをつけてゲーミング仕様にしました。
NeoPixel系RGB LEDはLEDパッケージ一つの中にマイコンとRGB LEDが内蔵されています。このマイコンがRGBの光らせ方を制御してくれます。マイコンへはシリアル通信でRGB各色の明るさを指定できます。LEDをデイジーチェーン接続すると1本のシリアル線でLED個別に色をコントロールできます。スグレモノですね。このLEDはNeoPixelというそうです。
LEDを複数つないだRGB LED Stripというものが売られています。中国のビルがやたら光っていたりクリスマスの電飾やゲーミングPCでお馴染みですね。
これを3Dプリンタに付けてみたいです。こんなことは既にやってる人がいて便利なOctoPrint用のプラグインまでできています。
Add some WS281x type RGB LEDs to your printer for a quick status update!
LED Stripは内蔵されたマイコンによって若干コントロールの仕方が異なります。このプラグインではWS281x系のICが使えるようです。WS2812Bで検索して次の製品を買いました。
最初、1m当たり144個の製品を買ってしまいました。数が多い方が派手そうじゃありませんか！
ですが、電源の事を完全に忘れていました。たくさんのLEDを光らすには容量の大きな電源が必要です。アマゾンの商品説明でもLED1色当たり最大0.1Wで計算しろと書いてあります。
一つのLEDはRGBの3色なので0.3W、144個で43.2W、5V電源だと必要な電流は8.7Aにもなります。
ピントこない？スマホの充電器は5V2.4Aのものが多いです。これでは全然足りません。4台必要という計算です。
LEDの明るさ設定ができるので明るさ10%とかにすれば使えない事もないです。
安全のため1mあたり60個の製品を買い直しました。これなら5Vを3.6Aが最大なので電源も小さく選びやすくなります。
LEDの電源を選びます。大元は3Dプリンタの電源から取り出したいです。どうなってるか裏蓋を開けて見てみました。
LEDの電源は5Vなので24Vから5Vへ降圧します。電子パーツから探すと扱いやすいものが無かったのでカー用品のトラック用電装パーツから選びました。
5Aのものにしました。
3Dプリンタの電源から拝借するので容量にどのくらい余裕があるか良くわかりません。少なくともABSでのプリントはできました。より高温が必要なPETGとかでは試していません。お使いのプリンタによっては別電源を用意する必要があるでしょう。
配線ははんだ付けでするのが面倒くさいですよね。実験的な面もあったのでワンタッチコネクタを使いました。私は近所のホームセンターで買いました。
電線の被覆をむいて挿し込むだけです。固定する時に被覆を押さえてしまうと導通しません。少し注意しましょう。
LEDとRaspberry Piをつなぎます。
Raspberry Piの準備はこちら
Raspberry Piのプログラムによって接続する端子が異なる場合があります。今回使うプラグインの配線は次のページにあります。確認してください。
Wiring LEDs to your Raspberry Pi is the most important step! It only requires a couple of steps to set up, WS281x LEDs are very simple with their 3 wires.
Raspberry PiのGPIOは3.3Vで動作します。LEDは5V なので本当ならレベルシフトICを間に噛ます必要があります。ですが無くともほぼ動きます。動かなかったらレベルシフトICを真面目に使いましょう。あるいはLEDの電源にダイオードを入れて少し電圧を落とすと動くようになります。ダイオードが発熱するので焼けない容量のものを選ぶ必要があります。
LED側のケーブルの5Vはラズベリーパイと接続しないでください。
接続が終わったらプラグインを入れて初期設定をします。
プラグインに便利なウィザードが動くのでRaspberry Piの面倒な設定が簡単にできます。設定を反映させるためウィザードを終えたらRaspberry Piを再起動します。
再起動後、LEDの電源が入っていればすでに光っているでしょう。
プラグインにLEDのタイプ、最大の明るさ、LEDの数を設定したら準備は終わりです。
さて、問題はRGB LED Stripをどうやってプリンタに固定するか・・・
ビデオのようにLED Strip用のレールを作りました。まだ設計改良中なのでそのうち公開する予定です。自分なりに取り付け方を考えるのも楽しみの一つでしょう。
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