Vlastnosti připojení a ovládání adresovatelného LED pásku

Použití LED v prvcích svítidel dává konstruktérům zařízení prakticky neomezené možnosti. Donedávna byli spotřebitelé fascinováni možnostmi zařízení založených na tříbarevných (RGB) vyzařovacích prvcích. Dnes se objevily nové produkty, jejichž možnosti využití se zdají být neomezené.

Adresovatelné LED pásky

Takovým osvětlovacím zařízením se stala adresovatelná LED páska. Jas a základní barevný poměr se stejně jako u běžného osvětlení RGB reguluje pomocí pulzně šířkové modulace, která se používá při digitálním řízení zátěže. Zásadní rozdíl oproti adresovatelnému zařízení spočívá v tom, že každý prvek vyzařující světlo je ovládán samostatně (u běžného pásku vyzařuje stejný světelný tok celý úsek pásku).

Možnosti adresovatelného LED pásku.

Konstrukce adresovatelného pásu

Základem těchto osvětlovačů jsou adresovatelné LED diody. Obsahují polovodičový prvek vyzařující světlo a samostatný PWM ovladač. V závislosti na typu adresovatelného prvku může být RGB LED umístěna uvnitř společného krytu nebo může být namontována venku a připojena k vývodům ovladače. Jako světelný zářič lze použít samostatné LED diody nebo sestavu RGB. Napájecí napětí se může lišit. Srovnávací charakteristiky běžných čipů používaných k řízení barevných LED jsou uvedeny v následující tabulce.

Proudová spotřeba jednoho metru adresovatelného pásku je poměrně vysoká, protože energie se spotřebovává nejen na žhavení p-n přechodu, ale také na spínací ztráty PWM ovladačů.

Konstrukce prvku svítidla

Každá adresovatelná LED obsahuje minimální počet pinů:

• Napájení U (VDD);
• společný vodič (GND);;
• vstup dat (DIN);
• datový výstup (DOUT).

Díky tomu lze prvky s integrovanými zářiči umístit do 4pólových pouzder (WS2812B).

Přiřazení pinů WS2812B.

U čipů s externím připojením LED budou pro připojení LED potřeba minimálně tři další piny. Zůstává tak standardní osmipinové pouzdro s jedním volným pinem pro jiné použití.

Přiřazení pinů WS2818 s dalším datovým výstupem.

Například čipy WS2811 využívají volný pin pro rychlostní spínač a WS2818 pro redundantní datový vstup (BIN).

Propojení prvků

Všechny prvky umístěné na plátně jsou zapojeny paralelně na napájení a sériově na datovou sběrnici. Řídicí výstup jednoho čipu je připojen ke vstupu druhého. Řídicí signál z řídicí jednotky je přiveden na pin DIN ovladače, který je na obrázku zobrazen nejvíce vlevo.

Schéma propojení prvků na plátně.

LED diody a mikroobvody je lepší napájet ze samostatné jednotky, zejména pokud je lišta napájena jiným napětím než 5 V. Společný vodič regulátoru a zdroje napětí musí být propojen.

Vzhled páskové části na WS2812B.

Řízení záře

Prvky adresovatelné pásky jsou ovládány prostřednictvím sériové sběrnice. Obvykle jsou takové sběrnice konstruovány ve dvouvodičovém schématu - hradlovací linka a datová linka. Tyto stuhy jsou také k dispozici, ale jsou méně časté. A popsaná zařízení jsou řízena jednovodičovým obvodem. To umožnilo web zjednodušit a zlevnit. To je však vykoupeno nízkou odolností zařízení LED vůči šumu. Jakýkoli indukovaný šum s dostatečnou amplitudou mohou ovladače interpretovat jako data a nepředvídatelně osvětlovat. Proto je třeba při instalaci přijmout další opatření na ochranu před rušením.

Řídicí protokol obsahuje příkazy o délce 24 bitů. Nula a jednička jsou zakódovány jako impulsy stejné frekvence, ale různého trvání. Každá součástka uloží (latuje) svůj vlastní příkaz, po určité pauze se odešle příkaz pro další čip a tak dále po řetězci. Po delší pauze se všechny prvky vynulují a přenese se další série příkazů. Nevýhodou tohoto principu řídicí sběrnice je, že porucha jednoho čipu přeruší přenos příkazů dále v řetězci. Nejnovější generace ovladačů (WS2818 atd.) mají dodatečný vstup (BIN), aby se tomuto problému vyhnuly.

Přečtěte si také

Jak připojit adresovatelný LED pásek WS2812B k Arduinu

 

"Běžící oheň"

Samostatnou pozornost je třeba věnovat takzvanému SPI-tape, kterému se v domácnosti říká "běžící oheň" kvůli nejčastějšímu světelnému efektu, který vytváří. Rozdíl mezi takovou páskou a uvažovanými typy je v tom, že datová sběrnice obsahuje dvě linky - pro data a pro hodinové impulsy. Pro taková zařízení lze zakoupit průmyslově vyráběný regulátor se sadou efektů, včetně výše zmíněného "běžícího ohně". Žhavení je možné ovládat i z běžných řídicích jednotek PIC nebo AVR (včetně Arduina). Výhodou je vyšší odolnost proti šumu, ale nevýhodou je nutnost použít dva výstupy regulátoru. To může být omezením pro konstrukci složitých osvětlovacích systémů. Pro tato zařízení je také charakteristická vyšší cena.

Páska SPI s dvouvodičovou řídicí sběrnicí.

Schéma zapojení svítidla a typické chyby

Schéma připojení multimediálních zařízení má mnoho společného se schématem běžných RGB-světel. Existují však rozdíly - pro správné připojení adresovatelného LED pásku k řídicí jednotce je třeba mít na paměti několik bodů.

1. Vzhledem k vysoké spotřebě energie adresovatelného pásku jej nelze napájet z desky Arduino (pokud použijete malé sekce - není to žádoucí). V obecném případě potřebujete pro organizaci napájení samostatný zdroj (v některých případech může být jeden, ale napájecí obvod pro LED a regulátor musí být vyroben samostatně). Ale společné vodiče (GND) napájecího zdroje a desky Arduino musí být propojeny.. Jinak systém nebude fungovat.
2. Kvůli snížené odolnosti proti šumu by měly být vodiče spojující výstup regulátoru a vstup webu co nejkratší. Je velmi žádoucí, aby byly kratší než 10 cm. Není také zbytečné připojit k napájecímu vedení kondenzátor C s napětím vyšším, než je napájecí napětí pásu, a s kapacitou 1000 µF nebo vyšší. Kondenzátor musí být nainstalován v bezprostřední blízkosti pásky, nejlépe na kontaktní plošky.
3. Úseky pásky mohou být Připojení pásků v sérii. Výstup DOUT musí být připojen ke vstupu DIN dalšího kusu. Pokud však celková délka přesahuje 1 m, nelze sériové zapojení použít - vodiče síťového vedení nejsou konstruovány na vysoké proudy. V tomto případě je nutné použít také paralelní připojení.
4. Pokud jsou výstup regulátoru a vstup DIN propojeny přímo, může dojít k výpadku výstupu regulátoru, pokud ve svítidle nastane nestandardní situace. Abyste tomu zabránili, je třeba ke kabelu připojit odpor o hodnotě až několika set ohmů.

Nedodržení těchto jednoduchých pravidel může vést k nesprávné funkci multimediálního systému nebo k poruše jeho součástí.

Přečtěte si také

Jak připojit LED k desce Arduino

 

Kontrola funkčnosti adresního proužku

Někdy je nutné zkontrolovat Někdy je třeba zkontrolovat, zda pásek správně funguje. I zde mohou nastat problémy, protože LED diody není možné rozsvítit přivedením napájení na pásek. Rovněž není možné zkontrolovat funkčnost pomocí testeru: maximální možností je v tomto případě zkouška spojitosti napájecích vedení a propojení mezi prvky. Proto je hlavním způsobem, jak zjistit, zda svítidlo funguje, jeho připojení k řídicí jednotce.

Pokud je k dispozici jednovodičový řídicí pásek, je možné adresovatelný LED pásek otestovat tak, že se prstem dotknete kontaktní plošky, na kterou je přiveden řídicí signál (když je pásek pod napětím). To může způsobit rozsvícení jedné nebo více diod LED.

Adresovatelná LED diodapáska Má řádově vyšší multimediální schopnosti než ostatní LED zařízení. Abyste se vyhnuli zklamání a zbytečným finančním ztrátám, stačí pochopit ovládání a zapamatovat si několik jednoduchých pojmů.