Recursos de conexão e controle da faixa de LED endereçável
O uso de LEDs em elementos de iluminação oferece aos projetistas de equipamentos possibilidades quase ilimitadas. Até recentemente, os consumidores eram fascinados pelas capacidades dos dispositivos construídos com base em elementos radiantes tricolores (RGB). Hoje, surgiram novos produtos, cujo potencial parece ser ilimitado.
Tiras de LED endereçáveis
Tal dispositivo de iluminação tornou-se uma faixa de LED de endereço. O brilho e a proporção de cores básicas, como em uma lâmpada RGB convencional, são regulados pelo método de modulação por largura de pulso, que é usado no controle de carga digital. A diferença fundamental entre o dispositivo endereçável é que cada elemento emissor de luz é controlado separadamente (para uma fita convencional, todo o segmento da teia é igualmente iluminado).
Dispositivo de fita de endereço
Os LEDs endereçáveis tornaram-se a base para a construção de tais dispositivos de iluminação.Eles contêm o elemento emissor de luz semicondutor real e um driver PWM individual. Dependendo do tipo de elemento de endereço, o LED RGB pode ser colocado dentro de uma carcaça comum ou ser retirado e conectado às saídas do driver. LEDs separados ou um conjunto RGB podem ser usados como emissor de luz. A tensão de alimentação também pode ser diferente. As características comparativas de microcircuitos comuns usados para controlar LEDs coloridos são mostradas na tabela.
| Driver PWM | Suprimento U, V | Conexão de LED | Observação | Consumo atual |
| WS2811 | 12-24 | Externo | Regulador de tensão integrado para 12 V. Modos rápidos e lentos | Dependendo do LED aplicado |
| WS2812B | 5 | construídas em | LED de fator de forma - 5050 | Até 60 mA por elemento (com brilho máximo) |
| WS2813 | 5 | construídas em | LED de fator de forma - 5050 | Até 60 mA por elemento (com brilho máximo) |
| WS2815 | 12 | construídas em | LED de fator de forma - 5050 | Até 60 mA por elemento (com brilho máximo) |
| WS2818 | 12/24 | Externo | A tensão de entrada de controle é de até 9 V. Entrada de controle adicional | Dependendo do LED aplicado |
O consumo de corrente de um metro pela fita de endereço é bastante grande, pois a energia é gasta não apenas no brilho das junções p-n, mas também nas perdas de comutação dos drivers PWM.
Dispositivo de elemento de lâmpada
Cada LED endereçável contém um número mínimo de pinos:
- fonte de alimentação U (VDD);
- fio comum (GND);
- entrada de dados (DIN);
- saída de dados (DOUT).
Isso permite que elementos com emissores embutidos sejam colocados em pacotes de 4 pinos (WS2812B).
Chips com uma conexão externa de LED exigirão pelo menos mais três pinos para conectar os LEDs.Como resultado, o pacote padrão com 8 pinos tem uma perna livre, que os desenvolvedores podem usar para outras necessidades.
Assim, os designers do chip WS2811 usaram um pino livre para a chave de velocidade e o WS2818 para a entrada de dados de backup (BIN).
Conexão de elementos
Todos os elementos localizados na tela são conectados em paralelo pela fonte de alimentação e em série através do barramento de dados. A saída de controle de um microcircuito é conectada à entrada de outro. O sinal de controle do controlador é alimentado para a saída DIN mais à esquerda de acordo com o circuito do driver.
É melhor alimentar os LEDs e microcircuitos a partir de uma unidade separada, especialmente se a fita for alimentada por uma tensão diferente de 5 V. O fio comum do controlador e a fonte de tensão devem ser conectados.
Controle de brilho
Os elementos da fita de endereço são controlados por meio de um barramento serial. Normalmente, esses barramentos são construídos em um circuito de dois fios - uma linha estroboscópica e uma linha de dados. Existem também essas fitas, mas são menos comuns. E os dispositivos descritos são controlados por um circuito de fio único. Isso possibilitou simplificar a tela, reduzir seu custo. Mas isso é pago pela baixa imunidade a ruídos do dispositivo LED. Qualquer interferência induzida com amplitude suficiente pode ser interpretada pelos drivers como dados e iluminar de forma imprevisível. Portanto, durante a instalação, medidas adicionais devem ser tomadas para proteger contra interferências.
O protocolo de controle contém comandos de 24 bits. Zero e um são codificados como pulsos de mesma frequência, mas com durações diferentes.Cada elemento escreve ("trava") seu comando, após uma pausa de certa duração, o comando para o próximo microcircuito é transmitido e assim por diante ao longo da cadeia. Após uma pausa mais longa, todos os elementos são reiniciados e a próxima série de comandos é transmitida. A desvantagem deste princípio de construção de um barramento de controle é que a falha de um microcircuito interrompe a transmissão de comandos ao longo da cadeia. Os drivers de última geração (WS2818, etc.) possuem uma entrada adicional (BIN) para evitar esse problema.
"Correndo Fogo"
Uma consideração separada merece a chamada fita SPI, que na vida cotidiana é chamada de "fogo em execução" por causa do efeito de iluminação mais comum construído sobre ela. A diferença entre essa fita e os tipos considerados é que o barramento de dados contém duas linhas - para dados e para pulsos de clock. Para tais dispositivos, você pode adquirir um controlador fabricado comercialmente com um conjunto de efeitos, incluindo o mencionado “fogo em execução”. Você também pode controlar o brilho de controladores PIC ou AVR convencionais (incluindo Arduino). Sua vantagem é o aumento da imunidade ao ruído e a desvantagem é a necessidade de usar duas saídas do controlador. Isso pode servir como uma limitação para a construção de sistemas de luz complexos. Além disso, esses dispositivos são caracterizados por um custo mais alto.
Diagrama de conexão da luminária e erros típicos
O esquema para ligar os dispositivos multimídia tem muito em comum com o esquema dos iluminadores RGB convencionais.Mas também existem diferenças - para conectar corretamente a faixa de LED endereçável ao controlador, você precisa ter em mente alguns pontos.
- Devido ao aumento do consumo de energia da fita de endereço, é impossível alimentá-la a partir da placa Arduino (se forem usados segmentos pequenos, é indesejável). No caso geral, será necessária uma fonte separada para alimentação (em alguns casos pode haver uma, mas os circuitos de alimentação dos LEDs e do controlador devem ser feitos separadamente). Mas comum os fios (GND) dos circuitos de potência e a placa Arduino devem estar conectados. Caso contrário, o sistema ficará inoperante.
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- Devido à imunidade a ruído reduzida, os condutores que conectam a saída do controlador e a entrada da web devem ser mantidos o mais curtos possível. É altamente desejável que sejam não superior a 10 cm. Além disso, não será supérfluo conectar um capacitor C à linha de energia para uma tensão superior à tensão de alimentação da fita e com capacidade de 1000 microfarads. É necessário instalar o capacitor nas imediações da fita, de preferência em almofadas de contato.
- Tiras de fita podem unir sequencialmente. A saída DOUT deve ser conectada à entrada DIN da próxima peça. Mas com um comprimento total superior a 1 metro, uma conexão serial não pode ser usada - os condutores das linhas de energia da web não são projetados para alta corrente. E neste caso, é necessário aplicar uma conexão paralela dos segmentos.
- Se você conectar a saída do controlador e a entrada DIN diretamente, se ocorrer uma situação anormal na luminária, a saída do controlador poderá falhar. Para evitar isso, um resistor com resistência de até várias centenas de ohms deve ser colocado na ruptura do fio.
O incumprimento destas regras simples pode levar à inoperabilidade do sistema multimédia ou à falha dos seus componentes.
Verificando a integridade da fita de endereço
Às vezes há uma necessidade Verificações luminária para desempenho. E aqui podem surgir problemas, porque não será possível acender os LEDs fornecendo energia à fita. Além disso, não será possível verificar a manutenção com um testador: as possibilidades máximas neste caso são tocar para a integridade das linhas de energia e interconexões. Portanto, a principal maneira de detectar o desempenho da luminária é conectá-la ao controlador.
Se houver uma tela com um barramento de controle de fio único, você pode verificar a faixa de LED endereçável tocando o dedo no bloco de contato ao qual o sinal de controle é aplicado (quando a alimentação é aplicada à faixa). Isso pode fazer com que um ou mais LEDs acendam.
LED endereçável-fita tem recursos multimídia uma ordem de magnitude maior do que outros dispositivos LED. Você só precisa entender a gestão e lembrar de algumas condições simples para que não haja decepções e perdas financeiras sem sentido.