שדרוג נוריות RGB חכמות: WS2812B vs. WS2812: 6 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

מספר הפרויקטים העצום שראינו באמצעות מנורות RGB חכמות-בין אם מדובר ברצועות, מודולים או מחשבי PCB מותאמים אישית במהלך 3 השנים האחרונות הוא די מדהים. התפרצות זו של שימוש ב- RGB LED הלכה יד ביד עם ירידה משמעותית בתמחור ונוחות השימוש במכשירים האלקטרוניים הללו. בקרב יצרני הלדים, WorldSemi הפכה לכאורה לסטנדרט בפועל בקרב עושי עשה זאת בעצמם, חובבים ומעצבי אלקטרוניקה לבישים. משפחת WS28XX של חברת נוריות ה- RGB החכמות של החברה כוללת פרוטוקול שליטה קל לשימוש, סיכה נוחה וטביעת רגל והארה בהירה להפליא, הכל בתוך חבילה זעירה בגודל 5 מ"מ על 5 מ"מ. אבל מה שבאמת עשה את ההבדל בהצלחת שוק ה- DIY של המוצרים הוא תמחור היחידות של $ 0.30 עד $ 0.40 בכמויות קטנות. בגרסה האחרונה של נוריות LED אלה, WS2812B, WorldSemi שוב ביצעה שיפורים משמעותיים ביחס לקודמתה, WS2812. מכיוון שיש מעט מאוד מידע על גרסה חדשה יחסית זו, החלטנו להכין מדריך קצר להדגשת שדרוגי העיצוב, ולפרסם כמה מהתכונות הקיימות כבר במכשיר המהודר הזה! רמת קושי: מתחילים+ (קצת היכרות עם RGB חכם נוריות) זמן להשלמה: 5-10 דקות

שלב 1: רשימת חומרים

כדי להדגיש את התכונות של נוריות WS2812B ו- WS2812 RGB, נוכל להשתמש בחלקים הבאים: 1 x WS2812 RGB LED (מולחם מראש על לוח פריצה זעיר) 1 x לוח לחם ללא הלחמה 1 x מחבר סיכה להתפרקות, 0.1 מגרש, זכר 8 פינים 1 x Arduino Uno R3 1 x WS2812B Lumina Shield לחוט ליבה מוצק של Arduino (צבעים שונים; 28 AWG) וספק חשמל של חוטי חוט (אופציונלי) הן WS2812 והן WS2812B נושאות נהג LED קבוע זרם קבוע, וכן 3 נוריות LED הנשלטות בנפרד; אחת אדומה, אחת ירוקה ואחת כחולה. מנהל ההתקן כולל: - מתנד פנימי - מעגל עיצוב מחדש והגברה של אותות - תפס נתונים - כונן פלט של זרם קבוע בעל 3 ערוצים, ניתן לתכנות - 2 יציאות דיגיטליות (פלט/כניסה טוריים) הערה: מנהל ההתקן LED עצמו זמין גם בצורה של 6 פינים (IC) Integrated Circuit Integrated (IC), בה אנו יכולים להשתמש כדי להתחבר ישירות לנורות RGB 'לא חכמות' לבחירתנו; IC המדובר אינו אחר מ- WS2811.

שלב 2: WS2812B VS. WS2812: טביעת רגל של 4 פינים (✓)

התכונה החדשה הבולטת ביותר של WS2812B היא מספר סיכות מופחת (מ -6 עד 4), ששומרות על גודל יפה להלחמה שלהן בקלות (באמצעות ברזל הלחמה דק) עד כ- 2 מ"מ על 1 מ"מ על לוח PCB. 6 הפדים של ה- WS2812 הישנים הקשו מעט על ניתוב סיכת ה- DO של מודול אחד אל פין ה- DI של הבא כאשר המרווח בין המודולים היה הדוק. עם WS2812B, ניתוב העקבות על לוח PCB הוא משב רוח, במיוחד בעת עיצוב תצורות מערוכות כמו מגן Arduino המוצג בתמונות שלב זה. המרווח הנוסף בין רפידות WS2812B מאפשר:

• ניתוב בקלות של 3 האותות הדרושים: כוח, קרקע ונתונים.
• שימוש עקבות עבים יותר לחיבור כוח וקרקע, המאפשר זרמים גבוהים יותר לפעול בבטחה על לוח PCB

אנו יכולים לראות בתמונות למעלה כמה קל להתנתק מערך 5x8 עבור מגן Lumina עבור Arduino באמצעות נוריות LED חדשות אלה-לשם השוואה, אנו כוללים עיצוב ישן של מערך 16x16 באמצעות WS2812s. ניתן למצוא את קובצי העיצוב של מגן לומינה במאגר Github זה. דבר אחד חשוב לציין הוא שמסיבות שלא נוכל להבין, לפריסה של WS2812B יש חריץ קטן בפינת החבילה המציין את סיכה 3 במקום סיכה 1! עלינו להקדיש תשומת לב נוספת בעת הלחמת אלה ביד, כך שלא נכוון את המודול כפי שהיינו עושים עם ICs אופייניים (או WS2812, לצורך העניין). *.tftable {גודל הגופן: 12.0 פיקסלים; צבע: rgb (251, 251, 251); רוחב: 100.0%; רוחב הגבול: 1.0 פיקסלים; גבול-צבע: rgb (104, 103, 103); התמוטטות גבול: התמוטטות; } *.tftable ה {font-size: 12.0px; צבע רקע: rgb (23, 21, 21); רוחב הגבול: 1.0 פיקסלים; ריפוד: 8.0 פיקסלים; בסגנון גבול: מוצק; גבול-צבע: rgb (104, 103, 103); יישור טקסט: שמאל; } *.tftable tr {צבע-רקע: rgb (47, 47, 47); } *.tftable td {גודל הגופן: 12.0px; רוחב הגבול: 1.0 פיקסלים; ריפוד: 8.0 פיקסלים; בסגנון גבול: מוצק; גבול-צבע: rgb (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr: hover {צבע-רקע: rgb (23, 21, 21); } פונקציית סמל סיכה מספר *חריץ בחבילה מציין סיכה זו. 1 נורית אספקת חשמל VDD 2 פלט אות נתוני בקרה 3* VSS קרקע 4 קלט אותות נתוני בקרת נתונים פרט נוסף שכדאי לציין הוא כי סיכות החשמל (VDD) והקרקע (VSS) נמצאות באלכסון זה על זה. לפיכך, העקבות המתחברות לסיכות אלה יכולות להיות עבות למדי! עם זאת, אם נעשה את הטעות של הלחמת המודול 'לאחור', היינו מקצרים את החשמל והאדמה (סיכה מס '1 ו -3). למזלנו, כפי שנראה בשלב הבא, WorldSemi כללה מעגל הגנה על קוטביות הפוכה שימנע מ- WS2812B להיפגע משגיאה זו-אנו כמובן ממליצים להימנע לחלוטין מהטעות:)

שלב 3: WS2812B VS. WS2812: נוריות בהירות יותר ואחידות צבע משופרת (?)

כאשר שוחרר ה- WS2812B, הדגיש WorldSemi כי יש לו נוריות בהירות יותר ואחידות צבע טובה יותר מאשר ה- WS2812. (מקור: WS2812B_vs_WS2812.pdf) עם זאת, בבדיקת גליונות הנתונים האמיתיים של שני המכשירים, נוכל להבחין כי המפרטים של זוהר הנורות זהים בשניהם: *.tftable {font-size: 12.0px; צבע: rgb (251, 251, 251); רוחב: 100.0%; רוחב הגבול: 1.0 פיקסלים; גבול-צבע: rgb (104, 103, 103); התמוטטות גבול: התמוטטות; } *. tftable th {גודל הגופן: 12.0px; צבע רקע: rgb (23, 21, 21); רוחב הגבול: 1.0 פיקסלים; ריפוד: 8.0 פיקסלים; בסגנון גבול: מוצק; גבול-צבע: rgb (104, 103, 103); יישור טקסט: שמאל; } *.tftable tr {צבע-רקע: rgb (47, 47, 47); } *.tftable td {גודל הגופן: 12.0px; רוחב הגבול: 1.0 פיקסלים; ריפוד: 8.0 פיקסלים; בסגנון גבול: מוצק; גבול-צבע: rgb (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr: hover {צבע-רקע: rgb (23, 21, 21); } אורך גל הצבע (מ מ) עוצמת האור (mcd) אדום 620–630 620–630 ירוק 515–530 1100–1400 כחול 465–475 200–400 התמונה למעלה מציגה Arduino Uno המחובר לארבעה לוחות פריצה. שניים מהם נושאים WS2812B ואילו לשניים האחרים WS2812. ניסינו להשתמש במדידות הדמיה סטנדרטיות כדי לקבוע אם אנו יכולים לראות הבדלים משמעותיים בהירות או אחידות הצבע, אך התוצאות לא היו חד משמעיות. על מנת לקבוע באופן חד משמעי האם שני המודולים שונים זה מזה, נצטרך לבצע כמה בדיקות באמצעות ספקטרופוטומטר. בהתחשב בעובדה שלא היה לנו אחד זמין בזמן כתיבת שורות אלה, אנו יכולים להתייחס רק למידע על גליונות הנתונים של המוצרים: WS2812.pdf ו- WS2812B.pdf

שלב 4: WS2812B vs. WS2812: מעגל הגנה על קוטביות הפוכה (✓)

אחת התכונות החדשות שהצלחנו לבדוק בצורה קדימה הייתה מעגל ההגנה על קוטביות הפוכה שנכלל בעיצוב ה- WS2812B. כפי שהסרטון מראה, היפוך סיכות ההפעלה והקרקע עלול לפעמים לפגוע ב- WS2812, אך לא במודול WS2812B. תכונה זו שימושית מאוד בעבודה עם רצועות שבהן אנו משתמשים בדרך כלל בספקים חיצוניים בעלי דירוגי אמפר גבוהים, ושם ראינו את רוב הטעויות במהלך החיווט. אנו עדיין ממליצים לבדוק שוב את החיבורים והחיווט לפני הפעלת חשמל לכל מעגל אלקטרוני, אך אומנם נחמד לדעת שבמקרים נדירים שבהם אנו טועים קיים מנגנון כושל להגנה על המכשירים היקרים שלנו.

שלב 5: WS2812B VS. WS2812: מבנה פנימי משופר (?)

התכונה האחרונה שנכללה ב- WS812B היא הפרדה בין שני המעגלים העיקריים במכשיר: שליטה ותאורה. על ידי הפרדת שני אלה, היצרנית מדווחת על פיזור חום משופר ושליטה חזקה יותר. זה ללא ספק הלוהט יותר של התכונות החדשות, מכיוון שאין לנו שיטה טובה לבדיקת פיזור חום על לוח PCB. לצורך החוסן המשופר בתקשורת והעברת הנתונים, לא מצאנו הבדלי ביצועים משמעותיים בין WS2812 ל- WS2812B לאחר מספר בדיקות פשוטות שרצנו עם שני המודולים זה לצד זה.

שלב 6: תכנות נוריות ה- RGB WS2812B

למרות כל השינויים שהוצגו בגרסה האחרונה של משפחת WS28XX, פרוטוקול התקשורת הדרוש לשליטה בצבעו ובהירותו נותר ללא שינוי מקודמו. אנחנו עדיין יכולים להשתמש בספריות הגדולות שפותחו על ידי יצרנים אחרים מ- Adafruit, PJRC ופרויקט FastSPI. כדי ללמוד עוד על מה שבאמת קורה מתחת למכסה המנוע של מכשירי ה- RGB LED הנפלאים האלה, ריכזנו הוראה מפורטת ומפורטת המסבירה את יישום פרוטוקול הבקרה טיפין אחר טיפים (משחק מלים מיועד). תודה מראש שבדקת את זה! Https: //www.instructables.com/id/Bitbanging-step-by-step-Arduino-control-of-WS2811-