第31回マイコン内蔵LED回路製作

このシリーズ記事もいよいよ終盤になりました。今回からNode-REDでマイコン内蔵フルカラーLEDの制御をします。

なんでまたフルカラーLED？

今回の記事からマイコン内蔵フルカラーLEDの回路を製作します。

って、このシリーズの最初の方でフルカラーLEDの回路を作りましたよね。なんでまた？という疑問も出てくるかと思いますので、最初にこの回路を製作する背景を説明したいと思います。

今回使用するフルカラーLEDは、製品名に「マイコン内蔵」と付いています。

この「マイコン内蔵フルカラーLED」には次の特徴があります。

言葉だけではわかりづらいと思いますので、少し詳しく説明します。

最初に製作したフルカラーLEDの回路は、以下のように3本のGPIOピンを使用して3本の信号線で制御しました。

これはこれでいいとして、フルカラーLEDを追加したい場合はちょっと困ったことが出てきます。

ラズベリーパイのGPIOピンは限られているので、当然ながら追加できるフルカラーLEDには上限があります。さらに配線の数も多くなり回路製作も大変になってしまいます。何かのイルミネーションを作りたい場合、LEDが5個とか10個というのはちょっと寂しいですよね。

一方で、マイコン内蔵フルカラーLEDの場合、以下のように1本の信号線で制御できます。この信号線は以下のように数珠つなぎできるようになっています。

制御信号は1本ですが、以下のように特定の位置のLEDを、指定した色と明るさで光らせることができます。ちょっと不思議ですよね。

このマイコン内蔵フルカラーLEDが使えるようになると、何かのイルミネーションを作りたい場合など、いろいろと使える場面があると思います。

フルカラーLEDにマイコンが内蔵されているタイプの製品は、非常にたくさんの種類があります。

「マイコン内蔵フルカラーLED」というと一般製品名のような気がしますが、実は世の中のほとんどが同じタイプの製品なんです。つまり、どの製品も同じ方法で制御ができるようになっています。

ここで部品名について少し深掘りしておきます。

このような制御を実現してるのは「WS2811」というフルカラーLED専用のコントローラ(制御モジュール)です。このシリーズ記事で使用するマイコン内蔵フルカラーLEDは、以下のように「WS2811」コントローラと、3色（赤・緑・青）のLEDが一つのパッケージに入っています。

また「WS2812B」という、WS2811相当のコントローラと3色のLEDが5mm四方のパッケージにまとめられている製品もあります。

さらに、アメリカのAdafruit Industries社が、「WS2812B」をあらかじめいろいろな形状にまとめた「NeoPixel」というシリーズ製品を販売しています。

WS2812Bを使用した製品には、テープ型のものもあります。

この製品は、テープ状ですので曲げることができて、さらに必要な個数分切断して使用できます。1リール買っておくと必要な分ハサミで切って使えるので便利です。

Amazonや楽天、Yahooショッピングなどで、「ws2812b」や「neopixel」で検索すると非常に多くの製品が出てきます。ご興味があればちょっと調べてみてください。

ということで、この「マイコン内蔵フルカラーLED」の回路構成と制御方法を理解しておくと、用途に応じた「WS2812B」や「NeoPixel」製品を使えるようになりますので、ちょっと無理矢理という感じですがシリーズ記事に採用してみました。

それではさっそく始めていきましょう！

WS2811/WS2812B使った製品は、以下のように4個のピン（端子）があります。

この4ピンは以下のような役割になっています。ピン名は製品によって若干差がありますが、ほとんどの製品が以下のピン名で表記されています。

ピン名	使い方
VDD	電源のプラス側に接続します。必要な電源電圧は製品によって異なります。
GND VSS	電源のマイナス側に接続します。
DIN DI	制御信号を入力するピンです。「Data In」の略です。
DOUT DO	制御信号を出力するピンです。「Data Out」の略です。数珠つなぎにする場合、このピンを次のLEDの「DINまたはDI」ピンに接続します。