Opgradering van slim RGB -LED's: WS2812B vs. WS2812: 6 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

Die groot aantal projekte wat ons gesien het met behulp van Slimme RGB-LED's-of dit nou stroke, modules of persoonlike PCB's is in die afgelope 3 jaar, is nogal verstommend. Hierdie uitbraak van RGB LED-gebruik het hand-aan-hand gegaan met 'n aansienlike daling in pryse en 'n groter gebruiksgemak van hierdie elektroniese toestelle. Onder LED -vervaardigers het WorldSemi skynbaar die de facto standaard geword onder selfdoeners, stokperdjies en draagbare elektroniese ontwerpers. Die onderneming se WS28XX-familie van slim RGB-LED's bevat 'n bedieningsprotokol wat maklik is om te gebruik, 'n maklike pinout en voetspoor en 'n ongelooflike helder lig, alles in 'n klein pakket van 5 mm x 5 mm. Maar wat werklik 'n verskil gemaak het in die sukses van die DIY -mark op die produkte, is die pryspryse van $ 0,30 tot $ 0,40 in klein hoeveelhede. In die nuutste weergawe van hierdie LED's, die WS2812B, het WorldSemi weer aansienlike verbeterings aangebring ten opsigte van sy voorganger, die WS2812. Aangesien daar baie min inligting is oor hierdie relatief nuwe weergawe, het ons besluit om 'n kort instruksie te maak om die ontwerpopgraderings uit te lig en 'n paar van die reeds bestaande funksies van hierdie slim toestel te adverteer! Moeilikheidsgraad: Beginner+ ('n bietjie vertroud met slim RGB LED's) Tyd tot voltooiing: 5-10 minute

Stap 1: Lys van materiaal

Om die kenmerke van beide die WS2812B en die WS2812 RGB LED's te beklemtoon, kan ons gebruik maak van die volgende dele: 1 x WS2812 RGB LED (vooraf gesoldeer op 'n klein uitbreekbord) 1 x soldeerlose broodbord 1 x wegbreekpenaansluiting, 0,1 Standpunt, 8-pins mannetjie 1 x Arduino Uno R3 1 x WS2812B Lumina-skild vir Arduino soliede kerndraad (verskillende kleure; 28 AWG) en draadstroppers se kragbron (opsioneel) Beide die WS2812 en WS2812B het 'n ingeboude konstante stroom LED-bestuurder, sowel as 3 individueel beheerde LED's; een rooi, een groen en een blou. Die LED -bestuurder bestaan uit: - 'n Interne ossillator - 'n Sein hervorming en versterkingskring - 'n Data -grendel - 'n 3 -kanaals, programmeerbare konstante stroomuitgang - 2 digitale poorte (seriële uitset/invoer) Let op: die LED-bestuurder self is ook beskikbaar in 'n 6-pins Integrated Circuit (IC) -vorm, wat ons kan gebruik om direk aan te sluit op 'nie-slim' RGB LED's van ons keuse; die Die betrokke IC is nie anders as die WS2811 nie.

Stap 2: WS2812B VS. WS2812: 4-pen voetspoor (✓)

Die duidelikste nuwe kenmerk van die WS2812B is 'n verminderde aantal penne (van 6 tot 4), wat 'n goeie grootte behou om dit maklik te soldeer (met 'n fyn soldeerbout) tot ~ 2mm x 1mm pads op 'n PCB. Die 6 pads van die ouer WS2812 het dit 'n bietjie moeilik gemaak om die DO -pen van die een module na die DI -pen van die volgende te lei as die afstand tussen die modules streng was. Met die WS2812B is dit maklik om die spore op 'n PCB te volg, veral as u verskillende konfigurasies ontwerp soos die Arduino Shield wat in hierdie stap se beelde getoon word. Die ekstra ruimte tussen die WS2812B -pads maak voorsiening vir:

• Draai die drie nodige seine maklik: krag, grond en data.
• Gebruik dikker spore om krag en grond aan te sluit, waardeur hoër strome veilig op 'n PCB kan loop

Ons kan in die afbeeldings hierbo sien hoe maklik dit is om 'n 5x8-skikking vir die Lumina-skild vir Arduino te stuur met behulp van hierdie nuwe LED's-vir vergelyking, bevat ons 'n ou ontwerp van 'n 16x16-skikking met behulp van WS2812's. Die ontwerp lêers vir die Lumina Shield kan gevind word in hierdie Github -bewaarplek. Een belangrike ding om op te let, is dat die uitleg vir die WS2812B om redes wat ons nie kan begryp nie, 'n klein gaatjie op die hoek van die verpakking aandui, wat pen 3 eerder as pen 1 aandui! Ons moet ekstra aandag skenk wanneer ons dit met die hand soldeer, sodat ons nie die module kan oriënteer soos ons sou doen met tipiese IC's (of die WS2812, vir die saak). *.tftable {font-size: 12.0px; kleur: rgb (251, 251, 251); breedte: 100,0%; grenswydte: 1.0px; randkleur: rgb (104, 103, 103); grens-ineenstorting: ineenstorting; } *.tftable th {font-size: 12.0px; agtergrondkleur: rgb (23, 21, 21); grenswydte: 1.0px; opvulling: 8.0px; grensstyl: solied; randkleur: rgb (104, 103, 103); teksbelyning: links; } *.tftable tr {agtergrond-kleur: rgb (47, 47, 47); } *.tftable td {lettergrootte: 12.0px; grenswydte: 1.0px; opvulling: 8.0px; grensstyl: solied; randkleur: rgb (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr: hover {agtergrond-kleur: rgb (23, 21, 21); } Speld # simboolfunksie *Kerf op die verpakking dui hierdie pen aan. 1 VDD -kragtoevoer -LED 2 DO Beheersdata seine -uitset 3* VSS -grond 4 DIN -ingang seinsingang Nog 'n detail wat vermeldenswaardig is, is dat die Power (VDD) en Ground (VSS) penne skuins oor mekaar is. Die spore wat met hierdie penne verbind word, kan dus redelik dik wees! As ons egter die fout maak om die module 'agteruit' te soldeer, kort ons Power and Ground (pen 1 en 3). Gelukkig vir ons, soos ons in die volgende stap sal sien, het WorldSemi 'n omgekeerde polariteitsbeskermingskring ingesluit wat sal voorkom dat die WS2812B deur hierdie fout beskadig word; ons beveel natuurlik aan om die fout heeltemal te vermy:)

Stap 3: WS2812B VS. WS2812: Helder LED's en verbeterde kleuruniformiteit (?)

Toe die WS2812B vrygestel word, het WorldSemi beklemtoon dat dit helderder LED's en beter kleuruniformiteit het as die WS2812. (Bron: WS2812B_vs_WS2812.pdf) As ons egter die werklike gegewensblaaie van die twee toestelle ondersoek, kan ons sien dat die spesifikasies vir die luminansie van die LED's in beide identies is: *.tftable {font-size: 12.0px; kleur: rgb (251, 251, 251); breedte: 100,0%; grenswydte: 1.0px; randkleur: rgb (104, 103, 103); grens-ineenstorting: ineenstorting; } *.tftable th {font-size: 12.0px; agtergrondkleur: rgb (23, 21, 21); grenswydte: 1.0px; opvulling: 8.0px; grensstyl: solied; randkleur: rgb (104, 103, 103); teksbelyning: links; } *.tftable tr {agtergrond-kleur: rgb (47, 47, 47); } *.tftable td {lettergrootte: 12.0px; grenswydte: 1.0px; opvulling: 8.0px; grensstyl: solied; randkleur: rgb (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr: hover {agtergrond-kleur: rgb (23, 21, 21); } Kleur Golflengte (mm) Luminous Intensity (mcd) Rooi 620–630 620–630 Groen 515–530 1100–1400 Blou 465–475 200–400 Die foto hierbo toon’n Arduino Uno wat aan vier uitbreekborde gekoppel is. Twee van hulle dra 'n WS2812B terwyl die ander twee 'n WS2812 het. Ons het probeer om standaard beeldmetings te gebruik om vas te stel of ons beduidende verskille in helderheid of kleuruniformiteit kon sien, maar die resultate was onoortuigend. Om ondubbelsinnig vas te stel of die twee modules in hierdie opsig verskil, moet ons 'n paar toetse met behulp van 'n spektrofotometer uitvoer. Aangesien ons ten tyde van hierdie skrywe nie een beskikbaar gehad het nie, kan ons slegs verwys na die inligting op die onderskeie gegewensblaaie van die produkte: WS2812.pdf en WS2812B.pdf

Stap 4: WS2812B vs. WS2812: Omgekeerde polariteitsbeskermingskring (✓)

Een van die nuwe funksies wat ons reguit vorentoe kon toets, was die kringloopbeveiligingskringbane wat by die ontwerp van die WS2812B ingesluit is. Soos die video toon, kan die WS2812, maar nie die WS2812B -module, soms beskadig word as u die krag- en grondpenne omkeer nie. Hierdie funksie is baie handig as u met stroke werk waar ons gewoonlik eksterne kragtoevoer met 'n hoë stroomsterkte gebruik, en waar ons die meeste foute tydens bedrading gesien het. Ons beveel steeds aan om die aansluitings en bedrading te kontroleer voordat u enige elektroniese stroombaan aansluit, maar dit is weliswaar lekker om te weet dat daar in seldsame gevalle 'n foutiewe meganisme is om ons kosbare toestelle te beskerm.

Stap 5: WS2812B VS. WS2812: Interne struktuur verbeter (?)

Die laaste kenmerk wat by die WS812B ingesluit is, is die skeiding van die twee hoofbane in die toestel: beheer en beligting. Deur hierdie twee te skei, meld die vervaardiger 'n verbeterde hitteafvoer en meer robuuste beheer. Dit is verreweg die duisterer van die nuwe funksies, aangesien ons nie 'n goeie metode het om hitte -afvoer op 'n PCB te toets nie. Vir die verbeterde robuustheid in die kommunikasie en data-oordrag, het ons geen beduidende prestasieverskille tussen die WS2812 en die WS2812B gevind nie, na 'n paar eenvoudige toetse wat ons met die twee modules langs mekaar uitgevoer het.

Stap 6: Die programmering van die WS2812B RGB LED's

Ten spyte van al die veranderings wat in hierdie nuutste weergawe van die WS28XX -familie aangebring is, bly die kommunikasieprotokol wat nodig is om die kleur en helderheid daarvan te beheer, onveranderd van sy voorganger. Ons kan steeds die wonderlike biblioteke gebruik wat deur medemakers van Adafruit, PJRC en die FastSPI -projek ontwikkel is. Vir meer inligting oor wat werklik onder die kap van hierdie wonderlike RGB LED -toestelle gebeur, het ons 'n deeglike, gedetailleerde instruksie saamgestel wat die implementering van die beheerprotokol stukkie vir stukkie verduidelik (woordspeling bedoel). By voorbaat dankie dat u dit besoek het! Https: //www.instructables.com/id/Bitbanging-step-by-step-Arduino-control-of-WS2811-