Все про адресну світлодіодним стрічці

Технічні характеристики

Адресна світлодіодна стрічка складається з RGB-світлодіодів в SMD корпусі 5050 та мікрочіпів ШІМ-драйверів. В даний час найбільш популярними є адресні LED-стрічки з використанням чіпів WS2811 і WS2812B. Модифікація WS2811 є інтегральну мікросхему (ІМС) в корпусі DIP-8 (9,2х6,4 мм) або SOP-8 (5,1х4,0 мм). Даний 3-канальний драйвер має наступну конфігурацію висновків:

  • 1 – ШІМ-регульований вихід (червоний);
  • 2 – ШІМ-регульований вихід (зелений);
  • 3 – ШІМ-регульований вихід (синій);
  • 4 – загальний;
  • 5 – вихід передачі даних;
  • 6 – вхід передачі даних;
  • 7 – вибір режиму роботи;
  • 8 – харчування +5 В.

В адресній стрічці з використанням чіпа WS2811 і харчуванням 5 вольт мікросхема драйвера розташовується в безпосередній близькості перед кожним RGB-светодиодом SMD 5050, поруч з яким також встановлено токоограничивающие резистори і конденсатор, що захищає від перешкод. Але на сьогоднішній момент такі моделі застаріли і зустрічаються вкрай рідко. Сьогодні у продажу є адресні світлодіодні стрічки на чіпах WS2811 тільки з живленням від +12 В. В цьому випадку чіп WS2811 керує не одним світлодіодом, а групою з 3 штук. Не встигла ІМС WS2811 знайти популярність, як її місце зайняла більш досконала WS2812B. Даний тип ШИМ-драйвера набагато компактніше і розміщується безпосередньо в корпусі світлодіода SMD 5050. Якщо придивитися, то під прозорим люмінофором можна побачити мініатюрний чорний прямокутник відходять позолоченими провідниками. Подібна уніфікація дозволила значно спростити складання адресних світлодіодних стрічок і модулів, а сам WS2812B має лише 4 висновки:

  • 1 – харчування (+ 3,5 … +5,3 В);
  • 2 – вихід передачі даних;
  • 3 – загальний;
  • 4 – вхід передачі даних.

ІМС драйвера споживає не більше 1 мкА, а максимальний струм одного адресного світлодіода становить 60 мА. Діапазон робочих температур: від -25 до + 80 ° C.

При виборі адресному світлодіодної стрічки важливим критерієм є ступінь захисту від вологи і пилу. Для використання у вуличних умовах підійдуть тільки моделі з IP65 і IP67.

Сфера використання

Відносно висока вартість світлодіодів і стрічок, зібраних на чіпах WS2811 і WS2812B, обмежує їх область застосування в порівнянні зі звичайними LED-стрічками. Головним чином їх використовують для вирішення таких завдань, з якими звичайній світлодіодним стрічці не впоратися:

  • для збирання повнокольорових модулів;
  • в конструюванні світильників, керованих за принципом «soft lights»;
  • в якості декоративного підсвічування чого-небудь;
  • в побудові LED-відео екранів, які використовуються у вуличній рекламі і шоу-бізнесі.

Інтерес до адресної світлодіодним стрічці серед радіоаматорів викликаний тим, що на її основі можна зібрати підсвічування, яка буде змінювати колір і яскравість за заданим алгоритмом.

Як це працює?

Адресна стрічка WS2812B поділена на сегменти, в кожному з яких розташований світлодіод і конденсатор (для підвищення завадостійкості). Щодо напруги живлення всі вони між собою підключені паралельно, тобто +5 В буде присутній на кожному сегменті. А ось передача даних здійснюється послідовно: від попереднього сегмента до чого. Тому при виході з ладу одного з світлодіодів ланцюга все такі сегменти перестануть світитися.

Управління готовими пристроями і модулями на базі WS2812B проводиться за допомогою спеціалізованого контролера, всередині якого записана програма. На радіоаматорському рівні управляти роботою адресному світлодіодної стрічки найзручніше через Arduino, використовуючи для цього невелику програму – скетч.

Схема підключення до Arduino

У кожної адресному стрічки є початок і кінець, які не можна міняти місцями в процесі побудови схеми. Щоб не заплутатися, виробники використовують умовні позначення, наприклад, стрілки, що вказують напрямок сигналу. Підключення адресному світлодіодної стрічки WS2812B до Arduino проводиться за трьома проводам, як показано на малюнку. Контакти харчування + 5V і GND з’єднують з відповідними висновками на платі Arduino. Якщо приєднується відрізок налічує понад 13-ти світлодіодів, то необхідно використовувати виносний блок живлення. При цьому загальний провід (GND) Arduino і «мінус» блоку живлення повинні бути з’єднані між собою. Контакт DIN (digital input) призначений для прийому даних від контролера і електрично з’єднується з будь-яким з його цифрових портів. З іншого боку адресному стрічки (і кожного сегмента теж) розміщено 3 контакту: + 5V, DO (digital output) і GND, до яких можна підключити ще кілька відрізків різної довжини.

Так як кожен елемент WS2812B фактично складається з 3 світлодіодів (синього, червоного, зеленого), то для управління його світінням потрібно 3 байта (по одному на кожен колір). У свою чергу, кожен байт може приймати значення від 0 до 255, в результаті чого можна задати більш 16,5 млн відтінків. Розмір скетчу буде дорівнює кількості світлодіодних сегментів, помноженому на 3. Передача даних відбувається наступним чином:

  1. ШІМ-драйвер WS2812B першого сегмента забирає з посилки перші 3 байти, пропускаючи інші дані на вихід DO.
  2. Далі слід пауза довжиною до 50 мкс, що означає, що другий за рахунком драйвер повинен вжити таких 3 байта. І так далі. Тривалість паузи більше 50 мкс означає кінець передачі і повторення циклу.

Для роботи з адресними стрічками і модулями найпростіше використовувати бібліотеки FastLED і Adafruit NeoPixel. Усередині кожної бібліотеки є готові скетчі, на основі яких нескладно навчитися самостійно створювати нові світлові ефекти. Щоб скетч заробив з першого разу, необхідно в заголовку правильно вказати кількість світлодіодів в стрічці (NUM_LEDS) і номер порту для передачі даних (PIN).

Де можна придбати?

Адресну світлодіодну лентe без праці можна знайти в будь-якому спеціалізованому магазині. З перевіреного варіанту, що відрізняється не високими цінниками і гарною якістю продукту, можна порадити інтернет-магазин www.giant4.ru. Також адресну LED-стрічки можна придбати і на всім відомої майданчики AliExpress.com.

Щоб уникнути проблем з неякісною продукцією, при покупці товару на AliExpress варто уважно вивчати товар і відгуки покупців.

Ссылка на основную публикацию