Vlastnosti pripojenia a ovládania adresovateľného LED pásu

Použitie LED diód v osvetľovacích prvkoch poskytuje dizajnérom zariadení takmer neobmedzené možnosti. Spotrebitelia boli donedávna fascinovaní možnosťami zariadení postavených na báze trojfarebných vyžarujúcich prvkov (RGB). Dnes sa objavili nové produkty, ktorých potenciál sa zdá byť neobmedzený.

Adresovateľné LED pásy

Takéto osvetľovacie zariadenie sa stalo adresným LED pásikom. Jas a pomer základných farieb, ako v bežnej RGB lampe, sú regulované metódou pulzovo-šírkovej modulácie, ktorá sa používa pri digitálnom riadení záťaže. Zásadný rozdiel medzi adresovateľným zariadením je v tom, že každý prvok vyžarujúci svetlo je ovládaný samostatne (pri bežnej páske je rovnomerne osvetlený celý segment pásu).

Možnosti adresovateľného LED pásika.

Adresa páskového zariadenia

Adresovateľné LED diódy sa stali základom pre konštrukciu takýchto osvetľovacích zariadení.Obsahujú skutočný polovodičový prvok vyžarujúci svetlo a individuálny budič PWM. V závislosti od typu adresného prvku môže byť RGB LED umiestnená vo vnútri spoločného krytu alebo môže byť vybratá a pripojená k výstupom ovládača. Ako svetelný žiarič možno použiť samostatné LED diódy alebo zostavu RGB. Napájacie napätie môže byť tiež odlišné. Porovnávacie charakteristiky bežných mikroobvodov používaných na ovládanie farebných LED diód sú uvedené v tabuľke.

Spotreba prúdu jedného merača adresnou páskou je pomerne veľká, pretože výkon sa nevynakladá len na žiaru p-n prechodov, ale aj na spínacie straty PWM ovládačov.

Zariadenie svetelného prvku

Každá adresovateľná LED obsahuje minimálny počet pinov:

• U napájanie (VDD);
• spoločný vodič (GND);
• zadávanie údajov (DIN);
• dátový výstup (DOUT).

To umožňuje umiestniť prvky so zabudovanými žiaričmi do 4-pinových puzdier (WS2812B).

Pinout WS2812B.

Čipy s externým pripojením LED budú vyžadovať aspoň tri ďalšie kolíky na pripojenie LED.Výsledkom je, že štandardné balenie s 8 pinmi má jednu voľnú nohu, ktorú môžu vývojári použiť na iné potreby.

Pinout WS2818 s dodatočným výstupom dát.

Takže dizajnéri čipu WS2811 použili voľný kolík pre prepínač rýchlosti a WS2818 pre záložný dátový vstup (BIN).

Spojenie prvkov

Všetky prvky umiestnené na plátne sú zapojené paralelne napájaním a sériovo cez dátovú zbernicu. Riadiaci výstup jedného mikroobvodu je pripojený k vstupu druhého. Riadiaci signál z ovládača sa privádza na ľavý výstup DIN podľa obvodu budiča.

Schéma spojení prvkov na plátne.

Je lepšie napájať LED a mikroobvody zo samostatnej jednotky, najmä ak je páska napájaná iným napätím ako 5 V. Spoločný vodič ovládača a zdroj napätia musia byť prepojené.

Vzhľad kúska pásky na WS2812B.

Ovládanie žiary

Prvky adresnej pásky sú riadené cez sériovú zbernicu. Typicky sú takéto zbernice postavené na dvojvodičovom okruhu - zábleskovej linke a dátovej linke. Existujú aj také pásky, ale sú menej bežné. A opísané zariadenia sú riadené jednovodičovým obvodom. To umožnilo zjednodušiť plátno a znížiť jeho náklady. Za to sa ale platí nízkou odolnosťou LED zariadenia voči rušeniu. Akékoľvek indukované rušenie s dostatočnou amplitúdou môžu vodiči interpretovať ako údaje a nepredvídateľne sa rozsvietia. Preto je potrebné počas inštalácie prijať dodatočné opatrenia na ochranu pred rušením.

Riadiaci protokol obsahuje 24-bitové príkazy. Nula a jedna sú zakódované ako impulzy rovnakej frekvencie, ale rôzneho trvania.Každý prvok zapíše ("zablokuje") svoj príkaz, po prestávke s určitým trvaním sa odošle príkaz pre ďalší mikroobvod a tak ďalej pozdĺž reťazca. Po dlhšej prestávke sa všetky prvky vynulujú a odošle sa ďalšia séria príkazov. Nevýhodou tohto princípu budovania riadiacej zbernice je, že porucha jedného mikroobvodu preruší prenos príkazov ďalej po reťazci. Ovládače najnovšej generácie (WS2818 atď.) majú dodatočný vstup (BIN), aby sa predišlo tomuto problému.

Prečítajte si tiež

Ako pripojiť adresovateľný LED pásik WS2812B k Arduinu

 

"Beží oheň"

Samostatnú pozornosť si zaslúži takzvaná SPI-páska, ktorá sa v každodennom živote nazýva „bežiaci oheň“ kvôli najbežnejšiemu svetelnému efektu, ktorý je na nej postavený. Rozdiel medzi takouto páskou a uvažovanými typmi je v tom, že dátová zbernica obsahuje dve linky - pre dáta a pre hodinové impulzy. K takýmto zariadeniam si môžete zakúpiť komerčne vyrábaný ovládač so sadou efektov, vrátane spomínaného „bežiaceho ohňa“. Môžete tiež ovládať žiaru z konvenčných ovládačov PIC alebo AVR (vrátane Arduina). Ich výhodou je zvýšená odolnosť voči rušeniu a nevýhodou nutnosť použitia dvoch výstupov regulátora. To môže slúžiť ako obmedzenie pre konštrukciu zložitých svetelných systémov. Takéto zariadenia sa tiež vyznačujú vyššími nákladmi.

Páska SPI s dvojvodičovou riadiacou zbernicou.

Schéma zapojenia svietidla a typické chyby

Schéma zapínania multimediálnych zariadení má veľa spoločného so schémou bežných RGB iluminátorov.Existujú však aj rozdiely - pre správne pripojenie adresovateľného LED pásu k ovládaču je potrebné mať na pamäti niekoľko bodov.

1. Kvôli zvýšenej spotrebe adresnej pásky je nemožné ju napájať z dosky Arduino (ak sú použité malé segmenty, je to nežiaduce). Vo všeobecnosti bude pre napájanie potrebný samostatný zdroj (v niektorých prípadoch môže byť jeden, ale napájacie obvody pre LED a ovládač musia byť vyrobené samostatne). Ale bežné musia byť pripojené vodiče (GND) napájacích obvodov a dosky Arduino. V opačnom prípade bude systém nefunkčný.
2. Kvôli zníženej odolnosti voči rušeniu by mali byť vodiče spájajúce výstup regulátora a webový vstup čo najkratšie. Je veľmi žiaduce, aby boli nie dlhšie ako 10 cm. Tiež nebude zbytočné pripojiť kondenzátor C k elektrickému vedeniu pre napätie presahujúce napájacie napätie pásky a s kapacitou 1 000 mikrofaradov. Kondenzátor je potrebné inštalovať v bezprostrednej blízkosti pásky, ideálne na kontaktné plôšky.
3. Pásky pásky môžu spojiť postupne. Výstup DOUT musí byť pripojený k DIN vstupu ďalšieho kusu. Ale pri celkovej dĺžke presahujúcej 1 meter nie je možné použiť sériové pripojenie - vodiče sieťových vedení nie sú dimenzované na vysoký prúd. A v tomto prípade je potrebné použiť paralelné spojenie segmentov.
4. Ak pripojíte výstup ovládača a vstup DIN priamo, ak sa vo svietidle vyskytne abnormálna situácia, výstup ovládača môže zlyhať. Aby sa tomu zabránilo, musí byť do prerušenia drôtu umiestnený odpor s odporom až niekoľko stoviek ohmov.

Nedodržanie týchto jednoduchých pravidiel môže viesť k nefunkčnosti multimediálneho systému alebo k poruche jeho komponentov.

Prečítajte si tiež

Ako pripojiť LED k doske Arduino

 

Kontrola stavu pásky s adresou

Niekedy je to potrebné kontroly svietidlo pre výkon. A tu môžu vzniknúť problémy, pretože nebude možné rozsvietiť LED napájaním pásky. Tiež nebude možné skontrolovať prevádzkyschopnosť pomocou testera: v tomto prípade sú maximálne možnosti zvonenia na integritu elektrických vedení a prepojení. Preto je hlavným spôsobom, ako zistiť výkon svietidla, jeho pripojenie k ovládaču.

Ak je k dispozícii plátno s jednovodičovou riadiacou zbernicou, môžete adresovateľný LED pásik skontrolovať dotykom prsta na kontaktnú plôšku, na ktorú je privedený riadiaci signál (keď je pásik privedený napájanie). Môže to spôsobiť rozsvietenie jednej alebo viacerých LED diód.