Vlastnosti připojení a ovládání adresovatelného LED pásku

Použití LED v osvětlovacích prvcích poskytuje návrhářům zařízení téměř neomezené možnosti. Až donedávna byli spotřebitelé fascinováni schopnostmi zařízení postavených na bázi tříbarevných radiačních prvků (RGB). Dnes se objevily nové produkty, jejichž potenciál se zdá být neomezený.

Adresovatelné LED pásky

Takovým osvětlovacím zařízením se stal adresní LED pásek. Jas a poměr základních barev, jako u klasické RGB lampy, jsou regulovány metodou pulzně-šířkové modulace, která se používá při digitální regulaci zátěže. Zásadní rozdíl mezi adresovatelným zařízením je v tom, že každý prvek vyzařující světlo je ovládán samostatně (u běžné pásky je celý segment pásu osvětlen rovnoměrně).

Možnosti adresovatelného LED pásku.

Adresní páskové zařízení

Základem pro konstrukci takových osvětlovacích zařízení se staly adresovatelné LED diody.Obsahují vlastní polovodičový prvek vyzařující světlo a individuální PWM budič. V závislosti na typu adresního prvku může být RGB LED umístěna uvnitř společného pouzdra nebo může být vyjmuta a připojena k výstupům driveru. Jako světelný zářič lze použít samostatné LED nebo sestavu RGB. Napájecí napětí může být také různé. Srovnávací charakteristiky běžných mikroobvodů používaných k ovládání barevných LED diod jsou uvedeny v tabulce.

Spotřeba proudu jednoho metru adresním páskem je poměrně velká, protože výkon se nevynakládá pouze na žhavení p-n přechodů, ale také na spínací ztráty PWM ovladačů.

Zařízení světelného prvku

Každá adresovatelná LED obsahuje minimální počet pinů:

• U napájení (VDD);
• společný vodič (GND);
• zadávání dat (DIN);
• datový výstup (DOUT).

To umožňuje umístit prvky s vestavěnými emitory do 4pinových pouzder (WS2812B).

Pinout WS2812B.

Čipy s externím připojením LED budou vyžadovat alespoň tři další piny pro připojení LED.Díky tomu má standardní balení s 8 piny jednu volnou nohu, kterou mohou vývojáři využít pro jiné potřeby.

Pinout WS2818 s dodatečným výstupem dat.

Návrháři čipu WS2811 tedy použili volný kolík pro přepínač rychlosti a WS2818 pro vstup záložních dat (BIN).

Spojení prvků

Všechny prvky umístěné na plátně jsou zapojeny paralelně napájením a sériově přes datovou sběrnici. Řídící výstup jednoho mikroobvodu je spojen se vstupem druhého. Řídicí signál z regulátoru je přiváděn na levý výstup DIN podle obvodu budiče.

Schéma spojů prvků na plátně.

LED a mikroobvody je lepší napájet ze samostatné jednotky, zvláště pokud je páska napájena jiným napětím než 5 V. Společný vodič ovladače a zdroje napětí musí být propojeny.

Vzhled kusu pásky na WS2812B.

Ovládání žhavení

Prvky adresní pásky jsou ovládány přes sériovou sběrnici. Typicky jsou takové sběrnice postaveny na dvouvodičovém obvodu - zábleskové lince a datové lince. Existují i ​​takové pásky, ale jsou méně časté. A popsaná zařízení jsou ovládána jednovodičovým obvodem. To umožnilo zjednodušit plátno, snížit jeho náklady. To je ale zaplaceno nízkou šumovou odolností LED zařízení. Jakékoli indukované rušení s dostatečnou amplitudou může být ovladači interpretováno jako data a neočekávaně se rozsvítí. Proto je třeba během instalace přijmout další opatření na ochranu před rušením.

Řídicí protokol obsahuje příkazy o délce 24 bitů. Nula a jednička jsou zakódovány jako pulsy stejné frekvence, ale různé doby trvání.Každý prvek zapíše („zablokuje“) svůj příkaz, po pauze na určitou dobu se vyšle příkaz pro další mikroobvod a tak dále v řetězci. Po delší pauze se všechny prvky resetují a je vyslána další série příkazů. Nevýhodou tohoto principu stavby řídicí sběrnice je, že výpadek jednoho mikroobvodu přeruší přenos povelů dále po řetězci. Ovladače nejnovější generace (WS2818 atd.) mají další vstup (BIN), aby se tomuto problému předešlo.

Přečtěte si také

Jak připojit adresovatelný LED pásek WS2812B k Arduinu

 

"Běžící oheň"

Samostatnou úvahu si zaslouží takzvaná SPI-páska, která se v každodenním životě nazývá „běžící oheň“ kvůli nejběžnějšímu světelnému efektu, který je na ní postaven. Rozdíl mezi takovou páskou a uvažovanými typy je v tom, že datová sběrnice obsahuje dvě linky - pro data a pro hodinové impulsy. K takovým zařízením lze zakoupit komerčně vyráběný ovladač se sadou efektů, včetně zmíněného „běžícího ohně“. Můžete také ovládat záři z konvenčních ovladačů PIC nebo AVR (včetně Arduina). Jejich výhodou je zvýšená odolnost proti rušení a nevýhodou nutnost použití dvou výstupů regulátoru. To může sloužit jako omezení pro konstrukci složitých světelných systémů. Taková zařízení se také vyznačují vyšší cenou.

Páska SPI s dvouvodičovou řídicí sběrnicí.

Schéma zapojení svítidel a typické chyby

Schéma zapínání multimediálních zařízení má mnoho společného se schématem běžných RGB iluminátorů.Existují ale také rozdíly - pro správné připojení adresovatelného LED pásku k ovladači je třeba mít na paměti několik bodů.

1. Kvůli zvýšené spotřebě adresní pásky je nemožné ji napájet z desky Arduino (při použití malých segmentů je to nežádoucí). V obecném případě bude pro napájení vyžadován samostatný zdroj (v některých případech může být, ale napájecí obvody pro LED a regulátor musí být vyrobeny samostatně). Ale běžné musí být zapojeny vodiče (GND) silových obvodů a desky Arduino. V opačném případě bude systém nefunkční.
2. Kvůli snížené odolnosti proti rušení by měly být vodiče spojující výstup regulátoru a webový vstup co nejkratší. Je velmi žádoucí, aby byly ne delší než 10 cm. Také nebude zbytečné připojit kondenzátor C k elektrickému vedení pro napětí přesahující napájecí napětí pásky a s kapacitou 1000 mikrofaradů. Kondenzátor je nutné instalovat v bezprostřední blízkosti pásku, ideálně na kontaktní plošky.
3. Proužky pásky mohou sjednotit postupně. Výstup DOUT musí být připojen k DIN vstupu dalšího kusu. Ale při celkové délce přesahující 1 metr nelze použít sériové zapojení - vodiče pavučinového elektrického vedení nejsou dimenzovány na vysoký proud. A v tomto případě je nutné aplikovat paralelní spojení segmentů.
4. Pokud propojíte výstup regulátoru a vstup DIN přímo, dojde k abnormální situaci ve svítidle, výstup regulátoru může selhat. Aby se tomu zabránilo, musí být do přerušení vodiče umístěn odpor s odporem až několik set ohmů.

Nedodržení těchto jednoduchých pravidel může vést k nefunkčnosti multimediálního systému nebo k selhání jeho součástí.

Přečtěte si také

Jak připojit LED k desce Arduino

 

Kontrola stavu pásky s adresou

Někdy je potřeba kontroly svítidlo pro výkon. A zde mohou nastat problémy, protože nebude možné rozsvítit LEDky napájením pásku. Rovněž nebude možné ověřit provozuschopnost pomocí testeru: maximální možností je v tomto případě zvonit na integritu elektrického vedení a propojení. Proto je hlavním způsobem, jak zjistit výkon svítidla, jeho připojení k ovladači.

Je-li k dispozici plátno s jednovodičovou ovládací sběrnicí, můžete adresovatelný LED pásek zkontrolovat dotykem prstu na kontaktní plošku, na kterou je přiveden řídicí signál (když je pásek připojen k napájení). To může způsobit rozsvícení jedné nebo více LED diod.