Adresowalne paski LED

W przeciwieństwie do prostych monochromatycznych lub białych taśm LED, które nie potrzebują niczego poza doprowadzeniem odpowiedniego napięcia, adresowalne taśmy LED są trudniejsze w konfiguracji. Zapewniają dynamiczne źródło światła, które dodaje uroku każdemu pomieszczeniu.

Adresowalne paski LED (dioda, piksel, paski LED, bo inaczej się je nazywa) nie są prostym zestawem diod LED ustawionych w szeregu lub zmontowanych w innej topologii. Każda dioda jest sterowana oddzielnie i niezależnie od pozostałych. Prototypem taśmy jest matryca LED, której każdy piksel to triada diod czerwonych, zielonych i niebieskich.

Tak jak monitor z matrycą LED lub wyświetlacz smartfona wytwarza określony obraz, tak pasek adresowy pozwala uporządkować efekt „biegających świateł” z dowolnym kolorem, włącz lub wyłącz poszczególne diody LED w dowolnym miejscu i dowolnym miejscu.

Popularność zyskały czerwono-niebiesko-zielone paski LED, które pozwalają dostrzec do 16 777 216 odcieni, które ludzkie oko może dostrzec. Każda z diod LED ma swój własny miniaturowy mikroukład-kontroler, który pozwala ustawić dokładnie taki kolor blasku, jakiego zażądał użytkownik. Obecność osobnego mikrokontrolera w pobliżu każdej diody LED prowadzi jednak do znacznego wzrostu kosztów takiej taśmy.

Wspólne styki do podłączenia taśmy - nie więcej niż 4, ale nie mniej niż 3. Jeden wspólny styk - "masa" - służy jako uziemienie obudowy sterownika. Drugi dostarcza dodatnie napięcie zasilania 5 woltów. Trzeci (i czwarty) - wysyła sygnały programu z ogólnej płytki mikrokontrolera.

Taśma adresowa jest sterowana cyfrowo. Praca bez współdzielonego kontrolera nie przyniesie żadnych rezultatów. W najlepszym razie skończysz z ciągle świecącymi triadami LED emitującymi chłodne białawe (niebieskawe) światło. Jeżeli użytkownik dotknie palcem magistrali cyfrowej wysyłającej sygnały, sterownik przyjmie tę ingerencję jako polecenie i zapali wszystkie diody LED lub kilka z nich. Napięcie zasilania dla każdego segmentu wynosi 5 lub 12 woltów.

Transmisja sygnału sterującego odbywa się sekwencyjnie między wszystkimi segmentami, a nie od razu. Dzięki tej funkcji, jeśli jeden mikroukład jest niesprawny, polecenie nie przejdzie dalej, a kolejne diody LED w tym samym obwodzie nie zaświecą się.

Taśmy, które zyskały największą popularność wśród ludzi, to zespoły oparte na mikroukładach WS2812b i WS2811. Są przeznaczone odpowiednio na 5 i 12 woltów.

• Taśma pikselowa oparta na chipie WS2811 charakteryzuje się obecnością co najmniej 8 wyjść dla każdego z kontrolerów pomocniczych. Trzy z nich odpowiadają za kolory czerwony, zielony i niebieski, dwa - zapewniają wymianę danych, jeden - włączenie żądanego trybu pracy, jeden - za zasilanie i ostatni - za "masę". Bardziej „zaawansowana” wersja montażu WS2811 ma znaczną różnicę w stosunku do poprzednika: sterownik punktowy (lokalny) włącza się jednocześnie trzema diodami LED, co znacznie zwiększa taniość i niezawodność tego modelu.

• Zarządzanie taśmami oparte na WS2812B realizowane za pomocą oddzielnego sterownika pełniącego rolę jednostki programowej. Radioamatorzy montują takie urządzenia w oparciu o płytki Arduino za pomocą niewielkiego skryptu programowego napisanego w języku programowania C++. Aby zwiększyć odporność na zakłócenia, kondensatory elektrolityczne są połączone równolegle z diodami LED - w taśmach opartych na dowolnych mikroukładach. Dodatkową cechą tego modelu jest to, że kryształ sterowania punktowego jest umieszczony w zespole SMD-5050, a 4 wyjścia są oznaczone jako „power”, „ground”, „send” i „receive”. Zasilany jest napięciem 12 V.

• Różnica między wersją WS2813 a poprzednią na tej liście - dodatkowe wyjście redundantne, które pozwala na dalsze przesyłanie poleceń ze wspólnego kontrolera. Pozwoliło to uniknąć przedwczesnej awarii dowolnego kontrolera punktów w łańcuchu - pod względem działania kolejnych sektorów taśmy znajdujących się za nim.

Podsumowując wzorce funkcjonowania, należy zwrócić uwagę na następujące kwestie. W ramach inteligentnych taśm stosowany jest kontroler PWP, umieszczony bezpośrednio w przypadku diody SMD. Seria 5050 ma właśnie taki schemat sterowania. Pojedyncza jednostka - diody elektroluminescencyjne i prosty sterownik - pozwalają na zebranie na takiej diodzie taśmy o dowolnej długości. Ilość pinów takiego zespołu wynosi od 4 do 8 na każdy lekki element.

Modułowe taśmy LED ze zdefiniowaną programowo poświatą poszły jeszcze dalej w swoim rozwoju. Jeżeli jako oświetlenie sufitowe stosuje się jednorzędowy zestaw, to układając ich rzędy jeden nad drugim i umieszczając je na prostokątnej podstawie, można stworzyć deskę o dowolnym formacie. Przykładem są elektroniczne znaki i znaki drogowe: gdy tylko dzień zamienia się w zmierzch, włączają się automatycznie i działają na akumulator ładowany w ciągu dnia z baterii słonecznej. Zespoły jednorzędowe często dostarczane są z pilotem.

Np. na jednym z mostów trasy wjazdowej do dużego miasta, co 5 sekund zastępują się napisy – „Kierowcy, szczęśliwa podróż!”, „Miasto N wita!” To tylko jeden z dziesiątek tysięcy przypadków takiego wykorzystania tablic LED wykonanych z pasków. A montując pełnowartościowy ekran na billboard, organizator staje się dostępny do emisji reklam o zniżkach z pobliskich hipermarketów. Takie zespoły są wyposażone w moduł Wi-Fi do odbierania strumieniowego wideo z dowolnego gadżetu lub komputera, który ma również moduł Wi-Fi.

Jako szyldy sklepowe służą jednokolorowe wstążki (na przykład świecące na czerwono), wpisane w matryce. Wyświetlany wiersz reklamy może zawierać do kilobajta tekstu (bez spacji). Wykorzystuje głównie jedno- lub dwuwierszową tablicę wyników. Informacje wyświetlane są sekwencyjnie - na przykład napisy zmieniają się nawzajem: "Spójrz na restaurację X", "Najlepsze dania" z "Kuchni ukraińskiej", "Przytulne miejsce", następnie cykl wyświetlania tych napisów zaczyna się od nowa - i tak dalej aż do wyłączenia wyświetlacza w nocy.

Przykładem wyświetlacza autobusu jest krótka lista głównych ulic na jego trasie i numer tych ostatnich. Podobne systemy są instalowane na dworcach kolejowych, lotniczych i autobusowych - punkty A i B (miasta odjazdu i przyjazdu), czas odjazdu i przyjazdu danego środka transportu są wyświetlane przy każdym siedzeniu. W poczekalni oraz na parkingach znajdują się tablice informacyjne.

Połączenie odbywa się zgodnie z określonymi instrukcjami. Jeśli nie, sprawdź dokładnie znaki identyfikacyjne na stykach płytki drukowanej i na obudowie montażowej. Tak więc znaki "+5V", "Mass", Rx i Tx nie powinny budzić wątpliwości - to najprostszy protokół 4-przewodowy, według którego połączone są ze sobą elementy taśmy o tej samej konstrukcji. Nie nakładaj 12 V, jeśli na płytce jest znacznik 5 V (nie 12 V) - taśma po prostu się wypali.

Niektóre paski LED mogą zawierać rezystor połączony szeregowo na wyjściu mikroukładu o rezystancji od kilku do kilkudziesięciu omów.

Fakt jest taki do ładowania akumulatora sieć samochodowa (generator na silniku gazowym) wykorzystuje napięcie ładowania do 15 woltów, a w pełni naładowany akumulator wytwarza do 13,8 woltów. Jak na 12-woltową wersję, to dużo - aby diody LED i kontrolery nie przepalały się z powodu przegrzania, a zainstalowano rezystory balastowe. Stałe „przegrzewanie się” diod LED (do +70 i więcej) pozwoli im na pracę niezadeklarowanych 25000-50000 godzin, co odpowiada około 10 lub więcej lat ciągłej pracy, ale tylko 1500-4000.

Innymi słowy, elektronika przeciążona prądem i napięciem spaliłaby się za kilka miesięcy. W niektórych przypadkach, gdy zauważysz, że pomimo napięcia nominalnego diody i sterowniki nadal się przegrzewają - zmniejsz napięcie do 9-11 V, aby światło z taśmy było widoczne z daleka.

Na kontrolerze lokalnym głupotą jest czekać na otrzymanie komend od generała - gdy drugi nic nie wysyła, a także "nasłuchuje" linii, czekając na komendy odpowiedzi od pierwszego.

Faktem jest, że programista sterujący (master) („mózg” systemu), przed wysłaniem poleceń sterujących do któregokolwiek z lokalnych mikrokontrolerów (wykonawców), musi wysłać wiadomość testową i otrzymać od nich sygnał odpowiedzi informujący o ich gotowości do pracy. Jeśli tak się nie stało (kropkowany mikroukład „umarł”), wiadomość z przesłuchaniem z „mózgu” posunie się dalej, aż zareaguje pierwszy chip LED następujący po wypalonym. Należy natychmiast sprawdzić poprawność montażu.