Älykkäiden RGB -merkkivalojen päivittäminen: WS2812B Vs. WS2812: 6 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Pelkkä määrä projekteja, joita olemme nähneet hyödyntämässä älykkäitä RGB-LED-valoja-olivatpa ne nauhoja, moduuleja tai mukautettuja piirilevyjä-viimeisten kolmen vuoden aikana, on melko hämmästyttävää. Tämä RGB-LED-käytön puhkeaminen on kulkenut käsi kädessä, ja hinnoittelu on laskenut merkittävästi ja näiden elektronisten laitteiden käyttö on helpompaa. LED -valmistajista WorldSemi on näennäisesti tullut tosiasiallinen standardi DIY -rakentajien, harrastajien ja puettavien elektroniikan suunnittelijoiden keskuudessa. Yrityksen WS28XX Smart RGB LED -perhe sisältää helppokäyttöisen ohjausprotokollan, kätevän pistokkeen ja jalanjäljen sekä uskomattoman kirkkaan luminesenssin pienessä 5 mm x 5 mm: n pakkauksessa. Mutta se, mikä todella on vaikuttanut tuotteiden DIY -markkinoiden menestykseen, on 0,30–0,40 dollarin yksikköhinta pieninä määrinä. Näiden LEDien uusimmassa versiossa, WS2812B, WorldSemi on jälleen tehnyt merkittäviä parannuksia edeltäjäänsä WS2812: een. Koska tästä suhteellisen uudesta versiosta on hyvin vähän tietoa, päätimme tehdä lyhyen Instructable -ohjelman korostaaksemme suunnittelupäivityksiä ja mainostaaksemme tämän hienon laitteen jo olemassa olevia ominaisuuksia! LEDit) Valmistumisaika: 5-10 minuuttia

Vaihe 1: Materiaaliluettelo

Voidaksemme korostaa sekä WS2812B- että WS2812 RGB-merkkivalojen ominaisuuksia voimme käyttää seuraavia osia: 1 x WS2812 RGB-LED (esijuotettu pienelle katkaisulaudalle) 1 x Juotoslevytaulu 1 x Irrotettava nastaliitin, 0,1 Pitch, 8-pin Uros 1 x Arduino Uno R3 1 x WS2812B Lumina Shield Arduino Solid Core Wire -johdolle (eri värit; 28 AWG) ja langanpoistovirtalähteelle (valinnainen) Sekä WS2812 että WS2812B sisältävät vakiovirta-LED-ohjaimen, sekä 3 yksilöllisesti ohjattavaa LEDiä; yksi punainen, yksi vihreä ja yksi sininen. LED -ohjain käsittää: - sisäisen oskillaattorin - signaalin uudelleenmuodostus- ja vahvistuspiirin - datalukon - 3 -kanavaisen, ohjelmoitavan vakiovirtalähdön - 2 digitaalista porttia (sarjalähtö/tulo) Huomautus: itse LED-ohjain on saatavana myös 6-nastaisena integroidun piirin (IC) muodossa, jonka avulla voimme muodostaa yhteyden suoraan valitsemiimme ei-älykkäisiin RGB-LEDeihin; Kyseinen IC ei ole muu kuin WS2811.

Vaihe 2: WS2812B VS. WS2812: 4-nastainen jalanjälki (✓)

WS2812B: n ilmeisin uusi ominaisuus on pienempi määrä tappeja (6: sta 4: een), jotka säilyttävät mukavan koon, jotta ne voidaan helposti juottaa (käyttämällä hienokärkistä juotinta) ~ 2 mm x 1 mm: n tyynyihin piirilevyllä. Vanhan WS2812: n 6 tyynyä vaikeuttivat jonkin moduulin DO -tapin reitittämistä seuraavan DI -nastaan, kun moduulien välinen etäisyys oli tiukka. WS2812B: n avulla jälkien reitittäminen piirilevylle on helppoa, varsinkin kun suunnitellaan matriisikokoonpanoja tämän vaiheen kuvissa esitetyn Arduino -kilven tavoin. WS2812B -tyynyjen välinen lisätila mahdollistaa:

• Reitittää helposti kolme tarvittavaa signaalia: virta, maadoitus ja data.
• Paksummat jäljet Powerin ja Groundin yhdistämiseen, mikä mahdollistaa suuremman virran kulkemisen turvallisesti piirilevylle

Yllä olevista kuvista näemme, kuinka helppoa on 5x8-matriisin reitittäminen Lumina Shield for Arduino -laitteelle näiden uusien LED-valojen avulla-vertailun vuoksi sisällytämme vanhan mallin 16x16-matriisiin WS2812-laitteita käyttäen. Lumina Shieldin suunnittelutiedostot löytyvät tästä Github -arkistosta. Yksi tärkeä asia on huomata, että syistä, joita emme voi käsittää, WS2812B: n asettelussa on pieni lovi pakkauksen kulmassa, joka osoittaa tapin 3 eikä nastan 1! Meidän on kiinnitettävä erityistä huomiota juotettaessa niitä käsin, jotta emme suunnista moduulia kuten tyypillisten IC: iden kanssa (tai WS2812, tässä asiassa). *.tftable {font-size: 12.0px; väri: rgb (251, 251, 251); leveys: 100,0%; reunan leveys: 1,0 pikseliä; reunusväri: rgb (104, 103, 103); border-collapse: romahtaa; } *.tftable th {font-size: 12.0px; taustaväri: rgb (23, 21, 21); reunan leveys: 1,0 pikseliä; pehmuste: 8.0px; reunatyyli: vankka; reunusväri: rgb (104, 103, 103); text-align: vasen; } *.tftable tr {taustaväri: rgb (47, 47, 47); } *.tftable td {font-size: 12.0px; reunan leveys: 1,0 pikseliä; pehmuste: 8.0px; reunatyyli: vankka; reunusväri: rgb (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr: hover {background-color: rgb (23, 21, 21); } Nasta # Symboli Toiminto *Paketissa oleva lovi osoittaa tämän nastan. 1 VDD -virtalähteen LED 2 DO Ohjauksen datasignaalin lähtö 3* VSS -maa 4 DIN -ohjaustiedon tulo Toinen mainitsemisen arvoinen seikka on, että virta- (VDD) ja maadoitus (VSS) -nastat ovat vinosti toistensa päällä. Siten näihin nastoihin yhdistävät jäljet voivat olla melko paksuja! Jos kuitenkin teemme virheen juottaessamme moduulin "taaksepäin", lyhennämme virtaa ja maata (nastat 1 ja 3). Onneksi meille, kuten näemme seuraavassa vaiheessa, WorldSemi on sisältänyt käänteisen napaisuuden suojapiirin, joka estää WS2812B: n vahingoittumasta tästä virheestä-suosittelemme tietysti välttämään virhettä kokonaan:)

Vaihe 3: WS2812B VS. WS2812: Kirkkaammat LEDit ja parempi värin yhtenäisyys (?)

Kun WS2812B julkaistiin, WorldSemi korosti, että siinä on kirkkaammat LEDit ja parempi värien tasaisuus kuin WS2812: ssä. (Lähde: WS2812B_vs_WS2812.pdf) Tarkasteltaessa näiden kahden laitteen todellisia tietolomakkeita voimme kuitenkin huomata, että LED-valojen kirkkauden spesifikaatiot ovat samat molemmissa: *.tftable {font-size: 12.0px; väri: rgb (251, 251, 251); leveys: 100,0%; reunan leveys: 1,0 pikseliä; reunusväri: rgb (104, 103, 103); border-collapse: romahtaa; } *.tftable th {font-size: 12.0px; taustaväri: rgb (23, 21, 21); reunan leveys: 1,0 pikseliä; pehmuste: 8.0px; reunatyyli: vankka; reunusväri: rgb (104, 103, 103); text-align: vasen; } *.tftable tr {taustaväri: rgb (47, 47, 47); } *.tftable td {font-size: 12.0px; reunan leveys: 1,0 pikseliä; pehmuste: 8.0px; reunatyyli: vankka; reunusväri: rgb (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr: hover {background-color: rgb (23, 21, 21); } Värin aallonpituus (mm) Valon voimakkuus (mcd) Punainen 620–630 620–630 Vihreä 515–530 1100–1400 Sininen 465–475 200–400 Yllä olevassa kuvassa on Arduino Uno, joka on liitetty neljään katkaisulautaan. Kahdessa niistä on WS2812B, kun taas kahdessa on WS2812. Yritimme käyttää tavanomaisia kuvantamismittauksia määrittääksemme, voisimmeko nähdä merkittäviä eroja kirkkaudessa tai värin tasaisuudessa, mutta tulokset eivät olleet vakuuttavia. Jotta voimme yksiselitteisesti määrittää, eroavatko nämä kaksi moduulia tässä suhteessa, meidän on suoritettava joitain testejä spektrofotometrillä. Koska meillä ei ollut tätä saatavilla tätä kirjoitettaessa, voimme viitata vain tuotteiden vastaavien tietolomakkeiden tietoihin: WS2812.pdf ja WS2812B.pdf

Vaihe 4: WS2812B vs. WS2812: Käänteisen napaisuuden suojapiiri (✓)

Yksi uusista ominaisuuksista, joita pystyimme testaamaan suoraan, oli WS2812B: n suunnitteluun sisältyvä käänteisen napaisuuden suojauspiiri. Kuten videosta näkyy, Power- ja Ground -nastojen kääntäminen toisinaan voi vahingoittaa WS2812 -laitetta, mutta ei WS2812B -moduulia. Tämä ominaisuus on erittäin hyödyllinen, kun työskentelet nauhojen kanssa, joissa käytämme tyypillisesti ulkoisia virtalähteitä, joilla on korkea ampeeriluku, ja joissa olemme nähneet useimmat virheet johdotuksen aikana. Suosittelemme silti tarkistamaan liitännät ja johdotukset ennen virran kytkemistä mihinkään elektroniikkapiiriin, mutta on tietysti mukavaa tietää, että niissä harvoissa tilanteissa, joissa teemme virheen, on käytössä vikaturvallinen mekanismi arvokkaiden laitteidemme suojaamiseksi.

Vaihe 5: WS2812B VS. WS2812: Parannettu sisäistä rakennetta (?)

Viimeinen ominaisuus, joka sisältyi WS812B -laitteeseen, on laitteen kahden pääpiirin erottaminen: ohjaus ja valaistus. Erottamalla nämä kaksi, valmistaja ilmoittaa parantuneesta lämmöntuonnista ja vakaammasta ohjauksesta. Tämä on selvästi hämärämpi uusista ominaisuuksista, koska meillä ei ole hyvää menetelmää lämmönpoiston testaamiseen piirilevyllä. Viestinnän ja tiedonsiirron kestävyyden parantamiseksi emme havainneet merkittäviä suorituskykyeroja WS2812: n ja WS2812B: n välillä muutamien yksinkertaisten testien jälkeen, jotka suorimme kahdella moduulilla rinnakkain.

Vaihe 6: WS2812B RGB -LEDien ohjelmointi

Kaikista WS28XX -perheen uusimmassa versiossa tehdyistä muutoksista huolimatta sen värin ja kirkkauden hallintaan tarvittava tiedonsiirtoprotokolla pysyy muuttumattomana edeltäjäänsä verrattuna. Voimme edelleen käyttää Adafruutin, PJRC: n ja FastSPI -projektin muiden valmistajien kehittämiä suuria kirjastoja. Jotta saisimme lisätietoja siitä, mitä tämän upean RGB -LED -laitteen konepellin alla todella tapahtuu, koomme perusteellisen yksityiskohtaisen Instructable -selityksen, joka selittää ohjausprotokollan toteutuksen askel kerrallaan (tarkoitettu pun). Kiitos etukäteen tarkistamisesta! Https: //www.instructables.com/id/Bitbanging-step-by-step-Arduino-control-of-WS2811-