Inovácia inteligentných LED diód RGB: WS2812B vs. WS2812: 6 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Množstvo projektov, ktoré sme za posledné 3 roky používali s využitím inteligentných LED diód RGB-či už sú to pásy, moduly alebo vlastné dosky plošných spojov-je celkom ohromujúce. Toto vypuknutie používania RGB LED išlo ruka v ruke s výrazným poklesom cien a zvýšením jednoduchosti používania týchto elektronických zariadení. Medzi výrobcami LED sa WorldSemi zdanlivo stal de facto štandardom medzi kutilmi, hobby výrobcami a dizajnérmi nositeľnej elektroniky. Rodina inteligentných LED diód WS28XX spoločnosti WS28XX obsahuje ľahko použiteľný riadiaci protokol, pohodlný výstup a stopu a neuveriteľne jasnú luminiscenciu, to všetko v malom balení 5 mm x 5 mm. Čo však skutočne ovplyvnilo úspech trhu s vlastnými výrobkami, je jednotková cena 0,30 až 0,40 dolára v malých množstvách. V najnovšej verzii týchto diód LED, WS2812B, WorldSemi opäť výrazne zlepšila svojho predchodcu WS2812. Pretože je o tejto relatívne novej verzii veľmi málo informácií, rozhodli sme sa vytvoriť krátky návod, ktorý by poukázal na vylepšenia dizajnu a propagoval niektoré už existujúce funkcie tohto šikovného zariadenia! Úroveň obtiažnosti: Začiatočník+ (znalosť inteligentného RGB LED diódy) Čas na dokončenie: 5-10 minút

Krok 1: Zoznam materiálov

Aby sme zdôraznili vlastnosti LED diód WS2812B a WS2812 RGB, môžeme použiť nasledujúce diely: 1 x WS2812 RGB LED (vopred naletované na malú odlamovaciu dosku) 1 x nespájkovateľnú dosku 1 x odpojiteľný kolíkový konektor, 0,1 Pitch, 8-pin Male 1 x Arduino Uno R3 1 x WS2812B Lumina Shield for Arduino Solid Core Wire (rôzne farby; 28 AWG) a drôtové odizolovače Napájanie (voliteľné) WS2812 aj WS2812B majú vstavaný LED konštantný prúd, ako aj 3 individuálne ovládané diódy LED; jedna červená, jedna zelená a jedna modrá. Ovládač LED obsahuje: - vnútorný oscilátor - obvod na pretváranie a zosilnenie signálu - západku údajov A - 3 -kanálový programovateľný pohon s konštantným prúdom - 2 digitálne porty (sériový výstup/vstup) Poznámka: Samotný ovládač LED je k dispozícii aj vo forme 6-kolíkového integrovaného obvodu (IC), ktorý môžeme použiť na priame pripojenie k „nie inteligentným“RGB diódam LED podľa nášho výberu; Príslušný IC nie je iný ako WS2811.

Krok 2: WS2812B VS. WS2812: 4-kolíková stopa (✓)

Najzrejmejšou novou vlastnosťou WS2812B je zmenšený počet kolíkov (zo 6 na 4), ktoré zachovávajú peknú veľkosť na ľahké spájkovanie (pomocou spájkovačky s jemným hrotom) na podložky ~ 2 mm x 1 mm na doske plošných spojov. 6 podložiek staršieho WS2812 trochu sťažilo nasmerovanie kolíka DO jedného modulu na kolík DI druhého, keď boli medzery medzi modulmi tesné. S WS2812B je smerovanie stôp na PCB hračkou, najmä pri navrhovaní usporiadaní konfigurácií ako Arduino Shield zobrazený na obrázkoch tohto kroku. Ďalší priestor medzi podložkami WS2812B umožňuje:

• Jednoducho smerujte 3 potrebné signály: napájanie, zem a dáta.
• Použitie hrubších stôp na pripojenie napájania a uzemnenia, čo umožňuje, aby vyššie prúdy bezpečne bežali na doske plošných spojov

Na vyššie uvedených obrázkoch vidíme, aké ľahké je nasmerovať pole 5x8 pre Lumina Shield pre Arduino pomocou týchto nových diód LED-na porovnanie uvádzame starý dizajn poľa 16x16 pomocou WS2812s. Súbory návrhu pre Lumina Shield nájdete v tomto úložisku Github. Jedna dôležitá vec, ktorú je potrebné poznamenať, je, že z dôvodov, ktoré nemôžeme pochopiť, má rozloženie pre WS2812B malý zárez v rohu obalu, ktorý označuje pin 3 namiesto kolíka 1! Pri ručnom spájkovaní musíme venovať zvýšenú pozornosť, aby sme modul neorientovali tak, ako by sme to robili s typickými integrovanými obvodmi (alebo WS2812, čo sa týka toho). *.tftable {veľkosť písma: 12,0px; farba: rgb (251, 251, 251); šírka: 100,0%; šírka orámovania: 1,0 pixelov; farba orámovania: rgb (104, 103, 103); hraničný kolaps: kolaps; } *.tftable th {veľkosť písma: 12,0px; farba pozadia: rgb (23, 21, 21); šírka orámovania: 1,0 pixelov; čalúnenie: 8,0px; štýl hraníc: pevný; farba orámovania: rgb (104, 103, 103); zarovnanie textu: vľavo; } *.tftable tr {farba pozadia: rgb (47, 47, 47); } *.tftable td {veľkosť písma: 12,0px; šírka orámovania: 1,0 pixelov; čalúnenie: 8,0px; štýl hraníc: pevný; farba orámovania: rgb (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr: hover {farba pozadia: rgb (23, 21, 21); } Pin # Symbol Funkcia *Zárez na obale označuje tento pin. 1 LED dióda napájania VDD 2 DO Výstupný signál dátového signálu 3* VSS uzemnenie 4 Vstup dátového signálu riadenia DIN Ďalší detail, ktorý stojí za zmienku, je, že kolíky Power (VDD) a Ground (VSS) sú navzájom diagonálne. Stopy spájajúce sa s týmito kolíkmi môžu byť teda poriadne hrubé! Ak však urobíme chybu v spájkovaní modulu „dozadu“, skratujeme napájanie a uzemnenie (kolíky č. 1 a 3). Našťastie pre nás, ako uvidíme v nasledujúcom kroku, WorldSemi zahrnula obvod ochrany proti prepólovaniu, ktorý zabráni poškodeniu WS2812B touto chybou-my samozrejme odporúčame vyhnúť sa tejto chybe úplne:)

Krok 3: WS2812B VS. WS2812: Jasnejšie diódy LED a vylepšená jednotnosť farieb (?)

Keď bol WS2812B uvedený na trh, WorldSemi zdôraznil, že má jasnejšie LED diódy a lepšiu jednotnosť farieb ako WS2812. (Zdroj: WS2812B_vs_WS2812.pdf) Pri skúmaní skutočných technických listov týchto dvoch zariadení však môžeme pozorovať, že špecifikácie jasu LED diód sú v obidvoch identické: *.tftable {font-size: 12.0px; farba: rgb (251, 251, 251); šírka: 100,0%; šírka orámovania: 1,0 pixelov; farba orámovania: rgb (104, 103, 103); hraničný kolaps: kolaps; } *.tftable th {veľkosť písma: 12,0px; farba pozadia: rgb (23, 21, 21); šírka orámovania: 1,0 pixelov; čalúnenie: 8,0px; štýl hraníc: pevný; farba orámovania: rgb (104, 103, 103); zarovnanie textu: vľavo; } *.tftable tr {farba pozadia: rgb (47, 47, 47); } *.tftable td {veľkosť písma: 12,0px; šírka orámovania: 1,0 pixelov; čalúnenie: 8,0px; štýl hraníc: pevný; farba orámovania: rgb (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr: hover {farba pozadia: rgb (23, 21, 21); } Farba Vlnová dĺžka (mm) Svietivosť (mcd) Červená 620–630 620–630 Zelená 515–530 1100–1400 Modrá 465–475 200–400 Na obrázku vyššie je zobrazené Arduino Uno pripojené k štyrom prerušovacím doskám. Dvaja z nich majú WS2812B, zatiaľ čo ďalší dvaja majú WS2812. Pokúsili sme sa použiť štandardné zobrazovacie merania na určenie, či vidíme alebo nevidíme výrazné rozdiely v jase alebo farebnej uniformite, ale výsledky boli nepresvedčivé. Aby sme mohli jednoznačne určiť, či sa tieto dva moduly v tomto ohľade líšia, museli by sme vykonať niektoré testy pomocou spektrofotometra. Vzhľadom na to, že v čase písania tohto článku sme ho nemali k dispozícii, môžeme sa odvolať iba na informácie o príslušných technických listoch produktov: WS2812.pdf a WS2812B.pdf

Krok 4: WS2812B vs. WS2812: Obvod ochrany proti prepólovaniu (✓)

Jednou z nových funkcií, ktoré sme mohli priamo otestovať, boli obvody ochrany proti prepólovaniu zahrnuté v konštrukcii WS2812B. Ako ukazuje video, obrátenie kolíkov napájania a uzemnenia môže niekedy poškodiť modul WS2812, ale nie modul WS2812B. Táto funkcia je veľmi užitočná pri práci s pásmi, kde zvyčajne používame externé napájacie zdroje s vysokým prúdovým zaťažením a kde sme videli väčšinu chýb, ktorých sa dopúšťame pri zapojení. Pred pripojením napájania k akémukoľvek elektronickému obvodu stále odporúčame dvakrát skontrolovať zapojenia a zapojenie, ale je pravda, že je pekné vedieť, že v tých zriedkavých prípadoch, kde urobíme chybu, je k dispozícii bezpečný mechanizmus na ochranu našich vzácnych zariadení.

Krok 5: WS2812B VS. WS2812: Vylepšená vnútorná štruktúra (?)

Posledná funkcia, ktorá bola súčasťou WS812B, je oddelenie dvoch hlavných obvodov v zariadení: ovládania a osvetlenia. Oddelením týchto dvoch výrobca uvádza zlepšený odvod tepla a robustnejšie ovládanie. Toto je zďaleka nejasnejšia z nových funkcií, pretože nemáme dobrú metódu na testovanie rozptylu tepla na doske plošných spojov. Aby sa zlepšila robustnosť komunikácie a prenosu dát, nenašli sme medzi WS2812 a WS2812B žiadne významné rozdiely vo výkone po niekoľkých jednoduchých testoch, ktoré sme spustili s dvoma modulmi vedľa seba.

Krok 6: Programovanie LED diód WS2812B RGB

Napriek všetkým zmenám zavedeným v tejto najnovšej verzii rodiny WS28XX, komunikačný protokol potrebný na ovládanie jeho farby a jasu zostáva oproti svojmu predchodcovi nezmenený. Stále môžeme používať skvelé knižnice vyvinuté kolegami tvorcami z Adafruit, PJRC a projektu FastSPI. Aby sme sa dozvedeli viac o tom, čo sa skutočne deje pod kapotou týchto nádherných RGB LED zariadení, zostavili sme dôkladne podrobný návod, ktorý vysvetľuje implementáciu riadiaceho protokolu kúsok po kúsku (určené slovnou hračkou). Vopred ďakujem za kontrolu! Https: //www.instructables.com/id/Bitbanging-step-by-step-Arduino-control-of-WS2811-