Обновление светодиодов Smart RGB: WS2812B Vs. WS2812: 6 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Огромное количество проектов, в которых используются светодиоды Smart RGB - будь то ленты, модули или нестандартные печатные платы - за последние 3 года просто поразительно. Эта вспышка использования светодиодов RGB сопровождалась значительным падением цен и повышением простоты использования этих электронных устройств. Среди производителей светодиодов WorldSemi, по-видимому, стал де-факто стандартом среди домашних мастеров, любителей и дизайнеров носимой электроники. Семейство светодиодов Smart RGB компании WS28XX включает в себя простой в использовании протокол управления, удобную распиновку и площадь основания, а также невероятно яркую люминесценцию - и все это в крошечном корпусе размером 5 x 5 мм. Но что действительно повлияло на успех этой продукции на рынке DIY, так это цена от 0,30 до 0,40 доллара за единицу в небольших количествах. В последней версии этих светодиодов, WS2812B, WorldSemi в очередной раз значительно улучшила свой предшественник WS2812. Поскольку информации об этой относительно новой версии очень мало, мы решили сделать краткое руководство, чтобы выделить улучшения дизайна и прорекламировать некоторые из уже существующих функций этого изящного устройства! Уровень сложности: Начальный + (некоторое знакомство с интеллектуальной RGB-подсветкой). Светодиоды) Время до завершения: 5-10 минут

Шаг 1: Список материалов

Чтобы подчеркнуть особенности светодиодов WS2812B и WS2812 RGB, мы можем использовать следующие детали: 1 светодиод WS2812 RGB (предварительно припаянный на крошечной коммутационной плате) 1 макетная плата без пайки 1 разъем с отрывными штырями, 0,1 Шаг, 8-контактный штекер 1 x Arduino Uno R3 1 x WS2812B Lumina Shield для проводов с твердым сердечником Arduino (разные цвета; 28 AWG) и источника питания для зачистки проводов (опционально) Оба WS2812 и WS2812B имеют встроенный светодиодный драйвер постоянного тока, а также 3 индивидуально управляемых светодиода: один красный, один зеленый и один синий. Драйвер светодиодов состоит из: - внутреннего генератора - схемы изменения и усиления сигнала - защелки данных - 3-канального программируемого выходного привода постоянного тока - 2 цифровых порта (последовательный выход / вход) Примечание: сам драйвер светодиода также доступен в форме 6-контактной интегральной схемы (IC), которую мы можем использовать для прямого подключения к «неумным» светодиодам RGB по нашему выбору; Рассматриваемая микросхема - это не что иное, как WS2811.

Шаг 2: WS2812B VS. WS2812: 4-контактный разъем (✓)

Наиболее очевидной новой особенностью WS2812B является уменьшенное количество контактов (с 6 до 4), которые сохраняют хороший размер, чтобы их можно было легко припаять (с помощью паяльника с тонким наконечником) к контактным площадкам размером ~ 2 мм x 1 мм на печатной плате. Шесть контактных площадок старого WS2812 немного затрудняли направление вывода DO одного модуля на вывод DI следующего, когда расстояние между модулями было небольшим. С WS2812B трассировка дорожек на печатной плате очень проста, особенно при проектировании массивных конфигураций, таких как Arduino Shield, показанных на изображениях этого шага. Дополнительное пространство между площадками WS2812B позволяет:

• Простая маршрутизация 3 необходимых сигналов: питания, заземления и данных.
• Использование более толстых проводов для подключения питания и заземления, что позволяет более высоким токам безопасно работать на печатной плате

На изображениях выше мы видим, насколько легко становится маршрутизировать массив 5x8 для Lumina Shield для Arduino с использованием этих новых светодиодов - для сравнения мы включили старую конструкцию массива 16x16 с использованием WS2812s. Файлы дизайна для Lumina Shield можно найти в этом репозитории Github. Следует отметить одну важную вещь: по причинам, которые мы не можем понять, на макете WS2812B есть небольшая выемка в углу корпуса, указывающая на вывод 3, а не на вывод 1! Нам нужно уделять особое внимание при их пайке вручную, чтобы мы не сориентировали модуль, как это было бы с типичными микросхемами (или WS2812, если на то пошло). *.tftable {размер шрифта: 12.0 пикселей; цвет: rgb (251, 251, 251); ширина: 100,0%; ширина границы: 1.0px; цвет границы: rgb (104, 103, 103); граница-коллапс: коллапс; } *.tftable th {размер шрифта: 12.0px; цвет фона: rgb (23, 21, 21); ширина границы: 1.0px; отступ: 8.0 пикселей; стиль границы: сплошной; цвет границы: rgb (104, 103, 103); выравнивание текста: слева; } *.tftable tr {background-color: rgb (47, 47, 47); } *.tftable td {font-size: 12.0px; ширина границы: 1.0px; отступ: 8.0 пикселей; стиль границы: сплошной; цвет границы: rgb (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr: hover {цвет фона: rgb (23, 21, 21); } Вывод # Обозначение Функция * Этот вывод обозначается выемкой на корпусе. 1 Светодиод источника питания VDD 2 DO Выход сигнала управляющих данных 3 * VSS Земля 4 DIN Вход сигнала управляющих данных Еще одна деталь, о которой стоит упомянуть, заключается в том, что контакты питания (VDD) и заземления (VSS) расположены по диагонали друг напротив друга. Таким образом, следы, соединяющие эти штыри, могут быть довольно толстыми! Однако, если мы сделаем ошибку, припаяв модуль «задом наперед», мы замкнем питание и заземление (контакты №1 и 3). К счастью для нас, как мы увидим на следующем шаге, WorldSemi включил схему защиты от обратной полярности, которая предотвратит повреждение WS2812B из-за этой ошибки - мы, конечно же, рекомендуем избегать ошибки в целом:)

Шаг 3: WS2812B VS. WS2812: более яркие светодиоды и улучшенная однородность цвета (?)

Когда был выпущен WS2812B, WorldSemi подчеркнула, что у него более яркие светодиоды и лучшая однородность цвета, чем у WS2812. (Источник: WS2812B_vs_WS2812.pdf) Однако, изучив фактические спецификации двух устройств, мы можем заметить, что характеристики яркости светодиодов идентичны в обоих: *.tftable {font-size: 12.0px; цвет: rgb (251, 251, 251); ширина: 100,0%; ширина границы: 1.0px; цвет границы: rgb (104, 103, 103); граница-коллапс: коллапс; } *.tftable th {размер шрифта: 12.0px; цвет фона: rgb (23, 21, 21); ширина границы: 1.0px; отступ: 8.0 пикселей; стиль границы: сплошной; цвет границы: rgb (104, 103, 103); выравнивание текста: слева; } *.tftable tr {background-color: rgb (47, 47, 47); } *.tftable td {font-size: 12.0px; ширина границы: 1.0px; отступ: 8.0 пикселей; стиль границы: сплошной; цвет границы: rgb (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr: hover {цвет фона: rgb (23, 21, 21); } Цвет Длина волны (мм) Яркость света (мкд) Красный 620–630 620–630 Зеленый 515–530 1100–1400 Синий 465–475 200–400 На изображении выше показан Arduino Uno, подключенный к четырем коммутационным платам. У двух из них есть WS2812B, а у двух других - WS2812. Мы попытались использовать стандартные измерения изображений, чтобы определить, видим ли мы существенные различия в яркости или однородности цвета, но результаты были неубедительными. Чтобы однозначно определить, отличаются ли два модуля в этом отношении, нам придется провести некоторые тесты с использованием спектрофотометра. Учитывая, что на момент написания этой статьи у нас не было ни одного доступного, мы можем ссылаться только на информацию в соответствующих таблицах данных продуктов: WS2812.pdf и WS2812B.pdf.

Шаг 4: WS2812B против. WS2812: Схема защиты от обратной полярности (✓)

Одной из новых функций, которые мы смогли протестировать прямым способом, была схема защиты от обратной полярности, включенная в конструкцию WS2812B. Как показано на видео, перестановка контактов питания и заземления может иногда повредить WS2812, но не модуль WS2812B. Эта функция очень полезна при работе с лентами, где мы обычно используем внешние источники питания с высокими значениями силы тока и где мы видели, что большинство ошибок было сделано во время подключения. Мы по-прежнему рекомендуем дважды проверить соединения и проводку перед подачей питания на какую-либо электронную схему, но, по общему признанию, приятно знать, что в тех редких случаях, когда мы совершаем ошибку, существует отказоустойчивый механизм для защиты наших драгоценных устройств.

Шаг 5: WS2812B VS. WS2812: улучшена внутренняя структура (?)

Последняя функция, которая была включена в WS812B, - это разделение двух основных цепей в устройстве: управления и освещения. Разделив эти два элемента, производитель сообщает об улучшенном отводе тепла и более надежном управлении. Это, безусловно, более неясная из новых функций, поскольку у нас нет хорошего метода для проверки рассеивания тепла на печатной плате. Для повышения надежности связи и передачи данных мы не обнаружили каких-либо существенных различий в производительности между WS2812 и WS2812B после нескольких простых тестов, которые мы провели с двумя модулями бок о бок.

Шаг 6: Программирование светодиодов WS2812B RGB

Несмотря на все изменения, внесенные в эту последнюю версию семейства WS28XX, протокол связи, необходимый для управления его цветом и яркостью, остается неизменным по сравнению с предыдущим. Мы по-прежнему можем использовать замечательные библиотеки, разработанные коллегами-разработчиками из Adafruit, PJRC и проекта FastSPI. Чтобы узнать больше о том, что на самом деле происходит под капотом этих замечательных светодиодных устройств с RGB-подсветкой, мы составили подробное руководство, в котором поэтапно объясняется реализация протокола управления (каламбур). Заранее благодарим за проверку!