Actualizarea LED-urilor inteligente RGB: WS2812B vs. WS2812: 6 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Numărul mare de proiecte pe care le-am văzut folosind LED-uri inteligente RGB - fie că sunt benzi, module sau PCB personalizate - în ultimii 3 ani este destul de uimitor. Această izbucnire a utilizării LED-urilor RGB a mers mână în mână cu o scădere semnificativă a prețurilor și o ușurință sporită de utilizare a acestor dispozitive electronice. Printre producătorii de LED-uri, WorldSemi a devenit aparent standardul de facto în rândul bricolajilor, amatorilor și designerilor de echipamente electronice purtabile. Familia de LED-uri Smart RGB WS28XX a companiei include un protocol de control ușor de utilizat, un pinout și o amprentă convenabile și o luminescență incredibil de strălucitoare, toate într-un pachet mic de 5 mm x 5 mm. Dar ceea ce a făcut cu adevărat o diferență în succesul pe piață al produselor DIY este prețul de unitate de la 0,30 la 0,40 USD în cantități mici. În cea mai recentă versiune a acestor LED-uri, WS2812B, WorldSemi a făcut din nou îmbunătățiri semnificative față de predecesorul său, WS2812. Deoarece există foarte puține informații despre această versiune relativ nouă, am decis să facem un scurt instructiv pentru a evidenția upgrade-urile de design și să facem publicitate pentru unele dintre caracteristicile deja existente ale acestui dispozitiv inteligent! LED-uri) Timp până la finalizare: 5-10 minute

Pasul 1: Lista materialelor

Pentru a evidenția caracteristicile LED-urilor RGB WS2812B și WS2812, putem folosi următoarele părți: 1 x LED RGB WS2812 (pre-lipit pe o placă mică) 1 x Placă de sudură fără sudură 1 x Conector pin pin, 0.1 Pitch, 8-Pin Male 1 x Arduino Uno R3 1 x WS2812B Lumina Shield for Arduino Solid Core Wire (asorted colors; 28 AWG) and Wire Strippers Supply (Optional) Atât WS2812, cât și WS2812B au un driver LED cu curent constant încorporat, precum și 3 LED-uri controlate individual; unul roșu, unul verde și unul albastru. Driverul cu LED-uri cuprinde: - Un oscilator intern - Un circuit de remodelare și amplificare a semnalului - Un dispozitiv de blocare a datelor - O unitate de ieșire de curent constant programabilă cu 3 canale - 2 porturi digitale (ieșire / intrare serială) Notă: driverul cu LED-uri în sine este, de asemenea, disponibil într-o formă cu circuit integrat cu 6 pini (IC), pe care o putem utiliza pentru a ne conecta direct la LED-urile RGB „neinteligente” la alegerea noastră; IC în cauză nu este altul decât WS2811.

Pasul 2: WS2812B VS. WS2812: Amprentă cu 4 pini (✓)

Cea mai evidentă caracteristică nouă a WS2812B este un număr redus de pini (de la 6 la 4), care păstrează o dimensiune frumoasă pentru a le lipi cu ușurință (folosind un fier de lipit cu vârf fin) până la tampoane de ~ 2 mm x 1 mm pe un PCB. Cele 6 plăcuțe ale WS2812 mai vechi au făcut un pic dificilă direcționarea pinului DO al unui modul la pinul DI al următorului, atunci când spațiul dintre module era strâns. Cu WS2812B, direcționarea urmelor pe un PCB este foarte ușoară, în special atunci când proiectați configurații matriculate precum Arduino Shield prezentat în imaginile acestui pas. Spațiul suplimentar dintre tampoanele WS2812B permite:

• Direcționați cu ușurință cele 3 semnale necesare: alimentare, masă și date.
• Folosind urme mai groase pentru a conecta alimentarea la masă, ceea ce permite curenților mai mari să ruleze în siguranță pe un PCB

Putem vedea în imaginile de mai sus cât de ușor devine direcționarea unui tablou 5x8 pentru Lumina Shield pentru Arduino folosind aceste LED-uri noi - pentru comparație, includem un design vechi al unui tablou 16x16 folosind WS2812s. Fișierele de proiectare pentru Lumina Shield pot fi găsite în acest depozit Github. Un lucru important de reținut este că, din motive pe care nu le putem înțelege, aspectul pentru WS2812B are o mică crestătură pe colțul pachetului, indicând pinul 3, mai degrabă decât pinul 1! Trebuie să acordăm o atenție suplimentară atunci când lipiți manual, astfel încât să nu orientăm modulul așa cum am face cu IC-urile tipice (sau WS2812, de altfel). *.tftable {font-size: 12.0px; culoare: rgb (251, 251, 251); lățime: 100,0%; lățimea chenarului: 1,0 px; border-color: rgb (104, 103, 103); border-colaps: colaps; } *.tftable th {font-size: 12.0px; culoare de fundal: rgb (23, 21, 21); lățimea chenarului: 1,0 px; umplutură: 8,0 px; stil de bordură: solid; border-color: rgb (104, 103, 103); text-align: stânga; } *.tftable tr {background-color: rgb (47, 47, 47); } *.tftable td {font-size: 12.0px; lățimea chenarului: 1,0 px; umplutură: 8,0 px; stil de bordură: solid; border-color: rgb (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr: hover {background-color: rgb (23, 21, 21); } Funcția Pin # Simbol * Crestătura de pe pachet indică acest pin. 1 LED de alimentare VDD 2 DO Ieșire semnal de date de control 3 * VSS Masă 4 Intrare semnal de date de control DIN Un alt detaliu demn de menționat este faptul că pinii de alimentare (VDD) și masă (VSS) sunt în diagonală unul peste altul. Astfel, urmele de conectare la acești pini pot fi destul de groase! Cu toate acestea, dacă facem greșeala de a lipi modulul „înapoi”, am scurta puterea și împământarea (pinii # 1 și 3). Din fericire pentru noi, așa cum vom vedea în pasul următor, WorldSemi a inclus un circuit de protecție inversă a polarității care va împiedica WS2812B să fie deteriorat de această eroare - noi, desigur, recomandăm să evităm cu totul greșeala:)

Pasul 3: WS2812B VS. WS2812: LED-uri mai luminoase și uniformitate îmbunătățită a culorilor (?)

Când a fost lansat WS2812B, WorldSemi a subliniat că avea LED-uri mai luminoase și o uniformitate mai bună a culorilor decât WS2812. (Sursă: WS2812B_vs_WS2812.pdf) Cu toate acestea, inspectând fișele tehnice reale ale celor două dispozitive, putem observa că specificațiile pentru luminanța LED-urilor sunt identice în ambele: *.tftable {font-size: 12.0px; culoare: rgb (251, 251, 251); lățime: 100,0%; lățimea chenarului: 1,0 px; border-color: rgb (104, 103, 103); border-colaps: colaps; } *.tftable th {font-size: 12.0px; culoare de fundal: rgb (23, 21, 21); lățimea chenarului: 1,0 px; umplutură: 8,0 px; stil de bordură: solid; border-color: rgb (104, 103, 103); text-align: stânga; } *.tftable tr {background-color: rgb (47, 47, 47); } *.tftable td {font-size: 12.0px; lățimea chenarului: 1,0 px; umplutură: 8,0 px; stil de bordură: solid; border-color: rgb (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr: hover {background-color: rgb (23, 21, 21); } Culoare Lungime de undă (mm) Intensitate luminoasă (mcd) Roșu 620–630 620–630 Verde 515–530 1100–1400 Albastru 465–475 200–400 Imaginea de mai sus arată un Arduino Uno conectat la patru plăci de rupere. Doi dintre ei poartă un WS2812B, în timp ce ceilalți doi au un WS2812. Am încercat să folosim măsurători imagistice standard pentru a determina dacă putem vedea sau nu diferențe semnificative în luminozitate sau uniformitate a culorilor, dar rezultatele au fost neconcludente. Pentru a determina fără echivoc dacă cele două module diferă în acest sens, ar trebui să efectuăm unele teste folosind un spectrofotometru. Având în vedere că nu aveam una disponibilă în momentul redactării acestui articol, putem face referire doar la informațiile din fișele tehnice ale produselor: WS2812.pdf și WS2812B.pdf

Pasul 4: WS2812B vs. WS2812: Circuit de protecție împotriva polarității inverse (✓)

Una dintre noile caracteristici pe care am reușit să le testăm într-un mod direct a fost circuitul de protecție inversă a polarității inclus în proiectarea WS2812B. După cum arată videoclipul, inversarea pinilor de alimentare și împământare poate uneori deteriora WS2812, dar nu modulul WS2812B. Această caracteristică este foarte utilă atunci când se lucrează cu benzi în care de obicei folosim surse de alimentare externe cu un grad mare de amperaj și unde am văzut cele mai multe greșeli făcute în timpul cablării. Încă recomandăm verificarea dublă a conexiunilor și a cablajului înainte de a alimenta orice circuit electronic, dar este adevărat că este plăcut să știm că în acele rare ocazii în care greșim există un mecanism de siguranță pentru a ne proteja dispozitivele prețioase.

Pasul 5: WS2812B VS. WS2812: Structura internă îmbunătățită (?)

Ultima caracteristică inclusă în WS812B este separarea celor două circuite principale din dispozitiv: control și iluminare. Prin separarea acestor două, producătorul raportează o disipare a căldurii îmbunătățită și un control mai robust. Aceasta este de departe cea mai obscură dintre noile caracteristici, deoarece nu avem o metodă bună pentru testarea disipării căldurii pe un PCB. Pentru o rezistență îmbunătățită în comunicare și transfer de date, nu am găsit diferențe semnificative de performanță între WS2812 și WS2812B după câteva teste simple pe care le-am efectuat împreună cu cele două module.

Pasul 6: Programarea LED-urilor RGB WS2812B

În ciuda tuturor modificărilor introduse în această ultimă versiune a familiei WS28XX, protocolul de comunicație necesar pentru a-și controla culoarea și luminozitatea rămâne neschimbat față de predecesorul său. Putem folosi în continuare marile biblioteci dezvoltate de colegi producători de la Adafruit, PJRC și proiectul FastSPI. Pentru a afla mai multe despre ceea ce se întâmplă cu adevărat sub capota acestor minunate dispozitive LED RGB, am realizat un instructabil detaliat care explică implementarea protocolului de control bit cu bit (joc de cuvinte). Vă mulțumim anticipat pentru că ați verificat-o! Https: //www.instructables.com/id/Bitbanging-step-by-step-Arduino-control-of-WS2811-