Adresuojamų LED juostų prijungimo ir valdymo ypatybės

Šviesos diodų naudojimas šviestuvų elementuose suteikia įrangos kūrėjams beveik neribotas galimybes. Dar visai neseniai vartotojus žavėjo prietaisų, kurių pagrindą sudaro tris spalvas (RGB) skleidžiantys elementai, galimybės. Šiandien atsirado naujų produktų, kurių panaudojimo galimybės atrodo neribotos.

Adresuojamos LED juostelės

Toks apšvietimo prietaisas tapo adresuojamu LED juostos įrenginiu. Ryškumas ir pagrindinių spalvų santykis, kaip ir įprastame RGB apšvietime, reguliuojamas impulsų pločio moduliacija, kuri naudojama skaitmeniniame apkrovos valdyme. Esminis skirtumas nuo adresuojamojo įrenginio yra tas, kad kiekvienas šviesą skleidžiantis elementas valdomas atskirai (įprastinės juostos atveju tą pačią šviesą skleidžia visa juostos dalis).

Adresuojamos LED juostelės galimybės.

Adresuojamos juostos konstrukcija

Šių šviestuvų pagrindas - adresuojami šviesos diodai. Juose yra puslaidininkinis šviesą spinduliuojantis elementas ir atskiras PWM valdiklis. Priklausomai nuo adresuojamo elemento tipo, RGB šviesos diodas gali būti bendrame korpuse arba gali būti sumontuotas išorėje ir prijungtas prie tvarkyklės kontaktų. Šviesos skleidėju gali būti naudojami atskiri šviesos diodai arba RGB blokas. Maitinimo įtampa taip pat gali skirtis. Lentelėje pateiktos įprastų lustų, naudojamų spalvotiems šviesos diodams valdyti, lyginamosios charakteristikos.

Vieno metro adresuojamos juostelės srovės suvartojimas yra gana didelis, nes energija eikvojama ne tik švytinčiai p-n sandūrai, bet ir PWM tvarkyklių perjungimo nuostoliams.

Šviestuvo elemento konstrukcija

Kiekviename adresuojamame šviesos diode yra minimalus kaiščių skaičius:

• U maitinimo šaltinis (VDD);
• bendrasis laidas (GND);;
• duomenų įvestis (DIN);
• duomenų išvestis (DOUT).

Tai leidžia elementus su integruotais spinduliatoriais įmontuoti į 4 kontaktų korpusus (WS2812B).

WS2812B kaiščių priskyrimas.

Mikroschemose su išorinių šviesos diodų jungtimis šviesos diodams prijungti reikės mažiausiai dar trijų kontaktų. Tokiu būdu lieka standartinė 8 kontaktų pakuotė su vienu laisvu kaiščiu, kurį galima naudoti kitiems tikslams.

WS2818 kontaktų priskyrimas su papildoma duomenų išvestimi.

Pavyzdžiui, WS2811 mikroschemų konstrukcijose greičio jungikliui naudojamas laisvas kaištis, o WS2818 - nereikalingam duomenų įėjimui (BIN).

Elementų sujungimas

Visi ant drobės esantys elementai yra lygiagrečiai sujungti su maitinimo šaltiniu ir nuosekliai su duomenų magistrale. Vienos mikroschemos valdymo išvestis prijungiama prie kitos mikroschemos įvesties. Valdiklio valdymo signalas perduodamas į schemoje kairėje pusėje esančio valdiklio DIN kaištį.

Drobėje esančių elementų sujungimo schema.

Šviesos diodus ir mikroschemas geriau maitinti iš atskiro įrenginio, ypač jei juostelė maitinama kita nei 5 V įtampa. Valdiklio ir įtampos šaltinio bendrasis laidas turi būti sujungtas.

WS2812B juostelės sekcijos išvaizda.

Švytėjimo valdymas

Adresuojamosios juostos elementai valdomi per nuosekliąją magistralę. Paprastai tokios magistralės kuriamos pagal dviejų laidų schemą - užtūros linija ir duomenų linija. Šių juostų taip pat galima įsigyti, tačiau jos rečiau naudojamos. Aprašyti prietaisai valdomi vieno laido grandine. Tai leido supaprastinti žiniatinklį ir padaryti jį pigesnį. Tačiau tai atsiperka mažu LED prietaiso atsparumu triukšmui. Bet kokį pakankamos amplitudės sukeltą triukšmą vairuotojai gali interpretuoti kaip duomenis ir apšviesti nenuspėjamai. Todėl, norint apsisaugoti nuo trukdžių, montuojant reikia imtis papildomų priemonių.

Valdymo protokole yra 24 bitų komandos. Nulis ir vienetas koduojami kaip to paties dažnio, bet skirtingos trukmės impulsai. Kiekvienas komponentas išsaugo (užfiksuoja) savo komandą, po tam tikros trukmės pauzės siunčiama komanda kitam lustui ir taip toliau grandine aukštyn. Po ilgesnės trukmės pauzės visi elementai iš naujo nustatomi ir perduodama kita komandų serija. Šio valdymo magistralės principo trūkumas yra tas, kad sugedus vienam lustui, nutrūksta komandų perdavimas tolesnėje grandinėje. Naujausios kartos tvarkyklės (WS2818 ir kt.) turi papildomą įvestį (BIN), kad būtų išvengta šios problemos.

Taip pat skaitykite

Kaip prijungti WS2812B LED adresuojamą juostelę prie "Arduino

 

"Bėganti ugnis"

Atskirai reikėtų atkreipti dėmesį į vadinamąją SPI juostą, kuri namuose vadinama "bėgančia ugnimi", nes ji dažniausiai sukuria šviesos efektą. Tokia juosta nuo kitų tipų skiriasi tuo, kad duomenų magistralėje yra dvi linijos - duomenims ir laikrodžio impulsams. Tokiems prietaisams galima įsigyti pramoniniu būdu pagamintą valdiklį su efektų rinkiniu, įskaitant pirmiau minėtą "bėgančią ugnį". Švytėjimą taip pat galima valdyti įprastais PIC arba AVR valdikliais (įskaitant "Arduino"). Privalumas - didesnis atsparumas triukšmui, tačiau trūkumas - reikia naudoti du valdiklio išėjimus. Tai gali būti apribojimas kuriant sudėtingas apšvietimo sistemas. Be to, šiems prietaisams būdinga didesnė kaina.

SPI juosta su dviejų laidų valdymo magistrale.

Šviestuvo jungimo schema ir tipinės klaidos

Daugialypės terpės įrenginių prijungimo schema turi daug bendro su įprastų RGB šviestuvų schema. Tačiau yra ir skirtumų - norėdami tinkamai prijungti adresuojamą LED juostelę prie valdiklio, turite nepamiršti kelių dalykų.

1. Dėl didelio adresuojamos juostelės energijos suvartojimo negalite jos maitinti iš "Arduino" plokštės (jei naudojate mažas sekcijas - nepageidautina). Bendruoju atveju maitinimui organizuoti reikia atskiro šaltinio (kai kuriais atvejais jis gali būti vienas, tačiau šviesos diodų ir valdiklio maitinimo grandinės turi būti sudaromos atskirai). Tačiau bendras maitinimo šaltinio ir "Arduino" plokštės laidai (GND) turi būti sujungti. Priešingu atveju sistema neveiks.
2. Dėl sumažėjusio atsparumo triukšmams valdiklio išvestį ir žiniatinklio įvestį jungiantys laidai turi būti kuo trumpesni. Labai pageidautina, kad jie būtų trumpesni nei 10 cm ilgio. Taip pat nebūtina prie maitinimo linijos prijungti kondensatorių C, kurio įtampa didesnė už diržo maitinimo įtampą ir kurio talpa ne mažesnė kaip 1000 µF. Kondensatorius turi būti sumontuotas netoli juostos, geriausiai - ant kontaktinių kaladėlių.
3. Juostos atkarpos gali būti Sujunkite juosteles serijoje. DOUT išėjimas turi būti prijungtas prie kito elemento DIN įvesties. Tačiau jei bendras ilgis viršija 1 m, nuosekliosios jungties naudoti negalima - elektros linijų laidininkai nėra pritaikyti didelėms srovėms. Šiuo atveju taip pat reikia naudoti lygiagrečiąją jungtį.
4. Jei valdiklio išvestis ir DIN įvestis sujungtos tiesiogiai, valdiklio išvestis gali sutrikti, jei šviestuve susidaro neįprasta situacija. Norint to išvengti, prie kabelio reikia prijungti iki kelių šimtų omų rezistorių.

Jei nesilaikysite šių paprastų taisyklių, gali sutrikti daugialypės terpės sistemos veikimas arba sugesti komponentai.

Taip pat skaitykite

Kaip prijungti šviesos diodą prie "Arduino" plokštės

 

Adresų juostelės veikimo tvarkos tikrinimas

Kartais būtina patikrinti Kartais reikia patikrinti, ar juostelė veikia tinkamai. Čia taip pat gali kilti problemų, nes šviesos diodų neįmanoma įžiebti maitinant juostelę. Taip pat neįmanoma patikrinti funkcionalumo naudojant testerį: šiuo atveju didžiausia galimybė yra patikrinti maitinimo linijų ir elementų jungčių vientisumą. Todėl pagrindinis būdas sužinoti, ar šviestuvas veikia, yra prijungti jį prie valdiklio.

Jei yra vieno laido valdymo juosta, adresuojamą LED juostą galima išbandyti pirštu palietus kontaktinį kilimėlį, į kurį paduodamas valdymo signalas (kai juosta įjungta). Dėl to gali švytėti vienas ar daugiau šviesos diodų.

Adresuojamas šviesos diodasjuosta Daugialypės terpės galimybės yra viena eile didesnės nei kitų LED prietaisų. Kad išvengtumėte nusivylimo ir nereikalingų finansinių nuostolių, tereikia suprasti valdymą ir prisiminti keletą paprastų terminų.