Osoitteellisen LED-nauhan liitäntä- ja ohjausominaisuudet

LEDien käyttö valaisinelementeissä antaa laitteiden suunnittelijoille lähes rajattomat mahdollisuudet. Viime aikoihin asti kuluttajia kiehtoivat kolmivärisiin (RGB) valonlähteisiin perustuvien laitteiden mahdollisuudet. Nykyään on syntynyt uusia tuotteita, joiden käyttömahdollisuudet näyttävät rajattomilta.

Osoitteelliset LED-nauhat

Tällaisesta valaistuslaitteesta on tullut LED-nauhalla osoitteellinen. Kirkkautta ja perusvärisuhdetta säädellään perinteisen RGB-valaistuksen tapaan pulssinleveysmodulaatiolla, jota käytetään digitaalisessa kuormanohjauksessa. Tärkein ero osoitteelliseen laitteeseen verrattuna on se, että kutakin valoa lähettävää elementtiä ohjataan erikseen (tavanomaisessa nauhassa koko nauhan osasta lähtee sama valo).

Osoitteellisen LED-nauhan ominaisuudet.

Osoitteellisen nauhan rakentaminen

Näiden valaisimien perustana ovat osoitteelliset LEDit. Ne sisältävät puolijohde-valoa säteilevän elementin ja yksittäisen PWM-ajurin. Osoitettavan elementin tyypistä riippuen RGB-LED voi sijaita yhteisen kotelon sisällä tai se voidaan asentaa ulos ja kytkeä ohjaimen nastoihin. Valonlähteenä voidaan käyttää erillisiä ledejä tai RGB-kokoonpanoa. Myös syöttöjännitteet voivat vaihdella. Seuraavassa taulukossa esitetään värillisten LEDien ohjaamiseen käytettävien yleisten sirujen vertailevat ominaisuudet.

Yhden metrin osoitteellisen nauhan virrankulutus on melko suuri, koska virtaa kuluu paitsi hehkuvaan p-n-liitokseen myös PWM-ajureiden kytkentähäviöihin.

Valaisinelementin rakenne

Jokainen osoitteellinen LED sisältää vähimmäismäärän nastoja:

• U-syöttö (VDD);
• yhteinen johto (GND);;
• tietojen syöttö (DIN);
• datalähtö (DOUT).

Tämän ansiosta elementit, joissa on integroidut lähettimet, voidaan sijoittaa 4-napaisiin koteloihin (WS2812B).

WS2812B:n nastojen jako.

Ulkoisella LED-liitännällä varustetuissa piireissä tarvitaan vähintään kolme lisänastaa LEDien kytkemistä varten. Tämä jättää tavalliseen 8-napaiseen pakkaukseen yhden ylimääräisen nastan muita käyttötarkoituksia varten.

WS2818:n nastojen jako ylimääräisellä datan ulostulolla.

Esimerkiksi WS2811-sirumalleissa käytetään vapaata nastaa nopeuskytkintä varten ja WS2818-sirumallissa redundanttia datatuloa (BIN) varten.

Elementtien yhteenliittäminen

Kaikki kankaalle sijoitetut elementit on kytketty rinnakkain virtalähteeseen ja sarjaan tietoväylään. Yhden piirin ohjauslähtö on kytketty toisen piirin tuloon. Ohjaimelta tuleva ohjaussignaali syötetään kaavion vasemmanpuoleisimman ohjaimen DIN-nastaan.

Kankaan elementtien yhteyskaavio.

Ledien ja mikropiirien virransyöttö on parempi ottaa erillisestä yksiköstä, varsinkin jos nauhan jännite on muu kuin 5 V. Säätimen ja jännitelähteen yhteinen johto on kytkettävä.

WS2812B:n kaistaleen ulkonäkö.

Hehkutuksen säätö

Osoitettavan nauhan elementtejä ohjataan sarjaväylän kautta. Yleensä tällaiset väylät on rakennettu kaksijohtimiseen järjestelmään, jossa on porttijohto ja datajohto. Näitä nauhoja on myös saatavilla, mutta ne ovat harvinaisempia. Ja kuvattuja laitteita ohjataan yksijohdinpiirillä. Tämän ansiosta verkkoa on voitu yksinkertaistaa ja tehdä siitä halvempaa. Mutta tämä maksetaan LED-laitteen alhaisella häiriönsietokyvyllä. Kuljettajat voivat tulkita minkä tahansa riittävän voimakkaan melun dataksi ja valaista ennakoimattomasti. Siksi asennuksen aikana on toteutettava lisätoimenpiteitä häiriöiltä suojaamiseksi.

Ohjausprotokolla sisältää 24 bitin komentoja. Nolla ja yksi koodataan pulsseina, joilla on sama taajuus mutta eri kesto. Kukin komponentti tallentaa (lukitsee) oman käskynsä, ja tietyn pituisen tauon jälkeen lähetetään käsky seuraavalle piirille, ja niin edelleen ketjussa ylöspäin. Pidempikestoisen tauon jälkeen kaikki elementit nollataan ja seuraava komentosarja siirretään. Tämän ohjausväyläperiaatteen haittapuolena on se, että yhden piirin vikaantuminen keskeyttää komentojen välittämisen ketjussa alempana. Uusimmissa ajurisukupolvissa (WS2818 jne.) on ylimääräinen tulo (BIN) tämän ongelman välttämiseksi.

Lue myös

WS2812B LED-osoitettavan nauhan liittäminen Arduinoon

 

"Juokseva tuli"

Erikseen olisi harkittava niin sanottua SPI-nauhaa, jota kotona kutsutaan "juoksevaksi tulipaloksi" sen yleisimmän valoefektin vuoksi, jonka se muodostaa. Tällaisen nauhan ja tarkasteltujen tyyppien välinen ero on se, että dataväylässä on kaksi linjaa - dataa ja kellopulsseja varten. Tällaisia laitteita varten voidaan ostaa teollisesti valmistettu ohjain, jossa on joukko tehosteita, kuten edellä mainittu "juokseva tuli". Hehkua on mahdollista ohjata myös tavanomaisilla PIC- tai AVR-ohjaimilla (mukaan lukien Arduino). Etuna on parempi häiriönsietokyky, mutta haittapuolena on se, että on käytettävä kahta ohjaimen lähtöä. Tämä voi olla rajoitus monimutkaisten valaistusjärjestelmien rakentamisessa. Näille laitteille on ominaista myös niiden korkeampi hinta.

SPI-nauha, jossa on kaksijohtiminen ohjausväylä.

Valaisimen kytkentäkaavio ja tyypilliset virheet

Multimedialaitteiden kytkentäkaaviolla on paljon yhteistä tavallisten RGB-valojen järjestelmän kanssa. On kuitenkin eroja - jotta osoitteellisen LED-nauhan voi kytkeä oikein ohjaimeen, sinun on pidettävä mielessäsi muutama seikka.

1. Osoitteellisen nauhan suuren virrankulutuksen vuoksi et voi syöttää sille virtaa Arduino-levystä (jos käytät pieniä segmenttejä - ei toivottavaa). Yleisessä tapauksessa virran järjestämiseen tarvitaan erillinen lähde (joissakin tapauksissa se voi olla yksi, mutta LEDien ja ohjaimen virtapiiri on tehtävä erikseen). Mutta yhteinen virtalähteen ja Arduino-levyn johdot (GND) on kytkettävä toisiinsa.. Muuten järjestelmä ei toimi.
2. Koska häiriönsietokyky on heikentynyt, ohjaimen ulostulon ja verkkotulon yhdistävien johtimien on oltava mahdollisimman lyhyitä. On erittäin toivottavaa, että ne ovat seuraavat alle 10 cm pitkä. Ei ole myöskään tarpeetonta liittää virtajohtoon kondensaattori C, jonka jännite on suurempi kuin hihnan syöttöjännite ja jonka kapasiteetti on vähintään 1000 µF. Kondensaattori on asennettava nauhan välittömään läheisyyteen, mieluiten kosketuslevyjen päälle.
3. Nauhan osat voivat olla Liitä nauhat sarjassa. DOUT-lähtö on kytkettävä seuraavan kappaleen DIN-tuloon. Mutta jos kokonaispituus on yli 1 m, sarjakytkentää ei voida käyttää - verkkovirtajohtojen johtimia ei ole suunniteltu suurille virroille. Tällöin on käytettävä myös rinnakkaisliitäntää.
4. Jos ohjaimen lähtö ja DIN-tulo on kytketty suoraan, ohjaimen lähtö voi epäonnistua, jos valaisimessa tapahtuu epänormaali tilanne. Tämän välttämiseksi kaapeliin on kytkettävä jopa useiden satojen ohmien vastus.

Näiden yksinkertaisten sääntöjen noudattamatta jättäminen voi johtaa multimediajärjestelmän toimintahäiriöihin tai komponenttien vikaantumiseen.

Lue myös

LEDin liittäminen Arduino-levyyn

 

Osoiteliuskan toimintakunnon tarkistaminen

Joskus on tarpeen tarkistaa Joskus on tarpeen tarkistaa, toimiiko nauha kunnolla. Tässäkin tapauksessa voi ilmetä ongelmia, koska LED-valoja ei voida sytyttää syöttämällä virtaa nauhaan. Toimivuutta ei myöskään ole mahdollista tarkastaa testerillä: tässä tapauksessa suurin mahdollinen mahdollisuus on testata virtajohtojen ja elementtien välisten liitäntöjen jatkuvuus. Siksi tärkein tapa selvittää, toimiiko valaisin, on kytkeä se ohjaimeen.

Jos käytettävissä on yksijohtiminen ohjausnauha, voidaan osoitteellinen LED-nauha testata koskettamalla sormella kosketusaluetta, johon ohjaussignaali syötetään (nauhan ollessa jännitteinen). Tämä saattaa saada yhden tai useamman LEDin hehkumaan.

Osoitteellinen LEDnauha Sen multimediaominaisuudet ovat kertaluokkaa suuremmat kuin muiden LED-laitteiden. Sinun tarvitsee vain ymmärtää hallintalaitteet ja muistaa muutama yksinkertainen termi, jotta vältät pettymykset ja turhat taloudelliset menetykset.