Caracteristici de conectare și control al benzii LED adresabile

Utilizarea LED-urilor în elementele de iluminat oferă designerilor de echipamente posibilități aproape nelimitate. Până de curând, consumatorii erau fascinați de capacitățile dispozitivelor construite pe baza elementelor radiante tricolore (RGB). Astăzi au apărut noi produse, al căror potențial pare a fi nelimitat.

Benzi LED adresabile

Un astfel de dispozitiv de iluminat a devenit o bandă LED de adresă. Luminozitatea și raportul culorilor de bază, ca într-o lampă RGB convențională, sunt reglementate prin metoda de modulare a lățimii impulsului, care este utilizată în controlul digital al sarcinii. Diferența fundamentală între dispozitivul adresabil este că fiecare element emițător de lumină este controlat separat (pentru o bandă convențională, întregul segment al rețelei este iluminat în mod egal).

Posibilitati ale benzii LED adresabile.

Dispozitiv cu bandă de adresă

LED-urile adresabile au devenit baza pentru construcția unor astfel de dispozitive de iluminat.Acestea conțin elementul emițător de lumină semiconductor real și un driver PWM individual. În funcție de tipul elementului de adresă, LED-ul RGB poate fi amplasat într-o carcasă comună sau poate fi scos și conectat la ieșirile driverului. LED-uri separate sau un ansamblu RGB pot fi folosite ca emițător de lumină. Tensiunea de alimentare poate fi, de asemenea, diferită. Caracteristicile comparative ale microcircuitelor comune utilizate pentru controlul LED-urilor colorate sunt prezentate în tabel.

Consumul de curent de un metru de banda de adresă este destul de mare, deoarece puterea este cheltuită nu numai pe strălucirea joncțiunilor p-n, ci și pe pierderile de comutare ale driverelor PWM.

Dispozitiv element de lampă

Fiecare LED adresabil conține un număr minim de pini:

• sursă de alimentare U (VDD);
• fir comun (GND);
• introducerea datelor (DIN);
• date de ieșire (DOUT).

Acest lucru permite ca elementele cu emițători încorporați să fie plasate în pachete cu 4 pini (WS2812B).

Pinout WS2812B.

Cipurile cu o conexiune LED externă vor necesita cel puțin încă trei pini pentru a conecta LED-urile.Ca urmare, pachetul standard cu 8 pini are un picior liber, pe care dezvoltatorii îl pot folosi pentru alte nevoi.

Pinout WS2818 cu ieșire de date suplimentară.

Deci, designerii cipului WS2811 au folosit un pin liber pentru comutatorul de viteză și WS2818 pentru intrarea datelor de rezervă (BIN).

Conectarea elementelor

Toate elementele situate pe pânză sunt conectate în paralel prin sursa de alimentare și în serie prin magistrala de date. Ieșirea de control a unui microcircuit este conectată la intrarea altuia. Semnalul de control de la controler este alimentat la ieșirea DIN cea mai din stânga conform circuitului driverului.

Schema conexiunilor elementelor pe pânză.

Este mai bine să alimentați LED-urile și microcircuitele de la o unitate separată, mai ales dacă banda este alimentată cu o altă tensiune decât 5 V. Firul comun al controlerului și sursa de tensiune trebuie conectate.

Apariția unei bucăți de bandă pe WS2812B.

Controlul strălucirii

Elementele benzii de adresă sunt controlate printr-o magistrală serială. De obicei, astfel de autobuze sunt construite pe un circuit cu două fire - o linie stroboscopică și o linie de date. Există și astfel de benzi, dar sunt mai puțin frecvente. Și dispozitivele descrise sunt controlate de un circuit cu un singur fir. Acest lucru a făcut posibilă simplificarea pânzei, reducerea costului acesteia. Dar acest lucru este plătit de imunitatea scăzută la zgomot a dispozitivului LED. Orice interferență indusă cu amplitudine suficientă poate fi interpretată de șoferi ca date și poate ilumina imprevizibil. Prin urmare, în timpul instalării, trebuie luate măsuri suplimentare pentru a proteja împotriva interferențelor.

Protocolul de control conține comenzi de 24 de biți. Zero și unu sunt codificați ca impulsuri de aceeași frecvență, dar durate diferite.Fiecare element își scrie („latch”) comanda, după o pauză de o anumită durată, se transmite comanda pentru următorul microcircuit și așa mai departe de-a lungul lanțului. După o pauză mai lungă, toate elementele sunt resetate și următoarea serie de comenzi este transmisă. Dezavantajul acestui principiu de construire a unei magistrale de control este că defectarea unui microcircuit întrerupe transmiterea comenzilor mai departe de-a lungul lanțului. Driverele de ultimă generație (WS2818, etc.) au o intrare suplimentară (BIN) pentru a evita această problemă.

Citeste si

Cum se conectează banda LED adresabilă WS2812B la Arduino

 

„Foc care rulează”

O luare în considerare separată merită așa-numita bandă SPI, care în viața de zi cu zi este numită „foc care rulează” din cauza efectului de iluminare cel mai comun care este construit pe ea. Diferența dintre o astfel de bandă și tipurile luate în considerare este că magistrala de date conține două linii - pentru date și pentru impulsuri de ceas. Pentru astfel de dispozitive, puteți achiziționa un controler fabricat comercial cu un set de efecte, inclusiv „focul de rulare” menționat. De asemenea, puteți controla strălucirea de la controlerele PIC sau AVR convenționale (inclusiv Arduino). Avantajul lor este imunitatea crescută la zgomot, iar dezavantajul este necesitatea de a utiliza două ieșiri ale controlerului. Acest lucru poate servi ca o limitare pentru construcția de sisteme de lumină complexe. De asemenea, astfel de dispozitive se caracterizează printr-un cost mai mare.

Bandă SPI cu magistrală de control cu ​​două fire.

Schema de conectare a corpurilor de iluminat și erori tipice

Schema de pornire a dispozitivelor multimedia are multe în comun cu schema iluminatoarelor RGB convenționale.Dar există și diferențe - pentru a conecta corect banda LED adresabilă la controler, trebuie să țineți cont de câteva puncte.

1. Datorită consumului crescut de energie al benzii de adresă, este imposibil să o alimentați de pe placa Arduino (dacă se folosesc segmente mici, este nedorit). În cazul general, va fi necesară o sursă separată pentru alimentare (în unele cazuri poate exista una, dar circuitele de alimentare pentru LED-uri și controler trebuie realizate separat). Dar comun firele (GND) ale circuitelor de alimentare și placa Arduino trebuie conectate. În caz contrar, sistemul va fi inoperabil.
2. Datorită imunității reduse la zgomot, conductoarele care conectează ieșirea controlerului și intrarea web ar trebui menținute cât mai scurte posibil. Este foarte de dorit ca acestea să fie nu mai mult de 10 cm. De asemenea, nu va fi de prisos să conectați un condensator C la linia de alimentare pentru o tensiune care depășește tensiunea de alimentare a benzii și cu o capacitate de 1000 de microfaradi. Este necesar să instalați condensatorul în imediata apropiere a benzii, în mod ideal pe plăcuțele de contact.
3. Fâșii de bandă poate uni secvenţial. Ieșirea DOUT trebuie conectată la intrarea DIN a piesei următoare. Dar cu o lungime totală care depășește 1 metru, o conexiune serială nu poate fi utilizată - conductorii liniilor electrice web nu sunt proiectați pentru curent ridicat. Și în acest caz, este necesar să se aplice o conexiune paralelă a segmentelor.
4. Dacă conectați direct ieșirea controlerului și intrarea DIN, dacă apare o situație anormală în corpul de iluminat, ieșirea controlerului poate eșua. Pentru a evita acest lucru, în ruperea firului trebuie plasat un rezistor cu o rezistență de până la câteva sute de ohmi.

Nerespectarea acestor reguli simple poate duce la inoperabilitatea sistemului multimedia sau la defectarea componentelor acestuia.

Citeste si

Cum se conectează LED-ul la placa Arduino

 

Verificarea stării benzii de adresă

Uneori este nevoie verificări corp de iluminat pentru performanță. Și aici pot apărea probleme, deoarece nu va fi posibilă aprinderea LED-urilor prin alimentarea cu energie a benzii. De asemenea, nu va fi posibilă verificarea funcționalității cu un tester: posibilitățile maxime în acest caz sunt să sune pentru integritatea liniilor electrice și a interconexiunilor. Prin urmare, principala modalitate de a detecta performanța corpului de iluminat este conectarea acestuia la controler.

Dacă există o pânză cu o magistrală de control cu ​​un singur fir, puteți verifica banda cu LED-uri adresabilă atingând cu degetul pad-ul de contact la care este aplicat semnalul de control (atunci când bandă este alimentată). Acest lucru poate face ca unul sau mai multe LED-uri să se aprindă.