Meningkatkan LED RGB Pintar: WS2812B Vs. WS2812: 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:11

Sejumlah besar projek yang kita lihat menggunakan LED RGB Pintar-sama ada jalur, modul, atau PCB khusus-selama 3 tahun terakhir cukup mengejutkan. Penularan penggunaan LED RGB ini berjalan seiring dengan penurunan harga yang ketara dan kemudahan penggunaan alat elektronik ini. Di antara pengeluar LED, WorldSemi nampaknya menjadi standard de facto di kalangan DIYers, hobi, dan pereka elektronik yang boleh dipakai. Keluarga WS28XX LED Smart RGB LED termasuk protokol kawalan yang mudah digunakan, pinout dan jejak kaki yang selesa, dan cahaya yang sangat terang, semuanya terdapat dalam pakej 5mm x 5mm yang kecil. Tetapi, apa yang benar-benar membuat perbezaan dalam kejayaan pasaran DIY produk adalah harga unit $ 0,30 hingga $ 0,40 dalam jumlah kecil. Dalam versi terbaru LED ini, WS2812B, WorldSemi sekali lagi telah membuat penambahbaikan yang ketara terhadap pendahulunya, WS2812. Oleh kerana terdapat sedikit maklumat di luar sana mengenai versi yang agak baru ini, kami memutuskan untuk membuat arahan ringkas untuk mengetengahkan peningkatan reka bentuk, dan mengiklankan beberapa ciri yang sudah ada pada peranti bagus ini! Tahap kesukaran: Permulaan + (beberapa keakraban dengan RGB pintar LED) Masa hingga selesai: 5-10 Minit

Langkah 1: Senarai Bahan

Untuk menonjolkan ciri kedua WS2812B dan WS2812 RGB LED, kami dapat menggunakan bahagian berikut: 1 x WS2812 RGB LED (pra-disolder ke papan pelindung kecil) 1 x Solderless Breadboard 1 x Breakaway Pin Connector, 0.1 Pitch, 8-Pin Male 1 x Arduino Uno R3 1 x WS2812B Lumina Shield untuk Arduino Solid Core Wire (warna pelbagai; 28 AWG) dan Wire Strippers Power Supply (Pilihan) Kedua-dua WS2812 dan WS2812B membawa pemacu LED arus malar terbenam, serta 3 LED yang dikawal secara individu; satu merah, satu hijau, dan satu biru. Pemacu LED terdiri daripada: - Pengayun dalaman - Litar pembentuk semula isyarat dan penguat - Lengan data - Selak data - Pemacu output arus tetap 3-saluran yang dapat diprogramkan - 2 port digital (output / input bersiri) Catatan: pemacu LED itu sendiri juga tersedia dalam bentuk Litar Bersepadu 6-pin (IC), yang dapat kita gunakan untuk menyambung terus ke LED RGB 'tidak pintar' pilihan kita; IC yang dimaksudkan tidak lain daripada WS2811.

Langkah 2: WS2812B VS. WS2812: Jejak 4-pin (✓)

Ciri baru WS2812B yang paling jelas adalah bilangan pin yang dikurangkan (dari 6 hingga 4), yang mengekalkan ukuran yang bagus untuk menyoldernya dengan mudah (menggunakan besi pemateri hujung tipis) hingga ~ 2mm x 1mm pad pada PCB. 6 pad WS2812 yang lebih tua menjadikannya agak sukar untuk mengarahkan pin DO satu modul ke pin DI yang berikutnya apabila jarak antara modul rapat. Dengan WS2812B, merutekan jejak pada PCB sangat mudah, terutamanya ketika merancang konfigurasi tersusun seperti Arduino Shield yang ditunjukkan dalam gambar langkah ini. Ruang tambahan antara pad WS2812B memungkinkan untuk:

• Menghala 3 isyarat yang diperlukan dengan mudah: Power, Ground, dan Data.
• Menggunakan jejak yang lebih tebal untuk menghubungkan Daya dan Tanah, yang membolehkan arus yang lebih tinggi dapat berjalan dengan selamat pada PCB

Kita dapat melihat dalam gambar di atas betapa mudahnya mengarahkan array 5x8 untuk Lumina Shield untuk Arduino menggunakan LED baru ini - untuk perbandingan, kami menyertakan reka bentuk lama dari array 16x16 menggunakan WS2812s. Fail reka bentuk untuk Lumina Shield boleh didapati di repositori Github ini. Satu perkara penting yang perlu diperhatikan ialah, untuk alasan yang tidak dapat kita fahami, susun atur untuk WS2812B mempunyai sedikit kedudukan di sudut pakej yang menunjukkan pin 3 dan bukan pin 1! Kita perlu memberi perhatian tambahan ketika menyoldernya dengan tangan, sehingga kita tidak mengarahkan modul seperti yang kita lakukan dengan IC khas (atau WS2812, dalam hal ini). *.tftable {font-size: 12.0px; warna: rgb (251, 251, 251); lebar: 100.0%; lebar sempadan: 1.0px; sempadan-warna: rgb (104, 103, 103); sempadan-runtuh: runtuh; } *.tftable th {font-size: 12.0px; latar belakang-warna: rgb (23, 21, 21); lebar sempadan: 1.0px; padding: 8.0px; gaya sempadan: padat; sempadan-warna: rgb (104, 103, 103); text-align: kiri; } *.tftable tr {background-color: rgb (47, 47, 47); } *.tftable td {font-size: 12.0px; lebar sempadan: 1.0px; padding: 8.0px; gaya sempadan: padat; sempadan-warna: rgb (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr: hover {background-color: rgb (23, 21, 21); } Fungsi Pin # Simbol * Notch pada pakej menunjukkan pin ini. 1 LED bekalan kuasa VDD 2 DO Mengawal output isyarat data 3 * Ground VSS 4 DIN Mengawal input isyarat data Perincian lain yang perlu diperhatikan ialah bahawa pin Power (VDD) dan Ground (VSS) saling menyerong antara satu sama lain. Oleh itu, jejak yang menghubungkan ke pin ini agak tebal! Walau bagaimanapun, jika kita membuat kesilapan menyolder modul 'ke belakang', kita akan menjadikan Power dan Ground pendek (pin # 1 dan 3). Beruntung bagi kita, seperti yang akan kita lihat pada langkah seterusnya, WorldSemi telah menyertakan litar perlindungan polaritas terbalik yang akan mencegah WS2812B daripada rosak oleh ralat ini-kita, tentu saja, mengesyorkan untuk mengelakkan kesilapan sama sekali:)

Langkah 3: WS2812B VS. WS2812: LEDS lebih terang & Keseragaman Warna yang Lebih Baik (?)

Semasa WS2812B dilancarkan, WorldSemi menekankan bahawa ia mempunyai LED yang lebih cerah dan keseragaman warna yang lebih baik daripada WS2812. (Sumber: WS2812B_vs_WS2812.pdf) Namun, memeriksa lembaran data sebenar kedua-dua peranti, kita dapat melihat bahawa spesifikasi untuk pencahayaan LED sama pada kedua-duanya: *.tftable {font-size: 12.0px; warna: rgb (251, 251, 251); lebar: 100.0%; lebar sempadan: 1.0px; sempadan-warna: rgb (104, 103, 103); sempadan-runtuh: runtuh; } *.tftable th {font-size: 12.0px; latar belakang-warna: rgb (23, 21, 21); lebar sempadan: 1.0px; padding: 8.0px; gaya sempadan: padat; sempadan-warna: rgb (104, 103, 103); text-align: kiri; } *.tftable tr {background-color: rgb (47, 47, 47); } *.tftable td {font-size: 12.0px; lebar sempadan: 1.0px; padding: 8.0px; gaya sempadan: padat; sempadan-warna: rgb (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr: hover {background-color: rgb (23, 21, 21); } Panjang Gelombang Warna (mm) Intensiti Bercahaya (mcd) Merah 620–630 620–630 Hijau 515–530 1100–1400 Biru 465–475 200–400 Gambar di atas menunjukkan Arduino Uno yang disambungkan ke empat papan pelarian. Dua daripadanya membawa WS2812B sementara dua yang lain memiliki WS2812. Kami cuba menggunakan pengukuran pencitraan standard untuk menentukan sama ada kami dapat melihat perbezaan ketara dalam kecerahan atau keseragaman warna, tetapi hasilnya tidak dapat disimpulkan. Untuk menentukan dengan jelas bahawa kedua-dua modul berbeza dalam hal ini, kita harus melakukan beberapa ujian menggunakan spektrofotometer. Memandangkan kami tidak mempunyai yang tersedia pada saat penulisan ini, kami hanya dapat merujuk kepada maklumat pada lembar data masing-masing produk: WS2812.pdf dan WS2812B.pdf

Langkah 4: WS2812B Vs. WS2812: Litar Perlindungan Polariti Terbalik (✓)

Salah satu ciri baru yang dapat kami uji dengan cara lurus ke depan adalah litar perlindungan polaritas terbalik yang termasuk dalam reka bentuk WS2812B. Seperti yang ditunjukkan oleh video, membalikkan pin Power dan Ground kadang-kadang boleh merosakkan WS2812, tetapi bukan modul WS2812B. Ciri ini sangat berguna ketika bekerja dengan jalur di mana kita biasanya menggunakan bekalan kuasa luaran dengan penilaian amperage tinggi, dan di mana kita telah melihat kebanyakan kesalahan dilakukan semasa pendawaian. Kami masih mengesyorkan untuk memeriksa semula sambungan dan pendawaian sebelum menggunakan kuasa ke mana-mana litar elektronik, tetapi memang senang mengetahui bahawa dalam kes-kes yang jarang berlaku di mana kita melakukan kesalahan, terdapat mekanisme kegagalan untuk melindungi peranti berharga kita.

Langkah 5: WS2812B VS. WS2812: Struktur Dalaman Ditingkatkan (?)

Ciri terakhir yang disertakan dalam WS812B adalah pemisahan dua litar utama dalam peranti: kawalan dan pencahayaan. Dengan memisahkan kedua-duanya, pengeluar melaporkan pembuangan haba yang lebih baik dan kawalan yang lebih kuat. Ini jauh lebih jelas dari ciri-ciri baru, kerana kita tidak mempunyai kaedah yang baik untuk menguji pelesapan haba pada PCB. Untuk peningkatan ketahanan dalam komunikasi dan pemindahan data, kami tidak menemui perbezaan prestasi yang signifikan antara WS2812 dan WS2812B setelah beberapa ujian mudah yang kami jalankan bersama-sama dua modul itu.

Langkah 6: Memprogram LED WS2812B RGB

Walaupun terdapat semua perubahan yang diperkenalkan dalam versi terbaru keluarga WS28XX, protokol komunikasi yang diperlukan untuk mengawal warna dan kecerahannya tetap tidak berubah dari pendahulunya. Kami masih boleh menggunakan perpustakaan hebat yang dikembangkan oleh rakan pembuat dari Adafruit, PJRC, dan projek FastSPI. Untuk mengetahui lebih lanjut mengenai apa yang sebenarnya berlaku di bawah peranti LED RGB yang hebat ini, kami mengumpulkan Instruksional terperinci yang terperinci yang menjelaskan pelaksanaan protokol kawalan sedikit demi sedikit (pun dimaksudkan). Terima kasih terlebih dahulu kerana memeriksanya! Https: //www.instructables.com/id/Bitbanging-step-by-step-Arduino-control-of-WS2811-