Adresinės LED juostos prijungimo ir valdymo ypatybės

Šviesos diodų naudojimas apšvietimo elementuose suteikia įrangos dizaineriams beveik neribotas galimybes. Dar visai neseniai vartotojus žavėjo trijų spalvų spinduliuojančių elementų (RGB) pagrindu sukurtų įrenginių galimybės. Šiandien atsirado naujų gaminių, kurių potencialas atrodo neribotas.

Adresuojamos LED juostos

Toks apšvietimo įrenginys tapo adreso LED juostele. Pagrindinių spalvų ryškumas ir santykis, kaip ir įprastoje RGB lempoje, reguliuojamas impulso pločio moduliacijos metodu, kuris naudojamas skaitmeniniam apkrovos valdymui. Esminis skirtumas tarp adresuojamo įrenginio yra tas, kad kiekvienas šviesą skleidžiantis elementas yra valdomas atskirai (įprastai juostai visas tinklo segmentas apšviestas vienodai).

Adresinės LED juostos galimybės.

Adresų juostos įrenginys

Tokių apšvietimo prietaisų konstravimo pagrindu tapo adresuojami šviesos diodai.Juose yra tikrasis puslaidininkinis šviesą skleidžiantis elementas ir atskira PWM tvarkyklė. Priklausomai nuo adreso elemento tipo, RGB šviesos diodas gali būti bendrame korpuse arba išimamas ir prijungiamas prie tvarkyklės išėjimų. Kaip šviesos skleidėjas gali būti naudojami atskiri šviesos diodai arba RGB mazgas. Maitinimo įtampa taip pat gali būti skirtinga. Įprastų mikroschemų, naudojamų spalvotiems šviesos diodams valdyti, lyginamosios charakteristikos pateiktos lentelėje.

Adresų juostos vieno metro srovės suvartojimas yra gana didelis, nes galia eikvoja ne tik p-n sandūrų švytėjimui, bet ir PWM tvarkyklių perjungimo nuostoliams.

Lempos elemento įtaisas

Kiekvienas adresuojamas šviesos diodas turi minimalų kaiščių skaičių:

• U maitinimo šaltinis (VDD);
• bendras laidas (GND);
• duomenų įvedimas (DIN);
• duomenų išvestis (DOUT).

Tai leidžia elementus su įmontuotais emiteriais sudėti į 4 kontaktų paketus (WS2812B).

WS2812B kištukinis lizdas.

Lustams su išorine LED jungtimi reikės dar mažiausiai trijų kaiščių, kad būtų galima prijungti šviesos diodus.Dėl to standartinis paketas su 8 kaiščiais turi vieną laisvą koją, kurią kūrėjai gali panaudoti kitiems poreikiams.

WS2818 kontaktas su papildoma duomenų išvestimi.

Taigi, WS2811 lusto dizaineriai naudojo laisvą kaištį greičio jungikliui, o WS2818 - atsarginių duomenų įvesties (BIN).

Elementų sujungimas

Visi elementai, esantys ant drobės, yra sujungti lygiagrečiai iš maitinimo šaltinio ir nuosekliai per duomenų magistralę. Vienos mikroschemos valdymo išėjimas yra prijungtas prie kitos įvesties. Valdymo signalas iš valdiklio tiekiamas į kairiausią DIN išvestį pagal vairuotojo grandinę.

Elementų jungčių schema ant drobės.

Šviesos diodus ir mikroschemas geriau maitinti iš atskiro bloko, ypač jei juosta maitinama ne 5 V įtampa. Turi būti sujungtas bendras valdiklio laidas ir įtampos šaltinis.

Juostos gabalo išvaizda ant WS2812B.

Švytėjimo valdymas

Adresų juostos elementai valdomi per nuosekliąją magistralę. Paprastai tokios magistralės statomos ant dviejų laidų grandinės – stroboskopinės linijos ir duomenų linijos. Yra ir tokių juostų, bet jos rečiau. Ir aprašyti įrenginiai valdomi vieno laido grandine. Tai leido supaprastinti drobę, sumažinti jos kainą. Tačiau už tai atsiperka mažas LED įrenginio atsparumas triukšmui. Bet kokius pakankamai amplitudės sukeliamus trukdžius vairuotojai gali interpretuoti kaip duomenis ir nušviesti nenuspėjamai. Todėl montuojant reikia imtis papildomų apsaugos priemonių nuo trukdžių.

Valdymo protokole yra 24 bitų komandos. Nulis ir vienas yra užkoduoti kaip to paties dažnio, bet skirtingos trukmės impulsai.Kiekvienas elementas įrašo ("užfiksuoja") savo komandą, po tam tikros trukmės pauzės perduodama sekančios mikroschemos komanda ir taip toliau grandinėje. Po ilgesnės pauzės visi elementai nustatomi iš naujo ir perduodama kita komandų serija. Šio valdymo magistralės kūrimo principo trūkumas yra tas, kad vienos mikroschemos gedimas nutraukia komandų perdavimą toliau grandinėje. Naujausios kartos tvarkyklės (WS2818 ir kt.) turi papildomą įvestį (BIN), kad būtų išvengta šios problemos.

Taip pat skaitykite

Kaip prijungti adresuojamą LED juostelę WS2812B prie Arduino

 

"Bėganti ugnis"

Atskirai reikia apsvarstyti vadinamąją SPI juostą, kuri kasdieniame gyvenime vadinama „bėgančia ugnimi“ dėl labiausiai paplitusio ant jos sukurto apšvietimo efekto. Skirtumas tarp tokios juostos ir nagrinėjamų tipų yra tas, kad duomenų magistralėje yra dvi eilutės - duomenims ir laikrodžio impulsams. Tokiems įrenginiams galite įsigyti komerciškai pagamintą valdiklį su efektų rinkiniu, įskaitant minėtą „bėgančią ugnį“. Taip pat galite valdyti švytėjimą naudodami įprastus PIC arba AVR valdiklius (įskaitant Arduino). Jų pranašumas – padidėjęs atsparumas triukšmui, o trūkumas – būtinybė naudoti du valdiklio išėjimus. Tai gali būti apribojimas kuriant sudėtingas šviesos sistemas. Taip pat tokie įrenginiai pasižymi didesne kaina.

SPI juosta su dviejų laidų valdymo magistrale.

Šviestuvo prijungimo schema ir tipinės klaidos

Daugialypės terpės įrenginių įjungimo schema turi daug bendro su įprastų RGB šviestuvų schema.Tačiau yra ir skirtumų – norint teisingai prijungti adresuojamą LED juostelę prie valdiklio, reikia nepamiršti kelių punktų.

1. Dėl padidėjusio adresų juostos energijos suvartojimo jos neįmanoma maitinti iš Arduino plokštės (jei naudojami maži segmentai, tai nepageidautina). Bendru atveju maitinimui reikės atskiro šaltinio (kai kuriais atvejais gali būti ir vienas, tačiau šviesos diodų ir valdiklio maitinimo grandines reikia daryti atskirai). Bet dažnas maitinimo grandinių ir Arduino plokštės laidai (GND) turi būti sujungti. Priešingu atveju sistema neveiks.
2. Dėl sumažėjusio atsparumo triukšmui laidai, jungiantys valdiklio išėjimą ir tinklo įvestį, turėtų būti kuo trumpesni. Labai pageidautina, kad jie būtų ne ilgesnis kaip 10 cm. Taip pat nebus nereikalinga prie maitinimo linijos prijungti kondensatorių C, kurio įtampa viršija juostos maitinimo įtampą ir 1000 mikrofaradų talpa. Kondensatorių reikia sumontuoti šalia juostos, geriausia ant kontaktinių kilimėlių.
3. Juostelės skardinės suvienyti nuosekliai. DOUT išėjimas turi būti prijungtas prie kitos detalės DIN įvesties. Tačiau, kai bendras ilgis viršija 1 metrą, nuosekliojo ryšio naudoti negalima - tinklo elektros linijų laidininkai nėra skirti didelei srovei. Ir šiuo atveju būtina taikyti lygiagrečią segmentų jungtį.
4. Jei valdiklio išvestį ir DIN įvestį sujungsite tiesiogiai, jei šviestuve atsirastų neįprasta situacija, valdiklio išėjimas gali sugesti. Norėdami to išvengti, į laido pertrauką reikia įdėti rezistorių, kurio varža yra iki kelių šimtų omų.

Jei nesilaikysite šių paprastų taisyklių, daugialypės terpės sistema gali neveikti arba sugesti jos komponentai.

Taip pat skaitykite

Kaip prijungti LED prie Arduino plokštės

 

Adreso juostos būklės patikrinimas

Kartais yra poreikis čekius šviestuvas našumui. Ir čia gali kilti problemų, nes tiekiant maitinimą į juostą nepavyks apšviesti šviesos diodų. Taip pat tikrinti tinkamumo naudoti testeriu nebus galima: maksimalios galimybės šiuo atveju – skambinti dėl elektros linijų ir sujungimų vientisumo. Todėl pagrindinis būdas nustatyti šviestuvo veikimą yra prijungti jį prie valdiklio.

Jei yra drobė su vieno laido valdymo magistrale, galite patikrinti adresuojamą LED juostelę, pirštu paliesdami kontaktinį kilimėlį, į kurį nukreipiamas valdymo signalas (kai juostelėje yra maitinimas). Dėl to gali užsidegti vienas ar keli šviesos diodai.