คุณสมบัติของการเชื่อมต่อและควบคุมแถบ LED ที่กำหนดแอดเดรสได้

การใช้ไฟ LED ในองค์ประกอบแสงสว่างช่วยให้นักออกแบบอุปกรณ์มีความเป็นไปได้ที่แทบจะไร้ขีดจำกัด จนกระทั่งเมื่อไม่นานนี้ ผู้บริโภครู้สึกทึ่งกับความสามารถของอุปกรณ์ที่สร้างขึ้นจากองค์ประกอบการแผ่รังสีสามสี (RGB) วันนี้มีผลิตภัณฑ์ใหม่ปรากฏขึ้นซึ่งมีศักยภาพที่ดูเหมือนจะไม่มีขีด จำกัด

แอดเดรสแถบ LED

อุปกรณ์ให้แสงสว่างดังกล่าวได้กลายเป็นแถบ LED ที่อยู่ ความสว่างและอัตราส่วนของสีพื้นฐาน เช่นเดียวกับในหลอด RGB ทั่วไป ถูกควบคุมโดยวิธีการมอดูเลตความกว้างพัลส์ ซึ่งใช้ในการควบคุมโหลดแบบดิจิตอล ความแตกต่างพื้นฐานระหว่างอุปกรณ์ที่กำหนดแอดเดรสได้คือแต่ละองค์ประกอบการเปล่งแสงจะถูกควบคุมแยกจากกัน (สำหรับเทปทั่วไป ส่วนของเว็บทั้งหมดจะมีแสงสว่างเท่ากัน)

ความเป็นไปได้ของแถบ LED ที่กำหนดแอดเดรสได้

อุปกรณ์เทปที่อยู่

ไฟ LED ที่แอดเดรสได้กลายมาเป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างอุปกรณ์ให้แสงสว่างดังกล่าวประกอบด้วยองค์ประกอบการเปล่งแสงของเซมิคอนดักเตอร์จริงและไดรเวอร์ PWM แต่ละตัว ขึ้นอยู่กับประเภทขององค์ประกอบที่อยู่ ไฟ LED RGB สามารถอยู่ภายในเคสทั่วไปหรือนำออกและเชื่อมต่อกับเอาท์พุตของไดรเวอร์ ไฟ LED แบบแยกหรือชุดประกอบ RGB สามารถใช้เป็นตัวปล่อยแสงได้ แรงดันไฟจ่ายอาจแตกต่างกัน ลักษณะเปรียบเทียบของไมโครเซอร์กิตทั่วไปที่ใช้ควบคุมไฟ LED สีแสดงในตาราง

การบริโภคในปัจจุบันของเทปที่อยู่หนึ่งเมตรนั้นค่อนข้างมากเพราะพลังงานถูกใช้ไม่เพียง แต่ในการเรืองแสงของจุดเชื่อมต่อ p-n เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการสูญเสียการสลับของไดรเวอร์ PWM ด้วย

อุปกรณ์องค์ประกอบโคมไฟ

LED ที่กำหนดแอดเดรสแต่ละอันมีจำนวนพินขั้นต่ำ:

• แหล่งจ่ายไฟ U (VDD);
• สายสามัญ (GND);
• ป้อนข้อมูล (DIN);
• เอาท์พุทข้อมูล (DOUT)

ซึ่งช่วยให้วางองค์ประกอบที่มีตัวปล่อยในตัวได้ในแพ็คเกจ 4 พิน (WS2812B)

WS2812B พินเอาต์

ชิปที่มีการเชื่อมต่อ LED ภายนอกจะต้องมีพินเพิ่มเติมอย่างน้อยสามพินเพื่อเชื่อมต่อ LEDเป็นผลให้แพ็คเกจมาตรฐานที่มี 8 พินมีขาว่างหนึ่งอันซึ่งนักพัฒนาสามารถใช้สำหรับความต้องการอื่น ๆ

WS2818 pinout พร้อมเอาต์พุตข้อมูลเพิ่มเติม

ดังนั้น ผู้ออกแบบชิป WS2811 จึงใช้พินฟรีสำหรับสวิตช์ความเร็ว และ WS2818 สำหรับอินพุตข้อมูลสำรอง (BIN)

การเชื่อมต่อขององค์ประกอบ

องค์ประกอบทั้งหมดบนผืนผ้าใบเชื่อมต่อแบบขนานด้วยแหล่งจ่ายไฟ และเป็นอนุกรมผ่านบัสข้อมูล เอาต์พุตควบคุมของไมโครเซอร์กิตหนึ่งเชื่อมต่อกับอินพุตของอีกวงจรหนึ่ง สัญญาณควบคุมจากคอนโทรลเลอร์ถูกป้อนไปยังเอาต์พุต DIN ด้านซ้ายสุดตามวงจรไดรเวอร์

แผนผังการเชื่อมต่อขององค์ประกอบบนผืนผ้าใบ

เป็นการดีกว่าที่จะจ่ายไฟให้ LED และไมโครเซอร์กิตจากยูนิตที่แยกจากกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากเทปใช้พลังงานจากแรงดันไฟฟ้าอื่นที่ไม่ใช่ 5 V ต้องต่อสายสามัญของคอนโทรลเลอร์และแหล่งจ่ายแรงดันไฟ

ลักษณะที่ปรากฏของเทปพันชิ้นบน WS2812B

การควบคุมเรืองแสง

องค์ประกอบของเทปที่อยู่ถูกควบคุมผ่านบัสอนุกรม โดยทั่วไปแล้ว รถโดยสารดังกล่าวจะถูกสร้างขึ้นบนวงจรสองสาย - สายแฟลชและสายข้อมูล นอกจากนี้ยังมีเทปดังกล่าว แต่ก็พบได้น้อยกว่า และอุปกรณ์ที่อธิบายไว้จะถูกควบคุมโดยวงจรสายเดี่ยว ซึ่งทำให้สามารถลดความซับซ้อนของผืนผ้าใบ ลดต้นทุนได้ แต่สิ่งนี้จ่ายโดยการป้องกันสัญญาณรบกวนต่ำของอุปกรณ์ LED การรบกวนที่เหนี่ยวนำให้เกิดด้วยแอมพลิจูดที่เพียงพอสามารถถูกตีความโดยไดรเวอร์ว่าเป็นข้อมูลและให้แสงสว่างอย่างไม่คาดคิด ดังนั้นระหว่างการติดตั้งจึงต้องมีมาตรการเพิ่มเติมเพื่อป้องกันการรบกวน

โปรโตคอลควบคุมประกอบด้วยคำสั่ง 24 บิต ศูนย์และหนึ่งถูกเข้ารหัสเป็นพัลส์ของความถี่เดียวกัน แต่มีระยะเวลาต่างกันแต่ละองค์ประกอบเขียน ("สลัก") คำสั่งของมัน หลังจากหยุดชั่วขณะหนึ่ง คำสั่งสำหรับไมโครเซอร์กิตถัดไปจะถูกส่งต่อไป และอื่นๆ ตามสายโซ่ หลังจากหยุดไปนาน องค์ประกอบทั้งหมดจะถูกรีเซ็ต และส่งชุดคำสั่งถัดไป ข้อเสียของหลักการนี้ในการสร้างบัสควบคุมคือความล้มเหลวของไมโครเซอร์กิตหนึ่งวงจรขัดจังหวะการส่งคำสั่งต่อไปตามสายโซ่ ไดรเวอร์รุ่นล่าสุด (WS2818 เป็นต้น) มีอินพุตเพิ่มเติม (BIN) เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้

อ่านยัง

วิธีเชื่อมต่อแถบ LED ที่สามารถระบุตำแหน่งได้ WS2812B กับ Arduino

 

"ไฟวิ่ง"

การพิจารณาแยกกันสมควรได้รับสิ่งที่เรียกว่าเทป SPI ซึ่งในชีวิตประจำวันเรียกว่า "ไฟลุก" เนื่องจากเอฟเฟกต์แสงที่พบบ่อยที่สุดที่สร้างขึ้น ความแตกต่างระหว่างเทปดังกล่าวกับประเภทที่พิจารณาคือบัสข้อมูลมีสองบรรทัด - สำหรับข้อมูลและสำหรับพัลส์นาฬิกา สำหรับอุปกรณ์ดังกล่าว คุณสามารถซื้อคอนโทรลเลอร์ที่ผลิตขึ้นในเชิงพาณิชย์พร้อมชุดเอฟเฟกต์ รวมถึง "ไฟลุกไหม้" ที่กล่าวถึง คุณยังสามารถควบคุมการเรืองแสงได้จากตัวควบคุม PIC หรือ AVR ทั่วไป (รวมถึง Arduino) ข้อได้เปรียบของพวกเขาคือการป้องกันเสียงรบกวนที่เพิ่มขึ้น และข้อเสียคือจำเป็นต้องใช้เอาต์พุตคอนโทรลเลอร์สองตัว สิ่งนี้สามารถใช้เป็นข้อจำกัดสำหรับการสร้างระบบแสงที่ซับซ้อน นอกจากนี้อุปกรณ์ดังกล่าวยังมีราคาสูงกว่าอีกด้วย

เทป SPI พร้อมบัสควบคุมสองสาย

แผนภาพการเชื่อมต่อโคมไฟและข้อผิดพลาดทั่วไป

โครงร่างสำหรับการเปิดอุปกรณ์มัลติมีเดียมีความเหมือนกันมากกับโครงร่างของไฟส่องสว่าง RGB ทั่วไปแต่ยังมีความแตกต่างอยู่ - ในการเชื่อมต่อแถบ LED ที่สามารถระบุตำแหน่งได้กับคอนโทรลเลอร์อย่างถูกต้อง คุณต้องคำนึงถึงจุดสองสามจุด

1. เนื่องจากการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นของเทปที่อยู่จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะจ่ายไฟจากบอร์ด Arduino (หากใช้ส่วนเล็ก ๆ จะไม่เป็นที่พึงปรารถนา) ในกรณีทั่วไป แหล่งจ่ายไฟจะต้องใช้แหล่งจ่ายแยกต่างหาก (ในบางกรณีอาจมีแหล่งจ่ายไฟ แต่วงจรไฟฟ้าสำหรับ LED และคอนโทรลเลอร์ต้องแยกจากกัน) แต่ธรรมดา ต้องเชื่อมต่อสายไฟ (GND) ของวงจรไฟฟ้าและบอร์ด Arduino. มิฉะนั้นระบบจะไม่สามารถใช้งานได้
2. เนื่องจากการป้องกันสัญญาณรบกวนที่ลดลง ตัวนำที่เชื่อมต่อเอาท์พุตคอนโทรลเลอร์และอินพุตเว็บควรสั้นที่สุดเท่าที่จะทำได้ เป็นที่พึงปรารถนาอย่างยิ่งว่าพวกเขาจะ ไม่เกิน 10 ซม. นอกจากนี้ การเชื่อมต่อตัวเก็บประจุ C กับสายไฟจะไม่ไม่จำเป็นสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่เกินแรงดันไฟฟ้าของเทป และมีความจุ 1,000 ไมโครฟารัด จำเป็นต้องติดตั้งตัวเก็บประจุในบริเวณใกล้เคียงกับเทป โดยเฉพาะอย่างยิ่งบนแผ่นสัมผัส
3. แถบเทปแคน รวมกัน ตามลำดับ เอาต์พุต DOUT ต้องเชื่อมต่อกับอินพุต DIN ของชิ้นส่วนถัดไป แต่ด้วยความยาวรวมเกิน 1 เมตร การเชื่อมต่อแบบอนุกรมไม่สามารถใช้งานได้ - ตัวนำของสายไฟเว็บไม่ได้ออกแบบมาสำหรับกระแสไฟสูง และในกรณีนี้ จำเป็นต้องใช้การเชื่อมต่อแบบขนานของเซ็กเมนต์
4. หากคุณเชื่อมต่อเอาต์พุตคอนโทรลเลอร์และอินพุต DIN โดยตรง หากสถานการณ์ผิดปกติเกิดขึ้นในโคมไฟ เอาต์พุตคอนโทรลเลอร์อาจล้มเหลว เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ ต้องวางตัวต้านทานที่มีความต้านทานสูงถึงหลายร้อยโอห์มไว้ในตัวแบ่งสาย

การไม่ปฏิบัติตามกฎง่ายๆ เหล่านี้อาจทำให้ระบบมัลติมีเดียใช้งานไม่ได้หรือส่วนประกอบล้มเหลว

อ่านยัง

วิธีเชื่อมต่อ LED กับบอร์ด Arduino

 

การตรวจสอบความสมบูรณ์ของเทปที่อยู่

บางครั้งก็มีความจำเป็น เช็ค โคมไฟสำหรับประสิทธิภาพ และที่นี่อาจเกิดปัญหาขึ้นได้ เนื่องจากไม่สามารถจุดไฟ LED ได้โดยการจ่ายไฟให้กับเทป นอกจากนี้ จะไม่สามารถตรวจสอบความสามารถในการซ่อมบำรุงกับผู้ทดสอบได้: ความเป็นไปได้สูงสุดในกรณีนี้คือการส่งเสียงกริ่งเพื่อความสมบูรณ์ของสายไฟและการเชื่อมต่อ ดังนั้น วิธีหลักในการตรวจจับประสิทธิภาพของโคมไฟคือการเชื่อมต่อกับคอนโทรลเลอร์

หากมีผ้าใบที่มีบัสควบคุมแบบสายเดี่ยว คุณสามารถตรวจสอบแถบ LED ที่กำหนดแอดเดรสได้โดยการแตะนิ้วของคุณกับคอนแทคแพดที่มีสัญญาณควบคุม (เมื่อจ่ายไฟให้กับแถบ) ซึ่งอาจทำให้ไฟ LED หนึ่งดวงหรือมากกว่าสว่างขึ้น