Kenmerken van aansluiting en aansturing van adresseerbare LED strip

Het gebruik van LED's in verlichtingselementen biedt de ontwerpers van apparatuur vrijwel onbeperkte mogelijkheden. Tot voor kort waren de consumenten gefascineerd door de mogelijkheden van apparaten op basis van driekleurige (RGB) emitterende elementen. Vandaag zijn er nieuwe producten op de markt gekomen waarvan de gebruiksmogelijkheden onbeperkt lijken.

Adresseerbare LED-strips

Een dergelijke verlichtingsinrichting is een LED-tape adresseerbare geworden. De helderheid en de basiskleurenverhouding worden, zoals bij een conventionele RGB-verlichting, geregeld door pulsbreedtemodulatie, die wordt gebruikt bij digitale belastingsregeling. Het belangrijkste verschil met de adresseerbare voorziening is dat elk lichtuitstralend element afzonderlijk wordt aangestuurd (een conventionele strip verlicht het hele gedeelte van de strip op dezelfde manier).

Mogelijkheden van adresseerbare LED strip.

Opbouw van een adresseerstrook

Adresseerbare LED's vormen de basis voor deze belichtingstoestellen. Zij bevatten een halfgeleidend lichtemitterend element en een afzonderlijke PWM-driver. Afhankelijk van het type adresseerbaar element kan de RGB-LED in een gemeenschappelijke behuizing worden geplaatst of buiten worden gemonteerd en op de driver-pennen worden aangesloten. Als lichtbron kunnen afzonderlijke LED's of een RGB-systeem worden gebruikt. Ook de voedingsspanningen kunnen variëren. Vergelijkende kenmerken van gewone chips die worden gebruikt om gekleurde LED's aan te drijven, staan in de onderstaande tabel.

Het stroomverbruik van een meter adresseerbare strip is vrij hoog, omdat niet alleen stroom wordt verbruikt aan de gloeiende p-n junctie, maar ook aan de schakelverliezen van de PWM-drivers.

Opbouw van een armatuurelement

Elke adresseerbare LED bevat een minimum aantal pinnen:

• U voeding (VDD);
• gemeenschappelijke draad (GND);;
• gegevensinvoer (DIN);
• data-uitgang (DOUT).

Hierdoor kunnen elementen met geïntegreerde emitters worden ondergebracht in 4-pins behuizingen (WS2812B).

WS2812B pin toewijzing.

Op chips met externe LED-aansluiting zijn minimaal drie extra pinnen nodig om de LED's aan te sluiten. Hierdoor blijft een standaard 8-pins pakket over met één reservepen voor ander gebruik.

WS2818 pinbezetting met extra data-uitgang.

Zo maken de WS2811-chipontwerpen gebruik van een vrije pin voor de snelheidsschakelaar en de WS2818 voor de redundante data-ingang (BIN).

Onderlinge koppeling van elementen

Alle elementen op het canvas zijn parallel geschakeld op de stroomvoorziening en in serie op de databus. De stuuruitgang van de ene chip is verbonden met de ingang van de andere. Het stuursignaal van de controller wordt toegepast op de DIN-pen van de meest linkse driver in het schema.

Het verbindingsdiagram van de elementen op het canvas.

Het is beter om LED's en microschakelingen van stroom te voorzien vanuit een afzonderlijke eenheid, vooral als de strip wordt gevoed door een andere spanning dan 5 V. De gemeenschappelijke draad van de regelaar en de spanningsbron moeten worden aangesloten.

Het uiterlijk van de stripsectie op WS2812B.

Gloeiregeling

De elementen van het adresseerbare lint worden via een seriële bus aangestuurd. Gewoonlijk zijn dergelijke bussen opgebouwd volgens een tweedraads schema - een gating-lijn en een datalijn. Deze linten zijn ook verkrijgbaar, maar komen minder vaak voor. En de beschreven apparaten worden bestuurd door een enkeldraads circuit. Dit heeft het mogelijk gemaakt om het web te vereenvoudigen, om het goedkoper te maken. Maar dit wordt betaald door de lage ruisimmuniteit van het LED apparaat. Elke geïnduceerde ruis met voldoende amplitude kan door de bestuurders als gegevens worden geïnterpreteerd en onvoorspelbaar oplichten. Daarom moeten bij de installatie extra maatregelen worden genomen om interferentie te voorkomen.

Het controleprotocol bevat commando's van 24 bits. Nul en één worden gecodeerd als pulsen met dezelfde frequentie maar verschillende duur. Elk onderdeel slaat zijn eigen commando op (latches), na een pauze van een bepaalde duur wordt het commando voor de volgende chip verzonden, en zo verder in de keten. Na een pauze van langere duur worden alle elementen gereset en wordt de volgende reeks commando's doorgegeven. Het nadeel van dit besturingsbusprincipe is dat het uitvallen van één chip de commandotransmissie verderop in de keten onderbreekt. De laatste generaties drivers (WS2818 enz.) hebben een extra ingang (BIN) om dit probleem te omzeilen.

Lees ook

Hoe sluit je een WS2812B LED adresseerbare strip aan op een Arduino

 

"Lopend vuur"

Aparte aandacht verdient de zogenaamde SPI-tape, die in de huiskamer een "lopend vuurtje" wordt genoemd vanwege het meest voorkomende lichteffect, dat erdoor ontstaat. Het verschil tussen een dergelijke band en de beschouwde types is dat de databus twee lijnen bevat - voor gegevens en voor klokpulsen. Voor dergelijke toestellen kan een industrieel vervaardigde controller met een reeks effecten, waaronder het eerder genoemde "lopend vuur", worden aangeschaft. Het is ook mogelijk om de gloed aan te sturen met conventionele PIC of AVR controllers (inclusief Arduino). Het voordeel is de grotere ongevoeligheid voor ruis, maar het nadeel is dat twee regelaaruitgangen moeten worden gebruikt. Dit kan een beperking zijn voor de constructie van complexe verlichtingssystemen. Ook worden deze apparaten gekenmerkt door een hogere kostprijs.

SPI-band met tweedraads besturingsbus.

Aansluitschema van de armatuur en typische fouten

Het schema voor de aansluiting van multimedia-apparaten heeft veel gemeen met het schema van de gebruikelijke RGB-verlichting. Maar er zijn verschillen - om de adresseerbare LED strip correct op de controller aan te sluiten, moet u een paar punten in het oog houden.

1. Vanwege het hoge stroomverbruik van de adresseerbare strip, kunt u deze niet voeden vanaf het Arduino bord (als u kleine segmenten gebruikt - niet wenselijk). In het algemene geval is voor het organiseren van de stroomvoorziening een afzonderlijke bron nodig (in sommige gevallen kan het er één zijn, maar het stroomcircuit voor de LED's en de controller moet afzonderlijk worden gemaakt). Maar de gewone draden (GND) van de voeding en het Arduino-bord moeten worden aangesloten. Anders werkt het systeem niet.
2. Omwille van de verminderde ruisimmuniteit moeten de geleiders die de controlleruitgang en de webinput verbinden zo kort mogelijk zijn. Het is zeer wenselijk dat zij minder dan 10 cm lang. Het is ook niet overbodig om op de voedingslijn een condensator C aan te sluiten met een spanning die hoger is dan de voedingsspanning van de riem, en met een capaciteit van 1000 µF of meer. De condensator moet in de onmiddellijke nabijheid van het lint worden geïnstalleerd, bij voorkeur op de contactvlakken.
3. Tape secties kunnen worden Sluit de strips aan in serie. De DOUT uitgang moet worden verbonden met de DIN ingang van het volgende stuk. Maar als de totale lengte meer dan 1 m bedraagt, kan de seriële verbinding niet worden gebruikt - de geleiders van de stroomkabels zijn niet ontworpen voor hoge stromen. In dat geval moet ook een parallelle verbinding worden gebruikt.
4. Als de controlleruitgang en de DIN-ingang rechtstreeks zijn aangesloten, kan de controlleruitgang uitvallen als zich in de armatuur een abnormale situatie voordoet. Om dit te voorkomen, moet een weerstand van maximaal enkele honderden ohm op de kabel worden aangesloten.

Het niet naleven van deze eenvoudige regels kan leiden tot storingen in het multimediasysteem of tot defecte onderdelen.

Lees ook

Hoe sluit je een LED aan op een Arduino bord

 

Controle van de werking van de adresstrook

Soms is het nodig om om te controleren Soms is het nodig te controleren of de strip goed werkt. Ook hier kunnen zich problemen voordoen, omdat het niet mogelijk is de LED's te ontsteken door stroom op de strip te zetten. Ook is het niet mogelijk de functionaliteit met een tester te controleren: de maximale mogelijkheid in dit geval is het testen van de continuïteit van de stroomkabels en de verbindingen tussen de elementen. Daarom is de belangrijkste manier om te weten te komen of de armatuur werkt, deze aan te sluiten op de controller.

Indien een enkeldraads besturingsstrip beschikbaar is, is het mogelijk de adresseerbare LED-strip te testen door met uw vinger het contactblok aan te raken waarop het stuursignaal wordt gezet (terwijl de strip onder spanning staat). Hierdoor kunnen een of meer LED's gaan gloeien.

Tip van een expert

Starikov Michael

Senior ingenieur elektronica

Vraag stellen

Testen met deze methode kan een geïnduceerde spanning op de besturingsbus veroorzaken die de mogelijkheden van de chips te boven gaat. Het kan ook de statische elektriciteit ontladen die op het lichaam is opgeslagen. Beide verschijnselen kunnen leiden tot het uitvallen van de eerste LED (en eventueel volgende LED's).

Adresseerbare LEDtape Heeft een multimediamogelijkheid die een orde van grootte hoger ligt dan die van andere LED-apparaten. U hoeft alleen maar de controles te begrijpen en een paar eenvoudige termen te onthouden om teleurstelling en onnodig financieel verlies te voorkomen.