Caractéristiques de connexion et de contrôle de la bande LED adressable

L'utilisation de LED dans les éléments d'éclairage offre aux concepteurs d'équipements des possibilités presque illimitées. Jusqu'à récemment, les consommateurs étaient fascinés par les capacités des appareils construits sur la base d'éléments rayonnants tricolores (RVB). Aujourd'hui, de nouveaux produits sont apparus, dont le potentiel semble illimité.

Bandes LED adressables

Un tel dispositif d'éclairage est devenu une bande LED d'adresse. La luminosité et le rapport des couleurs de base, comme dans une lampe RVB conventionnelle, sont régulés par la méthode de modulation de largeur d'impulsion, qui est utilisée dans le contrôle de charge numérique. La différence fondamentale entre le dispositif adressable est que chaque élément électroluminescent est contrôlé séparément (pour une bande classique, tout le segment de la bande est éclairé de la même manière).

Possibilités de la bande LED adressable.

Périphérique de bande d'adresse

Les LED adressables sont devenues la base de la construction de tels dispositifs d'éclairage.Ils contiennent l'élément électroluminescent à semi-conducteur proprement dit et un pilote PWM individuel. Selon le type d'élément d'adressage, la LED RVB peut être située à l'intérieur d'un boîtier commun ou être retirée et connectée aux sorties du pilote. Des LED séparées ou un ensemble RVB peuvent être utilisés comme émetteur de lumière. La tension d'alimentation peut également être différente. Les caractéristiques comparatives des microcircuits courants utilisés pour contrôler les LED colorées sont présentées dans le tableau.

La consommation de courant d'un mètre par la bande d'adresse est assez importante, car la puissance est dépensée non seulement pour la lueur des jonctions p-n, mais également pour les pertes de commutation des pilotes PWM.

Dispositif d'élément de lampe

Chaque LED adressable contient un nombre minimum de broches :

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

Cela permet aux éléments avec émetteurs intégrés d'être placés dans des boîtiers à 4 broches (WS2812B).

Brochage WS2812B.

Les puces avec une connexion LED externe nécessiteront au moins trois broches supplémentaires pour connecter les LED.En conséquence, le package standard à 8 broches a une jambe libre, que les développeurs peuvent utiliser pour d'autres besoins.

Brochage WS2818 avec sortie de données supplémentaire.

Ainsi, les concepteurs de la puce WS2811 ont utilisé une broche libre pour le commutateur de vitesse et WS2818 pour l'entrée de données de sauvegarde (BIN).

Connexion des éléments

Tous les éléments situés sur la toile sont connectés en parallèle par alimentation, et en série via le bus de données. La sortie de commande d'un microcircuit est connectée à l'entrée d'un autre. Le signal de commande du contrôleur est envoyé à la sortie DIN la plus à gauche en fonction du circuit de commande.

Schéma des connexions des éléments sur la toile.

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

L'apparition d'un morceau de ruban adhésif sur le WS2812B.

Contrôle de la lueur

Les éléments de la bande d'adressage sont commandés via un bus série. En règle générale, ces bus sont construits sur un circuit à deux fils - une ligne stroboscopique et une ligne de données. Il existe également de telles bandes, mais elles sont moins courantes. Et les dispositifs décrits sont commandés par un circuit monofilaire. Cela a permis de simplifier la toile, de réduire son coût. Mais cela est payé par la faible immunité au bruit du dispositif LED. Toute interférence induite avec une amplitude suffisante peut être interprétée par les pilotes comme des données et s'illuminer de manière imprévisible. Par conséquent, lors de l'installation, des mesures supplémentaires doivent être prises pour se protéger contre les interférences.

Le protocole de contrôle contient des commandes de 24 bits. Zéro et un sont codés comme des impulsions de même fréquence mais de durées différentes.Chaque élément écrit ("verrouille") sa commande, après une pause d'une certaine durée, la commande du microcircuit suivant est transmise, et ainsi de suite le long de la chaîne. Après une pause plus longue, tous les éléments sont réinitialisés et la série de commandes suivante est transmise. L'inconvénient de ce principe de construction d'un bus de contrôle est que la défaillance d'un microcircuit interrompt la transmission des commandes plus loin dans la chaîne. Les pilotes de dernière génération (WS2818, etc.) disposent d'une entrée supplémentaire (BIN) pour éviter ce problème.

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"Feu courant"

Une attention particulière mérite la soi-disant bande SPI, qui dans la vie de tous les jours est appelée "feu courant" en raison de l'effet d'éclairage le plus courant qui y est construit. 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 de tels appareils, vous pouvez acheter un contrôleur fabriqué dans le commerce avec un ensemble d'effets, y compris le "feu en marche" mentionné. Vous pouvez également contrôler la lueur à partir de contrôleurs PIC ou AVR conventionnels (y compris Arduino). Leur avantage est une immunité accrue au bruit, et l'inconvénient est la nécessité d'utiliser deux sorties de contrôleur. Cela peut servir de limitation pour la construction de systèmes d'éclairage complexes. De plus, de tels dispositifs se caractérisent par un coût plus élevé.

Bande SPI avec bus de commande à deux fils.

Schéma de connexion du luminaire et erreurs typiques

Le schéma d'allumage des appareils multimédias a beaucoup en commun avec le schéma des illuminateurs RVB conventionnels.Mais il existe également des différences - afin de connecter correctement la bande LED adressable au contrôleur, vous devez garder à l'esprit quelques points.

1. En raison de la consommation électrique accrue de la bande d'adresses, il est impossible de l'alimenter à partir de la carte Arduino (si de petits segments sont utilisés, ce n'est pas souhaitable). Dans le cas général, une source séparée sera nécessaire pour l'alimentation (dans certains cas, il peut y en avoir une, mais les circuits d'alimentation des LED et du contrôleur doivent être réalisés séparément). Mais commun les fils (GND) des circuits de puissance et de la carte Arduino doivent être connectés. Sinon, le système sera inopérant.
2. En raison de la réduction de l'immunité au bruit, les conducteurs reliant la sortie du contrôleur et l'entrée Web doivent être aussi courts que possible. Il est hautement souhaitable qu'ils soient pas plus de 10 cm. Aussi, il ne sera pas superflu de connecter un condensateur C à la ligne électrique pour une tension supérieure à la tension d'alimentation de la bande, et d'une capacité de 1000 microfarads. Il est nécessaire d'installer le condensateur à proximité immédiate de la bande, idéalement sur des plots de contact.
3. Des bandes de ruban adhésif peuvent unir séquentiellement. La sortie DOUT doit être connectée à l'entrée DIN de la pièce suivante. Mais avec une longueur totale supérieure à 1 mètre, une connexion série ne peut pas être utilisée - les conducteurs des lignes électriques Web ne sont pas conçus pour un courant élevé. Et dans ce cas, il est nécessaire d'appliquer une connexion parallèle des segments.
4. Si vous connectez directement la sortie du contrôleur et l'entrée DIN, si une situation anormale se produit dans le luminaire, la sortie du contrôleur peut tomber en panne. Pour éviter cela, une résistance d'une résistance allant jusqu'à plusieurs centaines d'ohms doit être placée dans la rupture de fil.

Le non-respect de ces règles simples peut entraîner l'inopérabilité du système multimédia ou la défaillance de ses composants.

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Vérification de la santé de la bande d'adresse

Il y a parfois un besoin chèques luminaire pour la performance. Et ici, des problèmes peuvent survenir, car il ne sera pas possible d'allumer les LED en alimentant la bande. De plus, il ne sera pas possible de vérifier l'état de fonctionnement avec un testeur: les possibilités maximales dans ce cas sont de sonner pour l'intégrité des lignes électriques et des interconnexions. Par conséquent, le principal moyen de détecter les performances du luminaire est de le connecter au contrôleur.

S'il y a une toile avec un bus de commande à un seul fil, vous pouvez vérifier la bande LED adressable en touchant votre doigt sur la plage de contact à laquelle le signal de commande est appliqué (lorsque la bande est sous tension). Cela peut entraîner l'allumage d'une ou plusieurs LED.