Akıllı RGB LED'leri Yükseltme: WS2812B Vs. WS2812: 6 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Son 3 yılda Smart RGB LED'leri (şeritler, modüller veya özel PCB'ler) kullanarak gördüğümüz çok sayıda proje oldukça şaşırtıcı. RGB LED kullanımının bu patlaması, fiyatlandırmada önemli bir düşüş ve bu elektronik cihazların artan kullanım kolaylığı ile el ele gitti. LED üreticileri arasında WorldSemi, görünüşe göre DIY'ciler, hobiler ve giyilebilir elektronik tasarımcıları arasında fiili standart haline geldi. Şirketin WS28XX Smart RGB LED ailesi, tümü küçük 5 mm x 5 mm'lik bir paket içinde kullanımı kolay bir kontrol protokolü, uygun bir pin çıkışı ve ayak izi ve inanılmaz derecede parlak bir parlaklık içerir. Ancak ürünlerin kendin yap pazarındaki başarısında gerçekten fark yaratan şey, küçük miktarlarda 0,30 ila 0,40 dolar birim fiyatlandırmadır. Bu LED'lerin en son sürümü olan WS2812B'de WorldSemi, selefi WS2812'de bir kez daha önemli iyileştirmeler yaptı. Bu nispeten yeni sürüm hakkında çok az bilgi olduğundan, tasarım yükseltmelerini vurgulamak ve bu şık cihazın halihazırda mevcut olan bazı özelliklerinin reklamını yapmak için kısa bir Eğitilebilir Tablo oluşturmaya karar verdik! Zorluk seviyesi: Başlangıç+ (akıllı RGB ile biraz aşinalık) LED'ler) Tamamlanma Süresi: 5-10 Dakika

Adım 1: Malzeme Listesi

Hem WS2812B hem de WS2812 RGB LED'lerin özelliklerini vurgulamak için aşağıdaki parçalardan yararlanabiliriz: 1 x WS2812 RGB LED (küçük bir devre kartına önceden lehimlenmiştir) 1 x Lehimsiz Breadboard 1 x Breakaway Pin Konnektör, 0,1 Pitch, 8-Pin Erkek 1 x Arduino Uno R3 1 x WS2812B Arduino Solid Core Wire için Lumina Shield (çeşitli renkler; 28 AWG) ve Wire Strippers Güç Kaynağı (Opsiyonel) Hem WS2812 hem de WS2812B, yerleşik bir sabit akım LED sürücüsü taşır, ve ayrıca bir kırmızı, bir yeşil ve bir mavi olmak üzere 3 ayrı ayrı kontrol edilen LED LED sürücüsü şunlardan oluşur: - Dahili bir osilatör - Bir sinyal yeniden şekillendirme ve amplifikasyon devresi - Bir veri mandalı - 3 kanallı, programlanabilir sabit akım çıkışlı sürücü - 2 dijital bağlantı noktası (seri çıkış/giriş)Not: LED sürücüsünün kendisi, tercih ettiğimiz 'akıllı olmayan' RGB LED'lere doğrudan bağlanmak için kullanabileceğimiz 6 pinli Tümleşik Devre (IC) biçiminde de mevcuttur; Söz konusu IC, WS2811'den başkası değildir.

Adım 2: WS2812B VS. WS2812: 4 pimli Ayak İzi (✓)

WS2812B'nin en belirgin yeni özelliği, PCB üzerinde ~ 2 mm x 1 mm pedlere kolayca lehimlemek için (ince uçlu bir havya kullanarak) güzel bir boyutu koruyan azaltılmış sayıda pimdir (6'dan 4'e). Eski WS2812'nin 6 pedi, modüller arasındaki boşluk dar olduğunda bir modülün DO pinini bir sonrakinin DI pinine yönlendirmeyi biraz zorlaştırdı. WS2812B ile, izleri bir PCB üzerinde yönlendirmek, özellikle bu adımın resimlerinde gösterilen Arduino Kalkanı gibi dizili konfigürasyonlar tasarlarken bir esinti. WS2812B pedleri arasındaki ek boşluk şunları sağlar:

• 3 gerekli sinyali kolayca yönlendirme: Güç, Toprak ve Veri.
• Daha yüksek akımların bir PCB üzerinde güvenli bir şekilde çalışmasına izin veren Güç ve Toprak'ı bağlamak için daha kalın izler kullanma

Bu yeni LED'leri kullanarak Arduino için Lumina Shield için bir 5x8 dizisini yönlendirmenin ne kadar kolay olduğunu yukarıdaki resimlerde görebiliriz - karşılaştırma için, WS2812'leri kullanan eski bir 16x16 dizisi tasarımını dahil ediyoruz. Lumina Shield için tasarım dosyaları bu Github deposunda bulunabilir. Unutulmaması gereken önemli bir nokta, anlayamadığımız nedenlerden dolayı, WS2812B düzeninin paketin köşesinde pin 1 yerine pin 3'ü gösteren küçük bir çentik olmasıdır! Bunları elle lehimlerken ekstra dikkat etmemiz gerekiyor, böylece modülü tipik IC'lerde (veya bu konuda WS2812'de) yaptığımız gibi yönlendirmeyiz. *.tftable { yazı tipi boyutu: 12.0 piksel; renk: rgb(251, 251, 251); genişlik: %100.0; sınır genişliği: 1.0 piksel; sınır rengi: rgb(104, 103, 103); border-collapse: daralt; } *.tftable th { yazı tipi boyutu: 12.0px; arka plan rengi: rgb(23, 21, 21); sınır genişliği: 1.0 piksel; dolgu: 8.0 piksel; kenarlık stili: katı; sınır rengi: rgb(104, 103, 103); metin hizalama: sola; } *.tftable tr { arka plan rengi: rgb(47, 47, 47); } *.tftable td { yazı tipi boyutu: 12.0 piksel; sınır genişliği: 1.0 piksel; dolgu: 8.0 piksel; kenarlık stili: katı; sınır rengi: rgb(104, 103, 103); } *.tftable tbody tr:hover { arka plan rengi: rgb(23, 21, 21); } Pin # Sembol Fonksiyon *Paket üzerindeki çentik bu pini gösterir. 1 VDD Güç kaynağı LED'i 2 DO Kontrol veri sinyali çıkışı 3* VSS Toprak 4 DIN Kontrol veri sinyali girişi Bahsetmeye değer bir diğer detay da Güç (VDD) ve Toprak (VSS) pinlerinin çapraz olarak karşılıklı olmasıdır. Böylece bu pinlere bağlanan izler oldukça kalın olabilir! Ancak, modülü 'geriye' lehimleme hatası yaparsak, Güç ve Toprak'ı (pim # 1 ve 3) kısa devre yapmış oluruz. Şansımıza, bir sonraki adımda göreceğimiz gibi, WorldSemi, WS2812B'nin bu hatadan zarar görmesini önleyecek bir ters polarite koruma devresi içeriyor - elbette, bu hatadan tamamen kaçınmanızı öneririz:)

Adım 3: WS2812B VS. WS2812: Daha Parlak LED'ler ve İyileştirilmiş Renk Tekdüzeliği (?)

WS2812B piyasaya sürüldüğünde, WorldSemi, WS2812'den daha parlak LED'lere ve daha iyi renk bütünlüğüne sahip olduğunu vurguladı. (Kaynak: WS2812B_vs_WS2812.pdf) Ancak, iki cihazın gerçek veri sayfalarını incelediğimizde, LED'lerin parlaklık özelliklerinin her ikisinde de aynı olduğunu görebiliriz: *.tftable { font-size: 12.0px; renk: rgb(251, 251, 251); genişlik: %100.0; sınır genişliği: 1.0 piksel; sınır rengi: rgb(104, 103, 103); border-collapse: daralt; } *.tftable th { yazı tipi boyutu: 12.0 piksel; arka plan rengi: rgb(23, 21, 21); sınır genişliği: 1.0 piksel; dolgu: 8.0 piksel; kenarlık stili: katı; sınır rengi: rgb(104, 103, 103); metin hizalama: sola; } *.tftable tr { arka plan rengi: rgb(47, 47, 47); } *.tftable td { yazı tipi boyutu: 12.0 piksel; sınır genişliği: 1.0 piksel; dolgu: 8.0 piksel; kenarlık stili: katı; sınır rengi: rgb(104, 103, 103); } *.tftable tbody tr:hover { arka plan rengi: rgb(23, 21, 21); } Renk Dalga Boyu (mm) Işık Şiddeti (mcd) Kırmızı 620–630 620–630 Yeşil 515–530 1100–1400 Mavi 465–475 200–400 Yukarıdaki resim, dört dağıtım panosuna bağlı bir Arduino Uno'yu göstermektedir. Bunlardan ikisi WS2812B, diğer ikisi ise WS2812 taşıyor. Parlaklık veya renk bütünlüğünde önemli farklılıklar görüp görmediğimizi belirlemek için standart görüntüleme ölçümlerini kullanmayı denedik, ancak sonuçlar yetersizdi. İki modülün bu açıdan farklılık gösterip göstermediğini kesin olarak belirlemek için, bir spektrofotometre kullanarak bazı testler yapmamız gerekir. Bu yazının yazıldığı sırada elimizde mevcut olmadığı göz önüne alındığında, yalnızca ürünlerin ilgili veri sayfalarındaki bilgilere başvurabiliriz: WS2812.pdf ve WS2812B.pdf

Adım 4: WS2812B Vs. WS2812: Ters Polarite Koruma Devresi (✓)

Doğrudan test edebildiğimiz yeni özelliklerden biri, WS2812B'nin tasarımına dahil edilen ters polarite koruma devresiydi. Videonun gösterdiği gibi, Güç ve Toprak pinlerini ters çevirmek bazen WS2812'ye zarar verebilir, ancak WS2812B modülüne zarar vermez. Bu özellik, genellikle yüksek amper değerlerine sahip harici güç kaynakları kullandığımız ve kablolama sırasında çoğu hatanın yapıldığını gördüğümüz şeritlerle çalışırken çok kullanışlıdır. Herhangi bir elektronik devreye güç uygulamadan önce bağlantıları ve kabloları iki kez kontrol etmenizi öneririz, ancak hata yaptığımız nadir durumlarda değerli cihazlarımızı korumak için güvenli bir mekanizma olduğunu bilmek güzel.

Adım 5: WS2812B VS. WS2812: Dahili Yapı İyileştirildi (?)

WS812B'ye dahil edilen son özellik, cihazdaki iki ana devrenin ayrılmasıdır: kontrol ve aydınlatma. Üretici, bu ikisini ayırarak daha iyi bir ısı dağılımı ve daha sağlam bir kontrol bildiriyor. Bir PCB üzerinde ısı yayılımını test etmek için iyi bir yöntemimiz olmadığı için bu, yeni özelliklerin çok daha belirsiz olanıdır. İletişim ve veri aktarımındaki gelişmiş sağlamlık için, iki modülle yan yana yaptığımız birkaç basit testten sonra WS2812 ve WS2812B arasında önemli bir performans farkı bulamadık.

Adım 6: WS2812B RGB LED'lerinin Programlanması

WS28XX ailesinin bu en son sürümünde yapılan tüm değişikliklere rağmen, rengini ve parlaklığını kontrol etmek için gereken iletişim protokolü öncekinden farklı olarak kaldı. Adafruit, PJRC ve FastSPI projesinden diğer yapımcılar tarafından geliştirilen harika kütüphaneleri hala kullanabiliriz. Bu harika RGB LED cihazlarının başlığı altında gerçekte neler olup bittiği hakkında daha fazla bilgi edinmek için, kontrol protokolünün uygulanmasını adım adım açıklayan (punto amaçlı) tamamen ayrıntılı bir Talimat Tablosu hazırladık. Kontrol ettiğiniz için şimdiden teşekkürler!https://www.instructables.com/id/Bitbanging-step-by-step-Arduino-control-of-WS2811-