Características de ligação e controlo de faixas LED endereçáveis

A utilização de LEDs em elementos de luminárias oferece aos designers de equipamento possibilidades praticamente ilimitadas. Até recentemente, os consumidores eram fascinados pelas possibilidades dos dispositivos baseados em elementos emissores de três cores (RGB). Hoje, surgiram novos produtos cujo potencial de utilização parece ilimitado.

Fitas LED endereçáveis

Tal dispositivo de iluminação tornou-se uma fita LED endereçável. O brilho e a relação de cor básica, como numa iluminação RGB convencional, é regulada pela modulação da largura do pulso, que é utilizada no controlo de carga digital. A principal diferença em relação ao dispositivo endereçável é que cada elemento emissor de luz é controlado separadamente (uma tira convencional tem a mesma luz emitida por toda a secção da tira).

Capacidades das faixas LED endereçáveis.

Construção de uma faixa endereçável

Os LEDs endereçáveis são a base para estes iluminadores. Contêm um elemento emissor de luz semicondutor e um condutor individual de PWM. Dependendo do tipo de elemento endereçável, o LED RGB pode ser localizado dentro de um invólucro comum ou pode ser montado para fora e ligado aos pinos do condutor. LEDs separados ou um conjunto RGB podem ser utilizados como emissor de luz. As tensões de fornecimento também podem variar. As características comparativas dos chips comuns utilizados para accionar LEDs coloridos são mostradas na tabela abaixo.

O consumo actual de um metro de faixa endereçável é bastante elevado porque a energia é gasta não só na junção p-n brilhante, mas também nas perdas de comutação dos condutores de PWM.

Construção de um elemento de luminária

Cada LED endereçável contém um número mínimo de pinos:

• Fornecimento em U (VDD);
• fio comum (GND);;
• introdução de dados (DIN);
• saída de dados (DOUT).

Isto permite que elementos com emissores integrados sejam alojados em caixas de 4 pinos (WS2812B).

WS2812B atribuição de pinos.

Nos chips com ligação externa de LEDs, será necessário um mínimo de mais três pinos para ligar os LEDs. Isto deixa uma embalagem padrão de 8 pinos com um pino sobressalente para outras utilizações.

WS2818 atribuição de pinos com saída de dados adicionais.

Por exemplo, os desenhos do chip WS2811 utilizam um pino livre para o interruptor de velocidade e o WS2818 para a entrada de dados redundantes (BIN).

Interligação de elementos

Todos os elementos localizados na tela são ligados em paralelo na fonte de alimentação e em série no autocarro de dados. A saída de controlo de um chip está ligada à entrada do outro. O sinal de controlo do controlador é aplicado ao pino DIN do condutor mais à esquerda no diagrama.

O diagrama de ligação dos elementos na tela.

É melhor alimentar os LEDs e microcircuitos a partir de uma unidade separada, especialmente se a faixa for alimentada por uma tensão diferente de 5 V. O fio comum do controlador e a fonte de tensão devem ser ligados.

O aparecimento da secção de faixas no WS2812B.

Controlo de luminosidade

Os elementos da fita endereçável são controlados através de um autocarro em série. Normalmente tais autocarros são construídos num esquema de dois fios - uma linha de portões e uma linha de dados. Estas fitas também estão disponíveis, mas são menos comuns. E os dispositivos descritos são controlados por um circuito de um só fio. Isto tornou possível simplificar a web, para a tornar mais barata. Mas isto é pago pela baixa imunidade ao ruído do dispositivo LED. Qualquer ruído induzido com amplitude suficiente pode ser interpretado pelos condutores como dados e iluminar imprevisivelmente. Por conseguinte, devem ser tomadas medidas adicionais durante a instalação para proteger contra interferências.

O protocolo de controlo contém comandos de 24 bits. Zero e um são codificados como pulsos da mesma frequência mas com durações diferentes. Cada componente guarda (trava) o seu próprio comando, após uma pausa de certa duração é enviado o comando para o chip seguinte, e assim por diante, a montante da cadeia. Após uma pausa de maior duração, todos os elementos são reiniciados e a próxima série de comandos é transferida. A desvantagem deste princípio do autocarro de controlo é que a falha de um chip interrompe a transmissão do comando mais abaixo na cadeia. As últimas gerações de condutores (WS2818, etc.) têm um input adicional (BIN) para evitar este problema.

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"Incêndio em curso"

Deve ser considerada separadamente a chamada "fita SPI", que em casa é chamada de "fogo que corre" devido ao efeito de luz mais comum, que ela constrói. A diferença entre tal fita e os tipos considerados é que o autocarro de dados contém duas linhas - para dados e para impulsos de relógio. Para tais dispositivos, pode ser adquirido um controlador fabricado industrialmente com um conjunto de efeitos, incluindo o já mencionado "incêndio em execução". Também é possível controlar o brilho dos controladores convencionais PIC ou AVR (incluindo o Arduino). A vantagem é a maior imunidade ao ruído, mas a desvantagem é que devem ser utilizadas duas saídas do controlador. Isto pode ser uma limitação para a construção de sistemas de iluminação complexos. Caracterizado também por um custo mais elevado para estes dispositivos.

Fita SPI com dois fios de controlo de autocarro.

Diagrama de cablagem da luminária e erros típicos

Diagrama de ligação de dispositivos multimédia tem muito em comum com o esquema de luzes RGB habituais. Mas existem diferenças - para ligar correctamente a fita LED endereçável ao controlador, é preciso ter em mente alguns pontos.

1. Devido ao elevado consumo de energia da faixa endereçável, não se pode alimentá-la a partir da placa Arduino (se utilizar segmentos pequenos - não desejável). No caso geral, para organizar a energia é necessária uma fonte separada (em alguns casos pode ser uma, mas o circuito de energia para os LEDs e o controlador deve ser feito separadamente). Mas o comum os fios (GND) da fonte de alimentação e a placa Arduino devem ser ligados. Caso contrário, o sistema não funcionará.
2. Devido à imunidade ao ruído reduzida, os condutores que ligam a saída do controlador e a entrada da web devem ser o mais curtos possível. É altamente desejável que eles sejam com menos de 10 cm de comprimento. Também não é supérfluo ligar um condensador C à linha de fornecimento de energia com uma tensão superior à tensão de alimentação da correia, e com uma capacidade de 1000 µF ou mais. O condensador deve ser instalado na vizinhança imediata da fita, idealmente nas almofadas de contacto.
3. As secções da fita podem ser Ligar as tiras em série. A saída DOUT deve ser ligada à entrada DIN da peça seguinte. Mas se o comprimento total exceder 1 m, a ligação em série não pode ser utilizada - os condutores das linhas eléctricas da rede não são concebidos para correntes elevadas. Neste caso, deve também ser utilizada uma ligação paralela.
4. Se a saída do controlador e a entrada DIN estiverem ligadas directamente, a saída do controlador pode falhar se ocorrer uma situação anormal na luminária. Para evitar isto, uma resistência de até várias centenas de ohms deve ser ligada ao cabo.

O não cumprimento destas regras simples pode levar a um mau funcionamento do sistema multimédia ou à falha de componentes.

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Verificação da ordem de trabalho da faixa de endereços

Por vezes é necessário para verificar Fita LED para verificar se funciona. Também aqui podem surgir problemas, porque não é possível acender os LEDs aplicando energia à faixa. Também não é possível verificar a funcionalidade com um testador: a possibilidade máxima neste caso é testar a continuidade das linhas eléctricas e das ligações entre elementos. Portanto, a principal maneira de descobrir se a luminária funciona é ligá-la ao controlador.

Se uma tira de controlo de um só fio estiver disponível, é possível testar a tira LED endereçável, tocando com o dedo na almofada de contacto à qual o sinal de controlo é aplicado (enquanto a tira é energizada). Isto pode causar um ou mais LEDs a brilhar.

LED endereçávelcassete Tem capacidades multimédia de uma ordem de grandeza superior a outros dispositivos LED. Basta compreender os controlos e lembrar alguns termos simples para evitar desapontamentos e perdas financeiras desnecessárias.