Tiras De LED Direccionables: Principio De Funcionamiento, Controladores Para La Tira Y Conexión Wifi. ¿Como Funciona? ¿Cómo Comprobar El Control? ¿Como Conectar?

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Última modificación: 2024-01-15 04:10

A diferencia de las simples tiras de LED monocromáticas o blancas, que no necesitan nada más que suministrar el voltaje adecuado, las tiras de LED direccionables son más difíciles de configurar. Son una fuente de luz dinámica que añade un toque extra de atractivo a cualquier habitación.

¿Lo que es?

Las tiras de LED direccionables (diodo, píxel, tiras de LED, como se les llama) no son un simple conjunto de LED alineados o ensamblados en una topología diferente. Cada diodo se controla por separado e independientemente de los demás. El prototipo de la cinta es una matriz de LED, cada píxel de la cual es una tríada de LED rojos, verdes y azules.

Un controlador en matriz o cinta permite que cada uno de los LED se encienda con un brillo diferente.

Así como un monitor de matriz de LED o la pantalla de un teléfono inteligente producen una imagen específica, una tira de direcciones le permite organizar el efecto de "luces de marcha ".con cualquier color, habilite o deshabilite los LED individuales en cualquier sitio y en cualquier punto.

Principio de funcionamiento

Las tiras de LED rojo-azul-verde han ganado popularidad, permitiendo hasta 16.777.216 tonos que el ojo humano puede percibir . Cada uno de los LED tiene su propio controlador de microcircuito en miniatura que le permite configurar exactamente el color del brillo que solicitó el usuario. Sin embargo, la presencia de un microcontrolador separado cerca de cada LED conduce a un aumento significativo en el costo de dicha cinta.

Contactos comunes para conectar la cinta: no más de 4, pero no menos de 3 . Un contacto común, "masa", sirve como base para la carcasa del controlador. El segundo suministra una tensión de alimentación positiva de 5 voltios. El tercero (y cuarto): envía señales de programa desde la placa del microcontrolador general.

La cinta de direcciones se controla digitalmente. Trabajar sin un controlador compartido no dará ningún resultado . En el mejor de los casos, terminaría con tríadas LED que brillan continuamente y emiten una luz blanquecina (azulada) fría. Si el usuario toca el bus digital enviando señales con su dedo, el controlador tomará esta interferencia como un comando y encenderá todos los LED o varios de ellos. La tensión de alimentación para cada segmento es de 5 o 12 voltios.

La transmisión de la señal de control se realiza de forma secuencial entre todos los segmentos, y no de una vez . Debido a esta característica, si un microcircuito está fuera de servicio, entonces el comando no irá más lejos y los LED subsiguientes en el mismo circuito no se encenderán.

Es posible complicar el algoritmo de control de tales cintas "colgando" microcontroladores adicionales en el circuito de control.

Resumen de cintas

Las cintas que ganaron más popularidad entre la gente fueron los ensamblajes basados en los microcircuitos WS2812b y WS2811. Están diseñados para 5 y 12 voltios, respectivamente.

Cinta de píxeles basada en el chip WS2811 caracterizado por la presencia de al menos 8 salidas para cada uno de los controladores auxiliares. Tres de ellos son responsables de los colores rojo, verde y azul, dos - proporcionan intercambio de datos, uno - para habilitar el modo de funcionamiento deseado, uno - para fuente de alimentación y el último - para "tierra". La versión más "avanzada" del ensamblaje WS2811 tiene una diferencia significativa con su predecesor: el controlador de punto (local) se enciende con tres LED a la vez, lo que aumenta significativamente la economía y la confiabilidad de este modelo.

Gestión de cintas basada en WS2812B llevada a cabo por medio de un controlador separado que sirve como unidad de programa. Los radioaficionados ensamblan estos dispositivos basados en placas Arduino utilizando un pequeño script de programa escrito en el lenguaje de programación C ++. Para aumentar la inmunidad al ruido, los condensadores electrolíticos se conectan en paralelo a los LED, en tiras basadas en cualquier microcircuito. Una característica adicional de este modelo es que el cristal de control de punto se coloca en el conjunto SMD-5050, y las 4 salidas están etiquetadas como "potencia", "tierra", "enviar" y "recibir". Está alimentado por 12 V.

Diferencia de la versión WS2813 de la anterior en esta lista - salida redundante adicional, que le permite transferir más comandos desde el controlador común. Esto evitó fallas prematuras de cualquiera de los controladores de punto en la cadena, en términos de la operabilidad de los subsecuentes sectores de cinta ubicados detrás de él.

Resumiendo los patrones de funcionamiento, vale la pena señalar lo siguiente. Como parte de las cintas inteligentes, se utiliza un controlador PWP, ubicado directamente en la carcasa del LED SMD . La serie 5050 tiene ese esquema de control. Una sola unidad (diodos emisores de luz y el controlador más simple) le permite recolectar una cinta de cualquier longitud en dicho LED. El número de pines de dicho conjunto es de 4 a 8 para cada elemento de luz.

Lo único es que para crear una cinta de 10 metros (o más) necesitará terminales de transporte de corriente reforzados (con una sección transversal aumentada) "potencia" y "tierra": el bajo voltaje cae notablemente con una pequeña cruz de cable -sección, que no se puede decir sobre la alta.

Ámbito de aplicación

Las tiras de LED modulares con brillo definido por software fueron aún más lejos en su desarrollo. Si se utiliza un conjunto de una sola fila como iluminación de techo, al organizar sus filas una encima de la otra y colocarlas sobre una base rectangular, puede crear un tablero de cualquier formato . Las señales y señales de tráfico electrónicas son un ejemplo: tan pronto como el día se convierte en crepúsculo, se encienden automáticamente y funcionan con una batería cargada durante el día con una batería solar. Los conjuntos de una sola fila a menudo vienen con un control remoto.

Por ejemplo, en uno de los puentes de la ruta de entrada a una gran ciudad, cada 5 segundos, las inscripciones se reemplazan entre sí: "¡Conductores, feliz viaje!", "¡La ciudad N te da la bienvenida! ". Este es solo uno de los decenas de miles de casos de uso de matrices LED hechas de tiras. Y al montar una pantalla completa para una valla publicitaria, el organizador está disponible para transmitir publicidad de descuentos de hipermercados cercanos. Dichos conjuntos están equipados con un módulo Wi-Fi para recibir transmisión de video desde cualquier dispositivo o PC que también tenga un módulo Wi-Fi.

La diagonal de la pantalla para mostrar anuncios y programas alcanza varios metros.

Las cintas de un solo color (por ejemplo, rojo brillante), escritas en matrices, se utilizan como letreros de tiendas . Una línea de anuncio en ejecución puede mostrar hasta un kilobyte de texto (sin incluir los espacios). Utiliza principalmente un marcador de una o dos líneas. La información se muestra secuencialmente; por ejemplo, las inscripciones se cambian entre sí: "Busque en el restaurante X", "Los mejores platos" de "Cocina ucraniana", "Lugar acogedor", luego se reinicia el ciclo de visualización de estas inscripciones, y así sucesivamente. hasta que la pantalla se apague por la noche.

Un ejemplo de una pantalla de autobús es una breve lista de las principales calles de su ruta y el número de esta última . Se instalan sistemas similares en las estaciones de tren, avión y autobús: los puntos A y B (ciudades de salida y llegada), la hora de salida y llegada de un tipo particular de transporte se muestran cerca de cada asiento. Los carteles están ubicados en la sala de espera y en las áreas de estacionamiento.

¿Como conectar?

La conexión se realiza de acuerdo con instrucciones específicas. Si no es así, inspeccione cuidadosamente las marcas de identificación en los pines de la placa de circuito impreso y en la caja de ensamblaje. Por lo tanto, los signos "+ 5V", "Mass", Rx y Tx no deberían estar en duda: este es el protocolo de 4 cables más simple, según el cual los elementos de la cinta de la misma construcción están conectados entre sí . No aplique 12 V si hay un marcador de 5 V en la placa (no 12 V); la cinta simplemente se quemará.

Algunas tiras de LED pueden contener una resistencia conectada en serie a la salida del microcircuito con una resistencia de varias a varias decenas de ohmios

Estas resistencias extinguen el exceso de voltaje en los LED incluidos, por ejemplo, en la red de a bordo de un automóvil o camión, autobús, etc.

El hecho es que para cargar la batería, la red del automóvil (generador en un motor de gasolina) usa un voltaje de carga de hasta 15 voltios, y una batería completamente cargada da hasta 13.8 voltios. Para un ensamblaje de 12 voltios, esto es mucho - para que los LED y los controladores no se quemen por sobrecalentamiento, y se instalen resistencias de lastre. El "sobrecalentamiento" constante de los LED (hasta +70 o más) les permitirá trabajar no declaradas 25000-50,000 horas, lo que equivale a unos 10 o más años de funcionamiento continuo, pero solo 1500-4000.

En otras palabras, la electrónica sobrecargada de corriente y voltaje se quemaría en unos pocos meses . En algunos casos, cuando observe que, a pesar del voltaje nominal, los LED y los controladores aún se sobrecalientan, reduzca el voltaje a 9-11 V para que la luz de la cinta permanezca visible desde lejos.

Los pines Tx y Rx no se pueden invertir. La entrada Rx de la cinta está conectada al pin Tx del controlador general.

Es una tontería en el controlador local esperar recibir comandos del general, cuando el segundo no envía nada, y también "escucha" la línea, esperando los comandos de respuesta del primero

El hecho es que el programador de control (maestro) ("cerebro" del sistema), antes de enviar comandos de control a cualquiera de los microcontroladores locales (ejecutantes), debe enviar un mensaje de prueba y recibir una señal de respuesta de ellos informándoles de su preparación. para el trabajo. Si esto no sucedió (el microcircuito punteado "murió"), entonces el mensaje de interrogación del "cerebro" irá más lejos hasta que responda el primer chip LED que sigue al quemado. La corrección del montaje debe comprobarse inmediatamente.