Как задать в контроллере требуемое количество пикселей

15

Как подключить LED ленту
с интерфейсом управления SPI и DMX

Помимо классических светодиодных лент, динамическое свечение которых обеспечивается за счет изменения питающего напряжения в контроллере, недавно появились светодиодные ленты нового поколения, управление свечением которых осуществляют чипы (микросхемы) установленные непосредственно на ленте рядом со светодиодом или вмонтированным в корпус светодиода рядом с его кристаллом.

В маркировке таких светодиодных лент имеется сочетание букв SPI (Serial Peripheral Interface — последовательный периферийный интерфейс) или DMX (Digital Multiplex – цифровое мультикплексирование). Их еще называют пиксельные светодиодные ленты «Бегущий огонь», управляемый «Гибкий неон» и флеш-модули.

Контроллер для лент SPI и DMX принято называют пиксельным, а светодиод и рядом установленную или встроенную в него микросхему – пикселем.

Контроллер, предназначенный для управления светодиодными лентами SPI и DMX не служат источником питания для лент. Он предназначен только для генерации слаботочного цифрового сигнала управления размахом 5 В для микросхем, установленных на светодиодной ленте. Контроллеры бывают универсальные, предназначенные для работы с лентами SPI и DMX, так и только для лент SPI или DMX. На фотографии показан универсальный контроллер с ПДУ.

Отличительной особенностью SPI и DMX от классических светодиодных лент является наличие в стандартных контроллерах управления до 300 комбинаций динамических световых эффектов. А при управлении лентой типа DMX через USB компьютера количество световых эффектов ограничивается фантазией человека.

Структурные схемы подключения светодиодных R G B лент
типа SPI и DMX

Светодиодные источники света, управляемые по протоколам SPI и DMX принципиально, отличаются друг от друга. Поэтому схемы подключения светодиодных лент разные. Для увеличения фото кликните по ним мышкой.

На фотографии показана структурная схема подключения RGB светодиодной ленты, управляемой по протоколу SPI по одной шине данных D. Это наиболее распространенные ленты, так как не требуют предварительного программирования и дешевле, чем DMX. Сигнал данных DATA передается c контроллера на первую микросхему, пройдя через нее, на вторую и так далее.

Микросхема первого пикселя (светодиоды и управляемая ними микросхема) считывает из цифрового сигнала предназначенную для нее информацию и сигнал далее передается на микросхему следующего пикселя. Таким образом каждый пиксель знает с какой яркостью и каким цветом в данный момент светиться подключенным к микросхеме светодиодам.

При подключении к драйверу ленты большой длины возникает задержка сигнала управления, что приводит к нарушению задуманной динамики свечения светодиодов. Для исключения этого сигнал управления подается одновременно по двум шинам – основной DATA и дополнительной SLK. Схема подключения двухканальной SPI светодиодной ленты показана на чертеже.

Несмотря на простоту управления и возможность получения большого количества светодинамических эффектов, светодиодная лента с интерфейсом управления SPI имеет один существенный недостаток. Так как сигнал управления с драйвера на микросхемы ленты подается последовательно от одной к другой через все остальные, то выход из строя одной микросхемы в любом из пикселей приведет к нарушению работы всех пикселей, находящихся после него.

Для исключения этого недостатка, где требуется высокая надежность работы светодиодной системы, придумали интерфейс DMX. В отличии от интерфейса управления SPI управление пикселями происходит параллельно по шине D+ и при выходе из строя одной из микросхем все остальные будут работать по заданному алгоритму.

В дополнение предусмотрена шина ADR для самостоятельного программирования с контроллера светодинамических эффектов. Программировать не обязательно, так как контроллер по умолчанию обеспечивает до 300 светодинамических эффектов.

Система DMX дороже SLK и для прошивки дополнительных светодинамических эффектов необходимо обучение. Поэтому для дома целесообразнее приобретать RGB ленточное светодиодное освещение системы SLK.

Электромонтажная схема
подключения светодиодных лент типа SPI и DMX

Изучив структурные схемы подключения светодиодных лент SPI и DMX можно без труда подключить один отрезок ленты длиной до пяти метров. При оформлении светодинамического освещения помещений и объектов во многих случаях возникает задача монтажа светодиодной ленты длиной более пяти метров.

Светодиодная лента большой длины потребляет много электроэнергии и поэтому подключать отрезки нужно соблюдая определенные технические требования. Необходимо исходя из потребляемой лентой током выбрать источник питания и правильно подключить к нему отрезки лент.

Ленты можно запитать от одного мощного источника питания, монтажная схема представлена выше, или каждый отрезок ленты и контроллер от персонального источника питания. Управляющие сигналы DATA и другие подаются с выхода контроллера на первую ленту, а с ее выхода DOUT на вход DIN второго отрезка и так далее.

Обращаю внимание, что при использовании одного блока питания от его выходных клемм на ленты идут отдельные провода, сечение которых должно соответствовать величине потребляемого отрезком ленты тока.

Величина электрического тока обозначается буквой «А» и измеряется в Амперах. При выборе действует простое правило, чем сечение провода больше, тем лучше, по этому округляют результат в большую сторону.

При определении количества источников питания для светодинамической системы с несколькими пятиметровыми отрезками LED лент нужно исходить в первую очередь из чертежа размещения лент на объекте. Если ленты монтируются в закрытом помещении, то иногда целесообразно использовать несколько Источников питания, разместив каждый рядом с началом или концом отрезков ленты.

Не стоит забывать простую истину, что любой источник питания при работе нагревается и может перегореть. Поэтому вокруг него должно быть достаточное воздушное пространство, для эффективного отвода тепла от корпуса и доступ для его ремонта. Некоторые монтажники устанавливают ИП за подвесными потолками и при их отказе возникают большие трудности.

Правила выбора источника питания и монтажа управляемых по протоколам SPI и DMX светодиодных лент ничем не отличаются от правил для простых одноцветных и RGB лент.

Как задать в контроллере требуемое количество пикселей

Как задать в контроллере требуемое количество пикселей

COB бескорпусные 8мм 24V Лента на основе светодиодов по технологии CSP. Слой люминофора равномерно нанесен по всей длине ленты. Создание неразрывной яркой световой линии без применения рассеивателей.

• 24V 8мм X378 11 Вт/м IP20
• 24V 8мм X544 11 Вт/м IP20
• 24V 8-10мм X544 11 Вт/м IP65-IP67

Узкие 3.5-5мм 12V, 24V Лента 5 м, 12 В — 24 В Узкая плата 3.5-5 мм.

• 12V 3.5мм M120 8.3 W/m IP20
• 12V 5мм A60 4.8 W/m IP20
• 12V 5мм A120 9.6 W/m IP20
• 24V 4мм M120 5.4 W/m IP20
• 24V 4мм M120 9.6 W/m IP20
• 24V 4мм M182 10 W/m IP20
• 24V 4мм M266 12 W/m IP20
• 24V 5мм A80 5 W/m IP20
• 24V 5мм A120 9.6 W/m IP20
• 24V 5мм A160 9.6 W/m IP20
• 24V 5мм A160 15 W/m IP20

Универсальные 8мм 12V Лента класса LUX на чип-светодиодах smd 3528, 2835 (Gold Wire 99.99%) с высокой светоотдачей.

• 12V 8мм A60 4.8 W/m IP20 есть CRI98
• 12V 8-11мм A60 4.8 W/m IP65-IP68
• 12V 8мм A60 7.2 W/m IP20 есть CRI98
• 12V 8-11мм A60 7.2 W/m IP65-IP68
• 12V 8мм A120 9.6 W/m IP20
• 12V 8-11мм A120 9.6 W/m IP65-IP68
• 12V 8мм A120 14.4 W/m IP20
• 12V 11мм A120 14.4-16.8 W/m IP68

Универсальные 8мм 24V Ленты класса LUX, светодиоды SMD 2835 (Gold Wire 99.99%) нового поколения, которые отличаются высокой светоотдачей >100 лм/Вт и превосходной цветопередачей (CRI>85). Медная 2-слойная плата белого цвета.

• 24V 8мм A30 2.9 W/m IP20
• 24V 8мм A60 4.8 W/m IP20 есть CRI98
• 24V 8-11мм A60 4.8 W/m IP65-IP68
• 24V 8мм A80 6 W/m IP20
• 24V 8-11мм A80 6 W/m IP67
• 24V 8мм M120 6.5 W/m IP20
• 24V 8мм A60 7.2 W/m IP20 есть CRI98
• 24V 8-13мм A60 7.2 W/m IP65-IP67
• 24V 8мм M300 8 W/m IP20
• 24V 8мм A120 9.6 W/m IP20 есть CRI98
• 24V 8-11мм A120 9.6 W/m IP65-IP68
• 24V 8мм A98 10 W/m IP20 есть CRI98
• 24V 8мм A98 10 W/m IP65
• 24V 8мм A160 12 W/m IP20
• 24V 8-11мм A160 12 W/m IP67
• 24V 8мм M120 14 W/m IP20
• 24V 8мм A120 14.4 W/m IP20 есть CRI98
• 24V 8-11мм A120 14.4-16.8 W/m IP65-IP68
• 24V 8мм A180 14.4 W/m IP20

Универсальные 10 мм 12V Популярные ленты 60 и 30 ветодиодов на 1 метр. В раздел входят ленты 12В, открытые и герметичные, с высокой CRI>85 и с очень высокой CRI95-98 цветопередачей.

• 12V 10мм A30 6 W/m IP20
• 12V 10мм B30 7.2 W/m IP20
• 12V 10-12мм B30 7.2 W/m IP65
• 12V 10мм B60 14.4 W/m IP20
• 12V 10-12мм B60 14.4 W/m IP65-IP68

• 24V 10мм A120 10 W/m TWIST IP20
• 24V 10мм A252 11 W/m IP20
• 24V 10мм M700 10 W/m IP20
• 24V 10мм B60 14.4 W/m есть CRI98 IP20
• 24V 10-12мм B60 14.4 W/m IP65-IP68
• 24V 10мм A168 17 W/m есть CRI98 IP20
• 24V 10мм A240 19.2 W/m IP20
• 24V 10мм A140 20 W/m SUN IP20
• 24V 10мм A200 20 W/m UL IP20
• 24V 10мм M700 20 W/m IP20
• 24V 10мм M300 21.6 W/m IP20
• 24V 10мм B96 23 W/m IP20

Стабилизированные 8-12 мм 24V, 48V Ленты с установленными на плате стабилизаторами тока, выравнивающими напряжение питания по всей длине лент. Равномерное свечение по всей длине (до 50 м) при подключении только с одной стороны.

• 24V 8мм A60 4.8 W/m IP20
• 24V 8мм A120 9.6 W/m IP20
• 24V 10мм A60 4.6 W/m IP20
• 24V 10мм A60 4.8 W/m IP20
• 24V 12мм A120 9.6 W/m IP20
• 48V 10мм A78 4 W/m IP20
• 48V 12мм A144 5.8 W/m IP20

Широкие 15-85 мм 24V Ленты класса LUX с шириной платы от 15 до 85 мм и высокой мощностью до 40 Вт/м обладают высокой светоотдачей (>100 лм/Вт) и превосходной цветопередачей (CRI>85). Отличное решение для линейных светильников.

• 24V 15мм A240 19.2 W/m IP20 есть CRI98
• 24V 15-17мм A240 19.2 W/m IP65-IP66
• 24V 15мм A196 20 W/m IP20 есть CRI98
• 24V 15мм A280 20 W/m IP20 с отверстием
• 24V 15мм A320 24 W/m IP20
• 24V 15мм B120 29 W/m IP20 есть CRI98
• 24V 19мм A252 27 W/m IP20 есть CRI98
• 24V 19мм B144 34.4 W/m IP20
• 24V 20мм A280 20 W/m IP20 с отверстием
• 24V 20мм A140 20-22 W/m IP20
• 24V 34мм A280 25 W/m IP20 с отверстием
• 24V 36мм A280 30 W/m IP20 есть CRI98
• 24V 52мм A420 30-40 W/m IP20 с отверстием
• 24V 58мм A350 36 W/m IP20 есть CRI98
• 24V 59мм A420 30 W/m IP20 с отверстием
• 24V 85мм A560 40 W/m IP20 с отверстием

Мощные ULTRA 12 мм 12V, 24V Ленты класса LUX, мощные (0.5 Вт) светодиоды SMD 5630 (Gold Wire 99.99%). Высочайшая плотность светового потока 1 м ленты. Требуется установка на алюминиевый профиль.

• 12V 12мм IP20 C30 7-12 W/m
• 24V 10мм IP20 C64 14.4 W/m
• 24V 10мм IP20 C112 19.2 W/m
• 24V 12мм IP20 C60 27 W/m
• 24V 12мм IP20 C60 30 W/m

• 24V 10мм A168 14.4 W/m Dim-to-Warm IP20

Управление тоном CDW Bipolar 24V Уникальная лента с изменяемой цветовой температурой. Тон свечения теплый-холодный зависит от способа подключения питания, «+» и «-» дают один тон, если поменять местами «+» и «-» получится другой тон.

• 24V 4мм M140 4.8 W/m Bipolar 1Ch IP20
• 24V 4.5мм M240 9.6 W/m Bipolar 1Ch IP20
• 24V 8мм M240 9.6 W/m Bipolar 1Ch IP20

Управление тоном MIX, Day-MIX 12V, 24V Ленты MIX с изменяемой цветовой температурой, светодиоды 2 белых оттенков, теплый и холодный, что позволяет выбирать тон белого света при использовании с MIX (2 канала) или CDW (биполярным) контроллером.

• 12V 8мм A120 9.6 W/m MIX 2Ch IP20
• 12V 12мм B60 14.4 W/m MIX 2Ch IP20-IP65
• 24V 5мм M280 7.2 W/m MIX 2Ch IP20
• 24V 8мм 16-19 W/m MIX 2Ch IP20
• 24V 10мм 9.6-23 W/m MIX 2Ch IP20
• 24V 12мм A90 7.6 W/m 3Ch IP20-IP65
• 24V 15мм 19.2 W/m MIX 2Ch IP20-IP65

Управление цветом RGB 12V, 24V, 36V, 48V Мультицветные ленты RGB (3 канала). Более 16 млн оттенков при управлении контроллером.

• 12V 10мм 7.2-15 W/m 3Ch IP20
• 12V 10-12мм 7.2-15 W/m 3Ch IP65-IP67
• 24V 5мм 6-8 W/m 3Ch IP20
• 24V 8мм 11 W/m 3Ch IP20
• 24V 10мм 7-21 W/m 3Ch IP20
• 24V 10-12мм 7.2-14.4 W/m 3Ch IP65-IP67
• 24V 12мм 18-22 W/m 3Ch IP20
• 24V 15мм 29 W/m 3Ch IP20
• 24V 19мм 34 W/m 3Ch IP20
• 36V 15мм 29 W/m 3Ch IP20
• 48V 12 мм 11.2 W/m 3Ch стабилиз. IP20
• RGB актуальные в наличии и поставке 2022

• 24V 10мм B60 14.4 W/m 4Ch IP20
• 24V 10-12мм B60 14.4 W/m 4Ch IP65-IP67
• 24V 12мм B60-One 19.2 W/m 4Ch IP20
• 24V 12-14мм B60-One 19.2 W/m 4Ch IP67
• 24V 19мм B144 32 W/m 4Ch IP20
• 48V 12 мм 15 W/m 4Ch стабилиз. IP20
• RGBW актуальные в наличии и поставке 2022

• 24V 12мм 20 W/m 5Ch IP20
• 24V 15мм 28.8 W/m 5Ch IP20

• 24V 10-12мм B60 14.4-18 W/m PX6 IP20
• 24V 12-14мм B60 12.5-14.4 W/m PX6 IP65-IP67

SPI бегущий огонь RGB 5V, 12V, 24V Ленты RGB с адресным управлением светодиодами (или «пикселями» — группами светодиодов) при помощи встроенных в ленту микросхем. Управление цифровым сигналом SPI от внешнего контроллера позволяет получить динамический эффект «бегущий огонь».

• 5V узкие управление 1 LED IP20
• 5V B144 управление 1 LED IP20
• 12V B30 RAM управление 1 LED IP20-IP66
• 12V B30 управление 3 LED IP20-IP67
• 12V B60 RAM управление 1 LED есть White IP20
• 12V B60 RAM управление 3 LED IP20-IP67
• 12V B60 управление 3 LED есть White IP20-IP67
• 12V B96 управление 3 LED IP20-IP66
• 12V B100 RAM управление 1 LED
• 24V узкие управление 6 LED
• 24V B60-B72 управление 6 LED
• 24V B60 RAM управление 6 LED
• ***Образцы SPI-DMX в разработке

Для сауны, бассейна 12V, 24V Термостойкая лента с защитой до IP68 для эксплуатации в банях, саунах и ванных комнатах. Выдерживает длительную эксплуатацию при температуре окружающей среды до +80 градусов, а также кратковременный нагрев до +100 градусов.

• 12V 10-12мм 14.4-16.8 W/m IP68
• 24V 10-12мм 14.4-16.8 W/m IP68
• 24V 13мм A180 14.4 W/m IP68 сауна

Питание от сети 230V Ленты (IP67) для использования на улице. Питание напрямую от сети 230 В. Установленные на плате стабилизаторы тока выравнивают напряжение питания по всей длине лент. Равномерное свечение по всей длине 50 м при подключении только с одной стороны.

• 230V В54 8 W/m IP65
• 230V C72 14 W/m IP65

• Изгиб на плоскости 12V, 24V 11-19 W/m IP20
• Шаг резки х1-x2 12V, 24V 15-17 W/m IP20
• Боковое свечение 12V 4-9 W/m IP20-IP66
• Боковое свечение 24V 9.6 W/m IP20-IP67
• Боковое свечение 24V 14-19 W/m IP20 DUAL
• Линейка 12V 12мм 6 W/m ARL IP20
• Линейка 24V 20мм дуга SL-ARC IP20
• Линейка 24V 20мм прямые SL-ARC-LINE IP20
• Сеть 24V ONIX IP20
• Лист 12-24V LX IP20
• Токовые 6-12 W/m IP20
• Декоративные DIP 12V 6-7 W/m IP65
• П2 IP20-67

• Для растений 24V 10мм 14 W/m IP20
• Для продукт.витрин 24V 10мм 18.4 W/m IP54
• Линза 160° 12V 10мм 10.5 W/m IP20
• Бактерицидные 12V, 24V 8мм 2.9 W/m IP20

Аксессуары для подключения Разъемы и коннекторы для соединения отрезков лент. Аксессуары — провода, клипсы, заглушки.

• Заглушки, клипсы
• Коннекторы 2pin для лент 5 мм
• Коннекторы 2pin для лент 8 мм
• Коннекторы 2pin для лент 10 мм
• Коннекторы 3-5pin для лент RGB/W, MIX
• Коннекторы с разъемами
• Герметичные коннекторы
• Аксессуары для подключения 230V
• Аксессуары для подключения COB
• Аксессуары для подключения сауна и бассейн
• Клеммы WAGO

KLUS Интерьерный профиль марки KLUS, ведущего производителя из Европы. Огромный выбор цветов, экранов, заглушек и аксессуаров.

• Универсальный
• Линия света
• Специализированный
• Экраны к профилю KLUS
• Заглушки для KLUS
• Крепеж и пружины KLUS
• Крепления и прутки KLUS
• Муфты, кольца, шайбы
• Аксессуары для светильника
• Скотч, прокладки, вставки

LEDs-ON Дизайнерский профиль марки LEDs-ON известного производителя из Европы. Высококачественные яркие (с большой светопропускной способностью) ударопрочные экраны и стильные заглушки.

• Профиль LEDs-ON
• Заглушки для LEDs-ON
• Крепеж и аксессуары для LEDs-ON

ARLIGHT S-LUX Дизайнерский профиль S-LUX от Arlight для разработки подвесных, накладных, линейных систем освещения LINE.

• Компактные SLIM, KANT 8-30мм
• Широкие LINE, ROUND 35-120мм
• Экраны S-LUX
• Заглушки S-LUX
• Держатели и подвесы S-LUX

ARLIGHT S2-LUX Профили S2 серии LUX с раздельным основанием для монтажа линий света. Углы L-T-X в сборе с экраном, подвесы.

• Профиль S2-LUX
• Угловые соединители S2-LUX
• Заглушки, держатели, подвесы S2

ARLIGHT ARH Профиль серии ARH для оформления интерьеров, изготовления подвесных и встраиваемых систем освещения. Широкий модельный ряд, большой выбор экранов, креплений и подвесов.

• Профиль ARH [алюминий]
• Профиль WPH [пластик]
• Экраны для ARH
• Заглушки для ARH
• Экраны, заглушки ARH-WIDE-(B)-H20
• Держатели и подвесы ARH
• Заглушки и крепления WPH

Радиусный ARC [для кругов] Радиусный профиль серии ARC, позволяющий создать круглые/волнообразные светильники диаметром 800, 1500 и 3000 мм. Доступны в трех цветах: серебристом, черном и белом.

• Свечение вниз
• Свечение в сторону
• Для фигурных светильников
• Аксессуары ARC

Для натяжных потолков Профили для установки натяжного потолка.

• Для светодиодных лент
• Для магнитных и трековых систем

TOP Профиль TOP — находка для разработчиков и производителей мебельных и кабинетных светильников, компактных систем освещения.

• Профиль TOP
• Экраны к профилю TOP
• Заглушки для TOP
• Держатели для TOP

ALM Многофункциональные профили европейского производства.

• Профиль ALM
• Экраны ALM
• Аксессуары ALM

Гипсокартонный модуль Гипсокартонные модули со встроенным алюминиевым профилем с экраном. Значительно упрощают процесс монтажа.

• LINE, EDGE, SLOT, BAY
• Демо-образцы [250 мм]

Технический профиль Доступный по цене профиль для установки лент в скрытых местах. Не требует оснащения экранами и заглушками.

• Полоса для лент
• Для прожекторов SL80, SL80M
• Для гибкого неона

Кнопки в профиль Сенсорные диммеры и выключатели для установки в профиль. Предназначены для управления светодиодной лентой. Напряжение питания 12-24В.

• Кнопки-диммеры
• Кнопки-выключатели

Упаковка для профиля Картонные тубусы с заглушками для упаковки профиля.

• Тубусы ARL
• Гофрокороба

Специализированные источники питания Специализированные источники питания — это устройства, обладающие уникальным функционалом и сл

Как выбрать контроллер для светодиодной пиксельной инсталляции и что еще понадобится для того, чтобы она заработала?

Постараюсь разобрать эти вопросы здесь. Светодиодная пиксельная инсталляция состоит из 4 основных компонентов: пиксельные ленты или модули, блоки питания (БП), контроллеры (могут включать дополнительные компоненты для передачи сигналов) и управляющее программное обеспечение (ПО). Чтобы собрать это все вместе, нужно понимать, как эти компоненты взаимодействуют между собой.

Пиксельные ленты или модули можно классифицировать по двум основным категориям, согласно которым выбирается такие компоненты системы, как контроллеры и БП.

По интерфейсу управления: DMX512, DMX1024, 1-Wire SPI, 2-Wire SPI.

По напряжению питания: 5V, 12V, 24V

Блок питания выбирается на основе расчета потребляемой мощности. Она обычно указывается в документации на ленты и модули. Ориентировочно, для лент RGB с питанием 5V (например на светодиодах WS2812B 5050) можно считать 14,5 Вт/метр при 60 пикселях на метр. Для конкретной модели ленты, значения могут отличаться. Максимальная мощность — это мощность при включении всех светодиодов на 100%, средняя мощность в динамическом режиме — 50-70% от максимума, в зависимости от цвета и количества включенных пикселей. БП следует выбирать с запасом по мощности 5-10% от полной мощности всех подключаемых к нему пикселей. Выходное напряжение БП должно совпадать с напряжением питания ленты. Ленты с питанием 5V дешевы, но при большом количестве пикселей потребляют больший ток, чем ленты на 12-24V. При их монтаже нужно использовать провода питания большего сечения и подключать к БП сегменты через каждые 3-5 метров, в противном случае можно будет наблюдать снижение яркости и изменение баланса белого от начала к концу ленты. Если используется один блок питания для нескольких сегментов линии, каждый сегмент должен подключаться своей парой проводов + и — на клеммы БП. Если на каждый сегмент используется свой БП, то все БП объединяются между собой отдельным проводом по клеммам «-». Объединение нескольких БП по клеммам «+» недопустимо!

Контроллер выбирается исходя из типа интерфейса управления выбранной ленты и общего количества пикселей в инсталляции. Далее рассмотрим различные варианты интерфейсов.

Интерфейс DMX512 основан на параллельном соединении пикселей, поэтому при выходе из строя одного из них, остальные продолжают работать. Достоинством является возможность использования любого распространенного контроллера с интерфейсом DMX512 (серий LAN, LightGate и даже USB) Недостатки этого интерфейса — подключение не более 170 пикселей RGB к одному выходу контроллера (510 каналов DMX ), необходимость приобретения программатора для записи адресов от производителя ленты (каждый пиксель можно адресовать отдельно). Для согласования однопроводного входа ленты (D) с двухпроводным выходом контроллера DMX можно использовать приемную плату RX-01-05-XLR. Соединение между платой и контроллером производится кабелем DMX с разъемами XLR-3M с двух сторон. Длина кабеля до 100 метров. Питание платы осуществляется от БП ленты. Если лента имеет двухпроводной вход (D+, D-), ее можно подключить к выходу контроллера напрямую, припаяв к ней DMX кабель. Дополнительный вход (A) используется только для подключения программатора адресов. Примеры лент с интерфейсом DMX512 — WS2821, WS2822, UCS512.

Интерфейс DMX1024 — развитие интерфейса DMX512 в сторону увеличения количества пикселей RGB на одной линии до 340 (1020 каналов DMX). Использует удвоенную скорость передачи данных, в остальном, в том числе по способу подключения, аналогичен DMX512. Данный интерфейс поддерживается всеми контроллерами серии LightGate. Примеры лент с интерфейсом DMX1024 — UCS512A.

Интерфейс 1-Wire SPI — наиболее распространенный в настоящее время интерфейс для пиксельных лент. Именно его кратко называют «SPI» продавцы лент и модулей. Управляющий сигнал передается по одному проводу последовательно от одного пикселя к другому, в связи с чем, главный недостаток этого интерфейса — потеря работоспособности целого сегмента линии при выходе из строя одного пикселя. Все пиксели после неисправного перестают получать сигнал. Достоинство — большое количество пикселей, подключаемых к одной линии, согласно спецификации до 1024, однако, реально это количество может быть еще большим, при условии снижения частоты обновления ниже 30 кадров в секунду (FPS) в случае, поддержки контроллером данного режима. Так как пиксели соединены последовательно, программирование адресов не требуется, первый пиксель в линии автоматически получает адрес 1 и далее по порядку, для RGB пикселей, адрес каждого последующего увеличивается на 3 (для RGBW — на 4). Пиксели и чипы различных производителей могут иметь различные длительности импульсов для передачи значений «T0H» и «T1H», общую длительность одного бита «TH+TL», а также сигнала окончания передачи «TRST». Контроллеры с интерфейсом SPI обычно имеют готовые настройки для распространенных типов пикселей, более продвинутые позволяют настраивать данные параметры вручную в определенном диапазоне, что дает возможность подключить пиксели, использующие нестандартные значения параметров. Ленты 1-Wire SPI имеют однопроводную управляющую линию (D), некоторые модели могут иметь дополнительную линию (B) которая предназначена для автоматического обхода одного неисправного пикселя. Начало этой линии обычно соединяется с общим проводом («-» питания). При выходе из строя одиночного пикселя (кроме первого в линии), следующий за ним перестает получать сигнал по линии D и автоматически переключается на линию B, корректируя принимаемые данные на один пиксель. Таким образом не нарушается общая картина. При выходе из строя двух пикселей подряд, данный способ уже не позволяет восстанавливать картину, поскольку последующий пиксель перестает получать сигналы по обеим линиям. Если объединить линии D и B в начале ленты , то при выходе из строя первого пикселя, вся лента будет продолжать работу со сдвигом на один пиксель. Это свойство можно использовать для повышения надежности там, где оно не влияет на целостность общей картины. Интерфейс 1-Wire SPI поддерживается контроллерами серии LAN (один порт до 680 пикселей RGB), LightGate (каждый порт до 680 пикселей RGB или не более 4 портов по 1020 пикселей RGB), LANPIX-32 (16×340, 8×680, 4×1020 пикселей RGB), LANPIX-M8 (8×680, 4×1020 пикселей RGB), LANPIX-16 (16×170, 8×340 пикселей RGB). Данный интерфейс очень чувствителен к помехам, ввиду высокой скорости передачи данных (чаще всего используется 800 кбит/c), поэтому при расстоянии от ленты до контроллера более 3 метров необходимо для передачи сигнала использовать приемные платы серии RX с подключением по кабелю DMX (LAN, LightGate) или UTP (LANPIX). Примеры пикселей с 1-Wire SPI — WS2811, WS2812, WS2812B, WS2813, WS2815, WS2818, UCS1903, UCS1904, TM1803, TM1903, TM1914, SK6812 и другие.

Интерфейс 2-Wire SPI — использует при передачи данных по линии (D) отдельную линию тактирования (C). Это почти тот самый классический SPI, который знаком всем, кто занимается разработками на микроконтроллерах. Первые пиксельные драйверы использовали именно его. Требует в 2 раза больше проводов для подключения, но более помехоустройчив и теоретически поддерживает скорости до 36 Мбит/с. Существуют различные реализации пикселей с 32-, 24- и 16-битным кодированием цвета на базе этого интерфейса, а также новые продвинутые пиксели для экранов с индивидуальной гамма- и цветокоррекцией. Такие пиксели могут использовать 64- битное кодирование данных, поэтому для обновления картинки с частотой 30FPS требуются высокие скорости передачи. Поддержка данного интерфейса планируется в будущих прошивках контроллеров серии LANPIX. Примеры пикселей 2-Wire SPI — WS2801, APA102, SK9822 и другие.

Выбор контроллера зависит от общего количества пикселей в системе, расстояния между точками подключения и наличия в этой системе световых приборов с интерфейсом DMX512. Приведем несколько примеров.

Световое панно с количеством пикселей SPI не более 680 — Подойдет контроллер LAN UNO + плата RX-01-05XLR (RX-01-0524XLR— если питание выше 5V)

Пиксельный фасад для диджея с количеством пикселей SPI не более 680, плюс комплект световых приборов на одну линию DMX512 — можно использовать LAN DUO или LightGate M2 с платой RX-01-xxXLR

Клубная инсталляция — фасад диджея (600 пикселей — одна линия), задник сцены (40×30 = 1200 пикселей — две линии), две линии DMX512 для световых приборов — Можно использовать LightGate Q6 или LANPIX-32D с соответствующими платами RX.

Медиафасад на здании на модулях UCS512A (DMX1024) — 32 вертикальных линии по 170 пикселей. Два контроллера LightGate R8 либо три LightGate Q6, 16 выходов, на каждую линию приемная плата RX-01-xxXLR, адресация нечетных линий с 1, четных с 513, каждая пара линий подключается к одному выходу.

Зал с 8 колоннами, на каждой по 300 пикселей, расстояние от контроллера до каждой колонны — более 3 метров, Ленты WS2815, питание 12V. Контроллер LANPIX-32, 8 плат RX-01-0524, по одной на каждую колонну.

Пространственная конструкция из 4 линий по 900 пикселей, расстояние от контроллера до начала линий не превышает 3 метров — подойдет контроллер LANPIX-M8 в режиме 4×1020 с прямым подключение линий.

При использовании нескольких контроллеров LightGate и LANPIX32/M8 их можно соединять между собой сетью Ethernet без дополнительных коммутаторов до 4 устройств в сегменте за счет наличия двух портов в каждом устройстве. Контроллеры серии LAN и LANPIX-16 соединяются в сеть только через коммутатор Ethernet.

Документация на контроллеры LANPIX-32, приемные платы RX-Board, приемный модуль RX-04C

Выбор управляющего ПО зависит в первую очередь от поставленных задач. Каждое ПО имеет свои особенности, позволяющие наиболее эффективно решать определенные задачи. ПО должно иметь возможность пиксельмаппинга — т.е. привязки адресов пикселей к геометрическим объектам, на которые проецируется контент, воспроизводимый программой и передачи полученных значений в контроллеры в реальном времени. Рассмотрим наиболее распространенные программы.

Jinx! — бесплатное ПО, позволяет генерировать визуальные эффекты с наложением до 4 слоев, имеет синхронизацию эффектов с аудиосигналом, кроссфейдер, кьюлист и возможность внешнего управления по Artnet. Есть полуавтоматический маппинг пикселей на прямоугольную матрицу, поддерживаются монохромные и RGB пиксели. Просто в освоении методом тыка при знании английкого языка. http://www.live-leds.de/

QLC+ — бесплатное ПО для управления светом, имеющее в составе функции управления RGB матрицами. Можно использовать для несложных пиксельных объектов совместно со световыми приборами, управляемыми по DMX512. Внешнее управление по MIDI, Artnet, DMX IN. https://www.qlcplus.org/

Resolume Arena — коммерческое ПО, ориентированное на работу с видеоконтентом. Может сочетать вывод на видеоэкраны и пиксельные объекты. Можно реализовать одновременный вывод различного контента на разные объекты в 2D. Внешнее управление MIDI, OSC, Artnet. Просто в освоении, большое сообщество пользователей Рекомендуется использовать для работы с пикселями версию не ниже 6.

MagicQ — коммерческое ПО, в бесплатной версии заблокировано внешнее управление. Сочетание управления светом с пиксельмаппингом и медиасервером. В большей степени ориентировано на свет. Патч сложных объектов ручной и очень трудоемкий. Хорошая техподдержка на русском языке и большое сообщество пользователей.

Onyx+DYLOS — коммерческое ПО, в бесплатной версии доступны только 4 юниверса, сочетает управление светом и пиксельмаппинг. Внешнее управление MIDI, Artnet. Большая библиотека контента. Без подготовки разобраться сложно, есть русскоязычные видеоуроки.

Madrix — коммерческое ПО, имеет возможность создания эффектов в 3D, считается стандартом пиксельной индустрии. Возможность одновременного вывода пикселей и видеоконтента, генерация многослойных эффектов, синхронизация с аудиосигналом, внешнее управление Artnet, MIDI. Часто используется в топ-инсталляциях совместно с пультами GrandMA2/3. Главный и возможно, единственный недостаток — высокая цена ;).

Universe Lighting Control — коммерческое ПО, разработанное нашим партнером, собрало воедино все, что возможно сделать для управления пикселями. Имеет возможности по созданию сложных 3D объектов, быстрый патч, развитые возможности внешнего управления — MIDI, OSC, Artnet, генерацию многослойных эффектов с управлением параметрами в реальном времени, синхронизацию с аудиосигналом, таймкод, воспроизведение видеоконтента, видеозахват, виртуальные проекции 2D-3D, мультизонность, уникальные функции, такие как 3D визуализатор, программирование шоу на таймлайне. Есть некоторые возможности по управлению динамическими световыми приборами. Также можно прямо из ПО выполнять настройку контроллеров LANPIX. Цена адекватна для пользователей СНГ. Техподдержка на русском языке. Официальный сайт проекта https://ulightcontrol.com/ru/

Продолжение следует. В следующей статье мы рассмотрим подробно несколько примеров пиксельных инсталляций с точки зрения взаимодействия всех компонентов оборудования и ПО.

Гайд по адресной светодиодной ленте

Данный гайд посвящен адресной светодиодной ленте применительно к использованию с микроконтроллерами (Arduino, esp8266). Рассмотрены базовые понятия, подключение, частые ошибки и места для покупки.

Адресная светодиодная лента

Нас часто спрашивают о адресной светодиодной ленте (иногда ее называют «умная лента» или «пиксельная лента»).Первое, что большинство людей хотят знать, это то, что делает Адресная светодиодная лента и чем она отличается от стандартной ленты RGB LED. Кроме того, существуют пиксельные светодиодные модули , поэтому люди, естественно, хотят знать, как они работают.

Поскольку растущий ассортимент адресных светодиодных лент становится все более популярным в индустрии развлечений и архитектурного освещения, мы подумали, что сейчас самое время задать некоторые из ваших наиболее распространенных вопросов нашей команде по исследованиям и разработкам и найти ответы на некоторые вопросы экспертов, чтобы помочь вам утолить жажду информации (особенно если вы только начинаете свои приключения по управлению освещением, в таком случае, добро пожаловать на борт!).

Содержание

• Введение
• Типы адресных светодиодных лент
• Проектирование с помощью адресных светодиодных лент
• Плюсы использования адресных светодиодных лент
• Плюсы использования адресных светодиодных модулей
• Вопрос – Ответ. Самые частые адресных светодиодных лент проблемы и их решение.

Что такое адресная светодиодная лента?

Адресная светодиодная лента – это гибкая печатная плата, которая заполнена разноцветными адресуемыми поверхностными (SMD) светодиодами. Гибкая печатная плата обычно имеет клейкую подложку, что облегчает быструю и простую установку.

В отличие от стандартной ленты RGB, каждый светодиод имеет свою собственную микросхему, которая позволяет управлять им для индивидуальной реакции (например, изменение цвета, выключение и т. Д.). Пиксельная лента все еще может делать все, что может делать стандартная лента RGB… только больше.

Типы адресных светодиодных лент.

Адресная светодиодная лента WS2801.

Серия чипов WS первой будет WS2801. Это интересный в своем роде драйвер-микросхема для RBGW-светодиодов с поддержкой последовательного интерфейса SPI.

С применением отдельного контроллера нет необходимости занимать несколько выходов микроконтроллера, можно ограничиться лишь одним сигнальным выводом. Микроконтроллер подает сигнал на вход «Data» управляющего контроллера светодиода WS2801.

В таком сигнале содержится 24-битная информация о яркости цвета (3 канала по 8 бит на каждый цвет), а также информация для внутреннего сдвигового регистра. Именно сдвиговый регистр позволяет определять, к какому светодиоду информация применяется. Таким образом можно соединять несколько светодиодов последовательно, при этом использовать все так же один вывод микроконтроллера.

У WS2801 было 4 контакта: +5v, GND (минус), DI (Digital input) и CO (тактовая линия). Таких лент сегодня практически уже не найти, на их место пришли WS2811 и WS2812B, более компактные модели с последовательным однолинейным интерфейсом. Теперь за данные отвечает только один контакт, обычно обозначаемый как DI (digital input) и с другой стороны DO (digital output).

Адресная светодиодная лента WS2811 и WS2812.

Основные отличия адресной светодиодной ленты ws2811 от ws2812b:

• Драйвер WS 2811 гораздо больше чем его потомок WS 2812b, поэтому он припаян прямо на подложку ленты перед каждым диодом (черный прямоугольник на фото выше).
• У 2812B чип установлен внутрь диода (темная точка в диоде на фото ниже).

• Адресная светодиодная лента WS 2811, в основном, рассчитана на напряжение 12 вольт.
• Если Адресная светодиодная лента WS 2811 на 12v, у нее один чип управляет группой из трех диодов одновременно, а не по одному (как в WS2812b).
• Адресная светодиодная лента WS 2811 на напряжение 12v гораздо дешевле, чем ws 2812b (разница в цене 30 %)
• Благодаря низкой цене на Адресную светодиодную ленту WS 2811 – напряжением 12v наиболее распространена. Тем не менее, ее сменила более совершенная модель WS 2812В. Все же в один SMD корпус интегрированны как драйвер, так и сами светодиоды. Кроме того, каждый диод управляется отдельно.

Практические способы включения адресной светодиодной ленты, правила подключения, частые ошибки.

• Подключайте к адресной светодиодной ленте (между линиями питания) конденсатор, вплоть до 1000 мкФ
• В разрыв линии данных (от Контроллера к адресной светодиодной ленте) добавляйте резистор 300 — 500 Ом, устанавливая его ближе к ленте.
• Кабельная линия данных от контроллера до адресной светодиодной ленты, требуется делать как можно коротким.
• При подключении адресной светодиодной ленты, подключайте «землю» первой (отключайте последней).
• Не допускайте разрядов статического электричества при монтаже адресной светодиодной ленты.
• Используйте преобразователь уровня, если адресная светодиодная лента и устройство управления подключены от источников питания с разным напряжением.
• Максимальный ток каждого пикселя составляет 60мА (при полной яркости белого цвета). Если Вы не планируете использовать ленту WS2812B как источник света (для этого лучше взять обычную светодиодную ленту с белыми светодиодами), принято считать, что, усреднено, каждый пиксель потребляет 20мА.

минимальный ток Драйвера = 20мА*количество_пикселей.
максимальный ток Драйвера = 60мА*количество_пикселей

• Из последнего пункта вытекает следующее: если лента соединена последовательно более 5 м., то недопустимо подавать на нее питание только с одной стороны. Для того чтобы исключить перегревания токопроводящих дорожек ленты. Напряжение на адресной светодиодной ленте необходимо распределить по всей ее длине как можно равномернее. Подводите питание в нескольких местах отдельными кабельными линиями.

Варианты управления адресной светодиодной лентой.

Есть несколько способов управлять адресной светодиодной лентой:

• Аппаратный при помощи контроллера SPI

На эту тему вы можете почитать нашу специальную статью. В этой статье мы максимально подробно описали принципы управления по протоколу SPI.

• Аппаратный при помощи UART-интерфейса

На эту тему вы можете почитать нашу специальную статью. В этой статье мы максимально подробно описали принципы управления с помощью UART.

• Программный

Достоинство первых двух способов – это возможность освободить драйвер от части работы по передаче бит информации о цвете пикселю. Недостатки этих способов – во-первых, ограниченное количество линий управления пикселями, во-вторых, требуется дополнительное разбитие байтов информации о цвете на пачки битов (что частично съедает свободное время контроллера в моменты аппаратной передаче бит).

Адресная светодиодная лента DMX 512.

Особенность адресных светодиодных лент, использующих управление DMX 512 – параллельная подача сигнала управления на все модули, цифровой сигнал с выхода контроллера подается одновременно на все драйверы.

DMX ленты, производятся с записанными при производстве DMX адресами. По умолчанию, адресация пикселей каждой катушки ленты начинается с 1-го драйвера и 1-го адреса и нумеруется по порядку до последнего пикселя. Если в последствии в одну линию соединяется несколько катушек или отрезков, требуется произвести запись DMX адресов заново.

При записи адресов используется DMX кабель, обозначенный ADR (ADI, ADIN). После выполнения записи, при воспроизведении световых программ, вход ADI драйверов не используется. Если Ваш контроллер не имеет встроенного редактора адресов и не имеет выхода для подключения провода ADI, этот провод должен быть соединен с общим проводом GND, что предотвратит воздействие на него внешних помех и наводок.

Стоит сказать, что адресных светодиодных лент DMX 512 – Драйвер WS2821, гораздо больше преимуществ перед SPI.

• Длинна линии управления до 300 м. против 100 м. у SPI.
• При выходе из строя диода или группы диодов линия освещения продолжает работать.

Но есть и недостатки.

• Требует Большое количество DMX адресов – отсюда высокая стоимость оборудования для управления этой системой.

Как рассчитать количество адресов для ленты DMX 512

• 1 пиксель = 3 канала
DMX (RGBW) • 1 пиксель = 4 канала DMX (RGBW)

Имея разную плотность светодиодов на ленте и разную длину, вы можете умножить все это вместе и получить различные результаты.

Например:

• (8PL30) 30 светодиодов RGB / м ленты x 5 метровой катушки = 150 пикселей (150 пикселей х 3) = 450 каналов
• (8PL60) 60 светодиодов RGB / м ленты x 5 метровой бобины = 300 пикселей (300 пикселей х 3) = 900 каналов
• (8PL144) 144 светодиода RGB / м ленты x 2 метра = 288 пикселей (288 пикселей x 3) = 864 канала
• (8PX30) 30 светодиодов RGBW / м ленты 5 м = 150 пикселей (150 пикселей x 4) ) = 600 каналов
• (8PX60) 60 светодиодов RGBW / м лента x 4-метровая катушка = 240 пикселей (240 пикселей x 4) = 960 каналов

Удобно запомнить:

• 170 пикселей RGB = 510 каналов DMX = 1 вселенная DMX
• 128 пикселей RGBW = 512 каналов DMX = 1 вселенная DMX

Почему светодиоды на конце ленты теплого белого света / розового цвета на конце при движении белого цвета?

Это происходит из-за падения напряжения на светодиодной ленте при попытке питания большей длины ленты. В результате падения напряжения пиксели вдоль ленты будут постепенно меняться в цвете, если их приводить в движение белым цветом. Лучше всего определить максимально возможную длину пробега до того, как падение напряжения начнет влиять на их цвет, и вводить мощность через каждые х метров.

Чем больше падение напряжения вдоль ряда белых светодиодов, тем более розового оттенка будут появляться самые дальние от источника питания. Вся длина также будет незначительно уменьшаться по мере снижения напряжения. Большинство лент и точек отображают эти явления очень тонко, в то время как некоторые другие могут быть немного более выраженными. Аналогично, степень, в которой человеческий глаз воспринимает это, будет естественно отличаться от человека к человеку, но большинство людей найдут изменение цвета практически неразличимым.

(ПОЖАЛУЙСТА, ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ: приведенный выше чертеж не предназначен для точной научной диаграммы. Это простое визуальное представление, чтобы дать вам приблизительное представление о том типе эффекта, который вы иногда можете наблюдать, когда происходит различный процент падения напряжения.)

Какой тип поверхности подойдет для установки адресной светодиодной ленты?

Адресная светодиодная лента должна быть установлена ​​на чистой и сухой поверхности. Пожалуйста, очистите поверхность спиртом, используя чистую ткань перед установкой.Поверхность должна быть теплопроводящей и обеспечивать достаточный отвод тепла от ленты. Поверхность не должна быть текстурированной или изготовлена из материала с низкой поверхностной энергией.

STM Урок 119. WS2812B. Лента на умных светодиодах RGB. Часть 1

Применение светодиодов в осветительных элементах дает разработчикам оборудования практически безграничные возможности. Еще недавно потребителей восхищали возможности приборов, построенных на основе трехцветных излучающих элементов (RGB). Сегодня появились новые изделия, потенциал применения которых кажется нелимитированным.

Что такое адресная светодиодная лента?

В первую очередь давайте рассмотрим, что вообще такое цифровая Led лента, как она устроена и как работает? По-другому ее еще называют адресной, умной или лентой “бегущий огонь”.

Главное отличие от обычных изделий заключается в присутствии на плате микросхем. Причем они могут быть как встроенными в сам светодиод.

Они позволяют управлять режимами работы каждого сегмента по отдельности. Таким образом можно напрямую запускать и отключать свечение любого светодиода или пикселя.

В данном случае пикселем называют ячейку из одного или нескольких светодиодов сразу (обычно по 3 штуки).

Вы сможете управлять как яркостью, так и цветом любого диода в ленте и при этом создавать совершенно потрясающие световые эффекты:

• для автомобиля

• для аквариума

• на фасаде дома

• на ёлке

Многообразие вариантов будет зависеть только от вашей фантазии.

Практические способы включения адресной светодиодной ленты, правила подключения, частые ошибки.

• Подключайте к адресной светодиодной ленте (между линиями питания) конденсатор, вплоть до 1000 мкФ
• В разрыв линии данных (от Контроллера к адресной светодиодной ленте) добавляйте резистор 300 — 500 Ом, устанавливая его ближе к ленте.
• Кабельная линия данных от контроллера до адресной светодиодной ленты, требуется делать как можно коротким.
• При подключении адресной светодиодной ленты, подключайте «землю» первой (отключайте последней).
• Не допускайте разрядов статического электричества при монтаже адресной светодиодной ленты.
• Используйте преобразователь уровня, если адресная светодиодная лента и устройство управления подключены от источников питания с разным напряжением.
• Максимальный ток каждого пикселя составляет 60мА (при полной яркости белого цвета). Если Вы не планируете использовать ленту WS2812B как источник света (для этого лучше взять обычную светодиодную ленту с белыми светодиодами), принято считать, что, усреднено, каждый пиксель потребляет 20мА.

минимальный ток Драйвера = 20мА*количество_пикселей. максимальный ток Драйвера = 60мА*количество_пикселей

• Из последнего пункта вытекает следующее: если лента соединена последовательно более 5 м., то недопустимо подавать на нее питание только с одной стороны. Для того чтобы исключить перегревания токопроводящих дорожек ленты. Напряжение на адресной светодиодной ленте необходимо распределить по всей ее длине как можно равномернее. Подводите питание в нескольких местах отдельными кабельными линиями.

Отличие лент ws2812, ws2812b, ws2811

Наиболее распространенные модели со встроенными микросхемами имеют маркировку WS2812 или WS2812b. С внешними – WS2811.

Чем модель ws2812 отличается от ws2812b? Первые имеют 6 контактов (PIN) для управления, а вторые, с буковкой “b” – всего четыре.

На 2812 питание светодиода и чипа разнесены. У 2812b питание интегрированного драйвера и светодиода вынесено на один PIN (VDD).

А в чем главные отличия между ws2812b и ws2811?

• ws2812b – работает от 5v

• ws2811 – питание 12v (в 2015г прекращен выпуск последних моделей на 5в)

WS2812 управляет кластерами по одному диоду, WS2811 управляет тремя светодиодами одновременно.

Существенным недостатком диодов ws2812 является то, что если в цепочке сгорит хотя бы один из них, то все дальнейшие светодиоды, стоящие после него, тут же перестают работать.

Адресная светодиодная лента WS2811 и WS2812.

Основные отличия адресной светодиодной ленты ws2811 от ws2812b:

• Драйвер WS 2811 гораздо больше чем его потомок WS 2812b, поэтому он припаян прямо на подложку ленты перед каждым диодом (черный прямоугольник на фото выше).
• У 2812B чип установлен внутрь диода (темная точка в диоде на фото ниже).

• Адресная светодиодная лента WS 2811, в основном, рассчитана на напряжение 12 вольт.
• Если Адресная светодиодная лента WS 2811 на 12v, у нее один чип управляет группой из трех диодов одновременно, а не по одному (как в WS2812b).
• Адресная светодиодная лента WS 2811 на напряжение 12v гораздо дешевле, чем ws 2812b (разница в цене 30 %)
• Благодаря низкой цене на Адресную светодиодную ленту WS 2811 – напряжением 12v наиболее распространена. Тем не менее, ее сменила более совершенная модель WS 2812В. Все же в один SMD корпус интегрированны как драйвер, так и сами светодиоды. Кроме того, каждый диод управляется отдельно.

Адресная лента ws2813

Поэтому прогресс не стоял на месте и позже были разработаны более совершенные ленты – ws2813 (5V), ws2815 (12V).

У таких лент добавлена четвертая дублирующая дорожка. По ней передаются данные, если какой-то из диодов сгорел и вышел из строя.

Как это работает? Сигнал в нормальном состоянии поступает на Data Input (DIN) и выходит с чипа на Data Out (DO). По такой цепочке данные проходят по всей ленте.

Когда первый чип выходит из строя и данные перестают выходить с DO, благодаря дублирующей дорожке сигнал продолжает поступать на разъем BIN.

Второй чип анализирует пропажу сигнала на DIN, но видит его наличие на BIN и продолжает работать как ни в чем не бывало.

Самое главное, чтобы при выходе из строя первого диода не произошло замыкания между VDD и GND.

Никогда не используйте подсветку на чипах типа WS2812b при съемке видео.

Если захотите снимать кино или видеоклип с такой подсветкой, то применяйте только ленту WS2813, не меньше.

Дело здесь в частоте регенерации. У старых моделей она всего 400Гц.

Для человеческого глаза это может быть и незаметно, а вот камера вам такой ошибки не простит.

Вот очень наглядный эксперимент с такими светодиодами в динамике. Подключите отрезок ленты с двумя разными чипами и попробуйте помахать ими из стороны в сторону.

Результат на пойманом стопкадре.

Надо заметить, что это всего лишь один подключенный светодиод 2812b и 2813, а не несколько их штук в одном ряду.

Адресуемый светодиод

Это RGB-светодиод, только с интегрированным контроллером WS2801 непосредственно на кристалле. Корпус светодиода выполнен в виде SMD компонента для поверхностного монтажа. Такой подход позволяет расположить светодиоды максимально близко друг другу, делая свечение более детализированным.

В интернет-магазинах можно встретить адресные светодиодные ленты, когда в одном метре умещается до 144 штук.

Стоит учесть, что один светодиод потребляет при полной яркости всего 60-70 мА, при подключении ленты, например, на 90 светодиодов, потребуется мощный блок питания с током не менее 5 ампер. Ни в коем случае не питайте светодиодную ленту через контроллер, иначе он перегреется и сгорит от нагрузки. Используйте внешние источники питания.

Подключение к блоку питания и контроллеру

Сигналы по программируемой ленте передаются от контроллера с SPI микросхемами по цифровым протоколам связи. После того, как на первый светодиод пришли 24 бита информации, данный диод переходит в режим передачи.

Все данные, которые до него доходят, транслируются на выход, то есть на следующий диод в последовательной цепочке.

Если к такой ленте напрямую подключить блок питания, работать она не будет.

В данном случае наличие контроллера обязательно.

В управляемые светодиоды нужно “загрузить” их цвета.

Кроме того, отличается и сам принцип передачи сигнала между элементами. Если присмотреться, то можно увидеть на каждой умной ленте стрелочки строго в одном направлении.

Они показывают, что управляющий сигнал будет передаваться от одного элемента к другому именно в эту сторону, а не наоборот.

Встроенные микросхемы боятся переполюсовки!

Поэтому, если вы подключаетесь не через специальные коннекторы, а методом прямой пайки, всегда проверяйте “+” и “-” (GND).

Иначе адресная светодиодная лента у вас при первом же подключении сгорит.

Протокол

Теперь, когда мы разобрались, как подключить нашу ленту к Arduino, нам надо понять, как ею управлять, для этого в даташите есть описание протокола, который мы сейчас и рассмотрим. Каждый светодиод WS2812B имеет один вход (DIN) и один выход (DO). Выход каждого светодиода подключается ко входу следующего. Подавать сигналы же надо на вход самого первого светодиода, таким образом, он запустит цепь, и данные будут поступать от первого ко второму, от второго к третьему и т. д. Команды светодиодам передаются пачками по 24 бита (3 байта, один байт на каждый цвет, первым передается байт для зеленого, потом для красного, и заканчивает байт для синего светодиода.

Вывеска из светодиодной ленты.

Порядок бит – от старшего к младшему). Перед каждой пачкой идет пауза в 50 мкс. Пауза больше 100 мкс воспринимается как окончание передачи. Все биты, будь то 0 или 1, имеют фиксированное время 1.25 мкс. Бит 1 кодируется импульсом в 0.8 мкс, после чего идет пауза в 0.45 мкс. Бит 0 кодируется импульсом в 0.4 мкс, после чего идет пауза в 0.85 мкс. Собственно, наглядная диаграмма на фото ниже. Так же допускаются небольшие погрешности в 0-150 нс на каждый фронт. Ну и следует учесть, что подобное необходимо повторить для каждого светодиода на ленте, после чего сделать паузу минимум в 100 мкс. Потом можно повторить передачу.

Глядя на все эти цифры, становится ясно, что сделать все это, используя стандартные функции digitalWrite, delay и тому подобные – попросту невозможно, ввиду их долгой работы и неточности. Реализовать подобный протокол можно только использовав специальные библиотеки вроде CyberLib или написав собственную на чистом Си или, того хуже для нынешнего программиста, на Ассемблере. Но не все так плохо, как кажется. Светодиоды WS2812B довольно таки популярны в Arduino сообществе, а это значит, что нам не придётся вдаваться в такие сложности, и достаточно выбрать одно из понравившихся решений.

Будет интересно➡ Маркировка SMD транзисторов

Провода и разъемы

Цифровая лента на конце имеет минимум не два, а три провода.

• V+ (5V или 12V)

• V- (GND)

• управляющий провод

Два из них — это обычное питание, а третий отвечает за направление сигнала. К проводам на концах уже готового к использованию изделия припаяны специальные разъемы:

• DI (Digital Input) или цифровой вход в начале ленты

• DO (Digital Output) цифровой выход

При наличии таких разъемов подключить ленту неправильной стороной у вас не получится. Второй конец DO требуется при наращивании длины световой конструкции.

А вот без таких разъемов начало и конец ленты можно и перепутать.

В этом случае ничего гореть и светиться у вас не будет.

Слишком длинные провода питания от контроллера.

Если у вас наблюдается ситуация, при которой лента не загорается, пока вы не коснетесь и не проведете рукой по питающим проводам, то скорее всего они слишком длинные и управляющий провод подвержен помехам.

В этом случае попробуйте их скрутить косичкой. В некоторых ситуациях помогает.

Как подключить адресную светодиодную ленту WS2812B к Ардуино

Главная / Световые приборы / Светодиодная лента

Время на чтение: 15 мин

• Светодиодная лента на базе WS2812B
• Технические характеристики элементов WS2812B
• Arduino и WS2812B
• Подключение ленты на базе WS2812B к Arduino Uno (Nano)
• Основы программного управления WS2812B

Развитие светотехники на основе светодиодов стремительно продолжается. Еще вчера чудом казались RGB-ленты с управлением от контроллера, яркость и цвет которых можно регулировать с помощью пульта дистанционного управления. Сегодня на рынке появились светильники с еще более широкими возможностями.

Светодиодная лента на базе WS2812B

Отличие адресной LED-ленты от стандартной RGB заключается в том, что яркость и соотношение цветов каждого элемента регулируются отдельно. Это позволяет получить световые эффекты, принципиально недоступные для других типов осветительных приборов. Управление свечением адресной LED-ленты производится известным способом – с помощью широтно-импульсной модуляции. Особенностью системы является оснащение каждого светодиода своим собственным ШИМ-контроллером. Микросхема WS2812B представляет собой трехцветный светоизлучающий диод и схему управления, объединенные в одном корпусе.

Внешний вид светодиода с драйвером.

Элементы объединяются в ленту по питанию параллельно, а управляются по последовательной шине – выход первого элемента подключается к управляющему входу второго и т.д. В большинстве случаев последовательные шины строятся на двух линиях, по одной из которых передаются стробы (синхроимпульсы), а по другой – данные.

Внешний вид адресной ленты.

Шина управления микросхемы WS2812B состоит из одной линии – по ней передаются данные. Данные кодируются в виде импульсов постоянной частоты, но с разной скважностью. Один импульс – один бит. Длительность каждого бита составляет 1,25 мкс, нулевой бит состоит из высокого уровня длительностью 0,4 мкс и низкого 0,85 мкс. Единица выглядит, как высокий уровень в течение 0,8 мкс и низкий 0,45 мкс. Каждому светодиоду отправляется посылка из 24 бит (3 байт), дальше следует пауза в виде низкого уровня в течение 50 мкс. Это означает, что дальше будут передаваться данные для следующего LED, и так для всех элементов цепочки. Завершается передача данных паузой в 100 мкс. Это означает, что цикл программирования ленты завершен, и можно отправлять следующий набор пакетов данных.

Данные для управления адресной лентой.

Такой протокол позволяет обойтись для передачи данных одной линией, но требует точности выдержки временных интервалов. Расхождение допускается не более 150 нс. Кроме того, помехозащищенность такой шины очень низкая. Любые помехи достаточной амплитуды могут быть восприняты контроллером, как данные. Это накладывает ограничения на длину проводников от схемы управления. С другой стороны, это дает возможность проверки исправности ленты без дополнительных приборов. Если на светильник подать питание и дотронуться пальцем до контактной площадки шины управления, некоторые светодиоды могут хаотически загораться и гаснуть.

Технические характеристики элементов WS2812B

Для создания систем освещения на основе адресной ленты надо знать важные параметры светоизлучающих элементов.

Потребляемая светильником мощность достаточно высока. Она определяется не только током, необходимым для инициации свечения p-n переходов, но и коммутационными потерями при формировании ШИМ. Для полотна из 15 элементов источник питания и проводники рассчитываются на ток не менее 1 ампера.

Arduino и WS2812B

Популярная в мире платформа Ардуино позволяет создавать скетчи (программы) для управления адресными лентами. Возможности системы достаточно широки, но если их на каком-то уровне перестанет хватать, полученных навыков будет достаточно, чтобы безболезненно перейти на С++ или даже на ассемблер. Хотя начальные знания проще получить на Arduino.

Подключение ленты на базе WS2812B к Arduino Uno (Nano)

На первом этапе достаточно простых плат Arduino Уно или Ардуино Нано. В дальнейшем для построения более сложных систем можно будет использовать более сложные платы. При физическом подключении адресной светодиодной ленты к плате Arduino надо следить за соблюдением нескольких условий:

• из-за низкой помехоустойчивости соединительные проводники линии данных должны быть как можно короче (надо постараться сделать их в пределах 10 см);
• подключать проводник данных надо к свободному цифровому выходу платы Arduino – он потом будет указан программно;
• из-за высокого энергопотребления не надо запитывать ленту от платы – для этой цели предусматриваются отдельные источники питания.

Общий провод питания светильника и Ардуино надо соединить.

Схема подключения ленты WS2812B.

Выбор контроллера для адресной ленты

При выборе SPI контроллера для умных лент нужно рассчитывать не на мощность подсветки, как обычно это делается, а на количество пикселей.

Данные параметр всегда указывается на корпусе изделия.

Что касается выбора мощности блока питания, то здесь ориентируйтесь на следующий показатель. Один светодиод для моделей sw2812b – это примерно 60мА при белом свете.

Считайте их общее количество в ленте, берите запас в 30% и подбирайте подходящий блок.

От блока питания провода подключаются на контроллер, а с другой стороны контроллера запитывается сама лента.

Питание можно подать и напрямую, но наличие контроллера обязательно.

Подключение более 5 метров.

Если вам нужно подключить более 5м умной ленты, то для ее равномерного свечения нельзя просто наращивать подсвету последовательно. Речь здесь идет в первую очередь про питание!

Когда количество пикселей на контроллере позволяет подключить большую длину, вы без проблем стыкуете коннекторы DI и DO между собой. Но вот питание (5В или 12В), все равно придется тянуть отдельно (параллельно).

Есть контроллеры с дополнительными проводами под “лишнее” питание на такой случай.

Нельзя подключать несколько кусков ленты последовательно и при этом подавать на них изначально большее напряжение.

Например, взять три куска ws2812b (5м+5м+5м) и подать на них в самом начале ленты 15 вольт, рассчитывая при этом на последовательное падение напряжения.

В этом случае придется ставить на каждый отрезок по своему контроллеру, да еще каким-то образом гарантировать одинаковое потребление отрезков.

Лента вместо белого светится с оттенком желтоватого или красного цвета.

Скорее всего дело здесь в неправильно подобранном сечение проводов. Всегда берите минимум 1,5мм2.

Недостаток цвета – это первый признак просадки напряжения. Уход в красноту объясняется тем, что для синего и зеленого цветов на чипе 2812b требуется порядка 3,5В, а вот для красного достаточно и 2В.

Поэтому, когда напряжение на светодиодах падает, выключаются зеленые и синие кристаллы, а красный горит до последнего.

Правильная покупка светодиодной ленты на AliExpress.

Что еще можно сказать по сечению проводов? Например, лента 2812 на один диод потребляет порядка 60мА. При длине подсветки в 5 метров ток составит 18 Ампер!

По всем расчетным таблицам для такого тока требуются провода сечением 2,0-2,5мм2. Даже на самой ленте медные дорожки такого сечения не обеспечивают.

Поэтому, если хотите нормального свечения и яркости, даже на стандартные отрезки по 5 метров всегда подключайте питание с обоих концов.

Помимо сечения проводов важное значение играет и качество самих дорожек. Конечно, китайцы вам будут говорить, что у них самая лучшая продукция и никто не жаловался.

Но как это проверить, не покупая изделие? Элементарно – запросите информацию по весу ленты. После этого сравните одинаковые модели от разных производителей.

Так например, у ленты длиной 5м (60 светодиодов на метр) при весе менее 100гр просадки напряжения начинаются уже через 1,5 метра!

Объясняется это очень тонкими медными дорожками или некачественной медью в них.