ميزات توصيل والتحكم في شريط LED القابل للعنونة

يوفر استخدام مصابيح LED في عناصر الإضاءة لمصممي المعدات إمكانيات غير محدودة تقريبًا. حتى وقت قريب ، كان المستهلكون مفتونين بقدرات الأجهزة المبنية على أساس العناصر المشعة ثلاثية الألوان (RGB). اليوم ، ظهرت منتجات جديدة ، ويبدو أن إمكاناتها غير محدودة.

شرائط LED عنونة

أصبح جهاز الإضاءة هذا عبارة عن شريط عنوان LED. يتم تنظيم سطوع ونسبة الألوان الأساسية ، كما هو الحال في مصباح RGB التقليدي ، من خلال طريقة تعديل عرض النبضة ، والتي تُستخدم في التحكم في الحمل الرقمي. يتمثل الاختلاف الأساسي بين الجهاز القابل للعنونة في أنه يتم التحكم في كل عنصر من عناصر انبعاث الضوء بشكل منفصل (بالنسبة للشريط التقليدي ، يتم إضاءة جزء الويب بالكامل بشكل متساوٍ).

إمكانيات شريط LED القابل للعنونة.

جهاز شريط العنوان

أصبحت مصابيح LED القابلة للعنونة أساسًا لبناء أجهزة الإضاءة هذه.أنها تحتوي على عنصر انبعاث ضوء أشباه الموصلات الفعلي ومحرك PWM فردي. اعتمادًا على نوع عنصر العنوان ، يمكن وضع RGB LED داخل حاوية مشتركة أو إخراجها وتوصيلها بمخرجات برنامج التشغيل. يمكن استخدام مصابيح LED المنفصلة أو مجموعة RGB كباعث للضوء. يمكن أن يكون جهد الإمداد مختلفًا أيضًا. يتم عرض الخصائص المقارنة للدوائر الدقيقة الشائعة المستخدمة للتحكم في مصابيح LED الملونة في الجدول.

يعتبر الاستهلاك الحالي لشريط العنوان مترًا واحدًا كبيرًا جدًا ، لأن الطاقة لا تنفق فقط على توهج تقاطعات p-n ، ولكن أيضًا على خسائر التحويل لمحركات PWM.

جهاز عنصر المصباح

يحتوي كل مؤشر LED قابل للعنونة على أقل عدد من المسامير:

• امدادات الطاقة U (VDD) ؛
• سلك مشترك (GND) ؛
• إدخال البيانات (DIN) ؛
• إخراج البيانات (DOUT).

يسمح ذلك بوضع العناصر ذات بواعث مدمجة في حزم ذات 4 أطراف توصيل (WS2812B).

pinout WS2812B.

ستتطلب الرقائق التي تحتوي على وصلة LED خارجية ثلاثة دبابيس أخرى على الأقل لتوصيل مصابيح LED.نتيجة لذلك ، تحتوي الحزمة القياسية التي تحتوي على 8 دبابيس على ساق واحدة مجانية يمكن للمطورين استخدامها لتلبية الاحتياجات الأخرى.

pinout WS2818 مع إخراج البيانات الإضافية.

لذلك ، استخدم مصممو شريحة WS2811 دبوسًا مجانيًا لمفتاح السرعة ، و WS2818 لإدخال البيانات الاحتياطية (BIN).

ربط العناصر

جميع العناصر الموجودة على اللوحة القماشية متصلة بالتوازي عن طريق مصدر الطاقة ، وعلى التوالي عبر ناقل البيانات. يتم توصيل خرج التحكم لدائرة كهربائية صغيرة بمدخل آخر. يتم تغذية إشارة التحكم من وحدة التحكم إلى خرج DIN في أقصى اليسار وفقًا لدائرة السائق.

مخطط توصيلات العناصر على القماش.

من الأفضل تشغيل مصابيح LED والدوائر الدقيقة من وحدة منفصلة ، خاصةً إذا كان الشريط يعمل بجهد غير 5 فولت. يجب توصيل السلك المشترك لوحدة التحكم ومصدر الجهد.

ظهور قطعة من الشريط اللاصق على WS2812B.

التحكم في التوهج

يتم التحكم في عناصر شريط العنوان عبر ناقل تسلسلي. عادة ، يتم بناء هذه الحافلات على دائرة من سلكين - خط قوي وخط بيانات. توجد أيضًا مثل هذه الأشرطة ، لكنها أقل شيوعًا. ويتم التحكم في الأجهزة الموصوفة بواسطة دائرة أحادية السلك. هذا جعل من الممكن تبسيط اللوحة ، وتقليل تكلفتها. ولكن يتم دفع ثمن ذلك من خلال مناعة الضوضاء المنخفضة لجهاز LED. يمكن تفسير أي تداخل مستحث بسعة كافية من قبل السائقين على أنه بيانات وإضاءة بشكل غير متوقع. لذلك ، أثناء التثبيت ، يجب اتخاذ تدابير إضافية للحماية من التداخل.

يحتوي بروتوكول التحكم على أوامر من 24 بت. يتم ترميز صفر وواحد كنبضات من نفس التردد ولكن بفترات مختلفة.يكتب كل عنصر ("مزلاج") أمره ، بعد توقف مؤقت لمدة معينة ، يتم إرسال أمر الدائرة المصغرة التالية ، وهكذا دواليك على طول السلسلة. بعد فترة توقف أطول ، تتم إعادة تعيين جميع العناصر ويتم إرسال سلسلة الأوامر التالية. عيب هذا المبدأ لبناء ناقل تحكم هو أن فشل دائرة صغيرة واحدة يقطع نقل الأوامر على طول السلسلة. تحتوي أحدث برامج التشغيل (WS2818 ، وما إلى ذلك) على إدخال إضافي (BIN) لتجنب هذه المشكلة.

اقرأ أيضا

كيفية توصيل شريط LED القابل للعنونة WS2812B بأردوينو

 

"تشغيل النار"

يستحق الاعتبار المنفصل ما يسمى بشريط SPI ، والذي يسمى في الحياة اليومية "إطلاق النار" بسبب تأثير الإضاءة الأكثر شيوعًا الذي يتم إنشاؤه عليه. الفرق بين هذا الشريط والأنواع التي تم أخذها في الاعتبار هو أن ناقل البيانات يحتوي على خطين - للبيانات ونبضات الساعة. بالنسبة لمثل هذه الأجهزة ، يمكنك شراء وحدة تحكم مصنعة تجاريًا مع مجموعة من التأثيرات ، بما في ذلك "إطلاق النار" المذكور. يمكنك أيضًا التحكم في التوهج من وحدات تحكم PIC أو AVR التقليدية (بما في ذلك Arduino). ميزتها هي زيادة مناعة الضوضاء ، والعيب هو الحاجة إلى استخدام مخرجي تحكم. يمكن أن يكون هذا بمثابة قيود على بناء أنظمة الإضاءة المعقدة. أيضًا ، تتميز هذه الأجهزة بتكلفة أعلى.

شريط SPI مع ناقل تحكم ثنائي الأسلاك.

مخطط اتصال الإنارة والأخطاء النموذجية

يشتمل مخطط تشغيل أجهزة الوسائط المتعددة على الكثير من القواسم المشتركة مع مخطط إضاءات RGB التقليدية.ولكن هناك أيضًا اختلافات - من أجل توصيل شريط LED القابل للعنونة بوحدة التحكم بشكل صحيح ، عليك أن تضع في اعتبارك بعض النقاط.

1. نظرًا لزيادة استهلاك الطاقة لشريط العنوان ، من المستحيل تشغيله من لوحة Arduino (إذا تم استخدام شرائح صغيرة ، فهذا أمر غير مرغوب فيه). في الحالة العامة ، ستكون هناك حاجة إلى مصدر منفصل لإمداد الطاقة (في بعض الحالات قد يكون هناك مصدر ، ولكن يجب عمل دوائر الطاقة لمصابيح LED ووحدة التحكم بشكل منفصل). لكن شائع يجب توصيل الأسلاك (GND) لدوائر الطاقة ولوحة Arduino. خلاف ذلك ، سيكون النظام غير صالح للعمل.
2. نظرًا لتقليل مناعة الضوضاء ، يجب أن تظل الموصلات التي تربط خرج جهاز التحكم وإدخال الويب قصيرة قدر الإمكان. من المرغوب فيه للغاية أن يكونوا كذلك لا يزيد عن 10 سم. أيضًا ، لن يكون من غير الضروري توصيل مكثف C بخط الطاقة لجهد يتجاوز جهد إمداد الشريط ، وبسعة 1000 ميكروفاراد. من الضروري تثبيت المكثف في المنطقة المجاورة مباشرة للشريط ، بشكل مثالي على وسادات التلامس.
3. يمكن شرائط من الشريط توحد بالتتابع. يجب توصيل خرج DOUT بإدخال DIN للقطعة التالية. ولكن بطول إجمالي يتجاوز مترًا واحدًا ، لا يمكن استخدام اتصال تسلسلي - موصلات خطوط طاقة الويب ليست مصممة للتيار العالي. وفي هذه الحالة ، من الضروري تطبيق اتصال متوازي للأجزاء.
4. إذا قمت بتوصيل خرج وحدة التحكم وإدخال DIN مباشرة ، في حالة حدوث موقف غير طبيعي في المصباح ، فقد يفشل خرج وحدة التحكم. لتجنب ذلك ، يجب وضع المقاوم بمقاومة تصل إلى عدة مئات من أوم في فاصل السلك.

قد يؤدي عدم اتباع هذه القواعد البسيطة إلى عدم تشغيل نظام الوسائط المتعددة أو فشل مكوناته.

اقرأ أيضا

كيفية توصيل LED بلوحة Arduino

 

التحقق من صحة شريط العنوان

في بعض الأحيان هناك حاجة الفحوصات إنارة للأداء. وهنا يمكن أن تنشأ مشاكل ، لأنه لن يكون من الممكن إضاءة مصابيح LED من خلال توفير الطاقة للشريط. أيضًا ، لن يكون من الممكن التحقق من قابلية الخدمة باستخدام جهاز اختبار: تتمثل الإمكانيات القصوى في هذه الحالة في الحلقة من أجل سلامة خطوط الطاقة والتوصيلات البينية. لذلك ، فإن الطريقة الرئيسية لاكتشاف أداء المصباح هي توصيله بوحدة التحكم.

إذا كانت هناك لوحة قماشية بها ناقل تحكم أحادي السلك ، فيمكنك التحقق من شريط LED القابل للعنونة عن طريق لمس إصبعك بلوحة الاتصال التي يتم تطبيق إشارة التحكم عليها (عند توصيل الطاقة بالشريط). قد يتسبب هذا في إضاءة واحد أو أكثر من مصابيح LED.