Caractéristiques de la connexion et du contrôle d'une bande LED adressable

L'utilisation de LED dans les éléments de luminaires offre aux concepteurs d'équipements des possibilités pratiquement illimitées. Jusqu'à récemment, les consommateurs étaient fascinés par les possibilités des appareils basés sur des éléments émetteurs tricolores (RVB). Aujourd'hui, de nouveaux produits sont apparus dont le potentiel d'utilisation semble illimité.

Bandes LED adressables

Un tel dispositif d'éclairage est devenu une bande LED adressable. La luminosité et le rapport de base des couleurs, comme dans un éclairage RVB classique, sont régulés par la modulation de largeur d'impulsion, qui est utilisée dans le contrôle numérique de la charge. La principale différence avec le dispositif adressable est que chaque élément émetteur de lumière est contrôlé séparément (une bande classique a la même lumière émise par toute la section de la bande).

Capacités de la bande LED adressable.

Construction d'une bande adressable

Les LED adressables constituent la base de ces éclairages. Ils contiennent un élément émetteur de lumière à semi-conducteur et un pilote PWM individuel. Selon le type d'élément adressable, la LED RVB peut être située à l'intérieur d'un boîtier commun ou être montée à l'extérieur et connectée aux broches du pilote. Des LED séparées ou un assemblage RVB peuvent être utilisés comme émetteur de lumière. Les tensions d'alimentation peuvent également varier. Les caractéristiques comparatives des puces couramment utilisées pour piloter les LED de couleur sont présentées dans le tableau ci-dessous.

La consommation de courant d'un mètre de bande adressable est assez élevée car la puissance est dépensée non seulement pour la jonction p-n incandescente mais aussi pour les pertes de commutation des pilotes PWM.

Construction d'un élément de luminaire

Chaque DEL adressable contient un nombre minimal de broches :

• U d'alimentation (VDD) ;
• fil commun (GND); ;
• entrée de données (DIN) ;
• sortie de données (DOUT).

Cela permet de loger les éléments avec émetteurs intégrés dans des boîtiers à 4 broches (WS2812B).

Affectation des broches du WS2812B.

Sur les puces avec connexion externe des LEDs, un minimum de trois broches supplémentaires sera nécessaire pour connecter les LEDs. Cela laisse un boîtier standard à 8 broches avec une broche de rechange pour d'autres utilisations.

Affectation des broches du WS2818 avec sortie de données supplémentaire.

Par exemple, les conceptions de la puce WS2811 utilisent une broche libre pour le commutateur de vitesse et la puce WS2818 pour l'entrée de données redondante (BIN).

Interconnexion des éléments

Tous les éléments situés sur la toile sont connectés en parallèle sur l'alimentation et en série sur le bus de données. La sortie de contrôle d'une puce est connectée à l'entrée de l'autre. Le signal de commande du contrôleur est appliqué à la broche DIN du pilote le plus à gauche dans le diagramme.

Le diagramme de connexion des éléments sur le canevas.

Il est préférable d'alimenter les LED et les microcircuits à partir d'une unité séparée, en particulier si la bande est alimentée par une tension autre que 5 V. Le fil commun du contrôleur et de la source de tension doit être connecté.

L'apparence de la section de la bande sur le WS2812B.

Contrôle de l'éclat

Les éléments du ruban adressable sont contrôlés par un bus série. Habituellement, ces bus sont construits selon un schéma à deux fils - une ligne de déclenchement et une ligne de données. Ces rubans sont également disponibles, mais sont moins courants. Et les dispositifs décrits sont contrôlés par un circuit à un seul fil. Cela a permis de simplifier le web, de le rendre moins cher. Mais cela est compensé par la faible immunité au bruit du dispositif LED. Tout bruit induit d'une amplitude suffisante peut être interprété par les conducteurs comme une donnée et éclairer de manière imprévisible. Par conséquent, des mesures supplémentaires doivent être prises pendant l'installation pour se protéger contre les interférences.

Le protocole de contrôle contient des commandes de 24 bits. Le zéro et le un sont codés comme des impulsions de même fréquence mais de durées différentes. Chaque unité écrit ("verrouille") une commande, après une pause d'une certaine durée, une commande est envoyée à la puce suivante et ainsi de suite dans la chaîne. Après une pause de durée accrue, tous les éléments sont réinitialisés et la série de commandes suivante est transférée. L'inconvénient de ce principe de construction du bus de commande est que la défaillance d'un microcircuit interrompt la transmission des commandes plus loin dans la chaîne. Les dernières générations de pilotes (WS2818 etc.) ont une entrée supplémentaire (BIN) pour éviter ce problème.

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"Running fire"

Il convient d'accorder une attention particulière au ruban SPI, que l'on appelle dans les foyers un "feu roulant" en raison de l'effet lumineux le plus courant qu'il produit. La différence entre une telle bande et les types considérés est que le bus de données contient deux lignes - pour les données et pour les impulsions d'horloge. Pour ces appareils, il est possible d'acheter un contrôleur fabriqué industriellement avec un ensemble d'effets, y compris le "feu roulant" susmentionné. Il est également possible de contrôler la lueur à partir de contrôleurs PIC ou AVR conventionnels (y compris Arduino). L'avantage est une meilleure immunité au bruit, mais l'inconvénient est que deux sorties de contrôleur doivent être utilisées. Cela peut constituer une limitation pour la construction de systèmes d'éclairage complexes. Se caractérise également par un coût plus élevé pour ces dispositifs.

Ruban SPI avec bus de contrôle à deux fils.

Schéma de câblage du luminaire et erreurs typiques

Le schéma de connexion des appareils multimédia a beaucoup de points communs avec le schéma des lumières RVB habituelles. Mais il existe des différences. Pour connecter correctement la bande LED adressable au contrôleur, vous devez tenir compte de quelques points.

1. En raison de la forte consommation d'énergie de la bande adressable, vous ne pouvez pas l'alimenter à partir de la carte Arduino (si vous utilisez de petits segments - ce n'est pas souhaitable). Dans le cas général, pour organiser l'alimentation, il faut une source séparée (dans certains cas, il peut s'agir d'une seule source, mais le circuit d'alimentation des LED et du contrôleur doit être réalisé séparément). Mais le commun (GND) de l'alimentation et de la carte Arduino doivent être connectés.. Sinon, le système ne fonctionnera pas.
2. En raison de la réduction de l'immunité au bruit, les conducteurs reliant la sortie du contrôleur et l'entrée de la bande doivent être aussi courts que possible. Il est hautement souhaitable qu'ils soient moins de 10 cm de long. Il n'est pas non plus superflu de connecter à la ligne d'alimentation un condensateur C dont la tension est supérieure à la tension d'alimentation de la ceinture et dont la capacité est de 1000 µF ou plus. Le condensateur doit être installé à proximité immédiate de la bande, idéalement sur les plots de contact.
3. Les sections de bande peuvent être Connecter les bandes en série. La sortie DOUT doit être connectée à l'entrée DIN de la pièce suivante. Mais si la longueur totale dépasse 1 m, la connexion en série ne peut être utilisée - les conducteurs des lignes électriques en bande ne sont pas conçus pour des courants élevés. Dans ce cas, il faut utiliser la connexion parallèle des sections.
4. Si la sortie du contrôleur et l'entrée DIN sont connectées directement, la sortie du contrôleur peut tomber en panne si une situation anormale se produit dans le luminaire. Pour éviter cela, une résistance pouvant atteindre plusieurs centaines d'ohms doit être connectée au câble.

Le non-respect de ces règles simples peut entraîner un mauvais fonctionnement du système multimédia ou une défaillance des composants.

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Vérification du bon fonctionnement de la bande d'adresse

Il est parfois nécessaire de pour vérifier Il est parfois nécessaire de vérifier si la bande fonctionne correctement. Ici aussi, des problèmes peuvent survenir, car il n'est pas possible d'allumer les LED en appliquant du courant à la bande. Il n'est pas non plus possible de vérifier la fonctionnalité à l'aide d'un testeur : la possibilité maximale dans ce cas est de tester la continuité des lignes électriques et des connexions inter-éléments. Par conséquent, le principal moyen de savoir si le luminaire fonctionne est de le connecter au contrôleur.

Si une bande de commande à un fil est disponible, il est possible de tester la bande LED adressable en touchant du doigt la plage de contact à laquelle le signal de commande est appliqué (alors que la bande est sous tension). Cela peut provoquer l'allumage d'une ou plusieurs DEL.

LED adressableruban adhésif Possède des capacités multimédias d'un ordre de grandeur supérieur à celles des autres dispositifs à DEL. Il vous suffit de comprendre les contrôles et de vous souvenir de quelques termes simples pour éviter toute déception et toute perte financière inutile.