Χαρακτηριστικά σύνδεσης και ελέγχου της διευθυνσιοδοτούμενης ταινίας LED

Η χρήση LED σε στοιχεία φωτισμού παρέχει στους σχεδιαστές εξοπλισμού σχεδόν απεριόριστες δυνατότητες. Μέχρι πρόσφατα, οι καταναλωτές γοητεύονταν από τις δυνατότητες των συσκευών που κατασκευάζονταν με βάση στοιχεία ακτινοβολίας τριών χρωμάτων (RGB). Σήμερα, έχουν εμφανιστεί νέα προϊόντα, οι δυνατότητες των οποίων φαίνεται να είναι απεριόριστες.

Διευθυνσιοδοτούμενες λωρίδες LED

Μια τέτοια συσκευή φωτισμού έχει γίνει μια λωρίδα LED διεύθυνσης. Η φωτεινότητα και η αναλογία των βασικών χρωμάτων, όπως σε μια συμβατική λάμπα RGB, ρυθμίζονται με τη μέθοδο της διαμόρφωσης πλάτους παλμού, η οποία χρησιμοποιείται στον ψηφιακό έλεγχο φορτίου. Η θεμελιώδης διαφορά μεταξύ της διευθυνσιοδοτούμενης συσκευής είναι ότι κάθε στοιχείο εκπομπής φωτός ελέγχεται ξεχωριστά (για μια συμβατική ταινία, ολόκληρο το τμήμα του ιστού φωτίζεται εξίσου).

Δυνατότητες της διευθυνσιοδοτούμενης ταινίας LED.

Συσκευή ταινίας διεύθυνσης

Τα διευθυνσιοδοτούμενα LED έγιναν η βάση για την κατασκευή τέτοιων συσκευών φωτισμού.Περιέχουν το πραγματικό στοιχείο εκπομπής φωτός ημιαγωγού και ένα μεμονωμένο πρόγραμμα οδήγησης PWM. Ανάλογα με τον τύπο του στοιχείου διεύθυνσης, το LED RGB μπορεί να βρίσκεται μέσα σε ένα κοινό περίβλημα ή να αφαιρεθεί και να συνδεθεί στις εξόδους του προγράμματος οδήγησης. Ως εκπομπός φωτός μπορούν να χρησιμοποιηθούν ξεχωριστά LED ή ένα συγκρότημα RGB. Η τάση τροφοδοσίας μπορεί επίσης να είναι διαφορετική. Τα συγκριτικά χαρακτηριστικά των κοινών μικροκυκλωμάτων που χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο των έγχρωμων LED φαίνονται στον πίνακα.

Η τρέχουσα κατανάλωση ενός μέτρου από την ταινία διεύθυνσης είναι αρκετά μεγάλη, επειδή η ισχύς δαπανάται όχι μόνο στη λάμψη των κόμβων p-n, αλλά και στις απώλειες μεταγωγής των προγραμμάτων οδήγησης PWM.

Συσκευή στοιχείου λαμπτήρα

Κάθε διευθυνσιοδοτήσιμο LED περιέχει έναν ελάχιστο αριθμό ακίδων:

• Τροφοδοτικό U (VDD);
• κοινό σύρμα (GND)?
• εισαγωγή δεδομένων (DIN);
• έξοδος δεδομένων (DOUT).

Αυτό επιτρέπει την τοποθέτηση στοιχείων με ενσωματωμένους εκπομπούς σε πακέτα 4 ακίδων (WS2812B).

WS2812B pinout.

Τα τσιπ με εξωτερική σύνδεση LED θα απαιτούν τουλάχιστον τρεις ακόμη ακίδες για τη σύνδεση των LED.Ως αποτέλεσμα, το τυπικό πακέτο με 8 ακίδες έχει ένα ελεύθερο πόδι, το οποίο οι προγραμματιστές μπορούν να χρησιμοποιήσουν για άλλες ανάγκες.

WS2818 pinout με επιπλέον έξοδο δεδομένων.

Έτσι, οι σχεδιαστές του τσιπ WS2811 χρησιμοποίησαν μια ελεύθερη καρφίτσα για τον διακόπτη ταχύτητας και WS2818 για την είσοδο δεδομένων αντιγράφων ασφαλείας (BIN).

Σύνδεση στοιχείων

Όλα τα στοιχεία που βρίσκονται στον καμβά συνδέονται παράλληλα με τροφοδοτικό και σε σειρά μέσω του διαύλου δεδομένων. Η έξοδος ελέγχου ενός μικροκυκλώματος συνδέεται με την είσοδο ενός άλλου. Το σήμα ελέγχου από τον ελεγκτή τροφοδοτείται στην πιο αριστερή έξοδο DIN σύμφωνα με το κύκλωμα του οδηγού.

Σχέδιο συνδέσεων στοιχείων στον καμβά.

Είναι προτιμότερο να τροφοδοτείτε τα LED και τα μικροκυκλώματα από ξεχωριστή μονάδα, ειδικά εάν η ταινία τροφοδοτείται από τάση διαφορετική από 5 V. Το κοινό καλώδιο του ελεγκτή και η πηγή τάσης πρέπει να είναι συνδεδεμένα.

Η εμφάνιση ενός κομματιού ταινίας στο WS2812B.

Έλεγχος λάμψης

Τα στοιχεία της ταινίας διευθύνσεων ελέγχονται μέσω ενός σειριακού διαύλου. Συνήθως, τέτοια λεωφορεία κατασκευάζονται σε ένα κύκλωμα δύο καλωδίων - μια γραμμή στροβοσκοπίου και μια γραμμή δεδομένων. Υπάρχουν και τέτοιες κασέτες, αλλά είναι λιγότερο συχνές. Και οι περιγραφόμενες συσκευές ελέγχονται από ένα κύκλωμα μονού καλωδίου. Αυτό κατέστησε δυνατή την απλοποίηση του καμβά, τη μείωση του κόστους του. Αλλά αυτό πληρώνεται από τη χαμηλή ατρωσία θορύβου της συσκευής LED. Οποιαδήποτε επαγόμενη παρεμβολή με επαρκές πλάτος μπορεί να ερμηνευτεί από τα προγράμματα οδήγησης ως δεδομένα και να φωτίζεται απρόβλεπτα. Επομένως, κατά την εγκατάσταση, πρέπει να ληφθούν πρόσθετα μέτρα για την προστασία από παρεμβολές.

Το πρωτόκολλο ελέγχου περιέχει εντολές των 24 bit. Το μηδέν και το ένα κωδικοποιούνται ως παλμοί ίδιας συχνότητας αλλά διαφορετικής διάρκειας.Κάθε στοιχείο γράφει («κλείνει») την εντολή του, μετά από μια παύση ορισμένης διάρκειας, μεταδίδεται η εντολή για το επόμενο μικροκύκλωμα και ούτω καθεξής κατά μήκος της αλυσίδας. Μετά από μεγαλύτερη παύση, όλα τα στοιχεία επαναφέρονται και μεταδίδεται η επόμενη σειρά εντολών. Το μειονέκτημα αυτής της αρχής κατασκευής ενός διαύλου ελέγχου είναι ότι η αστοχία ενός μικροκυκλώματος διακόπτει τη μετάδοση εντολών περαιτέρω κατά μήκος της αλυσίδας. Τα προγράμματα οδήγησης τελευταίας γενιάς (WS2818, κ.λπ.) διαθέτουν πρόσθετη είσοδο (BIN) για την αποφυγή αυτού του προβλήματος.

Διαβάστε επίσης

Πώς να συνδέσετε τη διευθυνσιοδοτούμενη ταινία LED WS2812B στο Arduino

 

"Running Fire"

Ξεχωριστή σκέψη αξίζει η λεγόμενη ταινία SPI, η οποία στην καθημερινή ζωή ονομάζεται "πυρά που τρέχει" λόγω του πιο συνηθισμένου εφέ φωτισμού που είναι χτισμένο πάνω της. Η διαφορά μεταξύ μιας τέτοιας ταινίας και των τύπων που εξετάζονται είναι ότι ο δίαυλος δεδομένων περιέχει δύο γραμμές - για δεδομένα και για παλμούς ρολογιού. Για τέτοιες συσκευές, μπορείτε να αγοράσετε έναν ελεγκτή εμπορικής κατασκευής με ένα σύνολο εφέ, συμπεριλαμβανομένης της αναφερόμενης "φωτιάς που τρέχει". Μπορείτε επίσης να ελέγξετε τη λάμψη από συμβατικούς ελεγκτές PIC ή AVR (συμπεριλαμβανομένου του Arduino). Το πλεονέκτημά τους είναι η αυξημένη θόρυβος και το μειονέκτημα είναι η ανάγκη χρήσης δύο εξόδων ελεγκτή. Αυτό μπορεί να χρησιμεύσει ως περιορισμός για την κατασκευή πολύπλοκων συστημάτων φωτός. Επίσης, τέτοιες συσκευές χαρακτηρίζονται από υψηλότερο κόστος.

Ταινία SPI με δίαυλο ελέγχου δύο συρμάτων.

Διάγραμμα σύνδεσης φωτιστικού και τυπικά σφάλματα

Το σχέδιο για την ενεργοποίηση συσκευών πολυμέσων έχει πολλά κοινά με το σχήμα των συμβατικών συσκευών φωτισμού RGB.Υπάρχουν όμως και διαφορές - για να συνδέσετε σωστά τη διευθυνσιοδοτούμενη λωρίδα LED στον ελεγκτή, πρέπει να έχετε υπόψη σας μερικά σημεία.

1. Λόγω της αυξημένης κατανάλωσης ενέργειας της ταινίας διεύθυνσης, είναι αδύνατο να τροφοδοτηθεί από την πλακέτα Arduino (εάν χρησιμοποιούνται μικρά τμήματα, είναι ανεπιθύμητο). Στη γενική περίπτωση, θα χρειαστεί ξεχωριστή πηγή για την τροφοδοσία (σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να υπάρχει, αλλά τα κυκλώματα ισχύος για τα LED και τον ελεγκτή πρέπει να κατασκευαστούν χωριστά). Κοινό όμως τα καλώδια (GND) των κυκλωμάτων ισχύος και η πλακέτα Arduino πρέπει να είναι συνδεδεμένα. Διαφορετικά, το σύστημα δεν θα λειτουργεί.
2. Λόγω της μειωμένης προστασίας από θόρυβο, οι αγωγοί που συνδέουν την έξοδο του ελεγκτή και την είσοδο ιστού θα πρέπει να διατηρούνται όσο το δυνατόν πιο σύντομοι. Είναι πολύ επιθυμητό να είναι όχι περισσότερο από 10 cm. Επίσης, δεν θα είναι περιττό να συνδέσετε έναν πυκνωτή C στη γραμμή τροφοδοσίας για τάση που υπερβαίνει την τάση τροφοδοσίας της ταινίας και με χωρητικότητα 1000 microfarads. Είναι απαραίτητο να εγκαταστήσετε τον πυκνωτή σε άμεση γειτνίαση με την ταινία, ιδανικά σε επιθέματα επαφής.
3. Λωρίδες ταινίας μπορεί ενώνω διαδοχικά. Η έξοδος DOUT πρέπει να συνδεθεί στην είσοδο DIN του επόμενου κομματιού. Αλλά με συνολικό μήκος που υπερβαίνει το 1 μέτρο, δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σειριακή σύνδεση - οι αγωγοί των γραμμών ηλεκτρικού δικτύου δεν έχουν σχεδιαστεί για υψηλό ρεύμα. Και σε αυτή την περίπτωση, είναι απαραίτητο να εφαρμοστεί μια παράλληλη σύνδεση των τμημάτων.
4. Εάν συνδέσετε απευθείας την έξοδο του ελεγκτή και την είσοδο DIN, εάν παρουσιαστεί μια μη φυσιολογική κατάσταση στο φωτιστικό, η έξοδος του ελεγκτή μπορεί να αποτύχει. Για να αποφευχθεί αυτό, πρέπει να τοποθετηθεί μια αντίσταση με αντίσταση έως και αρκετές εκατοντάδες ohms στο σπάσιμο του σύρματος.

Η μη τήρηση αυτών των απλών κανόνων μπορεί να οδηγήσει σε αλειτουργία του συστήματος πολυμέσων ή σε αστοχία των στοιχείων του.

Διαβάστε επίσης

Πώς να συνδέσετε το LED στην πλακέτα Arduino

 

Έλεγχος της υγείας της ταινίας διεύθυνσης

Μερικές φορές υπάρχει ανάγκη επιταγές φωτιστικό για απόδοση. Και εδώ μπορεί να προκύψουν προβλήματα, επειδή δεν θα είναι δυνατό να ανάψετε τα LED παρέχοντας ρεύμα στην ταινία. Επίσης, δεν θα είναι δυνατός ο έλεγχος της δυνατότητας συντήρησης με έναν ελεγκτή: οι μέγιστες δυνατότητες σε αυτήν την περίπτωση είναι να κουδουνίσετε για την ακεραιότητα των γραμμών ηλεκτρικού ρεύματος και των διασυνδέσεων. Επομένως, ο κύριος τρόπος ανίχνευσης της απόδοσης του φωτιστικού είναι να το συνδέσετε με τον ελεγκτή.

Εάν υπάρχει καμβάς με δίαυλο ελέγχου ενός καλωδίου, μπορείτε να ελέγξετε τη διευθυνσιοδοτούμενη λωρίδα LED αγγίζοντας το δάχτυλό σας στην επιφάνεια επαφής στην οποία εφαρμόζεται το σήμα ελέγχου (όταν εφαρμόζεται ρεύμα στην ταινία). Αυτό μπορεί να προκαλέσει ένα ή περισσότερα LED να ανάψουν.