Funktioner för anslutning och styrning av adresserbara LED-band

Användningen av lysdioder i armaturelement ger konstruktörerna av utrustningen praktiskt taget obegränsade möjligheter. Fram till nyligen var konsumenterna fascinerade av möjligheterna med apparater baserade på trefärgselement (RGB). I dag har nya produkter dykt upp vars användningsmöjligheter tycks vara obegränsade.

Adresserbara LED-remsor

En sådan belysningsanordning har blivit en LED-bandadresserbar. Ljusstyrkan och det grundläggande färgförhållandet regleras, precis som i en konventionell RGB-belysning, genom pulsbreddsmodulering, som används i digital laststyrning. Den viktigaste skillnaden med den adresserbara anordningen är att varje ljusemitterande element styrs separat (en konventionell remsa lyser hela remsans sektion på samma sätt).

Möjligheterna hos adresserbara LED-remsor.

Konstruktion av en adresserbar remsa

Adresserbara lysdioder utgör grunden för dessa belysningsarmaturer. De innehåller ett halvledarelement som lyser upp och en individuell PWM-drivrutin. Beroende på vilken typ av adresserbart element som används kan RGB-lysdioden placeras i ett gemensamt hölje eller monteras utanför och anslutas till drivrutinstiftet. Separata lysdioder eller en RGB-grupp kan användas som ljusgivare. Även matningsspänningarna kan variera. I tabellen nedan visas jämförande egenskaper för vanliga chip som används för att driva färgade lysdioder.

Strömförbrukningen för en meter adresserbar remsa är ganska hög, eftersom strömmen inte bara går åt för att glöda p-n-övergången utan också för PWM-drivernas kopplingsförluster.

Konstruktion av ett armaturelement

Varje adresserbar lysdiod innehåller ett minsta antal stift:

• U-försörjning (VDD);
• gemensam tråd (GND);;
• datainmatning (DIN);
• datautgång (DOUT).

Detta gör att element med integrerade emittrar kan placeras i 4-stiftshus (WS2812B).

WS2812B stifttilldelning.

På chip med extern LED-anslutning krävs minst tre ytterligare stift för att ansluta lysdioderna. Detta ger ett standard 8-pins paket med en extra stift för andra användningsområden.

WS2818 stifttilldelning med ytterligare datautgång.

Till exempel använder WS2811-chipkonstruktioner en fri stift för hastighetsomkopplaren och WS2818 för den redundanta dataingången (BIN).

Sammankoppling av element

Alla element som är placerade på duken är anslutna parallellt till strömförsörjningen och i serie till databussen. Kontrollutgången från det ena chipet är ansluten till ingången från det andra chipet. Styrsignalen från styrenheten läggs på DIN-stiftet på den vänstra drivrutinen i diagrammet.

Kopplingsdiagrammet för elementen på duken.

Det är bättre att driva lysdioder och mikrokretsar från en separat enhet, särskilt om remsan drivs av en annan spänning än 5 V. Den gemensamma ledningen mellan styrenheten och spänningskällan måste vara ansluten.

Utseendet på remsan på WS2812B.

Kontroll av glöd

Elementen i det adresserbara bandet styrs via en seriell buss. Vanligtvis är sådana bussar uppbyggda i ett tvåtrådigt system - en gating line och en datalinje. Dessa band finns också, men är mindre vanliga. Och de beskrivna enheterna styrs av en enkeltrådig krets. Detta har gjort det möjligt att förenkla webben och göra den billigare. Men detta kompenseras av LED-enhetens låga bullerimmunitet. Alla inducerade ljud med tillräcklig amplitud kan av förarna tolkas som data och lysa oförutsägbart. Därför måste ytterligare åtgärder vidtas vid installationen för att skydda mot störningar.

Kontrollprotokollet innehåller kommandon med 24 bitar. Noll och ett kodas som pulser med samma frekvens men olika längd. Varje komponent sparar (latch) sitt eget kommando, efter en paus av en viss längd skickas kommandot till nästa chip och så vidare uppåt i kedjan. Efter en paus av ökad längd återställs alla element och nästa serie kommandon överförs. Nackdelen med denna princip för styrbussar är att fel på ett chip avbryter överföringen av kommandon längre ner i kedjan. De senaste generationerna av drivrutiner (WS2818 etc.) har en extra ingång (BIN) för att undvika detta problem.

Läs också

Hur man ansluter en WS2812B LED-adresserbar remsa till en Arduino

 

"Running fire"

Separat övervägande bör ges till så kallad SPI-band, som i hemmet kallas "löpande eld" på grund av den vanligaste ljuseffekten som den skapar. Skillnaden mellan ett sådant band och de andra typerna är att databussen innehåller två linjer - för data och för klockpulser. För sådana apparater kan man köpa en industriellt tillverkad styrenhet med en uppsättning effekter, inklusive den tidigare nämnda "löpande elden". Det är också möjligt att styra glöden från konventionella PIC- eller AVR-kontroller (inklusive Arduino). Fördelen är den högre störningsimmuniteten, men nackdelen är att två styrutgångar måste användas. Detta kan vara en begränsning vid konstruktion av komplexa belysningssystem. De kännetecknas också av en högre kostnad för dessa anordningar.

SPI-band med tvåtrådig styrbuss.

Kopplingsschema för armaturen och typiska fel

Diagrammet för anslutning av multimedieapparater har mycket gemensamt med schemat för vanliga RGB-lampor. Men det finns skillnader - för att korrekt ansluta den adresserbara LED-remsan till styrenheten måste du tänka på några punkter.

1. På grund av den höga strömförbrukningen hos den adresserbara remsan kan du inte driva den från Arduinokortet (om du använder små segment - inte önskvärt). För att organisera strömmen behöver du i allmänhet en separat källa (i vissa fall kan det vara en, men strömkretsen för lysdioderna och styrenheten måste göras separat). Men den gemensamma ledningarna (GND) från strömförsörjningen och Arduino-kortet måste vara anslutna.. Annars fungerar inte systemet.
2. På grund av minskad störningsimmunitet bör ledarna som förbinder styrenhetens utgång och webbinmatningen vara så korta som möjligt. Det är mycket önskvärt att de är mindre än 10 cm långa. Det är inte heller överflödigt att ansluta en kondensator C till strömförsörjningsledningen med en högre spänning än bältets matningsspänning och med en kapacitet på 1000 µF eller mer. Kondensatorn måste installeras i omedelbar närhet av bandet, helst på kontaktytorna.
3. Bandsektioner kan vara Anslut remsorna i serien. DOUT-utgången måste anslutas till DIN-ingången i nästa del. Men om den totala längden överstiger 1 m kan seriekopplingen inte användas - ledarna i nätströmledningarna är inte konstruerade för höga strömmar. I detta fall måste en parallell anslutning också användas.
4. Om styrenhetens utgång och DIN-ingången är direkt anslutna kan styrenhetens utgång misslyckas om en onormal situation uppstår i armaturen. För att undvika detta måste ett motstånd på upp till flera hundra ohm anslutas till kabeln.

Om du inte följer dessa enkla regler kan det leda till att multimediasystemet inte fungerar som det ska eller att komponenterna går sönder.

Läs också

Hur man ansluter en lysdiod till ett Arduino-kort

 

Kontroll av adressremsans funktion

Ibland är det nödvändigt att för att kontrollera Ibland uppstår ett behov av att kontrollera om remsan fungerar korrekt. Även här kan det uppstå problem, eftersom det inte går att tända lysdioderna genom att strömförsörja remsan. Det är inte heller möjligt att kontrollera funktionaliteten med en testare: den maximala möjligheten i detta fall är att testa kontinuiteten i kraftledningar och anslutningar mellan element. Därför är det viktigaste sättet att ta reda på om armaturen fungerar att ansluta den till styrenheten.

Om det finns en enkeltrådig styrremsa kan man testa den adresserbara LED-remsan genom att röra vid den kontaktplatta som styrsignalen läggs på (medan remsan är strömförande) med fingret. Detta kan leda till att en eller flera lysdioder lyser.

Adresserbar lysdiodtejp Har en multimediekapacitet som är en storleksordning högre än andra LED-enheter. Du behöver bara förstå kontrollerna och komma ihåg några enkla termer för att undvika besvikelse och onödiga ekonomiska förluster.