Característiques de connexió i control de la tira LED adreçable

L'ús de LED en elements d'il·luminació ofereix als dissenyadors d'equips possibilitats gairebé il·limitades. Fins fa poc, els consumidors estaven fascinats per les capacitats dels dispositius construïts a partir d'elements radiants tricolors (RGB). Avui han aparegut nous productes, el potencial dels quals sembla ser il·limitat.

Cintes LED adreçables

Aquest dispositiu d'il·luminació s'ha convertit en una tira LED d'adreça. La brillantor i la relació dels colors bàsics, com en una làmpada RGB convencional, es regulen pel mètode de modulació d'amplada de pols, que s'utilitza en el control de càrrega digital. La diferència fonamental entre el dispositiu adreçable és que cada element emissor de llum es controla per separat (per a una cinta convencional, tot el segment de la web s'il·lumina per igual).

Possibilitats de la tira LED adreçable.

Dispositiu de cinta d'adreça

Els LED adreçables es van convertir en la base per a la construcció d'aquests dispositius d'il·luminació.Contenen l'element emissor de llum semiconductor real i un controlador PWM individual. Depenent del tipus d'element d'adreça, el LED RGB es pot situar dins d'una carcassa comuna o es pot extreure i connectar a les sortides del controlador. Es poden utilitzar LEDs separats o un conjunt RGB com a emissor de llum. La tensió d'alimentació també pot ser diferent. A la taula es mostren les característiques comparatives dels microcircuits comuns utilitzats per controlar els LED de colors.

El consum actual d'un metre per la cinta d'adreça és bastant gran, perquè l'energia es gasta no només en la brillantor de les unions p-n, sinó també en les pèrdues de commutació dels controladors PWM.

Dispositiu d'element de llum

Cada LED adreçable conté un nombre mínim de pins:

• Font d'alimentació U (VDD);
• cable comú (GND);
• entrada de dades (DIN);
• sortida de dades (DOUT).

Això permet que els elements amb emissors integrats es col·loquin en paquets de 4 pins (WS2812B).

Pinout WS2812B.

Els xips amb una connexió LED externa requeriran almenys tres pins més per connectar els LED.Com a resultat, el paquet estàndard amb 8 pins té una pota lliure, que els desenvolupadors poden utilitzar per a altres necessitats.

Pinout WS2818 amb sortida de dades addicionals.

Per tant, els dissenyadors del xip WS2811 van utilitzar un pin lliure per a l'interruptor de velocitat i WS2818 per a l'entrada de dades de còpia de seguretat (BIN).

Connexió d'elements

Tots els elements situats al llenç es connecten en paral·lel mitjançant font d'alimentació, i en sèrie mitjançant el bus de dades. La sortida de control d'un microcircuit està connectada a l'entrada d'un altre. El senyal de control del controlador s'alimenta a la sortida DIN més a l'esquerra segons el circuit del controlador.

Esquema de connexions d'elements sobre el llenç.

És millor alimentar els LED i els microcircuits des d'una unitat separada, especialment si la cinta s'alimenta amb una tensió diferent de 5 V. Cal connectar el cable comú del controlador i la font de tensió.

L'aparició d'un tros de cinta al WS2812B.

Control de resplendor

Els elements de la cinta d'adreces es controlen mitjançant un bus sèrie. Normalment, aquests autobusos es construeixen en un circuit de dos cables: una línia estroboscòpica i una línia de dades. També hi ha aquestes cintes, però són menys habituals. I els dispositius descrits estan controlats per un circuit d'un sol cable. Això va permetre simplificar el llenç, reduir-ne el cost. Però això es paga per la baixa immunitat de soroll del dispositiu LED. Qualsevol interferència induïda amb una amplitud suficient pot ser interpretada pels controladors com a dades i il·luminar-se de manera impredictible. Per tant, durant la instal·lació, s'han de prendre mesures addicionals per protegir-se de les interferències.

El protocol de control conté ordres de 24 bits. Zero i un es codifiquen com a polsos de la mateixa freqüència però de durada diferent.Cada element escriu ("enganxa") la seva ordre, després d'una pausa d'una durada determinada, es transmet l'ordre del següent microcircuit, i així successivament al llarg de la cadena. Després d'una pausa més llarga, es reinicien tots els elements i es transmet la següent sèrie d'ordres. L'inconvenient d'aquest principi de construir un bus de control és que la fallada d'un microcircuit interromp la transmissió d'ordres més enllà de la cadena. Els controladors d'última generació (WS2818, etc.) tenen una entrada addicional (BIN) per evitar aquest problema.

Llegeix també

Com connectar la tira LED adreçable WS2812B a Arduino

 

"Foc corrent"

Una consideració a part mereix l'anomenada cinta SPI, que en la vida quotidiana s'anomena "foc corrent" a causa de l'efecte d'il·luminació més comú que s'hi construeix. La diferència entre aquesta cinta i els tipus considerats és que el bus de dades conté dues línies: per a dades i per a polsos de rellotge. Per a aquests dispositius, podeu comprar un controlador fabricat comercialment amb un conjunt d'efectes, inclòs l'esmentat "foc corrent". També podeu controlar la brillantor des de controladors PIC o AVR convencionals (incloent Arduino). El seu avantatge és una major immunitat al soroll i el desavantatge és la necessitat d'utilitzar dues sortides del controlador. Això pot servir com a limitació per a la construcció de sistemes de llum complexos. A més, aquests dispositius es caracteritzen per un cost més elevat.

Cinta SPI amb bus de control de dos fils.

Esquema de connexió de lluminàries i errors típics

L'esquema per encendre dispositius multimèdia té molt en comú amb l'esquema dels il·luminadors RGB convencionals.Però també hi ha diferències: per connectar correctament la tira LED adreçable al controlador, cal tenir en compte alguns punts.

1. A causa de l'augment del consum d'energia de la cinta d'adreces, és impossible alimentar-la des de la placa Arduino (si s'utilitzen segments petits, no és desitjable). En el cas general, es necessitarà una font separada per a l'alimentació (en alguns casos n'hi pot haver una, però els circuits d'alimentació per als LED i el controlador s'han de fer per separat). Però comú els cables (GND) dels circuits d'alimentació i la placa Arduino han d'estar connectats. En cas contrari, el sistema no funcionarà.
2. A causa de la reducció de la immunitat al soroll, els conductors que connecten la sortida del controlador i l'entrada web s'han de mantenir el més curts possible. És molt desitjable que ho siguin no més de 10 cm. A més, no serà superflu connectar un condensador C a la línia elèctrica per a una tensió superior a la tensió d'alimentació de la cinta i amb una capacitat de 1000 microfarads. Cal instal·lar el condensador a les proximitats immediates de la cinta, idealment en coixinets de contacte.
3. Pot de tires de cinta unir-se seqüencialment. La sortida DOUT s'ha de connectar a l'entrada DIN de la següent peça. Però amb una longitud total superior a 1 metre, no es pot utilitzar una connexió en sèrie: els conductors de les línies elèctriques web no estan dissenyats per a un corrent elevat. I en aquest cas, cal aplicar una connexió paral·lela dels segments.
4. Si connecteu directament la sortida del controlador i l'entrada DIN, si es produeix una situació anormal a la lluminària, la sortida del controlador pot fallar. Per evitar-ho, cal col·locar una resistència amb una resistència de fins a diversos centenars d'ohms a la ruptura del cable.

L'incompliment d'aquestes senzilles regles pot comportar la inoperabilitat del sistema multimèdia o la fallada dels seus components.

Llegeix també

Com connectar el LED a la placa Arduino

 

Comprovació de l'estat de la cinta d'adreça

De vegades hi ha una necessitat xecs lluminària per al rendiment. I aquí poden sorgir problemes, perquè no serà possible encendre els LED subministrant energia a la cinta. A més, no es podrà comprovar la funcionalitat amb un tester: les màximes possibilitats en aquest cas són sonar per la integritat de les línies elèctriques i les interconnexions. Per tant, la forma principal de detectar el rendiment de la lluminària és connectar-la al controlador.

Si hi ha un llenç amb un bus de control d'un sol cable, podeu comprovar la tira LED adreçable tocant amb el dit el coixinet de contacte al qual s'aplica el senyal de control (quan s'aplica energia a la tira). Això pot provocar que un o més LED s'encenguin.