Nadogradnja pametnih RGB LED dioda: WS2812B vs. WS2812: 6 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

Veliki broj projekata koje smo vidjeli koristeći Smart RGB LED diode-bilo da se radi o trakama, modulima ili prilagođenim PCB-ovima-u posljednje 3 godine prilično je zapanjujući. Ova pojava korištenja RGB LED-a išla je ruku pod ruku sa značajnim padom cijena i povećanom lakoćom uporabe ovih elektroničkih uređaja. Među proizvođačima LED dioda, WorldSemi je naizgled postao de facto standard među DIYer -ima, hobistima i dizajnerima elektronike za nošenje. Tvrtka WS28XX obitelj pametnih RGB LED dioda uključuje upravljački protokol jednostavan za korištenje, prikladan ispis i trag, te nevjerojatno svijetlu svjetlost, sve u malenom pakiranju od 5 mm x 5 mm. No, ono što je doista promijenilo uspjeh proizvoda na tržištu "uradi sam" su jedinične cijene od 0,30 do 0,40 USD u malim količinama. U najnovijoj verziji ovih LED dioda, WS2812B, WorldSemi je opet napravio značajna poboljšanja u odnosu na svog prethodnika, WS2812. Budući da o ovoj relativno novoj verziji ima vrlo malo podataka, odlučili smo napraviti kratki Instructable kako bismo istaknuli nadogradnje dizajna i reklamirali neke od već postojećih značajki ovog sjajnog uređaja! Razina težine: Početnik+ (malo poznavanja pametnog RGB -a) LED diode) Vrijeme dovršetka: 5-10 minuta

Korak 1: Popis materijala

Kako bismo istaknuli značajke WS2812B i WS2812 RGB LED dioda, možemo upotrijebiti sljedeće dijelove: 1 x WS2812 RGB LED (prethodno lemljeno na sićušnu ploču za razbijanje) 1 x lemna ploča 1 x utikač za odvajanje, 0,1 Nagib, 8-pinski muški 1 x Arduino Uno R3 1 x WS2812B Lumina štit za Arduino punu žicu (različite boje; 28 AWG) i izvor napajanja za skidanje žica (izborno) I WS2812 i WS2812B nose ugrađeni LED upravljački program konstantne struje, kao i 3 pojedinačno upravljane LED diode; jedna crvena, jedna zelena i jedna plava. Pogonitelj LED diode sadrži: - unutarnji oscilator - krug za preoblikovanje i pojačanje signala - zasun podataka - trokanalni, programabilni izlazni pogon konstantne struje - 2 digitalna porta (serijski izlaz/ulaz) Napomena: sam LED upravljački program dostupan je i u obliku 6-polnog integriranog kruga (IC), koji možemo koristiti za izravno spajanje na 'nepametne' RGB LED diode po našem izboru; IC u pitanju nije ništa drugo do WS2811.

Korak 2: WS2812B VS. WS2812: 4-pinski otisak (✓)

Najočitija nova značajka WS2812B je smanjeni broj pinova (sa 6 na 4), koji čuvaju lijepu veličinu za njihovo lako lemljenje (pomoću lemilice s finim vrhom) na pločice od ~ 2 mm x 1 mm na PCB-u. Šest jastučića starijeg WS2812 otežalo je usmjeravanje DO igle jednog modula na DI pin sljedećeg kada je razmak između modula bio tijesan. S WS2812B usmjeravanje tragova na PCB -u je jednostavno, osobito pri projektiranju raspoređenih konfiguracija kao Arduino Shield prikazan na slikama ovog koraka. Dodatni prostor između jastučića WS2812B omogućuje:

• Jednostavno usmjeravanje 3 potrebna signala: Napajanje, Uzemljenje i Podaci.
• Korištenje debljih tragova za povezivanje napajanja i mase, što omogućuje sigurnije izvođenje većih struja na PCB -u

Na gornjim slikama možemo vidjeti koliko je lako usmjeriti niz 5x8 za Lumina Shield za Arduino koristeći ove nove LED diode-za usporedbu, uključujemo stari dizajn niza 16x16 pomoću WS2812. Datoteke dizajna za Lumina Shield mogu se pronaći na ovom Github spremištu. Jedna važna stvar koju treba napomenuti je da, iz razloga koje ne možemo dokučiti, izgled WS2812B ima mali zarez na kutu pakiranja koji označava pin 3, a ne pin 1! Moramo obratiti dodatnu pozornost prilikom ručnog lemljenja, kako ne bismo orijentirali modul kao što bismo to učinili s tipičnim IC -ovima (ili WS2812, u tom slučaju). *.tftable {font-size: 12.0px; boja: rgb (251, 251, 251); širina: 100,0%; širina obruba: 1,0px; obrub u boji: rgb (104, 103, 103); granica-urušavanje: urušavanje; } *.tftable th {font-size: 12.0px; boja pozadine: rgb (23, 21, 21); širina obruba: 1,0px; padding: 8.0px; obrubljeni stil: čvrst; obrub u boji: rgb (104, 103, 103); poravnavanje teksta: lijevo; } *.tftable tr {background-color: rgb (47, 47, 47); } *.tftable td {font-size: 12.0px; širina obruba: 1,0px; padding: 8.0px; obrubljeni stil: čvrst; obrub u boji: rgb (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr: hover {background-color: rgb (23, 21, 21); } Pin # Simbol Funkcija *Zarez na pakiranju označava ovaj pin. 1 LED za napajanje VDD LED 2 DO Izlaz signala upravljačkog podatkovnog signala 3* VSS Uzemljenje 4 DIN Ulaz signala upravljačkih podataka Još jedan detalj vrijedan spomena je da su pinovi za napajanje (VDD) i uzemljenje (VSS) dijagonalno jedan preko drugog. Dakle, tragovi koji se spajaju s ovim iglama mogu biti prilično debeli! Međutim, ako pogriješimo lemljenje modula 'unatrag', prekinut ćemo napajanje i masu (iglice # 1 i 3). Na našu sreću, kao što ćemo vidjeti u sljedećem koraku, WorldSemi je uključio krug zaštite od obrnutog polariteta koji će spriječiti oštećenje WS2812B ovom greškom-mi, naravno, preporučujemo da se pogreška u potpunosti izbjegne:)

Korak 3: WS2812B VS. WS2812: Svjetlije LED diode i poboljšana ujednačenost boja (?)

Kada je WS2812B objavljen, WorldSemi je naglasio da ima svjetlije LED diode i bolju ujednačenost boja od WS2812. (Izvor: WS2812B_vs_WS2812.pdf) Međutim, pregledavajući stvarne podatkovne tablice dva uređaja, možemo primijetiti da su specifikacije za svjetlinu LED dioda identične u oba: *.tftable {font-size: 12.0px; boja: rgb (251, 251, 251); širina: 100,0%; širina obruba: 1,0px; obrub u boji: rgb (104, 103, 103); granica-urušavanje: urušavanje; } *.tftable th {font-size: 12.0px; boja pozadine: rgb (23, 21, 21); širina obruba: 1,0px; padding: 8.0px; obrubljeni stil: čvrst; obrub u boji: rgb (104, 103, 103); poravnavanje teksta: lijevo; } *.tftable tr {background-color: rgb (47, 47, 47); } *.tftable td {font-size: 12.0px; širina obruba: 1,0px; padding: 8.0px; obrubljeni stil: čvrst; obrub u boji: rgb (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr: hover {background-color: rgb (23, 21, 21); } Boja valne duljine (mm) Intenzitet svjetlosti (mcd) Crvena 620–630 620–630 Zelena 515–530 1100–1400 Plava 465–475 200–400 Gornja slika prikazuje Arduino Uno spojen na četiri ploče. Dva od njih nose WS2812B, dok druga dva imaju WS2812. Pokušali smo koristiti standardna mjerenja slike kako bismo utvrdili možemo li vidjeti značajne razlike u svjetlini ili ujednačenosti boje, ali rezultati nisu bili uvjerljivi. Kako bismo nedvosmisleno utvrdili razlikuju li se dva modula u tom pogledu, morali bismo izvršiti neka ispitivanja pomoću spektrofotometra. S obzirom na to da u vrijeme pisanja ovog članka nismo imali nijedan dostupan, možemo se pozvati samo na podatke u odgovarajućim podatkovnim tablicama proizvoda: WS2812.pdf i WS2812B.pdf

Korak 4: WS2812B vs. WS2812: Krug za zaštitu od obrnutog polariteta (✓)

Jedna od novih značajki koju smo uspjeli isprobati na jednostavan način je krug zaštite od obrnutog polariteta uključen u dizajn WS2812B. Kao što video prikazuje, preokretanje pinova za napajanje i uzemljenje ponekad može oštetiti WS2812, ali ne i WS2812B modul. Ova je značajka vrlo korisna pri radu s trakama gdje obično koristimo vanjska napajanja s visokim naponom i gdje smo vidjeli da se većina grešaka događa tijekom ožičenja. I dalje preporučujemo dvostruku provjeru spojeva i ožičenja prije nego što uključite napajanje u bilo koji elektronički krug, ali svakako je lijepo znati da u onim rijetkim prilikama u kojima pogriješimo postoji mehanizam koji štiti naše dragocjene uređaje.

Korak 5: WS2812B VS. WS2812: Poboljšana unutarnja struktura (?)

Posljednja značajka koja je uključena u WS812B je razdvajanje dva glavna kruga u uređaju: upravljanja i osvjetljenja. Odvajajući ovo dvoje, proizvođač izvještava o poboljšanom rasipanju topline i robusnijoj kontroli. Ovo je daleko nejasnije od novih značajki, jer nemamo dobru metodu za ispitivanje rasipanja topline na PCB -u. Zbog poboljšane robusnosti u komunikaciji i prijenosu podataka, nismo pronašli značajne razlike u performansama između WS2812 i WS2812B nakon nekoliko jednostavnih testova koje smo proveli s dva modula jedan do drugog.

Korak 6: Programiranje WS2812B RGB LED dioda

Unatoč svim promjenama uvedenim u ovoj najnovijoj verziji obitelji WS28XX, komunikacijski protokol potreban za kontrolu boje i svjetline ostaje nepromijenjen u odnosu na prethodnika. Još uvijek možemo koristiti sjajne knjižnice koje su razvili kolege iz Adafruit -a, PJRC -a i FastSPI projekta. Kako bismo saznali više o tome što se doista događa ispod haube ovih prekrasnih RGB LED uređaja, sastavili smo detaljno upute koje objašnjavaju implementaciju kontrolnog protokola malo po malo (namjera igre riječi). Unaprijed hvala na provjeri! Https: //www.instructables.com/id/Bitbanging-step-by-step-Arduino-control-of-WS2811-