Kenmerken van het aansluiten en besturen van de adresseerbare LED-strip

Het gebruik van LED's in verlichtingselementen biedt ontwerpers van apparatuur bijna onbeperkte mogelijkheden. Tot voor kort waren consumenten gefascineerd door de mogelijkheden van apparaten die zijn gebouwd op basis van driekleurige stralingselementen (RGB). Vandaag zijn er nieuwe producten verschenen waarvan het potentieel onbeperkt lijkt.

Adresseerbare LED-strips

Zo'n verlichtingsinrichting is een adres-ledstrip geworden. De helderheid en verhouding van basiskleuren, zoals bij een conventionele RGB-lamp, worden geregeld door de methode van pulsbreedtemodulatie, die wordt gebruikt bij digitale belastingsregeling. Het fundamentele verschil tussen het adresseerbare apparaat is dat elk lichtgevend element afzonderlijk wordt bestuurd (voor een conventionele tape is het hele segment van het web gelijk verlicht).

Mogelijkheden van de adresseerbare ledstrip.

Adresbandapparaat

Adresseerbare LED's werden de basis voor de constructie van dergelijke verlichtingsapparaten.Ze bevatten het eigenlijke lichtemitterende element van de halfgeleider en een individuele PWM-driver. Afhankelijk van het type adreselement kan de RGB-LED in een gemeenschappelijke behuizing worden geplaatst of worden verwijderd en op de driveruitgangen worden aangesloten. Aparte LED's of een RGB-assemblage kunnen als lichtzender worden gebruikt. Ook de voedingsspanning kan verschillen. Vergelijkende kenmerken van gemeenschappelijke microschakelingen die worden gebruikt om gekleurde LED's aan te sturen, worden weergegeven in de tabel.

Het stroomverbruik van één meter door de adresband is vrij groot, omdat het vermogen niet alleen wordt besteed aan de gloed van pn-knooppunten, maar ook aan de schakelverliezen van PWM-stuurprogramma's.

Lampelement apparaat

Elke adresseerbare LED bevat een minimum aantal pinnen:

• U-voeding (VDD);
• gemeenschappelijke draad (GND);
• gegevensinvoer (DIN);
• gegevensuitvoer (DOUT).

Hierdoor kunnen elementen met ingebouwde emitters in 4-pins pakketten (WS2812B) worden geplaatst.

WS2812B pinout.

Chips met een externe LED-aansluiting hebben minimaal drie extra pinnen nodig om de LED's aan te sluiten.Hierdoor heeft het standaardpakket met 8 pinnen één vrije poot, die ontwikkelaars voor andere behoeften kunnen gebruiken.

WS2818 pinout met extra data-uitgang.

Dus de ontwerpers van de WS2811-chip gebruikten een vrije pin voor de snelheidsschakelaar en WS2818 voor de back-upgegevensinvoer (BIN).

Verbinding van elementen

Alle elementen op het canvas zijn parallel geschakeld via voeding en in serie via de databus. De stuuruitgang van de ene microschakeling is verbonden met de ingang van een andere. Het stuursignaal van de controller wordt naar de meest linkse DIN-uitgang gestuurd volgens het stuurcircuit.

Schema van verbindingen van elementen op het canvas.

Het is beter om de LED's en microschakelingen van een aparte eenheid te voorzien, vooral als de tape wordt gevoed door een andere spanning dan 5 V. De gemeenschappelijke draad van de controller en de spanningsbron moeten worden aangesloten.

Het uiterlijk van een stukje tape op de WS2812B.

Gloei controle

De elementen van de adresband worden aangestuurd via een seriële bus. Typisch zijn dergelijke bussen gebouwd op een tweedraads circuit - een stroboscooplijn en een datalijn. Er zijn ook dergelijke banden, maar ze komen minder vaak voor. En de beschreven apparaten worden bestuurd door een enkeldraads circuit. Dit maakte het mogelijk om het canvas te vereenvoudigen en de kosten te verlagen. Maar dit wordt betaald door de lage ruisimmuniteit van het LED-apparaat. Elke geïnduceerde interferentie met voldoende amplitude kan door de drivers worden geïnterpreteerd als data en onvoorspelbaar oplichten. Daarom moeten tijdens de installatie aanvullende maatregelen worden genomen om te beschermen tegen interferentie.

Het besturingsprotocol bevat commando's van 24 bits. Nul en één worden gecodeerd als pulsen met dezelfde frequentie maar met een verschillende duur.Elk element schrijft ("vergrendelt") zijn commando, na een pauze van een bepaalde duur wordt het commando voor de volgende microschakeling verzonden, enzovoort langs de keten. Na een langere pauze worden alle elementen gereset en wordt de volgende reeks commando's verzonden. Het nadeel van dit principe van het bouwen van een besturingsbus is dat het uitvallen van één microschakeling de overdracht van opdrachten verderop in de keten onderbreekt. De nieuwste generatie drivers (WS2818, etc.) hebben een extra ingang (BIN) om dit probleem te voorkomen.

Lees ook

Adresseerbare LED-strip WS2812B verbinden met Arduino

 

"Lopend vuur"

Aparte overweging verdient de zogenaamde SPI-tape, die in het dagelijks leven "running fire" wordt genoemd vanwege het meest voorkomende lichteffect dat erop is gebouwd. Het verschil tussen een dergelijke band en de beschouwde typen is dat de databus twee lijnen bevat - voor data en voor klokpulsen. Voor dergelijke apparaten kunt u een commercieel vervaardigde controller kopen met een reeks effecten, waaronder het genoemde "running fire". U kunt de gloed ook regelen vanaf conventionele PIC- of AVR-controllers (inclusief Arduino). Hun voordeel is een verhoogde ruisimmuniteit en het nadeel is de noodzaak om twee controlleruitgangen te gebruiken. Dit kan als beperking dienen bij de constructie van complexe lichtsystemen. Dergelijke apparaten worden ook gekenmerkt door hogere kosten.

SPI tape met tweedraads stuurbus.

Aansluitschema armatuur en typische fouten

Het schema voor het inschakelen van multimedia-apparaten heeft veel gemeen met het schema van conventionele RGB-illuminators.Maar er zijn ook verschillen - om de adresseerbare ledstrip correct op de controller aan te sluiten, moet je op een paar punten letten.

1. Vanwege het verhoogde stroomverbruik van de adrestape is het onmogelijk om deze van stroom te voorzien vanaf het Arduino-bord (als kleine segmenten worden gebruikt, is dit ongewenst). In het algemene geval zal een aparte bron nodig zijn voor de voeding (in sommige gevallen kan er een zijn, maar de stroomcircuits voor de LED's en de controller moeten apart worden gemaakt). maar gewoon de draden (GND) van de stroomcircuits en het Arduino-bord moeten zijn aangesloten. Anders is het systeem onbruikbaar.
2. Vanwege de verminderde ruisimmuniteit moeten de geleiders die de controlleruitgang en de webingang verbinden zo kort mogelijk worden gehouden. Het is zeer wenselijk dat ze niet langer dan 10cm. Het is ook niet overbodig om een ​​condensator C op de voedingslijn aan te sluiten voor een spanning die de voedingsspanning van de band overschrijdt, en met een capaciteit van 1000 microfarads. Het is noodzakelijk om de condensator in de onmiddellijke nabijheid van de tape te installeren, idealiter op contactvlakken.
3. Stroken tape kunnen verenigen achtereenvolgens. De DOUT-uitgang moet worden aangesloten op de DIN-ingang van het volgende stuk. Maar met een totale lengte van meer dan 1 meter, kan een seriële verbinding niet worden gebruikt - de geleiders van de webstroomleidingen zijn niet ontworpen voor hoge stroomsterkte. En in dit geval is het noodzakelijk om een ​​parallelle verbinding van de segmenten toe te passen.
4. Als u de uitgang van de controller en de DIN-ingang rechtstreeks aansluit en er zich een abnormale situatie voordoet in de armatuur, kan de uitgang van de controller uitvallen. Om dit te voorkomen moet in de draadbreuk een weerstand worden geplaatst met een weerstand tot enkele honderden ohms.

Het niet naleven van deze eenvoudige regels kan leiden tot het onbruikbaar maken van het multimediasysteem of tot het uitvallen van de onderdelen ervan.

Lees ook

Hoe LED op Arduino-bord aan te sluiten

 

De status van de adrestape controleren

Soms is er behoefte aan cheques armatuur voor prestaties. En hier kunnen problemen ontstaan, omdat het niet mogelijk zal zijn om de LED's te verlichten door de tape van stroom te voorzien. Ook zal het niet mogelijk zijn om de bruikbaarheid met een tester te controleren: de maximale mogelijkheden zijn in dit geval bellen voor de integriteit van de hoogspanningslijnen en interconnecties. Daarom is de belangrijkste manier om de prestaties van de armatuur te detecteren, deze aan te sluiten op de controller.

Als er een canvas is met een enkeldraads besturingsbus, kunt u de adresseerbare LED-strip controleren door met uw vinger het contactvlak aan te raken waarop het besturingssignaal wordt toegepast (wanneer de strip wordt gevoed). Hierdoor kunnen één of meerdere LED's gaan branden.