Raspberry Pi Pico: Lichtsteuerung für Lichteffekte mit LEDs programmieren

Lichteffekte mit Leuchtdioden leben von unterschiedlichen Abstufungen der Helligkeit über einen zeitlichen Verlauf. Eine Lichtsteuerung erzeugt Übergänge, was man als Fading bezeichnet. Über die Steuerung mehrerer LEDs kann zusätzlich eine Bewegung simuliert werden.

Wir wollen hier eine Mikrocontroller-gesteuerte Lichtsteuerung für eine Leuchtdiode realisieren. Genauer gesagt wollen wir unterschiedliche Helligkeiten einer LED mit einer Lichtsequenz steuern und damit einen bestimmten Lichteffekt erzeugen.

Wenn Du hinter das Geheimnis flackernder Lampen oder Kerzen kommen willst, dann bist Du hier genau richtig.

Aufbau und Bauteile

Den Aufbau haben wir für die Lichtsteuerung stark vereinfacht, in dem wir einfach die Onboard-LED auf dem Raspberry Pi Pico verwenden. Die reicht zum Testen vollkommen aus. Natürlich könntest Du eine normale LED, zum Beispiel mit der Farbe Weiß oder Rot ebenso verwenden. Dazu müsstest Du Dich um die entsprechende Beschaltung kümmern.

Raspberry Pi Pico: GPIO-Ausgang beschalten

Programmcode

Im Programmcode wird die Helligkeit der LED über ein PWM-Signal gesteuert bzw. eingestellt. Wir müssen uns nur noch überlegen, wie wir die Helligkeitswerte in einer Sequenz im Programm darstellen.

Es gibt sicherlich auch andere Lösungen. Wir haben uns hier für Kleinbuchstaben entschieden. Die Werte reichen von „a“ bis „z“. „a“ bedeutet soviel wie „aus“ und „z“ bedeutet soviel wie „an“. Bei den Kleinbuchstaben dazwischen variiert die Helligkeit der LED zwischen „aus“ und „an“.

Die Steuerung der Helligkeit über den zeitlichen Verlauf erfolgt durch die Kombination der Buchstaben.

Eine Zeichenfolge von „a“ wäre ein Daueraus.
Eine Zeichenfolge von „z“ wäre ein Dauerlicht bei voller Helligkeit.
Eine Zeichenfolge von „m“ wäre ein Dauerlicht bei etwa halber Helligkeit.
Eine Zeichenfolge von „mama“ oder nur „ma“ wäre ein Blinken.
Eine Zeichenfolge von „mmamma“ wäre ein Blinken mit einer kurzen Pause.

# Bibliotheken laden
from machine import Pin, PWM
from time import sleep_ms

# Sequenz
seq = 'aazz'
wait = 100

# Initialisierung GPIO-Ausgang
led = PWM(Pin(25))
led.freq(1000)

# Funktion
def light(seq, wait):
    abc = ['a','b','c','d','e','f','g','h','i','j','k','l','m','n','o','p','q','r','s','t','u','v','w','x','y','z']
    step = int(65535 / len(abc))
    # Wiederholung einleiten (Schleife)
    while True:
        i = 0
        for i in range(0, len(seq)):
            for j in range(0, len(abc)):
                if seq[i] == abc[j]:
                    break
            led.duty_u16(j * step)
            sleep_ms(wait)

light(seq, wait)

Jetzt bist Du dran

Es geht jetzt darum, dass Du einige Sequenzen ausprobierst. Hierzu ein paar Beispiele, die aber nicht perfekt sind. Das heißt, Du darfst sie gerne nach Deinem Empfinden verbessern.

Dauerlicht: m
Pulsierendes Licht 1: mmnmmommommnonmmonqnmmo
Pulsierendes Licht 2: ahmvzvmha
Flackerndes Licht 1: nmonqnmomnmomomno
Flackerndes Licht 2: mmmaammmmaammmammammmmaammma
Flackerndes Licht 3: mmamammmmammamamaaamammma
Kerze 1: mmmmmaaaaammmmmaaaaaabcdefgabcdefg
Kerze 2: mmmaaaabcdefgmmmmaaaammmaamm
Kerze 3: mmmaaammmaaammmabcdefaaaammmmabcdefmmmaaaa
Kerze 4: mnyznmjknmfghrsyz
Schnelles Blinken: mamamamamama
Langsames Blinken: aaaaaaaazzzzzzzz
Langsames Pulsieren 1: jklmnopqrstuvwxyzyxwvutsrqponmlkj
Langsames Pulsieren 2: abcdefghijklmnopqrrqponmlkjihgfedcba
Langsames Pulsieren 3: abcdefghijklmnopqrstuvwxyzyxwvutsrqponmlkjihgfedcba

Troubleshooting: Der Programmcode funktioniert mit einem Raspberry Pi Pico W NICHT

Richtig. Der Grund ist, die Initialisierung des GPIO 25. Bei einem Raspberry Pi Pico ohne WLAN-Chip ist der GPIO 25 mit der Onboard-LED verbunden. Beim Pico W ist das nicht, weshalb die Onboard-LED über den Ersatz-GPIO „LED“ angesteuert wird. Leider funktioniert die Ansteuerung der Onboard-LED per PWM nicht über diesen Ersatz-GPIO. Das heißt, wenn man diesen Programmcode verwenden möchte, dann braucht man dafür eine externe LED.