Vlastnosti pripojenia a ovládania adresovateľného LED pásu

Použitie LED v prvkoch svietidiel dáva konštruktérom zariadení prakticky neobmedzené možnosti. Donedávna boli spotrebitelia fascinovaní možnosťami zariadení založených na trojfarebných (RGB) vyžarujúcich prvkoch. V súčasnosti sa objavili nové produkty, ktorých potenciál využitia sa zdá byť neobmedzený.

Adresovateľné LED pásy

Takýmto osvetľovacím zariadením sa stala adresovateľná LED páska. Jas a základný pomer farieb sa rovnako ako pri bežnom osvetlení RGB reguluje pomocou modulácie šírky impulzu, ktorá sa používa pri digitálnom riadení záťaže. Hlavný rozdiel oproti adresovateľnému zariadeniu spočíva v tom, že každý svetelný prvok sa ovláda samostatne (bežný pásik osvetľuje celú časť pásu rovnakým spôsobom).

Možnosti adresovateľného LED pásu.

Konštrukcia adresovateľného pásu

Základom týchto osvetľovacích zariadení sú adresovateľné LED diódy. Obsahujú polovodičový svetelný prvok a individuálny PWM ovládač. V závislosti od typu adresovateľného prvku môže byť RGB LED umiestnená v spoločnom kryte alebo môže byť namontovaná vonku a pripojená k vývodom ovládača. Ako žiarič svetla sa môžu použiť samostatné LED diódy alebo RGB zostava. Napájacie napätie sa môže tiež líšiť. Porovnávacie charakteristiky bežných čipov používaných na riadenie farebných LED sú uvedené v nasledujúcej tabuľke.

Prúdová spotreba jedného metra adresovateľného pásu je pomerne vysoká, pretože energia sa spotrebuje nielen na žeravenie p-n prechodu, ale aj na spínacie straty PWM ovládačov.

Konštrukcia prvku svietidla

Každá adresovateľná LED obsahuje minimálny počet pinov:

• Napájanie U (VDD);
• spoločný vodič (GND);;
• vstup údajov (DIN);
• dátový výstup (DOUT).

To umožňuje umiestniť prvky s integrovanými žiaričmi do 4-pólových puzdier (WS2812B).

Priradenie pinov WS2812B.

Pri čipoch s externým pripojením LED budú na pripojenie LED potrebné minimálne tri ďalšie piny. Zostáva tak štandardné 8-pinové puzdro s jedným voľným pinom na iné použitie.

Priradenie pinov WS2818 s dodatočným dátovým výstupom.

Napríklad čipy WS2811 využívajú voľný pin pre rýchlostný spínač a WS2818 pre redundantný dátový vstup (BIN).

Prepojenie prvkov

Všetky prvky umiestnené na plátne sú zapojené paralelne na napájanie a sériovo na dátovú zbernicu. Riadiaci výstup jedného čipu je pripojený na vstup druhého čipu. Riadiaci signál z riadiacej jednotky je privedený na pin DIN ľavého ovládača na obrázku.

Schéma prepojenia prvkov na plátne.

LED diódy a mikroobvody je lepšie napájať zo samostatnej jednotky, najmä ak je pásik napájaný iným napätím ako 5 V. Spoločný vodič regulátora a zdroja napätia musí byť pripojený.

Vzhľad pásovej časti na WS2812B.

Ovládanie žiary

Prvky adresovateľnej pásky sa ovládajú prostredníctvom sériovej zbernice. Takéto zbernice sa zvyčajne budujú v dvojvodičovej schéme - brániaca linka a dátová linka. Tieto stuhy sú tiež k dispozícii, ale sú menej rozšírené. A opísané zariadenia sú riadené jednožilovým obvodom. To umožnilo zjednodušiť web a zlacniť ho. Za to sa však platí nízkou odolnosťou LED zariadenia voči šumu. Akýkoľvek indukovaný šum s dostatočnou amplitúdou môžu ovládače interpretovať ako údaje a nepredvídateľne svietiť. Preto je potrebné pri inštalácii prijať dodatočné opatrenia na ochranu pred rušením.

Riadiaci protokol obsahuje príkazy s 24 bitmi. Nula a jednotka sú kódované ako impulzy s rovnakou frekvenciou, ale rôznym trvaním. Každý komponent uloží (latuje) svoj vlastný príkaz, po pauze s určitou dĺžkou trvania sa odošle príkaz pre ďalší čip a tak ďalej v reťazci. Po pauze s dlhším trvaním sa všetky prvky vynulujú a prenesie sa ďalšia séria príkazov. Nevýhodou tohto princípu riadiacej zbernice je, že porucha jedného čipu preruší prenos príkazov ďalej v reťazci. Najnovšie generácie ovládačov (WS2818 atď.) majú dodatočný vstup (BIN), aby sa tomuto problému vyhli.

Prečítajte si tiež

Ako pripojiť adresovateľný LED pás WS2812B k Arduinu

 

"Bežiaci oheň"

Samostatnú pozornosť treba venovať takzvanej SPI- páske, ktorá sa v domácnosti nazýva "bežiaci oheň" kvôli najčastejšiemu svetelnému efektu, ktorý vytvára. Rozdiel medzi takouto páskou a uvažovanými typmi je v tom, že dátová zbernica obsahuje dve linky - pre dáta a pre hodinové impulzy. Pre takéto zariadenia je možné zakúpiť priemyselne vyrábaný ovládač so súborom efektov vrátane vyššie uvedeného "bežiaceho ohňa". Žiarenie je možné ovládať aj z bežných PIC alebo AVR regulátorov (vrátane Arduina). Výhodou je vyššia odolnosť voči šumu, ale nevýhodou je, že sa musia použiť dva výstupy regulátora. To môže byť obmedzením pri konštrukcii komplexných osvetľovacích systémov. Tieto zariadenia sa vyznačujú aj vyššou cenou.

Páska SPI s dvojvodičovou riadiacou zbernicou.

Schéma zapojenia svietidla a typické chyby

Schéma pripojenia multimediálnych zariadení má veľa spoločného so schémou bežných svetiel RGB. Sú tu však rozdiely - aby ste správne pripojili adresovateľný LED pásik k riadiacej jednotke, musíte mať na pamäti niekoľko bodov.

1. Kvôli vysokej spotrebe energie adresovateľného pásika ho nemôžete napájať z dosky Arduino (ak používate malé sekcie - nie je to žiaduce). Vo všeobecnom prípade na organizáciu napájania potrebujete samostatný zdroj (v niektorých prípadoch môže byť jeden, ale napájacie obvody pre LED diódy a regulátor musia byť vytvorené samostatne). Ale spoločné vodiče (GND) napájacieho zdroja a dosky Arduino musia byť prepojené. Inak systém nebude fungovať.
2. Kvôli zníženej odolnosti voči šumu by mali byť vodiče spájajúce výstup regulátora a vstup siete čo najkratšie. Je veľmi žiaduce, aby boli dlhé menej ako 10 cm. Nie je tiež zbytočné pripojiť k napájaciemu vedeniu kondenzátor C s napätím vyšším, ako je napájacie napätie pásu, a s kapacitou 1000 µF alebo viac. Kondenzátor musí byť nainštalovaný v bezprostrednej blízkosti pásky, ideálne na kontaktných podložkách.
3. Úseky pásky môžu byť Pripojenie pásov v sérii. Výstup DOUT musí byť pripojený na vstup DIN ďalšieho zariadenia. Ak však celková dĺžka presahuje 1 m, sériové zapojenie nie je možné použiť - vodiče sieťového vedenia nie sú navrhnuté na vysoké prúdy. V tomto prípade sa musí použiť aj paralelné pripojenie.
4. Ak sú výstup regulátora a vstup DIN pripojené priamo, výstup regulátora môže zlyhať, ak sa v svietidle vyskytne neštandardná situácia. Aby sa tomu predišlo, musí sa na kábel pripojiť odpor s hodnotou až niekoľko sto ohmov.

Nedodržanie týchto jednoduchých pravidiel môže viesť k nesprávnemu fungovaniu multimediálneho systému alebo k poruche komponentov.

Prečítajte si tiež

Ako pripojiť LED k doske Arduino

 

Kontrola funkčnosti adresného riadku

Niekedy je potrebné skontrolovať Niekedy je potrebné skontrolovať, či pásik funguje správne. Aj tu môžu nastať problémy, pretože LED diódy nie je možné rozsvietiť napájaním pásu. Taktiež nie je možné skontrolovať funkčnosť pomocou testera: maximálnou možnosťou v tomto prípade je testovanie spojitosti napájacích vedení a prepojení medzi prvkami. Preto hlavným spôsobom, ako zistiť, či svietidlo funguje, je pripojiť ho k riadiacej jednotke.

Ak je k dispozícii jednovodičový riadiaci pásik, je možné otestovať adresovateľný LED pásik tak, že sa prstom dotknete kontaktnej plochy, na ktorú je privedený riadiaci signál (keď je pásik pod napätím). To môže spôsobiť rozsvietenie jednej alebo viacerých LED diód.

Adresovateľná LED diódapáska Má rádovo vyššie multimediálne schopnosti ako iné LED zariadenia. Aby ste sa vyhli sklamaniu a zbytočným finančným stratám, stačí pochopiť ovládacie prvky a zapamätať si niekoľko jednoduchých pojmov.