Upgradování Smart RGB LED: WS2812B vs. WS2812: 6 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Obrovský počet projektů, které jsme za poslední 3 roky využívali s využitím inteligentních RGB LED-ať už jde o pásky, moduly nebo vlastní desky plošných spojů-je docela ohromující. Toto vypuknutí používání RGB LED jde ruku v ruce s výrazným poklesem cen a zvýšenou snadností používání těchto elektronických zařízení. Mezi výrobci LED se WorldSemi zdánlivě stal de facto standardem mezi kutily, fandy a návrháři nositelné elektroniky. Řada inteligentních LED diod WS28XX společnosti WS28XX obsahuje snadno použitelný ovládací protokol, pohodlný pinout a stopu a neuvěřitelně jasnou luminiscenci, to vše v malém balení 5 mm x 5 mm. Co však skutečně ovlivnilo úspěch trhu s vlastními produkty, je jednotková cena 0,30 až 0,40 USD v malých množstvích. V nejnovější verzi těchto LED diod, WS2812B, WorldSemi opět výrazně zlepšila svého předchůdce WS2812. Vzhledem k tomu, že o této relativně nové verzi je velmi málo informací, rozhodli jsme se vytvořit krátký Instructable, abychom zdůraznili upgrady designu a propagovali některé z již existujících funkcí tohoto šikovného zařízení! Úroveň obtížnosti: Začátečník+ (znalost inteligentního RGB LED diody) Čas do dokončení: 5-10 minut

Krok 1: Seznam materiálů

Abychom zdůraznili vlastnosti LED diod WS2812B i WS2812 RGB, můžeme použít následující části: 1 x WS2812 RGB LED (předpájené na malou odlamovací desku) 1 x pájecí deska bez pájky 1 x konektor odlamovacího kolíku, 0,1 Rozteč, 8kolíkový zástrčka 1 x Arduino Uno R3 1 x WS2812B Lumina Shield pro pevné jádro Arduino (různé barvy; 28 AWG) a odizolovače Napájení (volitelně) Jak WS2812, tak WS2812B nesou integrovaný ovladač LED konstantního proudu, stejně jako 3 jednotlivě ovládané LED diody; jedna červená, jedna zelená a jedna modrá. Ovladač LED obsahuje: - interní oscilátor - obvod pro přetváření a zesílení signálu - datovou západku - 3kanálový programovatelný pohon s konstantním proudem - 2 digitální porty (sériový výstup/vstup) Poznámka: samotný ovladač LED je k dispozici také ve formě 6pólového integrovaného obvodu (IC), který můžeme použít k přímému připojení k `` nešikovným`` RGB LED diodám dle našeho výběru; Dotyčný IC není jiný než WS2811.

Krok 2: WS2812B VS. WS2812: 4kolíkový půdorys (✓)

Nejviditelnější novou funkcí WS2812B je snížený počet pinů (ze 6 na 4), které zachovávají pěknou velikost pro snadné pájení (pomocí páječky s jemným hrotem) na podložky ~ 2 mm x 1 mm na desce plošných spojů. 6 podložek staršího WS2812 trochu ztěžovalo nasměrování kolíku DO jednoho modulu na kolík DI dalšího, když byly mezery mezi moduly těsné. U WS2812B je směrování tras na desce plošných spojů hračkou, zvláště při navrhování uspořádaných konfigurací jako Arduino Shield zobrazených na obrázcích tohoto kroku. Další prostor mezi podložkami WS2812B umožňuje:

• Snadné směrování 3 nezbytných signálů: napájení, uzemnění a data.
• Použití silnějších stop pro připojení napájení a uzemnění, což umožňuje bezpečnější běh vyšších proudů na desce plošných spojů

Na výše uvedených obrázcích vidíme, jak snadné je směrovat pole 5x8 pro Lumina Shield pro Arduino pomocí těchto nových LED diod-pro srovnání zahrnujeme starý design pole 16x16 pomocí WS2812s. Soubory návrhů pro Lumina Shield najdete v tomto úložišti Github. Jedna důležitá věc, kterou je třeba poznamenat, je, že z důvodů, které nemůžeme pochopit, má rozvržení pro WS2812B malý zářez na rohu obalu, který označuje pin 3 spíše než pin 1! Při ručním pájení musíme věnovat zvláštní pozornost tomu, abychom modul neorientovali tak, jak bychom to dělali u typických integrovaných obvodů (nebo WS2812, pokud jde o to). *.tftable {velikost písma: 12.0px; barva: rgb (251, 251, 251); šířka: 100,0%; border-width: 1,0px; barva ohraničení: rgb (104, 103, 103); kolaps kolapsu: kolaps; } *.tftable th {velikost písma: 12.0px; barva pozadí: rgb (23, 21, 21); border-width: 1,0px; čalounění: 8,0 px; styl ohraničení: pevný; barva ohraničení: rgb (104, 103, 103); zarovnání textu: vlevo; } *.tftable tr {barva pozadí: rgb (47, 47, 47); } *.tftable td {velikost písma: 12,0px; border-width: 1,0px; čalounění: 8,0 px; styl ohraničení: pevný; barva ohraničení: rgb (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr: hover {background-color: rgb (23, 21, 21); } Pin # Symbol Funkce *Zářez na obalu označuje tento pin. 1 LED VDD napájecího zdroje 2 DO Ovládací výstup datového signálu 3* VSS Ground 4 Vstup datového signálu DIN Control Další detail, který stojí za zmínku, je, že piny Power (VDD) a Ground (VSS) jsou diagonálně přes sebe. Stopy připojující se k těmto kolíkům tedy mohou být docela silné! Pokud však uděláme chybu v připájení modulu „dozadu“, zkrátíme napájení a uzemnění (kolíky č. 1 a 3). Naštěstí pro nás, jak uvidíme v dalším kroku, WorldSemi zahrnul obvod ochrany proti přepólování, který zabrání poškození WS2812B touto chybou-my samozřejmě doporučujeme vyhnout se chybě úplně:)

Krok 3: WS2812B VS. WS2812: Jasnější LED diody a vylepšená uniformita barev (?)

Když byl WS2812B vydán, WorldSemi zdůraznil, že má jasnější LED a lepší uniformitu barev než WS2812. (Zdroj: WS2812B_vs_WS2812.pdf) Při kontrole skutečných datových listů těchto dvou zařízení však můžeme pozorovat, že specifikace jasu LED diod jsou u obou identické: *.tftable {font-size: 12.0px; barva: rgb (251, 251, 251); šířka: 100,0%; border-width: 1,0px; barva ohraničení: rgb (104, 103, 103); kolaps kolapsu: kolaps; } *.tftable th {velikost písma: 12.0px; barva pozadí: rgb (23, 21, 21); border-width: 1,0px; čalounění: 8,0 px; styl ohraničení: pevný; barva ohraničení: rgb (104, 103, 103); zarovnání textu: vlevo; } *.tftable tr {barva pozadí: rgb (47, 47, 47); } *.tftable td {velikost písma: 12,0px; border-width: 1,0px; čalounění: 8,0 px; styl ohraničení: pevný; barva ohraničení: rgb (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr: hover {background-color: rgb (23, 21, 21); } Barva Vlnová délka (mm) Světelná intenzita (mcd) Červená 620–630 620–630 Zelená 515–530 1100–1400 Modrá 465–475 200–400 Na výše uvedeném obrázku je Arduino Uno připojeno ke čtyřem deskám. Dva z nich nesli WS2812B, zatímco další dva měli WS2812. Pokusili jsme se použít standardní zobrazovací měření, abychom zjistili, zda vidíme či nevidíme významné rozdíly v jasu nebo uniformitě barev, ale výsledky byly neprůkazné. Abychom jednoznačně určili, zda se tyto dva moduly v tomto ohledu liší, museli bychom provést některé testy pomocí spektrofotometru. Vzhledem k tomu, že jsme v době psaní tohoto článku neměli k dispozici, můžeme se odvolat pouze na informace o příslušných listech produktů: WS2812.pdf a WS2812B.pdf

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

Jednou z nových funkcí, které jsme mohli vyzkoušet přímým způsobem, byly obvody ochrany proti přepólování zahrnuté v konstrukci WS2812B. Jak ukazuje video, obrácení kolíků napájení a uzemnění může někdy poškodit modul WS2812, nikoli však modul WS2812B. Tato funkce je velmi užitečná při práci s proužky, kde obvykle používáme externí napájecí zdroje s vysokým jmenovitým proudem a kde jsme viděli většinu chyb, kterých se během zapojení dopouštíme. Před připojením napájení k jakémukoli elektronickému obvodu stále doporučujeme dvojitou kontrolu připojení a kabeláže, ale je samozřejmě příjemné vědět, že v těch vzácných případech, kdy děláme chybu, existuje mechanismus zabezpečený proti selhání, který chrání naše vzácná zařízení.

Krok 5: WS2812B VS. WS2812: Vylepšena vnitřní struktura (?)

Poslední funkcí, která byla součástí WS812B, je oddělení dvou hlavních obvodů v zařízení: ovládání a osvětlení. Oddělením těchto dvou uvádí výrobce zlepšený odvod tepla a robustnější ovládání. To je zdaleka nejasnější z nových funkcí, protože nemáme dobrou metodu pro testování odvodu tepla na desce plošných spojů. Pro lepší robustnost v komunikaci a přenosu dat jsme po několika jednoduchých testech, které jsme provedli s oběma moduly vedle sebe, nenašli žádné významné rozdíly ve výkonu mezi WS2812 a WS2812B.

Krok 6: Programování RGB LED diod WS2812B

Navzdory všem změnám zavedeným v této nejnovější verzi rodiny WS28XX zůstává komunikační protokol potřebný k ovládání jeho barvy a jasu oproti svému předchůdci nezměněn. Stále můžeme využívat skvělé knihovny vyvinuté kolegy tvůrci z Adafruit, PJRC a projektu FastSPI. Abychom se dozvěděli více o tom, co se skutečně děje pod pokličkou těchto nádherných RGB LED zařízení, sestavili jsme důkladně podrobný Instructable vysvětlující implementaci řídicího protokolu kousek po kousku (zamýšlená slovní hříčka). Předem děkuji za kontrolu! Https: //www.instructables.com/id/Bitbanging-step-by-step-Arduino-control-of-WS2811-