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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Sam 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. Ovo izbijanje upotrebe RGB LED-a išlo je ruku pod ruku sa značajnim padom cijena i povećanom lakoćom upotrebe ovih elektroničkih uređaja. Među proizvođačima LED dioda, WorldSemi je naizgled postao de facto standard među DIYer -ima, hobistima i dizajnerima elektronike za nošenje. Porodica pametnih RGB LED dioda kompanije WS28XX uključuje protokol upravljanja jednostavan za upotrebu, prikladan unos i trag, te nevjerovatno sjajnu luminiscenciju, sve u malenom pakovanju od 5 mm x 5 mm. No, ono što je zaista napravilo razliku u uspjehu proizvoda „uradi sam“na tržištu je jedinična cijena 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 informacija, odlučili smo napraviti kratki Instructable kako bismo istaknuli nadogradnje dizajna i reklamirali neke od već postojećih značajki ovog sjajnog uređaja! Nivo težine: Početnik+ (malo poznavanja pametnog RGB -a) LED diode) Vrijeme dovršetka: 5-10 minuta

Korak 1: Lista materijala

Kako bismo istaknuli karakteristike WS2812B i WS2812 RGB LED dioda, možemo upotrijebiti sljedeće dijelove: 1 x WS2812 RGB LED (prethodno lemljeno na sićušnu ploču za razbijanje) 1 x Breadboard bez lemljenja 1 x konektor 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 (opcionalno) 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. Upravljački program LED -a sadrži: - unutrašnji 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-pinskog integriranog kruga (IC), koji možemo koristiti za direktno 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 (✓)

Najočiglednija nova značajka WS2812B je smanjeni broj pinova (sa 6 na 4), koji čuvaju lijepu veličinu za njihovo lako lemljenje (pomoću lemilice sa finim vrhom) na jastučiće od 2 mm x 1 mm na PCB-u. Šest jastučića starijeg WS2812 otežalo je usmjeravanje DO pina jednog modula do DI pina sljedećeg kada je razmak između modula bio mali. S WS2812B usmjeravanje tragova na PCB -u je jednostavno, posebno pri projektiranju raspoređenih konfiguracija kao Arduino Shield prikazanih na slikama ovog koraka. Dodatni prostor između jastučića WS2812B omogućava:

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

Na gornjim slikama možemo vidjeti kako je lako usmjeriti niz 5x8 za Lumina Shield za Arduino koristeći ove nove LED diode-radi usporedbe, uključujemo stari dizajn niza 16x16 koristeći 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 uglu paketa koji označava pin 3, a ne pin 1! Moramo obratiti dodatnu pažnju prilikom ručnog lemljenja, tako da ne orijentiramo modul kao što bismo to učinili sa tipičnim IC -ovima (ili WS2812, u tom slučaju). *.tftable {font-size: 12.0px; boja: rgb (251, 251, 251); širina: 100,0%; border-width: 1.0px; bordura: rgb (104, 103, 103); rušenje granice: urušavanje; } *.tftable th {font-size: 12.0px; boja pozadine: rgb (23, 21, 21); border-width: 1.0px; padding: 8.0px; rubni stil: čvrst; bordura: rgb (104, 103, 103); poravnanje teksta: lijevo; } *.tftable tr {background-color: rgb (47, 47, 47); } *.tftable td {font-size: 12.0px; border-width: 1.0px; padding: 8.0px; rubni stil: čvrst; bordura: rgb (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr: hover {background-color: rgb (23, 21, 21); } Pin # Simbol Funkcija *Zarez na pakovanju označava ovaj pin. 1 VDD LED napajanje 2 DO Izlaz signala kontrolnih podataka 3* VSS Uzemljenje 4 DIN Ulaz signala kontrolnih 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', skratili bismo 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 da se WS2812B ošteti ovom greškom-mi, naravno, preporučujemo da potpuno izbjegnete grešku:)

Korak 3: WS2812B VS. WS2812: Svjetlije LED diode i poboljšana uniformnost boje (?)

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 listove 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%; border-width: 1.0px; bordura: rgb (104, 103, 103); rušenje granice: urušavanje; } *.tftable th {font-size: 12.0px; boja pozadine: rgb (23, 21, 21); border-width: 1.0px; padding: 8.0px; rubni stil: čvrst; bordura: rgb (104, 103, 103); poravnanje teksta: lijevo; } *.tftable tr {background-color: rgb (47, 47, 47); } *.tftable td {font-size: 12.0px; border-width: 1.0px; padding: 8.0px; rubni stil: čvrst; bordura: rgb (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr: hover {background-color: rgb (23, 21, 21); } Boja Talasna dužina (mm) Intenzitet svjetlosti (mcd) Crvena 620–630 620–630 Zelena 515–530 1100–1400 Plava 465–475 200–400 Gornja slika prikazuje Arduino Uno povezan sa četiri ploče za razbijanje. 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. Da 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 listovima proizvoda: WS2812.pdf i WS2812B.pdf

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

Jedna od novih karakteristika koju smo uspjeli isprobati na jednostavan način bilo je kolo zaštite od obrnutog polariteta uključeno 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 pravi tijekom ožičenja. I dalje preporučujemo dvostruku provjeru veza i ožičenja prije nego što uključite napajanje u bilo koje elektroničko kolo, 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 unutrašnja struktura (?)

Posljednja značajka koja je uključena u WS812B je razdvajanje dva glavna kruga u uređaju: upravljanja i osvjetljenja. Odvajanjem ova dva, proizvođač izvještava o poboljšanom rasipanju topline i robusnijoj kontroli. Ovo je daleko mračnije od novih funkcija, 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 pored drugog.

Korak 6: Programiranje WS2812B RGB LED dioda

Unatoč svim promjenama uvedenim u ovoj najnovijoj verziji porodice WS28XX, komunikacijski protokol potreban za kontrolu boje i svjetline ostaje nepromijenjen u odnosu na prethodnika. Još uvijek možemo koristiti sjajne biblioteke koje su razvili kolege proizvođači iz Adafruit -a, PJRC -a i FastSPI projekta. Da biste saznali više o tome što se zaista događa pod haubom ovih prekrasnih RGB LED uređaja, sastavili smo detaljno detaljno uputstvo koje objašnjava 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-