Faixas De LED Endereçáveis: Princípio De Operação, Controladores Para A Faixa E Conexão Wi-fi. Como Funciona? Como Verificar O Controle? Como Conectar?

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Última modificação: 2024-01-15 04:17

Ao contrário das fitas de LED monocromáticas ou brancas simples, que não precisam de nada além de fornecer a tensão apropriada, as fitas de LED endereçáveis são mais difíceis de configurar. Eles são uma fonte de luz dinâmica que adiciona um toque extra de apelo a qualquer ambiente.

O que é isso?

As tiras de LED endereçáveis (diodo, pixel, tiras de LED, como são chamadas) não são um simples conjunto de LEDs alinhados ou montados em uma topologia diferente. Cada diodo é controlado separadamente e independentemente dos outros. O protótipo da fita é uma matriz de LED, cada pixel da qual é uma tríade de LEDs vermelhos, verdes e azuis.

Um controlador em uma matriz ou fita permite que cada um dos LEDs acenda com um brilho diferente.

Assim como um monitor de matriz de LED ou uma tela de smartphone produz uma imagem específica, uma faixa de endereço permite que você organize o efeito de "luzes em movimento "com qualquer cor, habilite ou desabilite LEDs individuais em qualquer local e em qualquer ponto.

Princípio da Operação

As faixas de LED vermelho-azul-verde ganharam popularidade, permitindo até 16.777.216 tons que o olho humano pode perceber . Cada um dos LEDs tem seu próprio controlador de microcircuito em miniatura que permite que você defina exatamente a cor do brilho que o usuário solicitou. A presença de um microcontrolador separado perto de cada LED, entretanto, leva a um aumento significativo no custo dessa fita.

Contatos comuns para conectar a fita - não mais do que 4, mas não menos do que 3 . Um contato comum - "massa" - serve como aterramento para a caixa do acionador. O segundo fornece uma tensão de alimentação positiva de 5 volts. O terceiro (e quarto) - envia sinais de programa da placa do microcontrolador geral.

A fita de endereço é controlada digitalmente. Trabalhar sem um controlador compartilhado não dará nenhum resultado . Na melhor das hipóteses, você acabaria com tríades de LED continuamente brilhando, emitindo uma luz esbranquiçada fria (azulada). Se o usuário tocar o barramento digital enviando sinais com o dedo, o controlador tomará essa interferência como um comando e acenderá todos os LEDs ou vários deles. A tensão de alimentação para cada segmento é de 5 ou 12 volts.

A transmissão do sinal de controle é realizada sequencialmente entre todos os segmentos, e não ao mesmo tempo . Devido a este recurso, se um microcircuito estiver avariado, o comando não irá mais longe e os LEDs subsequentes no mesmo circuito não acenderão.

É possível complicar o algoritmo de controle de tais fitas "pendurando" microcontroladores adicionais no circuito de controle.

Visão geral das fitas

As fitas que ganharam mais popularidade entre as pessoas foram montagens baseadas nos microcircuitos WS2812b e WS2811. Eles são projetados para 5 e 12 volts, respectivamente.

Fita de pixel baseada no chip WS2811 caracterizado pela presença de pelo menos 8 saídas para cada um dos controladores auxiliares. Três deles são responsáveis pelas cores vermelho, verde e azul, dois - fornecem troca de dados, um - para habilitar o modo de operação desejado, um - para alimentação e o último - para "terra". A versão mais "avançada" do conjunto WS2811 tem uma diferença significativa em relação ao seu antecessor: o controlador de ponto (local) liga com três LEDs ao mesmo tempo, o que aumenta significativamente o baixo custo e a confiabilidade desse modelo.

Gerenciamento de fita baseado em WS2812B executado por meio de um controlador separado que serve como uma unidade de programa. Os rádios amadores montam esses dispositivos com base em placas Arduino usando um pequeno script de programa escrito na linguagem de programação C ++. Para aumentar a imunidade a ruído, capacitores eletrolíticos são conectados em paralelo aos LEDs - em tiras baseadas em qualquer microcircuito. Um recurso adicional deste modelo é que o cristal de controle de ponto é colocado no conjunto SMD-5050 e as 4 saídas são rotuladas como "alimentação", "aterramento", "envio" e "recebimento". É alimentado por 12 V.

Diferença da versão WS2813 da anterior nesta lista - saída redundante adicional, que permite transferir comandos do controlador comum ainda mais. Isso evitou a falha prematura de qualquer um dos controladores de ponto na cadeia - em termos da operabilidade dos setores de fita subsequentes localizados atrás dela.

Resumindo os padrões de funcionamento, vale a pena observar o seguinte. Como parte das fitas inteligentes, um controlador PWP é usado, localizado diretamente na caixa do LED SMD . A série 5050 possui exatamente esse esquema de controle. Uma única unidade - diodos emissores de luz e o controlador mais simples - permite coletar uma fita de qualquer comprimento em tal LED. O número de pinos de tal conjunto é de 4 a 8 para cada elemento de luz.

A única coisa é que para criar uma fita de 10 metros (ou mais) você precisará de terminais de transporte de corrente reforçados (com uma seção transversal aumentada) "power" e "ground" - a baixa tensão cai notavelmente com uma pequena cruz de fio -seção, o que não pode ser dito sobre o alto.

Âmbito de aplicação

As fitas modulares de LED com brilho definido por software foram ainda mais longe em seu desenvolvimento. Se uma montagem de uma fileira for usada como iluminação de teto, então, organizando suas fileiras uma sobre a outra e colocando-as em uma base retangular, você pode criar um painel de qualquer formato . Sinais de trânsito eletrônicos são um exemplo: assim que o dia cai para o crepúsculo, eles ligam automaticamente e funcionam com uma bateria carregada durante o dia por uma bateria solar. Os conjuntos de uma linha geralmente vêm com um controle remoto.

Por exemplo, em uma das pontes da rota de entrada de uma grande cidade, a cada 5 segundos, as inscrições se substituem - "Motoristas, boa viagem!", "Cidade N lhe dá as boas-vindas! " Este é apenas um entre dezenas de milhares de casos de uso de matrizes de LED feitas de tiras. E ao montar uma tela completa para um outdoor, o organizador fica disponível para veicular publicidade de descontos em hipermercados próximos. Esses conjuntos são equipados com um módulo Wi-Fi para receber streaming de vídeo de qualquer dispositivo ou PC que também tenha um módulo Wi-Fi.

A diagonal da tela para exibição de anúncios e programas atinge vários metros.

Fitas de uma única cor (por exemplo, vermelho brilhante), digitadas em matrizes, são usadas como sinais de loja . Uma linha de anúncio em execução pode exibir até um kilobyte de texto (excluindo espaços). Ele usa principalmente um placar de uma ou duas linhas. As informações são exibidas sequencialmente - por exemplo, as inscrições mudam umas às outras: "Olhe para o restaurante X", "Os melhores pratos" da "culinária ucraniana", "Lugar aconchegante", então o ciclo de exibição dessas inscrições é reiniciado - e assim por diante até que o visor seja desligado à noite.

Um exemplo de exibição de ônibus é uma lista resumida das principais ruas de sua rota e o número das últimas . Sistemas semelhantes são instalados em estações ferroviárias, aéreas e rodoviárias - pontos A e B (cidades de partida e chegada), a hora de partida e chegada de um determinado tipo de transporte são exibidos perto de cada assento. Os cartazes estão localizados na sala de espera e nas áreas de estacionamento.

Como conectar?

A conexão é realizada de acordo com as instruções específicas. Caso contrário, inspecione cuidadosamente as marcas de identificação nos pinos da placa de circuito impresso e na caixa de montagem. Assim, os sinais "+ 5V", "Massa", Rx e Tx não devem ser deixados em dúvida - este é o protocolo 4 fios mais simples, segundo o qual elementos da fita da mesma construção são ligados entre si . Não aplique 12 V se houver um marcador de 5 V na placa (não 12 V) - a fita simplesmente queimará.

Algumas faixas de LED podem conter um resistor conectado em série na saída do microcircuito com uma resistência de várias a várias dezenas de ohms

Esses resistores apagam o excesso de tensão nos LEDs incluídos, por exemplo, na rede de bordo de um carro ou caminhão, ônibus e assim por diante.

O fato é que para carregar a bateria, a rede automotiva (gerador com motor a gás) usa uma tensão de carga de até 15 volts, e uma bateria totalmente carregada dá até 13,8 volts. Para uma montagem de 12 volts, isso é muito - para que os LEDs e controladores não queimem por superaquecimento e os resistores de lastro sejam instalados. O "superaquecimento" constante dos LEDs (até +70 ou mais) permitirá que eles trabalhem não declarados 25.000-50.000 horas, o que é equivalente a cerca de 10 ou mais anos de operação contínua, mas apenas 1.500-4.000.

Em outras palavras, os eletrônicos sobrecarregados de corrente e tensão queimariam em alguns meses . Em alguns casos, quando você notar que, apesar da tensão nominal, os LEDs e controladores ainda superaquecem - reduza a tensão para 9-11 V para que a luz da fita permaneça visível de longe.

Os pinos Tx e Rx não podem ser revertidos. A entrada Rx da fita é conectada ao pino Tx do controlador geral.

É tolice do controlador local esperar receber comandos do general - quando o segundo não envia nada, e também "escuta" a linha, aguardando os comandos de resposta do primeiro

O fato é que o programador de controle (mestre) ("cérebro" do sistema), antes de enviar comandos de controle a qualquer um dos microcontroladores locais (executores), deve enviar uma mensagem de teste e receber deles um sinal de resposta informando-os de sua prontidão para trabalho. Se isso não acontecer (o microcircuito pontilhado "morreu"), a mensagem de interrogação do "cérebro" continuará até que o primeiro chip LED após o queimado responda. A exatidão da montagem deve ser verificada imediatamente.