Funktioner för att ansluta och styra den adresserbara LED-remsan

Användningen av lysdioder i belysningselement ger utrustningsdesigners nästan obegränsade möjligheter. Tills nyligen var konsumenterna fascinerade av funktionerna hos enheter byggda på basis av tri-color radiating element (RGB). Idag har det dykt upp nya produkter vars potential verkar vara obegränsad.

Adresserbara LED-remsor

En sådan belysningsenhet har blivit en adress LED-remsa. Ljusstyrkan och förhållandet mellan grundfärger, som i en konventionell RGB-lampa, regleras av metoden för pulsbreddsmodulering, som används vid digital lastkontroll. Den grundläggande skillnaden mellan den adresserbara enheten är att varje ljusemitterande element styrs separat (för en konventionell tejp är hela segmentet av banan lika upplyst).

Möjligheterna med den adresserbara LED-remsan.

Adressbandenhet

Adresserbara lysdioder blev grunden för konstruktionen av sådana belysningsanordningar.De innehåller själva halvledarljusemitterande elementet och en individuell PWM-drivrutin. Beroende på typen av adresselement kan RGB-lysdioden placeras inuti ett gemensamt hölje eller tas ut och kopplas till drivrutinutgångarna. Separata lysdioder eller en RGB-enhet kan användas som ljussändare. Matningsspänningen kan också vara annorlunda. Jämförande egenskaper för vanliga mikrokretsar som används för att styra färgade lysdioder visas i tabellen.

Strömförbrukningen på en meter av adressbandet är ganska stor, eftersom strömmen inte bara spenderas på glöden av p-n-korsningar, utan också på växlingsförlusterna för PWM-drivrutiner.

Lampelementanordning

Varje adresserbar LED innehåller ett minsta antal stift:

• U strömförsörjning (VDD);
• gemensam tråd (GND);
• dataingång (DIN);
• datautgång (DOUT).

Detta gör att element med inbyggda sändare kan placeras i 4-stiftspaket (WS2812B).

WS2812B pinout.

Chips med en extern LED-anslutning kräver minst tre stift till för att ansluta lysdioderna.Som ett resultat har standardpaketet med 8 stift ett fritt ben, som utvecklare kan använda för andra behov.

WS2818 pinout med extra datautgång.

Så designarna av WS2811-chippet använde ett ledigt stift för hastighetsomkopplaren och WS2818 för backupdataingången (BIN).

Anslutning av element

Alla element som finns på duken är parallellkopplade med strömförsörjning och i serie via databussen. Styrutgången på en mikrokrets är ansluten till ingången på en annan. Styrsignalen från regulatorn matas till DIN-utgången längst till vänster enligt drivkretsen.

Schema för anslutningar av element på duken.

Det är bättre att driva lysdioderna och mikrokretsarna från en separat enhet, särskilt om bandet drivs av en annan spänning än 5 V. Styrenhetens gemensamma ledning och spänningskällan måste anslutas.

Utseendet av en tejpbit på WS2812B.

Glödkontroll

Adressbandets element styrs via en seriell buss. Typiskt är sådana bussar byggda på en tvåtrådskrets - en stroboskoplinje och en datalinje. Det finns också sådana band, men de är mindre vanliga. Och de beskrivna enheterna styrs av en enkeltrådskrets. Detta gjorde det möjligt att förenkla duken, minska dess kostnad. Men detta betalas av den låga brusimmuniteten hos LED-enheten. Alla inducerade störningar med tillräcklig amplitud kan tolkas av förarna som data och lysa oförutsägbart. Därför måste ytterligare åtgärder vidtas under installationen för att skydda mot störningar.

Styrprotokollet innehåller kommandon på 24 bitar. Noll och ett är kodade som pulser med samma frekvens men olika varaktighet.Varje element skriver ("låsar") sitt kommando, efter en paus av en viss varaktighet sänds kommandot för nästa mikrokrets, och så vidare längs kedjan. Efter en längre paus återställs alla element och nästa serie av kommandon sänds. Nackdelen med denna princip att bygga en styrbuss är att felet i en mikrokrets avbryter överföringen av kommandon längre ut i kedjan. Den senaste generationens drivrutiner (WS2818, etc.) har en extra ingång (BIN) för att undvika detta problem.

Läs också

Hur man ansluter adresserbar LED-remsa WS2812B till Arduino

 

"Running Fire"

Separat hänsyn förtjänar den så kallade SPI-tejpen, som i vardagen kallas "running fire" på grund av den vanligaste ljuseffekten som är byggd på den. Skillnaden mellan ett sådant band och de övervägda typerna är att databussen innehåller två linjer - för data och för klockpulser. För sådana enheter kan du köpa en kommersiellt tillverkad kontroller med en uppsättning effekter, inklusive den nämnda "rinnande elden". Du kan också styra glöden från konventionella PIC- eller AVR-kontroller (inklusive Arduino). Deras fördel är ökad brusimmunitet, och nackdelen är behovet av att använda två kontrollerutgångar. Detta kan fungera som en begränsning för konstruktionen av komplexa ljussystem. Sådana enheter kännetecknas också av en högre kostnad.

SPI-tejp med tvåtrådskontrollbuss.

Armaturkopplingsschema och typiska fel

Schemat för att slå på multimediaenheter har mycket gemensamt med schemat för konventionella RGB-belysningsapparater.Men det finns också skillnader - för att korrekt ansluta den adresserbara LED-remsan till kontrollern måste du tänka på några punkter.

1. På grund av adressbandets ökade strömförbrukning är det omöjligt att driva det från Arduino-kortet (om små segment används är det inte önskvärt). I det allmänna fallet kommer en separat källa att krävas för strömförsörjning (i vissa fall kan det finnas en, men strömkretsarna för lysdioderna och styrenheten måste göras separat). Men vanligt ledningarna (GND) till strömkretsarna och Arduino-kortet måste vara anslutna. Annars kommer systemet inte att fungera.
2. På grund av minskad brusimmunitet bör ledarna som ansluter styrenhetens utgång och baningången hållas så korta som möjligt. Det är mycket önskvärt att de är det inte längre än 10 cm. Det kommer inte heller att vara överflödigt att ansluta en kondensator C till kraftledningen för en spänning som överstiger bandets matningsspänning och med en kapacitet på 1000 mikrofarads. Det är nödvändigt att installera kondensatorn i omedelbar närhet av tejpen, helst på kontaktdynor.
3. Remsor av tejp kan förena sekventiellt. DOUT-utgången måste anslutas till DIN-ingången på nästa del. Men med en total längd som överstiger 1 meter kan en seriell anslutning inte användas - ledarna på nätets kraftledningar är inte konstruerade för hög ström. Och i det här fallet är det nödvändigt att tillämpa en parallell anslutning av segmenten.
4. Om du ansluter regulatorutgången och DIN-ingången direkt, om en onormal situation uppstår i armaturen, kan regulatorutgången misslyckas. För att undvika detta måste ett motstånd med ett motstånd på upp till flera hundra ohm placeras i trådbrottet.

Underlåtenhet att följa dessa enkla regler kan leda till att multimediasystemet inte fungerar eller att dess komponenter inte fungerar.

Läs också

Hur man ansluter LED till Arduino-kortet

 

Kontrollerar adressbandets hälsa

Ibland finns det ett behov kontroller armatur för prestanda. Och här kan problem uppstå, eftersom det inte kommer att vara möjligt att tända lysdioderna genom att mata ström till bandet. Det kommer inte heller att vara möjligt att kontrollera användbarheten med en testare: de maximala möjligheterna i detta fall är att ringa för integriteten hos kraftledningarna och sammankopplingarna. Därför är det huvudsakliga sättet att upptäcka armaturens prestanda att ansluta den till styrenheten.

Om det finns en duk med en entrådig styrbuss, kan du kontrollera den adresserbara LED-remsan genom att röra fingret mot kontaktplattan som styrsignalen appliceras på (när strömmen tillförs remsan). Detta kan göra att en eller flera lysdioder tänds.