Funksjoner for å koble til og kontrollere den adresserbare LED-stripen

Bruken av LED i belysningselementer gir utstyrsdesignere nesten ubegrensede muligheter. Inntil nylig var forbrukere fascinert av egenskapene til enheter bygget på basis av tri-color radiating elements (RGB). I dag har det dukket opp nye produkter, hvis potensial ser ut til å være ubegrenset.

Adresserbare LED-strips

En slik belysningsenhet har blitt en adresse LED-stripe. Lysstyrken og forholdet mellom grunnleggende farger, som i en konvensjonell RGB-lampe, reguleres av metoden for pulsbreddemodulering, som brukes i digital lastkontroll. Den grunnleggende forskjellen mellom den adresserbare enheten er at hvert lysemitterende element styres separat (for en konvensjonell tape er hele segmentet av banen likt opplyst).

Muligheter for den adresserbare LED-stripen.

Adressebåndenhet

Adresserbare lysdioder ble grunnlaget for konstruksjonen av slike belysningsenheter.De inneholder det faktiske halvlederlysemitterende elementet og en individuell PWM-driver. Avhengig av type adresseelement, kan RGB LED være plassert inne i et felles hus eller tas ut og kobles til driverutgangene. Separate lysdioder eller en RGB-enhet kan brukes som lysgiver. Tilførselsspenningen kan også være forskjellig. Sammenlignende egenskaper for vanlige mikrokretser som brukes til å kontrollere fargede lysdioder er vist i tabellen.

Strømforbruket på en meter ved adressebåndet er ganske stort, fordi strømmen brukes ikke bare på gløden av p-n-kryss, men også på byttetapene til PWM-drivere.

Lampeelementanordning

Hver adresserbar LED inneholder et minimum antall pinner:

• U strømforsyning (VDD);
• felles ledning (GND);
• datainngang (DIN);
• datautgang (DOUT).

Dette gjør at elementer med innebygde emittere kan plasseres i 4-pinners pakker (WS2812B).

WS2812B pinout.

Brikker med en ekstern LED-tilkobling vil kreve minst tre flere pinner for å koble til LED-ene.Som et resultat har standardpakken med 8 pinner ett ledig ben, som utviklere kan bruke til andre behov.

WS2818 pinout med ekstra datautgang.

Så designerne av WS2811-brikken brukte en ledig pin for hastighetsbryteren, og WS2818 for backup-datainngangen (BIN).

Sammenkobling av elementer

Alle elementer plassert på lerretet er koblet parallelt med strømforsyning, og i serie via databussen. Kontrollutgangen til en mikrokrets er koblet til inngangen til en annen. Styresignalet fra kontrolleren mates til DIN-utgangen lengst til venstre i henhold til driverkretsen.

Skjema for tilkoblinger av elementer på lerretet.

Det er bedre å drive lysdiodene og mikrokretsene fra en separat enhet, spesielt hvis båndet drives av en annen spenning enn 5 V. Den felles ledningen til kontrolleren og spenningskilden må kobles til.

Utseendet til et stykke tape på WS2812B.

Glødekontroll

Elementene på adressebåndet styres via en seriell buss. Vanligvis er slike busser bygget på en totrådskrets - en strobelinje og en datalinje. Det finnes også slike bånd, men de er mindre vanlige. Og de beskrevne enhetene styres av en enkeltledningskrets. Dette gjorde det mulig å forenkle lerretet, redusere kostnadene. Men dette betales av den lave støyimmuniteten til LED-enheten. Enhver indusert interferens med tilstrekkelig amplitude kan tolkes av driverne som data og lyse uforutsigbart. Under installasjonen må det derfor iverksettes ytterligere tiltak for å beskytte mot forstyrrelser.

Kontrollprotokollen inneholder kommandoer på 24 biter. Null og én er kodet som pulser med samme frekvens, men forskjellig varighet.Hvert element skriver ("låser") sin kommando, etter en pause av en viss varighet, blir kommandoen for neste mikrokrets overført, og så videre langs kjeden. Etter en lengre pause tilbakestilles alle elementene og neste rekke kommandoer overføres. Ulempen med dette prinsippet for å bygge en kontrollbuss er at feilen i en mikrokrets avbryter overføringen av kommandoer videre langs kjeden. Den siste generasjons drivere (WS2818, etc.) har en ekstra inngang (BIN) for å unngå dette problemet.

Les også

Hvordan koble adresserbar LED-stripe WS2812B til Arduino

 

"Running Fire"

Separat vurdering fortjener den såkalte SPI-tapen, som i hverdagen kalles "running fire" på grunn av den vanligste lyseffekten som er bygget på den. Forskjellen mellom et slikt bånd og typene som vurderes er at databussen inneholder to linjer - for data og for klokkepulser. For slike enheter kan du kjøpe en kommersielt produsert kontroller med et sett med effekter, inkludert den nevnte "running fire". Du kan også kontrollere gløden fra konvensjonelle PIC- eller AVR-kontrollere (inkludert Arduino). Fordelen deres er økt støyimmunitet, og ulempen er behovet for å bruke to kontrollerutganger. Dette kan tjene som en begrensning for konstruksjon av komplekse lyssystemer. Også slike enheter er preget av en høyere kostnad.

SPI tape med to-leder styrebuss.

Armaturkoblingsskjema og typiske feil

Ordningen for å slå på multimedieenheter har mye til felles med ordningen med konvensjonelle RGB-lys.Men det er også forskjeller - for å koble den adresserbare LED-stripen riktig til kontrolleren, må du huske på noen få punkter.

1. På grunn av det økte strømforbruket til adressebåndet, er det umulig å drive det fra Arduino-kortet (hvis små segmenter brukes, er det uønsket). I det generelle tilfellet vil det være nødvendig med en egen kilde for strømforsyning (i noen tilfeller kan det være en, men strømkretsene for LED-ene og kontrolleren må lages separat). Men vanlig ledningene (GND) til strømkretsene og Arduino-kortet må kobles til. Ellers vil systemet være ubrukelig.
2. På grunn av redusert støyimmunitet bør lederne som forbinder kontrollerens utgang og nettinngangen holdes så korte som mulig. Det er svært ønskelig at de er det ikke lenger enn 10 cm. Det vil heller ikke være overflødig å koble en kondensator C til kraftledningen for en spenning som overstiger forsyningsspenningen til båndet, og med en kapasitet på 1000 mikrofarad. Det er nødvendig å installere kondensatoren i umiddelbar nærhet av båndet, ideelt sett på kontaktputer.
3. Strimler av tape kan forene sekvensielt. DOUT-utgangen må kobles til DIN-inngangen til neste stykke. Men med en total lengde som overstiger 1 meter, kan en seriell forbindelse ikke brukes - lederne til nettstrømledningene er ikke designet for høy strøm. Og i dette tilfellet er det nødvendig å bruke en parallellkobling av segmentene.
4. Hvis du kobler regulatorutgangen og DIN-inngangen direkte, hvis det oppstår en unormal situasjon i armaturen, kan regulatorutgangen svikte. For å unngå dette må en motstand med motstand på opptil flere hundre ohm plasseres i ledningsbruddet.

Unnlatelse av å følge disse enkle reglene kan føre til at multimediesystemet ikke fungerer eller at dets komponenter svikter.

Les også

Hvordan koble LED til Arduino-kortet

 

Sjekker helsen til adressebåndet

Noen ganger er det behov sjekker armatur for ytelse. Og her kan det oppstå problemer, fordi det ikke vil være mulig å tenne lysdiodene ved å levere strøm til båndet. Det vil heller ikke være mulig å kontrollere brukbarheten med en tester: de maksimale mulighetene i dette tilfellet er å ringe for integriteten til kraftledningene og sammenkoblingene. Derfor er den viktigste måten å oppdage armaturens ytelse på å koble den til kontrolleren.

Hvis det er et lerret med en entråds kontrollbuss, kan du sjekke den adresserbare LED-stripen ved å berøre kontaktputen som styresignalet tilføres med fingeren (når strøm tilføres stripen). Dette kan føre til at en eller flere lysdioder tennes.