Caratteristiche del collegamento e del controllo della striscia LED indirizzabile

L'uso dei LED negli elementi di illuminazione offre ai progettisti di apparecchiature possibilità praticamente illimitate. Fino a poco tempo fa, i consumatori erano affascinati dalle possibilità dei dispositivi basati su elementi di emissione a tre colori (RGB). Oggi sono emersi nuovi prodotti il cui potenziale di utilizzo sembra illimitato.

Strisce LED indirizzabili

Un tale dispositivo di illuminazione è diventato un LED-tape addressable. La luminosità e il rapporto di colore di base, come in un'illuminazione RGB convenzionale, sono regolati dalla modulazione di larghezza d'impulso, che è usata nel controllo digitale del carico. La principale differenza con il dispositivo indirizzabile è che ogni elemento che emette luce è controllato separatamente (una striscia convenzionale illumina tutta la sezione della striscia allo stesso modo).

Capacità della striscia LED indirizzabile.

Costruzione di una striscia indirizzabile

I LED indirizzabili sono la base di questi illuminatori. Contengono un elemento emettitore di luce a semiconduttore e un driver PWM individuale. A seconda del tipo di elemento indirizzabile, il LED RGB può essere situato all'interno di un involucro comune o può essere montato fuori e collegato ai pin del driver. Come emettitore di luce si possono usare LED separati o un gruppo RGB. Anche le tensioni di alimentazione possono variare. Le caratteristiche comparative dei chip comuni usati per pilotare i LED colorati sono mostrate nella tabella sottostante.

Il consumo di corrente di un metro di striscia indirizzabile è piuttosto alto perché la potenza è spesa non solo sulla giunzione p-n incandescente ma anche sulle perdite di commutazione dei driver PWM.

Costruzione di un elemento di illuminazione

Ogni LED indirizzabile contiene un numero minimo di pin:

• Alimentazione U (VDD);
• filo comune (GND);;
• ingresso dati (DIN);
• uscita dati (DOUT).

Questo permette agli elementi con emettitori integrati di essere alloggiati in custodie a 4 pin (WS2812B).

Assegnazione dei pin del WS2812B.

Sui chip con connessione LED esterna, un minimo di tre pin in più sarà necessario per collegare i LED. Questo lascia un pacchetto standard di 8 pin con un pin di riserva per altri usi.

Assegnazione dei pin WS2818 con uscita dati aggiuntiva.

Per esempio, i progetti di chip WS2811 utilizzano un pin libero per l'interruttore di velocità e il WS2818 per l'ingresso dati ridondante (BIN).

Interconnessione di elementi

Tutti gli elementi situati sulla tela sono collegati in parallelo sull'alimentazione e in serie sul bus dati. L'uscita di controllo di un chip è collegata all'ingresso dell'altro. Il segnale di controllo dal controller è applicato al pin DIN del driver più a sinistra nel diagramma.

Il diagramma di connessione degli elementi sulla tela.

È meglio alimentare i LED e i microcircuiti da un'unità separata, soprattutto se la striscia è alimentata da una tensione diversa da 5 V. Il filo comune del regolatore e la fonte di tensione devono essere collegati.

L'aspetto della sezione della striscia su WS2812B.

Controllo del bagliore

Gli elementi del nastro indirizzabile sono controllati tramite un bus seriale. Di solito tali bus sono costruiti in uno schema a due fili - una linea di gating e una linea di dati. Questi nastri sono anche disponibili, ma sono meno comuni. E i dispositivi descritti sono controllati da un circuito a filo singolo. Questo ha permesso di semplificare il web, di renderlo più economico. Ma questo è pagato dalla bassa immunità al rumore del dispositivo LED. Qualsiasi rumore indotto con sufficiente ampiezza può essere interpretato dai piloti come dati e illuminare in modo imprevedibile. Pertanto, durante l'installazione devono essere prese misure aggiuntive per proteggersi dalle interferenze.

Il protocollo di controllo contiene comandi di 24 bit. Zero e uno sono codificati come impulsi della stessa frequenza ma di diversa durata. Ogni componente salva (latches) il proprio comando, dopo una pausa di una certa durata viene inviato il comando per il chip successivo, e così via lungo la catena. Dopo una pausa di durata maggiore, tutti gli elementi vengono resettati e viene trasferita la serie successiva di comandi. Lo svantaggio di questo principio del bus di controllo è che il fallimento di un chip interrompe la trasmissione dei comandi più in basso nella catena. Le ultime generazioni di driver (WS2818 ecc.) hanno un ingresso supplementare (BIN) per evitare questo problema.

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"Fuoco in corsa"

Una considerazione a parte va fatta per il cosiddetto SPI-tape, che in casa viene chiamato "fuoco che corre" per l'effetto di luce più comune, che costruisce. La differenza tra un tale nastro e i tipi considerati è che il bus dati contiene due linee - per i dati e per gli impulsi di clock. Per tali dispositivi, si può acquistare un controller fabbricato industrialmente con una serie di effetti, tra cui il già citato "fuoco che corre". È anche possibile controllare il bagliore da controllori PIC o AVR convenzionali (incluso Arduino). Il vantaggio è la maggiore immunità al rumore, ma lo svantaggio è che devono essere utilizzate due uscite di controllo. Questo può essere un limite per la costruzione di sistemi di illuminazione complessi. Caratterizzato anche da un costo più elevato per questi dispositivi.

Nastro SPI con bus di controllo a due fili.

Schema elettrico dell'apparecchio ed errori tipici

Lo schema di connessione dei dispositivi multimediali ha molto in comune con lo schema delle solite luci RGB. Ma ci sono delle differenze - per collegare correttamente la striscia LED indirizzabile al controller, è necessario tenere a mente alcuni punti.

1. A causa dell'alto consumo di energia della striscia indirizzabile, non puoi alimentarla dalla scheda Arduino (se usi piccoli segmenti - non è auspicabile). Nel caso generale per organizzare l'alimentazione è necessaria una fonte separata (in alcuni casi può essere una sola, ma il circuito di alimentazione per i LED e il controller deve essere fatto separatamente). Ma il comune i fili (GND) dell'alimentazione e della scheda Arduino devono essere collegati. Altrimenti il sistema non funzionerà.
2. A causa della ridotta immunità al rumore, i conduttori che collegano l'uscita del regolatore e l'ingresso del web dovrebbero essere il più corti possibile. È altamente auspicabile che siano meno di 10 cm di lunghezza. Non è anche superfluo collegare un condensatore C alla linea di alimentazione con una tensione superiore alla tensione di alimentazione della cinghia, e con una capacità di almeno 1000 µF. Il condensatore deve essere installato nelle immediate vicinanze del nastro, idealmente sulle piazzole di contatto.
3. Le sezioni di nastro possono essere Collegare le strisce in serie. L'uscita DOUT deve essere collegata all'ingresso DIN del pezzo successivo. Ma se la lunghezza totale supera 1 m, la connessione seriale non può essere utilizzata - i conduttori delle linee elettriche non sono progettati per correnti elevate. In questo caso, si deve usare anche una connessione parallela.
4. Se si collega l'uscita del controller e l'ingresso DIN direttamente, l'uscita del controller può fallire se si verifica una situazione anomala nell'apparecchio di illuminazione. Per evitare questo, una resistenza fino a diverse centinaia di ohm deve essere collegata al cavo.

La mancata osservanza di queste semplici regole può portare al malfunzionamento del sistema multimediale o al guasto dei componenti.

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Controllo del funzionamento della striscia degli indirizzi

A volte è necessario per controllare A volte c'è bisogno di controllare se la striscia funziona correttamente. Anche in questo caso possono sorgere dei problemi, perché non è possibile accendere i LED applicando la corrente alla striscia. Inoltre non è possibile controllare la funzionalità con un tester: la massima possibilità in questo caso è quella di testare la continuità delle linee di alimentazione e dei collegamenti tra gli elementi. Pertanto, il modo principale per determinare se l'apparecchio funziona è quello di collegarlo al controller.

Se è disponibile una striscia di controllo a un solo filo, è possibile testare la striscia LED indirizzabile toccando con un dito la piazzola di contatto a cui viene applicato il segnale di controllo (mentre la striscia è alimentata). Questo può causare l'accensione di uno o più LED.

LED indirizzabilenastro Ha una capacità multimediale di un ordine di grandezza superiore agli altri dispositivi LED. Hai solo bisogno di capire i controlli e ricordare alcuni semplici termini per evitare delusioni e inutili perdite finanziarie.