Funktioner ved tilslutning og styring af adresserbare LED-strimler

Brugen af LED'er i armaturelementer giver designere af udstyr stort set ubegrænsede muligheder. Indtil for nylig har forbrugerne været fascineret af mulighederne i apparater baseret på trefarvede (RGB) lyselementer. I dag er der opstået nye produkter, hvis anvendelsesmuligheder synes ubegrænsede.

Adresserbare LED-strips

En sådan belysningsanordning er blevet en LED-bånd adresserbar. Lysstyrken og det grundlæggende farveforhold reguleres som i en konventionel RGB-belysning ved hjælp af pulsbreddemodulation, som anvendes i digital belastningsstyring. Den væsentligste forskel i forhold til den adresserbare anordning er, at hvert lysemitterende element styres separat (en konventionel strimmel lyser hele strimmelafsnittet på samme måde).

Muligheder for adresserbar LED-strimmel.

Konstruktion af en adresserbar strimmel

Adresserbare LED'er er grundlaget for disse belysningsenheder. De indeholder et lysemitterende halvlederelement og en individuel PWM-driver. Afhængigt af typen af adresserbart element kan RGB LED'en være placeret i et fælles kabinet eller monteret udefra og tilsluttet driverens pins. Der kan anvendes separate lysdioder eller en RGB-enhed som lysudsender. Forsyningsspændingerne kan også variere. Sammenlignende egenskaber for almindelige chips, der anvendes til at drive farvede lysdioder, er vist i tabellen nedenfor.

Strømforbruget for en meter adresserbar strimmel er ret højt, fordi der bruges strøm ikke kun på glødende p-n-forbindelser, men også på PWM-driveres koblingstab.

Konstruktion af et armaturelement

Hver adresserbar LED indeholder et minimum antal pins:

• U-forsyning (VDD);
• fælles ledning (GND);;
• dataindgang (DIN);
• dataudgang (DOUT).

Dette gør det muligt at anbringe elementer med integrerede emittere i 4-pin-huse (WS2812B).

WS2812B pin-belegning.

På chips med ekstern LED-tilslutning kræves der mindst tre yderligere pins til at tilslutte LED'erne. Dette giver en standard 8-pin-pakke med en ekstra pin til andre formål.

WS2818 pin-belægning med ekstra dataudgang.

For eksempel bruger WS2811-chipdesigns en fri pin til hastighedskontakten og WS2818 til den redundante dataindgang (BIN).

Sammenkobling af elementer

Alle elementer på lærredet er forbundet parallelt på strømforsyningen og i serie på databussen. Den ene chips kontroludgang er forbundet med den anden chips indgang. Styresignalet fra controlleren tilføres til DIN-stiften på den venstre driver i diagrammet.

Forbindelsesdiagrammet for elementerne på lærredet.

Det er bedre at forsyne lysdioder og mikrokredsløb fra en separat enhed, især hvis striben forsynes med en anden spænding end 5 V. Den fælles ledning på controlleren og spændingskilden skal være forbundet.

Udseendet af strimmelafsnittet på WS2812B.

Kontrol af glød

Elementerne i det adresserbare bånd styres via en seriel bus. Normalt er sådanne busser opbygget i et to-tråds system - en gating-linje og en datalinje. Disse bånd findes også, men er mindre almindelige. Og de beskrevne enheder styres af et enkelt ledningskredsløb. Det har gjort det muligt at forenkle nettet og gøre det billigere. Men det er betalt af LED-enhedens lave støjimmunitet. Enhver induceret støj med tilstrækkelig amplitude kan af førerne fortolkes som data og give uforudsigelig belysning. Derfor skal der træffes yderligere foranstaltninger under installationen for at beskytte mod interferens.

Kontrolprotokollen indeholder kommandoer på 24 bit. Nul og et er kodet som impulser med samme frekvens, men af forskellig varighed. Hver komponent gemmer (latcher) sin egen kommando, og efter en pause af en vis varighed sendes kommandoen til den næste chip osv. opad i kæden. Efter en pause af længere varighed nulstilles alle elementer, og den næste række af kommandoer overføres. Ulempen ved dette kontrolbusprincip er, at fejl i en chip afbryder kommandotransmissionen længere nede i kæden. De seneste generationer af drivere (WS2818 osv.) har en ekstra indgang (BIN) for at undgå dette problem.

Læs også

Sådan tilsluttes en WS2812B LED-adresserbar strimmel til en Arduino

 

"Løbende ild"

Der bør tages særskilt hensyn til såkaldt SPI-bånd, som i hjemmet kaldes en "løbende ild" på grund af den mest almindelige lyseffekt, som det skaber. Forskellen mellem et sådant bånd og de andre typer er, at databussen indeholder to linjer - til data og til clockimpulser. Til sådanne apparater kan der købes en industrielt fremstillet controller med et sæt effekter, herunder den førnævnte "løbende ild". Det er også muligt at styre gløden fra konventionelle PIC- eller AVR-controllere (herunder Arduino). Fordelen er den højere støjimmunitet, men ulempen er, at der skal bruges to udgange til regulatoren. Dette kan være en begrænsning for konstruktionen af komplekse belysningssystemer. De er også kendetegnet ved en højere pris for disse anordninger.

SPI-bånd med totråds-kontrolbus.

Ledningsdiagram for armaturet og typiske fejl

Diagrammet for tilslutning af multimedieenheder har meget til fælles med skemaet for sædvanlige RGB-lys. Men der er forskelle - for at tilslutte den adresserbare LED-strimmel korrekt til controlleren skal du huske på et par punkter.

1. På grund af det høje strømforbrug af den adresserbare strimmel kan du ikke strømforsyne den fra Arduino-kortet (hvis du bruger små sektioner - ikke ønskeligt). I det generelle tilfælde skal du bruge en separat strømkilde for at organisere strømmen (i nogle tilfælde kan det være én, men strømkredsløbene til lysdioderne og controlleren skal laves separat). Men den fælles ledninger (GND) fra strømforsyningen og Arduino-kortet skal være forbundet. Ellers vil systemet ikke fungere.
2. På grund af den reducerede støjimmunitet skal lederne, der forbinder styringsudgangen og webindgangen, være så korte som muligt. Det er yderst ønskeligt, at de er mindre end 10 cm lange. Det er heller ikke overflødigt at tilslutte en kondensator C til strømledningen med en højere spænding end bæltets forsyningsspænding og med en kapacitet på 1000 µF eller mere. Kondensatoren skal installeres i umiddelbar nærhed af båndet, ideelt set på kontaktpladerne.
3. Båndsektioner kan være Tilslut strimlerne i serie. DOUT-udgangen skal forbindes med DIN-indgangen på den næste enhed. Men hvis den samlede længde overstiger 1 m, kan serieforbindelsen ikke bruges - lederne i netledningen er ikke designet til høje strømme. I dette tilfælde skal der også anvendes en parallelforbindelse.
4. Hvis styringsudgangen og DIN-indgangen er direkte forbundet, kan styringsudgangen fejle, hvis der opstår en unormal situation i armaturet. For at undgå dette skal der tilsluttes en modstand på op til flere hundrede ohm til kablet for at undgå dette.

Hvis du ikke følger disse enkle regler, kan det føre til fejl i multimediesystemet eller til fejl i komponenterne.

Læs også

Sådan tilslutter du en LED til et Arduino-bord

 

Kontrol af adressestrimlens funktionsdygtighed

Nogle gange er det nødvendigt at til at kontrollere Nogle gange opstår der behov for at kontrollere, om striben fungerer korrekt. Også her kan der opstå problemer, fordi det ikke er muligt at tænde lysdioderne ved at sætte strøm til strimlen. Det er heller ikke muligt at kontrollere funktionaliteten med en tester: den maksimale mulighed i dette tilfælde er at teste for kontinuitet af strømledninger og forbindelser mellem elementerne. Derfor er den vigtigste måde at finde ud af, om armaturet fungerer, at tilslutte det til controlleren.

Hvis der findes en enkelttrådsstyringsstrimmel, er det muligt at teste den adresserbare LED-strimmel ved at røre ved den kontaktflade, som styresignalet påføres (mens strimmelen er strømførende), med fingeren. Dette kan få en eller flere lysdioder til at lyse.

Adresserbar LEDbånd Har en multimediekapacitet, der er en størrelsesorden højere end andre LED-enheder. Du skal blot forstå kontrolelementerne og huske nogle få enkle udtryk for at undgå skuffelser og unødvendige økonomiske tab.