Značilnosti povezovanja in krmiljenja naslovljivega LED traku

Uporaba LED diod v svetlobnih elementih daje oblikovalcem opreme skoraj neomejene možnosti. Do nedavnega so bili potrošniki navdušeni nad zmogljivostmi naprav, zgrajenih na osnovi tribarvnih sevalnih elementov (RGB). Danes so se pojavili novi izdelki, katerih potencial se zdi neomejen.

Naslovljivi LED trakovi

Takšna svetlobna naprava je postala naslovni LED trak. Svetlost in razmerje osnovnih barv, kot pri običajni RGB žarnici, se uravnava z metodo impulzno-širinske modulacije, ki se uporablja pri digitalnem nadzoru obremenitve. Temeljna razlika med naslovljivo napravo je v tem, da se vsak svetlobni element krmili ločeno (pri običajnem traku je celoten segment spleta enako osvetljen).

Možnosti naslovljivega LED traku.

Naprava za naslovni trak

Naslovljive LED diode so postale osnova za konstrukcijo takšnih svetlobnih naprav.Vsebujejo dejanski polprevodniški element za oddajanje svetlobe in posamezen gonilnik PWM. Glede na vrsto naslovnega elementa je RGB LED lahko nameščena znotraj skupnega ohišja ali pa se odstrani in priključi na izhode gonilnika. Kot oddajnik svetlobe lahko uporabite ločene LED diode ali sklop RGB. Napajalna napetost je lahko tudi različna. Primerjalne značilnosti običajnih mikrovezij, ki se uporabljajo za krmiljenje barvnih LED, so prikazane v tabeli.

Trenutna poraba enega metra na naslovnem traku je precej velika, saj se moč porabi ne le za sijaj p-n križišč, temveč tudi za preklopne izgube gonilnikov PWM.

Naprava elementa svetilke

Vsaka naslovljiva LED vsebuje najmanjše število nožic:

• U napajalnik (VDD);
• skupna žica (GND);
• vnos podatkov (DIN);
• izhod podatkov (DOUT).

To omogoča namestitev elementov z vgrajenimi oddajniki v 4-pinske pakete (WS2812B).

Pinout WS2812B.

Čipi z zunanjo LED povezavo bodo potrebovali vsaj tri dodatne zatiče za povezavo LED.Kot rezultat, ima standardni paket z 8 nožicami eno prosto nogo, ki jo lahko razvijalci uporabijo za druge potrebe.

Pinout WS2818 z dodatnim izhodom podatkov.

Tako so oblikovalci čipa WS2811 uporabili prosti zatič za stikalo hitrosti in WS2818 za vnos rezervnih podatkov (BIN).

Povezava elementov

Vsi elementi, ki se nahajajo na platnu, so povezani vzporedno z napajalnikom in zaporedno preko podatkovnega vodila. Krmilni izhod enega mikrovezja je povezan z vhodom drugega. Krmilni signal iz krmilnika se dovaja na skrajni levi izhod DIN v skladu z gonilniškim vezjem.

Shema povezav elementov na platnu.

Bolje je, da LED diode in mikrovezja napajate iz ločene enote, še posebej, če se trak napaja z napetostjo, ki ni 5 V. Skupna žica krmilnika in vir napetosti morata biti povezana.

Videz kosa traku na WS2812B.

Nadzor sijaja

Elementi naslovnega traku so krmiljeni preko serijskega vodila. Običajno so takšna vodila zgrajena na dvožičnem vezju - stroboskopi in podatkovni liniji. Obstajajo tudi takšni trakovi, vendar so manj pogosti. In opisane naprave krmili enožilno vezje. To je omogočilo poenostavitev platna, znižanje njegovih stroškov. Toda to se plača z nizko odpornostjo na hrup LED naprave. Vsako inducirano motnjo z zadostno amplitudo lahko vozniki razlagajo kot podatke in zasvetijo nepredvidljivo. Zato je treba med namestitvijo sprejeti dodatne ukrepe za zaščito pred motnjami.

Krmilni protokol vsebuje 24-bitne ukaze. Nič in ena sta kodirani kot impulzi enake frekvence, vendar različnega trajanja.Vsak element zapiše ("zapahne") svoj ukaz, po premoru določenega trajanja se prenese ukaz za naslednje mikrovezje in tako naprej po verigi. Po daljši pavzi se vsi elementi ponastavijo in prenese naslednja serija ukazov. Pomanjkljivost tega načela gradnje krmilnega vodila je, da okvara enega mikrovezja prekine prenos ukazov naprej po verigi. Gonilniki najnovejše generacije (WS2818 itd.) imajo dodaten vhod (BIN), da se izognete tej težavi.

Preberite tudi

Kako povezati naslovni LED trak WS2812B na Arduino

 

"Running Fire"

Ločeno obravnavo si zasluži tako imenovani SPI-trak, ki ga v vsakdanjem življenju zaradi najpogostejšega svetlobnega učinka, ki je zgrajen na njem, imenujemo "teče ogenj". Razlika med takšnim trakom in obravnavanimi vrstami je v tem, da podatkovno vodilo vsebuje dve vrstici - za podatke in za taktne impulze. Za takšne naprave lahko kupite komercialno izdelan krmilnik z naborom učinkov, vključno z omenjenim "tekajočim ognjem". Prav tako lahko nadzirate sijaj iz običajnih krmilnikov PIC ali AVR (vključno z Arduinom). Njihova prednost je povečana odpornost proti hrupu, pomanjkljivost pa potreba po uporabi dveh izhodov krmilnika. To lahko služi kot omejitev pri gradnji kompleksnih svetlobnih sistemov. Tudi za takšne naprave so značilni višji stroški.

SPI trak z dvožičnim krmilnim vodilom.

Shema povezave svetilke in tipične napake

Shema za vklop multimedijskih naprav ima veliko skupnega s shemo običajnih RGB osvetljevalcev.Obstajajo pa tudi razlike - za pravilno povezavo naslovnega LED traku s krmilnikom, morate upoštevati nekaj točk.

1. Zaradi povečane porabe energije naslovnega traku ga ni mogoče napajati iz plošče Arduino (če se uporabljajo majhni segmenti, je to nezaželeno). V splošnem primeru bo za napajanje potreben ločen vir (v nekaterih primerih lahko obstaja, vendar je treba napajalna vezja za LED in krmilnik izdelati ločeno). Ampak pogosta žice (GND) napajalnih vezij in plošče Arduino morajo biti povezane. V nasprotnem primeru bo sistem nedelujoč.
2. Zaradi zmanjšane odpornosti proti hrupu morajo biti vodniki, ki povezujejo izhod krmilnika in spletni vhod, čim krajši. Zelo zaželeno je, da so ne daljši od 10 cm. Prav tako ne bo odveč priključiti kondenzator C na daljnovod za napetost, ki presega napajalno napetost traku, in z zmogljivostjo 1000 mikrofaradov. Kondenzator je treba namestiti v neposredni bližini traku, idealno na kontaktnih ploščicah.
3. Trakovi traku lahko združiti zaporedno. Izhod DOUT mora biti povezan z DIN vhodom naslednjega kosa. Toda pri skupni dolžini, ki presega 1 meter, ni mogoče uporabiti serijske povezave - vodniki spletnih električnih vodov niso zasnovani za visok tok. In v tem primeru je treba uporabiti vzporedno povezavo segmentov.
4. Če neposredno povežete izhod krmilnika in vhod DIN, se lahko v primeru nenormalne situacije v svetilki pojavi izhod krmilnika. Da bi se temu izognili, je treba v prelom žice namestiti upor z uporom do nekaj sto ohmov.

Neupoštevanje teh preprostih pravil lahko privede do nedelovanja večpredstavnostnega sistema ali do okvare njegovih komponent.

Preberite tudi

Kako povezati LED na ploščo Arduino

 

Preverjanje zdravja naslovnega traku

Včasih obstaja potreba čeki svetilka za zmogljivost. In tu lahko nastanejo težave, ker LED diod ne bo mogoče prižgati z napajanjem na trak. Prav tako ne bo mogoče preveriti uporabnosti s testerjem: največje možnosti v tem primeru so zvonjenje za celovitost električnih vodov in povezav. Zato je glavni način za zaznavanje delovanja svetilke povezovanje s krmilnikom.

Če obstaja platno z enožičnim krmilnim vodilom, lahko naslovni LED trak preverite tako, da se s prstom dotaknete kontaktne ploščice, na katero se nanaša krmilni signal (ko je na traku priključeno napajanje). To lahko povzroči, da zasveti ena ali več LED diod.