Надстройване на интелигентни RGB светодиоди: WS2812B Vs. WS2812: 6 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

Големият брой проекти, които сме виждали, използващи интелигентни RGB светодиоди-било то ленти, модули или персонализирани печатни платки-през последните 3 години е доста изумителен. Това избухване на използването на RGB светодиоди върви ръка за ръка със значителен спад в цените и повишена лекота на използване на тези електронни устройства. Сред производителите на светодиоди, WorldSemi привидно се превърна в де факто стандарт сред DIYers, любители и дизайнери на носима електроника. Семейството WS28XX на компанията Smart RGB светодиоди включва лесен за използване протокол за управление, удобен извод и отпечатък и невероятно ярка луминесценция, всичко това в малък пакет 5 мм х 5 мм. Но това, което наистина е променило успеха на продуктите на пазара „Направи си сам“, е единичното ценообразуване от 0,30 до 0,40 долара в малки количества. В последната версия на тези светодиоди, WS2812B, WorldSemi отново направи значителни подобрения спрямо своя предшественик, WS2812. Тъй като има много малко информация за тази сравнително нова версия, решихме да направим кратка инструкция, за да подчертаем подобренията в дизайна и да рекламираме някои от вече съществуващите функции на това изящно устройство! Ниво на трудност: Начинаещ+ (известно запознаване с интелигентния RGB LED) Време за завършване: 5-10 минути

Стъпка 1: Списък на материалите

За да подчертаем характеристиките както на светодиодите WS2812B, така и на WS2812 RGB, можем да използваме следните части: 1 x WS2812 RGB светодиод (предварително запоен върху малка пробивна платка) 1 x Непояна платка 1 x Конектор за откъсване, 0,1 Стъпка, 8-пинов мъжки 1 x Arduino Uno R3 1 x WS2812B Lumina щит за твърда жица Arduino (различни цветове; 28 AWG) и захранващо устройство за премахване на проводници (по избор) И WS2812 и WS2812B носят вграден LED драйвер с постоянен ток, както и 3 индивидуално контролирани светодиода; един червен, един зелен и един син. LED драйверът се състои от: - вътрешен осцилатор - схема за преоформяне и усилване на сигнала - ключалка за данни - 3 -канално, програмируемо изходно устройство с постоянен ток - 2 цифрови порта (сериен изход/вход) Въпросната IC не е различна от WS2811.

Стъпка 2: WS2812B VS. WS2812: 4-пинов отпечатък (✓)

Най-очевидната нова характеристика на WS2812B е намаленият брой щифтове (от 6 на 4), които запазват приятен размер за лесно запояване (използвайки спойка с фин връх) до ~ 2 мм х 1 мм подложки върху печатна платка. 6 -те подложки на по -стария WS2812 направиха малко трудно да се насочи DO щифта на един модул към DI щифта на следващия, когато разстоянието между модулите беше малко. С WS2812B маршрутизирането на следите върху печатна платка е лесно, особено когато се проектират подредени конфигурации като Arduino Shield, показан в изображенията на тази стъпка. Допълнителното пространство между подложките WS2812B позволява:

• Лесно маршрутизиране на трите необходими сигнала: Захранване, Земя и Данни.
• Използване на по -дебели следи за свързване на захранване и земя, което позволява по -високи токове да работят безопасно на печатна платка

На горните изображения можем да видим колко лесно става маршрутизирането на 5x8 масив за Lumina Shield за Arduino с помощта на тези нови светодиоди-за сравнение включваме стар дизайн на матрица 16x16, използвайки WS2812s. Дизайнерските файлове за Lumina Shield могат да бъдат намерени в това хранилище на Github. Едно важно нещо, което трябва да се отбележи, е, че поради причини, които не можем да проумеем, оформлението на WS2812B има малка прореза в ъгъла на опаковката, показваща щифт 3, а не щифт 1! Трябва да обърнем допълнително внимание, когато ги запояваме на ръка, така че да не ориентираме модула така, както бихме го направили с типичните интегрални схеми (или WS2812, по този въпрос). *.tftable {font-size: 12.0px; цвят: rgb (251, 251, 251); ширина: 100.0%; border-width: 1.0px; цвят на границата: rgb (104, 103, 103); срутване на границата: срутване; } *.tftable th {font-size: 12.0px; цвят на фона: rgb (23, 21, 21); border-width: 1.0px; подложка: 8.0px; бордюрен стил: плътен; цвят на границата: rgb (104, 103, 103); подравняване на текст: вляво; } *.tftable tr {background-color: rgb (47, 47, 47); } *.tftable td {font-size: 12.0px; border-width: 1.0px; подложка: 8.0px; бордюрен стил: плътен; цвят на границата: rgb (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr: hover {background-color: rgb (23, 21, 21); } Pin # Символ Функция *Вдлъбнатината на опаковката показва този щифт. 1 VDD Захранващ светодиод 2 DO Изходен сигнал за управляващи данни 3* VSS Ground 4 DIN Входен сигнал за управляващи данни Друг детайл, който си струва да се спомене, е, че щифтовете Power (VDD) и Ground (VSS) са диагонално разположени един върху друг. По този начин следите, свързващи се с тези щифтове, могат да бъдат доста дебели! Ако обаче направим грешката да запояваме модула „назад“, ще намалим захранването и земята (щифт №1 и 3). За наш късмет, както ще видим в следващата стъпка, WorldSemi е включил верига за защита от обратна полярност, която ще попречи на WS2812B да се повреди от тази грешка-ние, разбира се, препоръчваме да избягваме грешката напълно:)

Стъпка 3: WS2812B VS. WS2812: По -ярки светодиоди и подобрена равномерност на цветовете (?)

Когато WS2812B беше пуснат, WorldSemi подчерта, че има по -ярки светодиоди и по -добра равномерност на цветовете от WS2812. (Източник: WS2812B_vs_WS2812.pdf) Въпреки това, проверявайки действителните технически листове на двете устройства, можем да забележим, че спецификациите за яркостта на светодиодите са идентични и в двете: *.tftable {font-size: 12.0px; цвят: rgb (251, 251, 251); ширина: 100.0%; border-width: 1.0px; цвят на границата: rgb (104, 103, 103); срутване на границата: срутване; } *.tftable th {font-size: 12.0px; цвят на фона: rgb (23, 21, 21); border-width: 1.0px; подложка: 8.0px; бордюрен стил: плътен; цвят на границата: rgb (104, 103, 103); подравняване на текст: вляво; } *.tftable tr {background-color: rgb (47, 47, 47); } *.tftable td {font-size: 12.0px; border-width: 1.0px; подложка: 8.0px; бордюрен стил: плътен; цвят на границата: rgb (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr: hover {background-color: rgb (23, 21, 21); } Цвят Дължина на вълната (mm) Интензивност на светлината (mcd) Червен 620–630 620–630 Зелен 515–530 1100–1400 Син 465–475 200–400 Изображението по -горе показва Arduino Uno, свързан към четири пробивни дъски. Два от тях носят WS2812B, докато другите два имат WS2812. Опитахме се да използваме стандартни измервания на изображения, за да определим дали можем да видим значителни разлики в яркостта или равномерността на цветовете, но резултатите бяха неубедителни. За да се определи недвусмислено дали двата модула се различават в това отношение, ще трябва да извършим някои тестове с помощта на спектрофотометър. Като се има предвид, че към момента на писане на този документ не разполагахме с такъв, можем да се позовем само на информацията в съответните технически листове на продуктите: WS2812.pdf и WS2812B.pdf

Стъпка 4: WS2812B Vs. WS2812: Защитна верига за обратна полярност (✓)

Една от новите функции, които успяхме да тестваме по прав начин, беше схемата за защита от обратна полярност, включена в дизайна на WS2812B. Както показва видеото, обръщането на щифтовете за захранване и заземяване понякога може да повреди WS2812, но не и модула WS2812B. Тази функция е много полезна при работа с ленти, където обикновено използваме външни захранвания с висок ток и където сме виждали, че повечето грешки се допускат по време на окабеляване. Все още препоръчваме да проверите двойно връзките и окабеляването, преди да приложите захранване към която и да е електронна верига, но все пак е приятно да знаете, че в онези редки случаи, в които правим грешка, има защитен механизъм за защита на нашите ценни устройства.

Стъпка 5: WS2812B VS. WS2812: Подобрена вътрешна структура (?)

Последната характеристика, която беше включена в WS812B, е разделянето на двете основни вериги в устройството: управление и осветление. Чрез разделянето на тези две, производителят съобщава за подобрено разсейване на топлината и по -стабилен контрол. Това е далеч по -неясното от новите функции, тъй като нямаме добър метод за тестване на разсейването на топлина върху печатна платка. За подобрената стабилност в комуникацията и преноса на данни не открихме значителни разлики в производителността между WS2812 и WS2812B след няколко прости теста, които проведохме с двата модула един до друг.

Стъпка 6: Програмиране на WS2812B RGB светодиоди

Въпреки всички промени, въведени в тази последна версия на семейството WS28XX, комуникационният протокол, необходим за контролиране на цвета и яркостта му, остава непроменен спрямо предшественика си. Все още можем да използваме големите библиотеки, разработени от колеги производители от Adafruit, PJRC и проекта FastSPI. За да научите повече за това, което наистина се случва под капака на тези прекрасни RGB LED устройства, ние събрахме подробно инструкция, обясняваща изпълнението на протокола за управление малко по малко (предназначено за игра на думи). Благодаря предварително за проверката! Https: //www.instructables.com/id/Bitbanging-step-by-step-Arduino-control-of-WS2811-