Χαρακτηριστικά σύνδεσης και ελέγχου της διευθυνσιοδοτούμενης λωρίδας LED

Η χρήση των LED σε στοιχεία φωτιστικών σωμάτων παρέχει στους σχεδιαστές εξοπλισμού σχεδόν απεριόριστες δυνατότητες. Μέχρι πρόσφατα, οι καταναλωτές γοητεύονταν από τις δυνατότητες των συσκευών που βασίζονται σε στοιχεία εκπομπής τριών χρωμάτων (RGB). Σήμερα, έχουν εμφανιστεί νέα προϊόντα των οποίων οι δυνατότητες χρήσης φαίνονται απεριόριστες.

Διευθυνσιοδοτούμενες λωρίδες LED

Μια τέτοια συσκευή φωτισμού έχει γίνει ένα LED-ταινία διευθυνσιοδοτούμενη. Η φωτεινότητα και η βασική αναλογία χρωμάτων, όπως σε έναν συμβατικό RGB-φωτισμό, ρυθμίζεται με διαμόρφωση πλάτους παλμού, η οποία χρησιμοποιείται στον ψηφιακό έλεγχο φορτίου. Η κύρια διαφορά με τη συσκευή με δυνατότητα διεύθυνσης είναι ότι κάθε στοιχείο εκπομπής φωτός ελέγχεται χωριστά (μια συμβατική ταινία φωτίζει ολόκληρο το τμήμα της ταινίας με τον ίδιο τρόπο).

Δυνατότητες της διευθυνσιοδοτούμενης ταινίας LED.

Κατασκευή διευθυνσιοδοτούμενης λωρίδας

Οι διευθυνσιοδοτούμενες λυχνίες LED αποτελούν τη βάση για αυτούς τους φωτιστές. Περιέχουν ένα στοιχείο φωτοεκπομπής ημιαγωγών και έναν μεμονωμένο οδηγό PWM. Ανάλογα με τον τύπο του διευθυνσιοδοτούμενου στοιχείου, η λυχνία LED RGB μπορεί να βρίσκεται μέσα σε ένα κοινό περίβλημα ή μπορεί να τοποθετηθεί έξω και να συνδεθεί στις ακίδες του οδηγού. Ως πομπός φωτός μπορούν να χρησιμοποιηθούν ξεχωριστές λυχνίες LED ή ένα συγκρότημα RGB. Οι τάσεις τροφοδοσίας μπορεί επίσης να διαφέρουν. Τα συγκριτικά χαρακτηριστικά των κοινών τσιπ που χρησιμοποιούνται για την οδήγηση έγχρωμων LED παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα.

Η κατανάλωση ρεύματος ενός μέτρου διευθυνσιοδοτούμενης λωρίδας είναι μάλλον υψηλή, επειδή η ισχύς δαπανάται όχι μόνο για την ακτινοβολία της ένωση p-n αλλά και για τις απώλειες μεταγωγής των οδηγών PWM.

Κατασκευή ενός στοιχείου φωτιστικού

Κάθε διευθυνσιοδοτούμενο LED περιέχει έναν ελάχιστο αριθμό ακροδεκτών:

• Παροχή U (VDD),
• κοινό καλώδιο (GND)-,
• είσοδος δεδομένων (DIN),
• έξοδος δεδομένων (DOUT).

Αυτό επιτρέπει την τοποθέτηση στοιχείων με ενσωματωμένους πομπούς σε περιβλήματα 4 ακίδων (WS2812B).

Ανάθεση ακροδεκτών WS2812B.

Στα τσιπ με εξωτερική σύνδεση LED, απαιτούνται τουλάχιστον τρεις ακόμη ακίδες για τη σύνδεση των LED. Αυτό αφήνει μια τυπική συσκευασία 8 ακίδων με έναν επιπλέον ακροδέκτη για άλλες χρήσεις.

Ανάθεση καρφιτσών WS2818 με πρόσθετη έξοδο δεδομένων.

Για παράδειγμα, τα σχέδια τσιπ WS2811 χρησιμοποιούν έναν ελεύθερο ακροδέκτη για τον διακόπτη ταχύτητας και το WS2818 για την περιττή είσοδο δεδομένων (BIN).

Διασύνδεση στοιχείων

Όλα τα στοιχεία που βρίσκονται στον καμβά συνδέονται παράλληλα στην παροχή ρεύματος και σε σειρά στο δίαυλο δεδομένων. Η έξοδος ελέγχου του ενός τσιπ συνδέεται με την είσοδο του άλλου τσιπ. Το σήμα ελέγχου από τον ελεγκτή εφαρμόζεται στον ακροδέκτη DIN του αριστερότερου οδηγού στο διάγραμμα.

Το διάγραμμα σύνδεσης των στοιχείων στον καμβά.

Είναι προτιμότερο να τροφοδοτείτε τις λυχνίες LED και τα μικροκυκλώματα από μια ξεχωριστή μονάδα, ειδικά αν η ταινία τροφοδοτείται με τάση διαφορετική από 5 V. Το κοινό καλώδιο του ελεγκτή και της πηγής τάσης πρέπει να είναι συνδεδεμένα.

Η εμφάνιση του τμήματος λωρίδας στο WS2812B.

Έλεγχος λάμψης

Τα στοιχεία της διευθυνσιοδοτούμενης κορδέλας ελέγχονται μέσω σειριακού διαύλου. Συνήθως οι εν λόγω δίαυλοι κατασκευάζονται σε σχήμα δύο καλωδίων - μια γραμμή πύλης και μια γραμμή δεδομένων. Αυτές οι κορδέλες είναι επίσης διαθέσιμες, αλλά είναι λιγότερο συνηθισμένες. Και οι συσκευές που περιγράφονται ελέγχονται από ένα κύκλωμα ενός καλωδίου. Αυτό κατέστησε δυνατή την απλοποίηση του διαδικτύου, ώστε να γίνει φθηνότερο. Αλλά αυτό πληρώνεται από τη χαμηλή ανοχή της συσκευής LED σε θόρυβο. Οποιοσδήποτε επαγόμενος θόρυβος με επαρκές πλάτος μπορεί να ερμηνευθεί από τους οδηγούς ως δεδομένο και να φωτίσει απρόβλεπτα. Επομένως, πρέπει να λαμβάνονται πρόσθετα μέτρα κατά την εγκατάσταση για την προστασία από παρεμβολές.

Το πρωτόκολλο ελέγχου περιέχει εντολές των 24 bit. Το μηδέν και το ένα κωδικοποιούνται ως παλμοί της ίδιας συχνότητας αλλά διαφορετικής διάρκειας. Κάθε εξάρτημα αποθηκεύει (μανδαλώνει) τη δική του εντολή, μετά από μια παύση ορισμένης διάρκειας αποστέλλεται η εντολή για το επόμενο τσιπ και ούτω καθεξής στην αλυσίδα. Μετά από μια παύση αυξημένης διάρκειας, όλα τα στοιχεία μηδενίζονται και μεταφέρεται η επόμενη σειρά εντολών. Το μειονέκτημα αυτής της αρχής του διαύλου ελέγχου είναι ότι η αποτυχία ενός chip διακόπτει τη μετάδοση εντολών στην επόμενη αλυσίδα. Οι τελευταίες γενιές προγραμμάτων οδήγησης (WS2818 κ.λπ.) διαθέτουν μια πρόσθετη είσοδο (BIN) για την αποφυγή αυτού του προβλήματος.

Διαβάστε επίσης

Πώς να συνδέσετε μια διευθυνσιοδοτούμενη λωρίδα LED WS2812B σε ένα Arduino

 

"Τρέχοντας φωτιά"

Θα πρέπει να εξεταστεί ξεχωριστά η λεγόμενη ταινία SPI, η οποία στο σπίτι ονομάζεται "φωτιά που τρέχει" λόγω του πιο συνηθισμένου φωτεινού αποτελέσματος, το οποίο δημιουργεί. Η διαφορά μεταξύ μιας τέτοιας ταινίας και των εξεταζόμενων τύπων είναι ότι ο δίαυλος δεδομένων περιέχει δύο γραμμές - για δεδομένα και για παλμούς ρολογιού. Για τέτοιες συσκευές, μπορεί να αγοραστεί ένας βιομηχανικά κατασκευασμένος ελεγκτής με ένα σύνολο εφέ, συμπεριλαμβανομένου του προαναφερθέντος "τρέχοντος πυρός". Είναι επίσης δυνατό να ελέγξετε τη λάμψη από συμβατικούς ελεγκτές PIC ή AVR (συμπεριλαμβανομένου του Arduino). Το πλεονέκτημα είναι η υψηλότερη ανοχή στο θόρυβο, αλλά το μειονέκτημα είναι ότι πρέπει να χρησιμοποιηθούν δύο έξοδοι ελεγκτή. Αυτό μπορεί να αποτελέσει περιορισμό για την κατασκευή πολύπλοκων συστημάτων φωτισμού. Χαρακτηρίζεται επίσης από υψηλότερο κόστος για τις συσκευές αυτές.

Κορδέλα SPI με δίαυλο ελέγχου δύο καλωδίων.

Διάγραμμα συνδεσμολογίας του φωτιστικού και τυπικά σφάλματα

Το διάγραμμα σύνδεσης των συσκευών πολυμέσων έχει πολλά κοινά με το σχήμα των συνηθισμένων φωτιστικών RGB. Υπάρχουν όμως διαφορές - για να συνδέσετε σωστά τη διευθυνσιοδοτούμενη λωρίδα LED στον ελεγκτή, πρέπει να έχετε υπόψη σας μερικά σημεία.

1. Λόγω της υψηλής κατανάλωσης ενέργειας της διευθυνσιοδοτούμενης λωρίδας, δεν μπορείτε να την τροφοδοτήσετε από την πλακέτα Arduino (αν χρησιμοποιείτε μικρά τμήματα - δεν είναι επιθυμητό). Στη γενική περίπτωση για την οργάνωση της τροφοδοσίας χρειάζεστε μια ξεχωριστή πηγή (σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να είναι μία, αλλά το κύκλωμα τροφοδοσίας για τις λυχνίες LED και τον ελεγκτή πρέπει να κατασκευαστεί ξεχωριστά). Αλλά το κοινό τα καλώδια (GND) του τροφοδοτικού και της πλακέτας Arduino πρέπει να συνδεθούν. Διαφορετικά, το σύστημα δεν θα λειτουργήσει.
2. Λόγω της μειωμένης ανοχής στο θόρυβο, οι αγωγοί που συνδέουν την έξοδο του ελεγκτή και την είσοδο του ιστού πρέπει να είναι όσο το δυνατόν συντομότεροι. Είναι άκρως επιθυμητό να είναι μήκος μικρότερο από 10 εκατοστά. Δεν είναι επίσης περιττό να συνδεθεί ένας πυκνωτής C στη γραμμή τροφοδοσίας με τάση υψηλότερη από την τάση τροφοδοσίας του ιμάντα και με χωρητικότητα τουλάχιστον 1000 μF. Ο πυκνωτής πρέπει να εγκατασταθεί σε άμεση γειτνίαση με την ταινία, ιδανικά στα μαξιλαράκια επαφής.
3. Τα τμήματα της ταινίας μπορούν να Συνδέστε τις λωρίδες στη σειρά. Η έξοδος DOUT πρέπει να συνδεθεί στην είσοδο DIN του επόμενου τεμαχίου. Εάν όμως το συνολικό μήκος υπερβαίνει το 1 m, η σύνδεση σειράς δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί - οι αγωγοί των γραμμών ρεύματος ιστού δεν είναι σχεδιασμένοι για υψηλά ρεύματα. Στην περίπτωση αυτή, πρέπει να χρησιμοποιηθεί η παράλληλη σύνδεση των τμημάτων.
4. Εάν συνδέσετε απευθείας την έξοδο του ελεγκτή και την είσοδο DIN, η έξοδος του ελεγκτή ενδέχεται να αποτύχει εάν παρουσιαστεί μια μη φυσιολογική κατάσταση στο φωτιστικό σώμα. Για να αποφευχθεί αυτό, πρέπει να συνδεθεί στο καλώδιο μια αντίσταση έως και μερικών εκατοντάδων ωμ.

Η μη τήρηση αυτών των απλών κανόνων μπορεί να οδηγήσει σε δυσλειτουργία του συστήματος πολυμέσων ή σε βλάβη εξαρτημάτων.

Διαβάστε επίσης

Πώς να συνδέσετε ένα LED σε μια πλακέτα Arduino

 

Έλεγχος της λειτουργίας της λωρίδας διευθύνσεων

Μερικές φορές είναι απαραίτητο να για να ελέγξετε Μερικές φορές προκύπτει η ανάγκη να ελέγξετε αν η ταινία λειτουργεί σωστά. Και εδώ μπορεί να προκύψουν προβλήματα, επειδή δεν είναι δυνατόν να ανάψουν οι λυχνίες LED με την παροχή ρεύματος στη λωρίδα. Επίσης, δεν είναι δυνατός ο έλεγχος της λειτουργικότητας με ελεγκτή: η μέγιστη δυνατότητα σε αυτή την περίπτωση είναι ο έλεγχος της συνέχειας των γραμμών τροφοδοσίας και των συνδέσεων μεταξύ των στοιχείων. Επομένως, ο κύριος τρόπος για να διαπιστώσετε αν το φωτιστικό λειτουργεί είναι να το συνδέσετε στον ελεγκτή.

Εάν υπάρχει μια μονόκλωνη λωρίδα ελέγχου, είναι δυνατόν να ελέγξετε τη διευθυνσιοδοτούμενη λωρίδα LED αγγίζοντας με το δάχτυλό σας το πεδίο επαφής στο οποίο εφαρμόζεται το σήμα ελέγχου (ενώ η λωρίδα είναι υπό τάση). Αυτό μπορεί να προκαλέσει την ανάφλεξη μιας ή περισσότερων λυχνιών LED.

Διευθυνσιοδοτούμενο LEDταινία Διαθέτει δυνατότητες πολυμέσων μιας τάξης μεγέθους υψηλότερες από άλλες συσκευές LED. Το μόνο που χρειάζεται είναι να κατανοήσετε τους ελέγχους και να θυμάστε μερικούς απλούς όρους για να αποφύγετε την απογοήτευση και τις άσκοπες οικονομικές απώλειες.