Адресная светодиодная лента – что это?
Среди всего разнообразия светодиодных лент, адресные (или адресуемые) модели занимают одно из наиболее почётных мест. В предыдущих статьях мы уже рассматривали различные разновидности многоцветных лент, работа которых основана на RGB-кристаллах. Для управления ими используются специальные контроллеры, которые отвечают за включение и выключение определённых цветов, что позволяет создавать требуемые световые комбинации. В свою очередь, адресные модели – это ещё один огромный шаг вперёд для мира светодиодов и микроэлектроники. С их помощью большие массивы LED-элементов даже можно организовывать в целые экраны и световые панно для демонстрации образов и картинок.
Когда типовые светодиодные ленты присоединяются к диммерам или контроллерам, их функционал ограничивается возможностями управляющих устройств и числом разъёмов для подключения. При использовании сторонних микроконтроллеров возможности расширяются, но может появиться проблема их коммутации с несколькими десятками лент или блоков светодиодов. В то время, как у каждого контроллераколичество клемм ограничено, для каждого светодиода требуется как минимум четыре токовывода, а для RGBWи RGBWW – ещё больше. Большая часть из них отвечает за цвета, а последний контакт (группа контактов) является катодом или анодом, в зависимости от разновидности ленты.
Фирменные контроллеры устроены таким образом, чтобы максимально оптимизировать коммутационные процессы. Они оперируют 24-битным сигналом, который состоит из трёх блоков информации по 8 бит – по одному для красного, зелёного и синего цвета. В сигнале также закодирован уровень яркости свечения для определённого оттенка и сдвиг в регистре, позволяющий распознать, к каким именно светодиодам пытается обратиться пользователь. Всё это позволяет соединять множество элементов последовательно, задействуя всего один вывод контроллера.
Адресная светодиодная лента представляет собой набор из LED-элементов, где диод-секция фактически включает в себя мини-контроллер. Это может показаться невероятным, однако внутри каждого подобного светоизлучающего узла на гибкой плате располагается микроскопический контроллер, оснащённый тремя транзисторными выходами. Описанная конструкция делает возможным обращение к ленте не по цвету или группе – теперь можно напрямую взаимодействовать с каждым конкретным полупроводником и ставить перед ним определённые задачи. Зачастую адресные ленты имеют три или четыре контакта: два для питания (к примеру, вольтаж и заземление), а один или два оставшихся – логические, используемые для управления.
Интересные особенности
На Западе такие изделия носят название смарт-лент, что роднит их с высокими технологиями и «Умным домом». Хотя по типу используемых диодов они достаточно близки к общеизвестным светодиодным RGB-лентам, для управления здесь используются иные алгоритмы. Сигнал кодируется по специальному цифровому протоколу, который всегда нуждается в активации. То есть, если потребитель просто подключит изделие в сеть, ничего не произойдёт – проверить его работоспособность и возможности без контроллера не получится. Даже если попытаться в экспериментальных целях прикоснуться к цифровому входу ленты, она воспримет эти случайные помехи как хаотичный управляющий сигнал и в лучшем случае мигнёт случайными секциями. Для полноценного же управления необходимы только команды от отдельного устройства.
Очень важно понимать, что сигнал передаётся по ленте последовательно, от предыдущего элемента к последующему. Из-за этого у неё есть начало и конец, причём на некоторых моделях движение команд даже изображено в виде стрелочек. Очень часто входной контакт маркируется литерами DI («digital input» – «цифровой вход»), выходной – DO («digital output» – цифровой выход). Соответственно, приём команд осуществляет DI, а DO необходим для подключения последующих отрезков ленты и соединения секций.
Одной из самых интересных особенностей адресных лент является принцип прохождения цифрового сигнала. Для его правильного распространения необходимы два провода, а потому только лишь одного контакта, приходящего от контроллера, будет мало. Где же взять второй провод в столь стеснённых условиях? Оказывается, им выступает провод заземления: контакт GND на ленте и соответствующий ему на управляющем устройстве должны быть соединены.
Найдя адресную ленту в магазине, потребители всегда стараются одновременно сэкономить и приобрести как можно более качественный товар. В рассматриваемом контексте под «качеством» будет пониматься яркость, а за неё во многом ответственно количество светоизлучающих компонентов. Бывает так, что на один метр приходится по 144 полупроводника. Если помнить, что в моменты максимально яркого свечения один диод пропускает около 65-70 мА, то с учётом их количества на ленте для такой цепи потребуется блок питания, имеющий ток не менее 10 А. Это весьма значительная величина для мира микроэлектроники, способная загубить немало мелких деталей. Чтобы избежать неприятных последствий, запитывать ленту через контроллер не рекомендуется, потому что в противном случае он попросту быстро перегорит под нагрузкой. Правильнее всего использовать внешние блоки питания любого рода.
Среди особенностей адресных изделий необходимо назвать и негативные. Первой из них будет малая защищённость от условий внешней среды. В отличие от обычных светодиодных лент с IP65 или IP68, такие модели гораздо хуже себя чувствуют на открытом воздухе. Начиная с температуры около -12°С, находящийся на морозе контроллер будет заметно подтормаживать, а с усилением стужи и вовсе выйдет из строя. Таким образом, помещать его даже при наружном монтаже ленты лучше всего где-нибудь в помещении.
Вторая неприятная особенность связана с типичной электрической проблемой – способом подключения проводников. Последовательная коммутация всегда проигрывает параллельной. При выходе из строя одного светодиода вслед за ним перестанут срабатывать и остальные. Причём дело даже не в питании как таковом: как мы указывали ранее, регистр сдвига попросту не будет способен передавать адресную информацию дальше.
Применение смарт-лент
Подобные разновидности лент имеют самую обширную сферу применения: их можно использовать и в быту, и для подсветки автомобиля, и в рекламных целях. Следует понимать, что в подавляющем большинстве случаев адресные модели выступают исключительно как дополнительный источник света и декоративный элемент. До определённой степени это вызывает у потребителей несколько снисходительное отношение к ним. Впрочем, такое мнение целиком оправдано: крайне сложно придумать серьёзную отрасль человеческой деятельности, где смарт-лента была бы строго незаменимой.
В домашних условиях она при всём многообразии цветов не может заменить люстру или обычный светильник, хотя и смотрится в интерьере гораздо более интересно. Чаще всего внутри жилых помещений такие изделия используются в качестве элемента роскоши – в домах состоятельных людей, готовых выложить немалые деньги за подобные развлечения. Наиболее удачно такая динамическая подсветка смотрится в частных домах, где перекрытия выше, чем в квартирах. Благодаря монтажу изделий за карниз можно устроить скрытую подсветку потолка не только всеми цветами радуги с синхронным переливом, но и создать видимость движения светового луча.
Кроме того, смарт-ленты всё чаще принимают участие в создании инсталляций современных представителей искусства. Они помогают имитировать водопады, движение механического транспорта или трёхмерных моделей без фактического перемещения экспонатов и т.д. Для того, чтобы создать алгоритм работы ленты, достаточно обладать базовыми навыками программирования и иметь возможность подключать разные типы микроконтроллеров. В наше время распространение подобных устройств привело к тому, что для многих визуально интересных приёмов программный код контроллеров может быть легко найден в интернете.
Существует очень много идей для отдельных целей в жилище. Например, наружная подсветка аквариума при помощи смарт-ленты превратит даже небольшой резервуар в интересный элемент интерьера, а если в квартире потребителя установлен крупный аквариум, то здесь вообще открывается простор для фантазии. Также популярным является решение задействовать подобные изделия для освещения телевизоров или мониторов с тыльной стороны. Общеизвестно, что подолгу смотреть на экран в условиях полумрака вредно для человеческих глаз, а потому создать локальный световой фон будет очень неплохой идеей. Более того, для мягкой аккомодации зрения динамические переходы света также весьма полезны. Главное – не переборщить со скоростью движения луча или смены оттенков. При оборудовании такой подсветки лента помещается на пластиковый кожух монитора или телевизора, освещая при этом ближайшую стену и пространство вокруг себя. В результате отражённый свет рассеивается, позволяя сделать работу, просмотр фильмов или новостей более комфортным.
Обычному человеку увидеть адресную ленту проще всего в витринах магазинов и на ночных вывесках. Они задействуются для привлечения внимания потенциальных покупателей, динамической смены яркости и цвета свечения, а также имитации бегущих огоньков. Последний приём является одним из наиболее классических и знаком каждому: на здании укрепляется большой указатель с подсвечиваемой стрелкой. На ней последовательно загораются диоды, всё время меняя свой цвет. Во многих вывесках старого типа всё ещё применяются небольшие лампочки, а наиболее современные уже полностью перешли на светодиоды.
Адресная лента в сфере рекламы является прямым конкурентом гибкому неону. Оба эти типа светодиодной продукции позволяют ярко и качественно подсвечивать объекты разных форм, однако каждый имеет свой недостаток, являющийся ключевым преимуществом другого. Так, светодиодный неон пока что не может похвастаться той же степенью управляемости свечением, как умная лента, из-за чего проигрывает в богатстве световых картин, доступных для реализации. Вместе с тем, на его стороне механическая прочность и морозоустойчивость. Для работы гибкого неона нет необходимости прибегать к использованию дополнительных питающих модулей, преобразователей и контроллеров. Даже для моделей светодиодного неона, который работает при 12 В постоянного тока, потребуется лишь соответствующий блок питания. Важно, чтобы последний имел надлежащую защиту и эффективно охлаждался при работе. В то же время, умные ленты достаточно «нежны»: из-за богатого функционала они боятся электрических перегрузок, не имеют такой же защиты, как модели попроще, и требуют для работы не только качественный контроллер необходимой маркировки, но и отдельный блок питания.
Крайне распространено применение смарт-изделий в автомобильной сфере. Всё больше автолюбителей придумывают интересные концепты, чтобы превратить своего железного коня в произведение искусства или просто необычно его украсить. Например, проще всего монтируется переливающаяся разными цветами лента, которая «бежит» по боковой части машины от капота к багажнику через весь кузов, подчёркивая очертания транспортного средства. Также нередко можно заметить подсветку днища или дверей машины, особенно в той области, где придётся ступить человеку, покидая салон. Таким образом, подсветка одновременно выполняет не только декоративную, но и вполне полезную миссию.
Кроме того, автомобилисты нередко придумывают, каким образом усовершенствовать поворотные огни. Например, на заднюю часть кузова устанавливают отрезок ленты, который светит в направлении предстоящего поворота – в одну или другую сторону, дублируя сигнал поворотников. Мало того, что это эффектно выглядит, так ещё и позволяет другим участникам дорожного движения своевременно и верно понимать предстоящий манёвр автомобиля. Опять-таки, декоративный элемент играет вполне понятную утилитарную роль и способствует повышению безопасности на дорогах.
Светодиодные ленты RGB, RGBW и RGBWW
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.
Набор GyverKIT Лента есть в нашем Arduino наборе GyverKIT (1 метр), а в документации к набору есть краткий гайд по работе с адресной лентой на Arduino при помощи библиотеки FastLED × Закрыть это предупреждение.
КУПИТЬ АДРЕСНУЮ ЛЕНТУ
Лента WS2812
Гибкий профиль
Гирлянда
Полоски
Кольца
Матрицы
- Black PCB / White PCB — цвет подложки ленты, чёрная / белая
- 1m/5m — длина ленты в метрах
- 30/60/74/96/100/144 — количество светодиодов на 1 метр ленты
- IPXX – влагозащита
- IP30 лента без влагозащиты
- IP65 лента покрыта силиконом
- IP67 лента полностью в силиконовом коробе
ТИПЫ АДРЕСНЫХ ЛЕНТ
Сейчас появилось несколько разновидностей адресных светодиодных лент, они основаны на разных светодиодах. Рассмотрим линейку китайских чипов с названием WS28XX.
Чип Напряжение Светодиодов на чип Кол-во дата-входов Купить в РФ WS2811 12-24V 3 1 30 led, 60 led WS2812 3.5-5.3V 1 1 30 led, 60 led, 144 led WS2813 3.5-5.3V 1 2 (дублирующий) 30 led, 60 led WS2815 9-13.5V 1 2 (дублирующий) 30 led, 60 led WS2818 12/24V 3 2 (дублирующий) 60 led У двухпиновых лент из линейки WS28XX достаточно подключить к контроллеру только пин DI, пин BI подключать не нужно. При соединении кусков ленты нужно соединять все пины!
WS2811 (WS2818) и WS2812
Сейчас популярны два вида ленты: на чипах WS2812b и WS2811 (и новая WS2818). В чём их разница? Чип WS2812 размещён внутри светодиода, таким образом один чип управляет цветом одного диода, а питание ленты – 5 Вольт. Чип WS2811 и WS2818 размещён отдельно и от него питаются сразу 3 светодиода, таком образом можно управлять цветом только сегментами по 3 диода в каждом. А вот напряжение питания у таких лент составляет 12-24 Вольта!
ЧТО ТАКОЕ АДРЕСНАЯ ЛЕНТА
Итак, данный гайд посвящен адресной светодиодной ленте, я решил сделать его познавательным и подробным, поэтому дойдя до пункта “типичные ошибки и неисправности” вы сможете диагностировать и успешно излечить косорукость сборки даже не читая вышеупомянутого пункта. Что такое адресная лента? Рассмотрим эволюцию светодиодных лент.
Обычная светодиодная лента представляет собой ленту с напаянными светодиодами и резисторами, на питание имеет два провода: плюс и минус. Напряжение бывает разное: 5 и 12 вольт постоянки и 220 переменки. Да, в розетку. Для 5 и 12 вольтовых лент нужно использовать блоки питания. Светит такая лента одним цветом, которой зависит от светодиодов.
RGB светодиодная лента. На этой ленте стоят ргб (читай эргэбэ – Рэд Грин Блю) светодиоды. Такой светодиод имеет уже 4 выхода, один общий +12 (анод), и три минуса (катода) на каждый цвет, т.е. внутри одного светодиода находится три светодиода разных цветов. Соответственно такие же выходы имеет и лента: 12, G, R, B. Подавая питание на общий 12 и любой из цветов, мы включаем этот цвет. Подадим на все три – получим белый, зелёный и красный дадут жёлтый, и так далее. Для таких лент существуют контроллеры с пультами, типичный контроллер представляет собой три полевых транзистора на каждый цвет и микроконтроллер, который управляет транзисторами, таким образом давая возможность включить любой цвет. И, как вы уже поняли, да, управлять такой лентой с ардуино очень просто. Берем три полевика, и ШИМим их analogWrit’ом, изи бризи.
Адресная светодиодная лента, вершина эволюции лент. Представляет собой ленту из адресных диодов, один такой светодиод состоит из RGB светодиода и контроллера. Да, внутри светодиода уже находится контроллер с тремя транзисторными выходами! Внутри каждого! Ну дают китайцы блэт! Благодаря такой начинке у нас есть возможность управлять цветом (то бишь яркостью r g b) любого светодиода в ленте и создавать потрясающие эффекты. Адресная лента может иметь 3-4 контакта для подключения, два из них всегда питание (5V и GND например), и остальные (один или два) – логические, для управления.
Лента “умная” и управляется по специальному цифровому протоколу. Это означает, что если просто воткнуть в ленту питание не произойдет ровным счётом ничего, то есть проверить ленту без управляющего контроллера нельзя. Если вы потрогаете цифровой вход ленты, то скорее всего несколько светодиодов загорятся случайными цветами, потому что вы вносите случайные помехи, которые воспринимаются контроллерами диодов как команды. Для управления лентой используются готовые контроллеры, но гораздо интереснее рулить лентой вручную, используя, например, платформу ардуино, для чего ленту нужно правильно подключить. И вот тут есть несколько критических моментов:
ОСОБЕННОСТИ ПОДКЛЮЧЕНИЯ
1) Команды в ленте передаются от диода к диоду, паровозиком. У ленты есть начало и конец, направление движение команд на некоторых моделях указано стрелочками. Для примера рассмотрим ws2812b, у нее три контакта. Два на питание, а вот третий в начале ленты называется DI (digital input), а в конце – DO (digital output). Лента принимает команды в контакт DI! Контакт DO нужен для подключения дополнительных кусков ленты или соединения матриц.
2) Если в схеме возможна ситуация, при которой на ленту не будет подаваться питание 5V, но будет отправляться сигнал с микроконтроллера – лента начнёт питаться от дата-пина. В этом случае может сгореть как первый светодиод в ленте, так и пин контроллера. Не испытывайте удачу, поставьте резистор с сопротивлением 200-500 Ом. Точность резистора? Любая. Мощность резистора? Любая. Да, даже 1/4.
2.1) Если между лентой и контроллером (Arduino) большое расстояние, т.е. длинные провода (длиннее 50 см), то сигнальный провод и землю нужно скрутить в косичку для защиты от наводок, так как протокол связи у ленты достаточно скоростной (800 кГц), на него сильно влияют внешние наводки, а экранирование земляной скруткой поможет этого избежать. Без этого может наблюдаться такая картина: лента не работает до тех пор, пока не коснёшься рукой сигнального провода.
2.2) При подключении ленты к микроконтроллерам с 3.3V логикой (esp8266, ESP32, STM32) появляется проблема: лента питается от 5V, а сигнал получает 3.3V. В даташите указана максимальная разница между питанием и управляющим сигналом, если её превысить – лента не будет работать или будет работать нестабильно, с артефактами. Для исправления ситуации можно:
3) Самый важный пункт, который почему то все игнорируют: цифровой сигнал ходит по двум проводам, поэтому для его передачи одного провода от ардуины мало. Какой второй? Земля GND. Контакт ленты GND и пин GND Ардуино (любой из имеющихся) должны быть обязательно соединены. Смотрим два примера.
4) Питание. Один цвет одного светодиода при максимальной яркости кушает 12 миллиампер. В одном светодиоде три цвета, итого ~36 мА на диод. Пусть у вас есть метр ленты с плотностью 60 диод/метр, тогда 60*36 = 2.1 Ампера при максимальной яркости белого цвета, соответственно нужно брать БП, который с этим справится. Также нужно подумать, в каком режиме будет работать лента. Если это режимы типа «радуга», то мощность можно принять как половину от максимальной. Подробнее о блоках питания, а также о связанных с ними глюках читай здесь.
5) Продолжая тему питания, хочу отметить важность качества пайки силовых точек (подключение провода к ленте, подключение этого же провода к БП), а также толщину проводов. Как показывает мой опыт, брать нужно провод сечением минимум 1.5 квадрата, если нужна полная яркость. Пример: на проводе 0.75 кв.мм. на длине 1.5 метра при токе 2 Ампера падает 0.8 вольта, что критично для 5 вольт питания. Первый признак просадки напряжения: заданный программно белый цвет светит не белым, а отдаёт в жёлтый/красный. Чем краснее, тем сильнее просело напряжение!
6) Мигающая лента создаёт помехи на линию питания, а если лента и контроллер питаются от одного источника – помехи идут на микроконтроллер и могут стать причиной нестабильной работы, глюков и даже перезагрузки (если БП слабый). Для сглаживания таких помех рекомендуется ставить электролитический конденсатор 6.3V ёмкостью 470 мкФ (ставить более ёмкий нет смысла) по питанию микроконтроллера, а также более “жирный” конденсатор (1000 или 2200 мкФ) на питание ленты. Ставить их необязательно, но очень желательно. Если вы заметите зависания и глюки в работе системы (Ардуино + лента + другое железо), то причиной в 50% является как раз питание.
7) Слой меди на ленте не очень толстый (особенно на модели ECO), поэтому от точки подключения питания вдоль ленты напряжение начинает падать: чем больше яркость, тем больше просадка. Если нужно сделать большой и яркий кусок ленты, то питание нужно дублировать медным проводом 1.5 (или больше, надо экспериментировать) квадрата через каждый метр.
КАК ДЕЛАТЬ НЕЛЬЗЯ
Как мы уже поняли, для питания ленты нужен источник 5 Вольт с достаточным запасом по току, а именно: один цвет одного качественного светодиода на максимальной яркости потребляет 0.012 А (12 мА), соответственно весь светодиод – 0.036 А (36 мА) на максимальной яркости. У китайцев есть “китайские” ленты, которые потребляют меньше и светят тускло. Я всегда закупаюсь в магазине BTF lighting (ссылки в начале статьи), у них ленты качественные. Я понимаю, что порой очень хочется запитать ленту напрямую от Ардуино через USB, либо используя бортовой стабилизатор платы. Так делать нельзя. В первом случае есть риск выгорания защитного диода на плате Arduino (в худшем случае – выгорания USB порта), во втором – синий дым пойдёт из стабилизатора на плате. Если всё-таки очень хочется, есть два варианта:
- Не подключать больше количества светодиодов, при котором ток потребления будет выше 500 мА, а именно 500/32 ~ 16 штук
- Писать код на основе библиотеки FastLED, где можно ограничить ток специальной функцией. НО! В случае отключения пина Din от источника сигнала есть риск случайного включения ленты, и никакие программные ограничения не спасут от выгорания железа.
Вы наверное спросите: а как тогда прошивать проект с лентой? Ведь судя по первой картинке так подключать нельзя! Оч просто: если прошивка не включает ленту сразу после запуска – прошивайте. Если включает и есть риск перегрузки по току – подключаем внешнее питание на 5V и GND.
ПОДКЛЮЧЕНИЕ 12V ЛЕНТ
Если вы вдруг купили ленту на чипах WS2811/15/18, подключить её можно вот по этим двум схемам. Но следует помнить, что в прошивке нужно указать втрое меньшее количество светодиодов, так как каждый чип на этой ленте управляет тремя диодами, задаёт им один и тот же цвет!
ОТ ЧЕГО ПИТАТЬ ЛЕНТУ
Сетевые источники питания:
- Адаптер 12V 2A – купить в РФ
- Адаптер 12V 6A – купить в РФ
- Адаптер 5V 3A – купить в РФ
- Блок питания 5V 12A – купить в РФ
- Блок питания 5V 20A – купить в РФ
- Блок питания 5V 40A – купить в РФ
- Мощные блоки питания aliexpress, aliexpress, искать
- Блоки питания aliexpress, aliexpress, искать
Самый простой и понятный вариант – мощный блок питания на 5 Вольт. Если рядом есть источник постоянки 12 Вольт – можно взять понижайку и настроить её на 5 Вольт. Но часто возникает желание сделать “беспроводной” девайс с бортовым источником питания. Как быть в этом случае? Согласно даташиту на WS2812b светодиод будет работать от напряжения 3.5-5.5 Вольт, собственно как и сама Arduino. Помним, что при питании ленты от напряжения ниже 5 Вольт будет уменьшаться максимальная яркость. Отсюда имеем следующие варианты:
- Powerbank 5V – берём провод с USB штекером и подключаем по схемам выше. Через Ардуино не питаем, нельзя. Ёмкость паурбанков очень высокая, сами знаете. По току обычно можно снять 2 Ампера, есть паурбанки на 3 А
- Батарейки – можно взять обычные АА батарейки, 3 штуки полностью заряженных (дадут 4,5 Вольт), либо 4 штуки чуть разряженных (дадут 5.5 Вольт). Ёмкость батареек очень небольшая. По току можно снять 1-2 Ампера (алкалин, литий. Солевые сразу в помойку)
- Никелевые аккумуляторы – имеют напряжение ~1.4В после зарядки, можно смело поставить 4 штуки (~5.5 Вольт). Ёмкость сборки весьма достойная (до 2700 ма*ч), по току можно снять 2-3 Ампера
- Литиевые аккумуляторы – напряжение в процессе разряда меняется с 4.2 до 3.0 Вольт, значит ленту можно питать, но светить будет на 10-30% менее ярко. Также нельзя забывать следить за напряжением, литий боится переразряда. Ёмкость – параллельно можно поставить много банок, по току – с обычных банок можно снять 3 Ампера (если стоят в параллель – то с каждой)
Вот здесь описаны проблемы дешёвых блоков питания и как с ними бороться.
- Литиевый акум + повышайка – отличный способ сохранить полную яркость при небольшом количестве светодиодов, у китайцев есть куча повышаек с лития (3-4.2В) до 5 Вольт с максимальным током до 2 Ампер. Считай тот же powerbank, но можно более компактно разместить
ПОЧЕМУ НЕ РАБОТАЕТ?
Убедись, что земля ленты соединена с землёй ардуино КАК НА СХЕМЕ
- Убедись, что сигнальный провод идёт в начало ленты (контакт DI) КАК НА СХЕМЕ
- Убедись, что не перепутал 5в и GND. КАК НА СХЕМЕ
- Цвет отдаёт в красный? У тебя слабый БП, некачественная пайка линии питания или слишком тонкие провода питания
- Подключил без резистора и теперь не работает даже с резистором? Пин ардуино отбросил ласты, подключай в другой
- Лента глючит и иногда показывает артефакты? У вас беды с питанием, читать гайд на форуме.
УПРАВЛЕНИЕ С ARDUINO
Для управления лентой можно выделить четыре библиотеки: microLED, FastLED, Adafruit NeoPixel и LightWS2812, из всех трёх рекомендую FastLED и microLED.
- FastLED обладает гигантским набором инструментов и позволяет делать сложные эффекты, краткий гайд и частичная документация на русском языке есть на сайте набора GyverKIT.
- microLED – моя библиотека, она гораздо проще, имеет подробнейшую документацию на русском языке, занимает меньше места в памяти Ардуино, а также обновляет ленту быстрее FastLED.
Ниже привожу примеры кода с использованием разных библиотек.
Бегущая радуга (microLED)
#define STRIP_PIN 2 // пин ленты #define NUMLEDS 100 // кол-во светодиодов #include // подключаем библу microLED < NUMLEDS, STRIP_PIN, -1, LED_WS2812, ORDER_GRB >strip; void setup() < strip.setBrightness(60); // яркость >void loop() < static byte counter = 0; for (int i = 0; i < NUMLEDS; i++) < strip.set(i, mWheel8(counter + i * 255 / NUMLEDS)); // counter смещает цвет >counter += 3; // counter имеет тип byte и при достижении 255 сбросится в 0 delay(30); // 30 кадров в секунду >
Бегущая радуга (FastLED)
#define NUM_LEDS 144 #include "FastLED.h" #define PIN 6 CRGB leds[NUM_LEDS]; byte counter; void setup() < FastLED.addLeds(leds, NUM_LEDS).setCorrection( TypicalLEDStrip ); FastLED.setBrightness(50); pinMode(13, OUTPUT); > void loop() < for (int i = 0; i < NUM_LEDS; i++ ) < // от 0 до первой трети leds[i] = CHSV(counter + i * 2, 255, 255); // HSV. Увеличивать HUE (цвет) // умножение i уменьшает шаг радуги >counter++; // counter меняется от 0 до 255 (тип данных byte) FastLED.show(); delay(5); // скорость движения радуги >
Полное руководство по адресуемой светодиодной ленте
Из-за простоты установки, энергоэффективности и низких эксплуатационных расходов, Светодиодные полосы широко используются в мебели, автомобилестроении, рекламе, освещении, кораблях, барах и других отраслях промышленности. Особенно, когда вам нужно решение для динамического освещения, хорошим выбором будут светодиодные ленты. Светодиодные ленты имеют разные цвета, такие как красный, зеленый, синий, RGB и т. д. Их можно установить практически в любом месте. Очень сложно найти другое световое решение, конкурирующее со светодиодными лентами.
Адресные светодиодные ленты поднять планку на совершенно новый уровень. Они дают вам больше возможностей и больше отличных световых эффектов, таких как бегущие погони, плавные затухания, следы метеоров и многое другое. Вы даже можете создавать свои световые эффекты с помощью системы управления. Проблема в том, что нужно знать, как правильно выбрать адресную светодиодную ленту.
Если вы еще не знаете, как правильно выбрать адресную светодиодную ленту, не волнуйтесь. Читайте дальше, чтобы узнать все, что вам нужно знать об адресных светодиодных лентах.
Содержание Спрятать
Что такое адресная светодиодная лента?
Индивидуальная адресная светодиодная лента, также называемая цифровой светодиодной лентой, пиксельной светодиодной лентой, волшебной светодиодной лентой или светодиодной лентой цвета мечты, представляет собой светодиодную ленту с управляющими ИС, которые позволяют управлять отдельными светодиодами или группами светодиодов. Вы можете управлять определенной частью светодиодной ленты, поэтому она называется «адресной».
Как работает адресная светодиодная лента?
Надлежащее функционирование адресной светодиодной ленты достигается за счет совместной работы пяти основных компонентов. Они включают
Микросхемы интегральных схем (ИС)
FPCB (гибкая печатная плата)
Каждая группа светодиодов имеет микросхему интегральной схемы, и эта микросхема интегральной схемы управляет изменением цвета и яркости этой группы светодиодов. По этой причине вы можете управлять определенной группой светодиодов по отдельности. Контроллеры, используемые для управления адресными светодиодными лентами, также уникальны тем, что, в отличие от обычных RGB-контроллеров, они, как правило, имеют канал данных, а некоторые даже имеют канал синхронизации. Традиционные контроллеры RGB имеют контакты R, G, B и +, соответствующие полосам RGB.
Таким образом, рабочий процесс адресной светодиодной ленты выглядит следующим образом.
При переключении питания ток проходил через светодиоды, в результате чего светодиоды загорались с настройками по умолчанию.
Для создания эффекта необходимо ввести на контроллере команду для управления изменением цвета и яркости определенной группы светодиодов.
Затем контроллер передает соответствующие сигналы микросхемам этих светодиодов, которые выполняют команду для управления изменением цвета и яркости светодиодов.
Для чего используются адресные светодиодные ленты?
Украшение освещения
Адресные светодиодные ленты могут широко использоваться в КТВ, барах, спортзалах и т.д.Фасады зданий Освещение
Адресные светодиодные ленты можно использовать на фасадах высотных зданий, на мостах и т.д.Освещение для особых событий
Адресные светодиодные ленты можно использовать на Рождество, концерты и т. д.Домашнее освещение
Адресные светодиодные ленты можно использовать для украшения домашней обстановки и создания праздничной и уютной атмосферы.
Тип адресной светодиодной ленты?
Адресные светодиодные ленты делятся на две основные категории: Адресная светодиодная лента DMX512 и Адресная светодиодная лента SPI.
Адресная светодиодная лента DMX512
DMX512 расшифровывается как цифровое мультиплексирование 512. Это означает, что 512 каналов управляются в цифровом виде через 1 кабель передачи данных. DMX512 — это стандарт для сетей цифровой связи, которые обычно используются для управления освещением и эффектами. Первоначально он был задуман как стандартизированный метод управления диммерами сценического освещения, которые до DMX512 использовали различные несовместимые проприетарные протоколы.
Общие модели ИС с адресуемой светодиодной лентой SPI с функцией возобновления точки останова: WS2813, WS2815B, CS2803, CS8812B, WS2818, TM1914, CS8208
Общие модели ИС с адресной светодиодной лентой SPI без функции возобновления точки останова: WS2812B, SK6812, SK9822, APA102, WS2801, WS2811, UCS1903, TM1814, TM1812, CS6816, CS6814, LPD8806Распространенные модели микросхем с тактовым каналом: SK9822, APA102, WS2801, LPD8806.
Общие модели микросхем без тактового канала: WS2812B, WS2813, WS2815B, SK6812, CS2803, CS8812B, WS2811, WS2818, UCS1903, TM1814, TM1914, TM1812, CS8208, CS6816, CS6814Скачать спецификацию ИС
Светодиоды Плотность
Плотность светодиодов относится к количеству светодиодов на один метр адресных светодиодных лент. Чем выше плотность светодиодов, тем более равномерный свет, выше яркость и отсутствие световых пятен.
Ранг IP
IP-код или код защиты от проникновения определяется в стандарте IEC 60529, который классифицирует и оценивает степень защиты, обеспечиваемую механическими и электрическими корпусами, от проникновения внутрь, пыли, случайного контакта и воды. Он опубликован в Европейском Союзе CENELEC как EN 60529.
Если вам необходимо установить адресные светодиодные ленты на открытом воздухе, вам необходимо использовать адресные светодиодные ленты со степенью защиты IP65 или выше. Однако для установок, которые погружаются в воду на короткое время, более безопасным будет IP67 или даже IP68.
Как подключить адресную светодиодную ленту?
Прежде чем управлять адресной светодиодной лентой DMX512, вам необходимо использовать «программу записи адреса», предоставленную производителем ИС, для установки адреса dmx512 в ИС DMX512. Вам нужно только один раз установить адрес dmx512, и микросхема DMX512 сохранит данные, даже если питание отключено. Пожалуйста, проверьте, как установить адрес dmx512 видео ниже:
Адресная светодиодная лента с внешней микросхемой SPI
Адресная светодиодная лента с тактовым каналом SPI IC
С функцией возобновления передачи с прерыванием Адресная светодиодная лента SPI IC
Схема подключения адресной светодиодной ленты DMX512
Нажмите здесь чтобы проверить высококачественную схему подключения DMX512 в формате PDF
Адресная светодиодная лента SPI со схемой подключения только канала данных
Светодиодная лента с адресацией SPI и только каналом данных и каналом синхронизации
Адресная светодиодная лента SPI с каналом только данных и каналом возобновления перерыва
Как управлять адресной светодиодной лентой?
Вы можете управлять адресными светодиодными лентами dmx512 через контроллер dmx512 или мастер dmx512.
Точно так же вы можете управлять светодиодными лентами с SPI-адресацией через SPI-контроллер.
Как настроить адресную светодиодную ленту для ваших проектов освещения?
Шаг 1: Вы должны иметь приблизительное представление о том, какой световой эффект вам нужен, а затем всесторонне подумать, чтобы указать свои требования. Чем больше, тем лучше. Это облегчит вам общение с китайскими производителями светодиодных лент.
Шаг 2: Свяжитесь с некоторыми китайскими производителями светодиодных лент, скажите им, что вам нужно, а в идеале придумайте чертежи, показывающие, насколько велика площадь, где должна быть установлена светодиодная лента и какой световой эффект вы хотите получить. Что касается световых эффектов, я бы посоветовал вам зайти на YouTube, найти несколько существующих примеров и поделиться ими с производителем, а они лучше знают, что вам нужно. Короче говоря, вы хотите предоставить производителю светодиодной ленты как можно больше подробностей.
Шаг 3: Когда торговый представитель китайского производителя получит ваши точные требования, он обсудит с инженером-электриком и определит, сколько светодиодных лент необходимо, а также сколько светодиодных контроллеров и сколько светодиодных блоков питания.
Шаг 4: затем продавец обсудит, как реализовать ваш световой эффект с дизайнером освещения или программистом, который в настоящее время в основном использует платформы LedEdit или Madrix. Учитывая, что не многие производители светодиодных лент в Китае могут предложить услуги по проектированию освещения, не говоря уже о том, что лишь немногие могут программировать на основе программного обеспечения Madrix. Вам может понадобиться немного терпения, чтобы наконец найти китайского производителя светодиодов, который может предложить эту услугу программирования.
Шаг 5: продавец обсудит с вами дополнительные детали, а затем назовет цену. После подтверждения туда и обратно вы передаете заказ китайскому производителю светодиодной ленты.
Шаг 6: После завершения производства производитель отправляет вам всю партию.
Шаг 7: вам нужно будет нанять несколько экспертов или электриков для установки светодиодных лент по индивидуальному заказу. Поскольку все рассчитывается на основе предоставленной информации о месте проекта, производитель светодиодной ленты в Китае обычно разрабатывает и предоставляет вам схему подключения для установки. Поэтому следуйте инструкциям, чтобы завершить работу.
Шаг 8: Монтаж и пуско-наладка освещения. Обратите внимание, что только несколько производителей светодиодных лент в Китае могут предложить эту услугу, отправив своих инженеров на ваш объект для выполнения всей работы.
Где купить адресную светодиодную ленту?
Адресные светодиодные ленты намного сложнее обычных светодиодных лент. Вот почему выбор правильного производителя адресных светодиодных лент является более сложной задачей. Вы можете найти производителя адресных светодиодных лент следующими способами.
- Амазонка
- Алибаба
- Найдите завод по производству светодиодных лент на выставках или Google
Книга образцов светодиодных лент
Часто задаваемые вопросы
Адресная светодиодная лента — это светодиодная лента с управляющими ИС, которые позволяют управлять отдельными светодиодами или группами светодиодов. Вы можете управлять определенной частью светодиодной ленты, поэтому она называется «адресной». Адресная светодиодная лента также называется цифровой светодиодной лентой, пиксельной светодиодной лентой, волшебной светодиодной лентой или светодиодной лентой цвета мечты.
Для управления адресными светодиодными лентами необходимо использовать контроллер DMX или SPI.
Адресная светодиодная лента получает инструкции от контроллера DMX или SPI, а затем микросхема адресной светодиодной ленты изменяет цвет или яркость светодиода в соответствии с инструкциями.
Подключите кабель данных адресной светодиодной ленты к контроллеру, а кабель питания к драйверу светодиодов.
Шаг 1: Проверьте, есть ли на печатной плате светодиодной ленты черные микросхемы, а печатная плата отмечена стрелкой. Следует отметить, что некоторые микросхемы встроены в светодиодную лампу, но вы можете увидеть маленькую черную точку внутри светодиодной лампы.
Шаг 2: Проверьте количество контактных площадок и печатных меток на печатной плате. Светодиодные ленты с адресацией SPI, с 3 или 4 контактными площадками, напечатанными как GND, DO (DI), + или GND, DO (DI), BO (BI), +. Адресные светодиодные ленты DMX имеют 5 контактных площадок для пайки, обозначенных как +, P, A, B, GND.
Шаг 3: Подключите контроллер для проверки светодиодной ленты. Адресные светодиодные ленты, светодиоды в разных положениях могут иметь разный цвет.
Самая яркая адресуемая светодиодная лента — белая адресная светодиодная лента SMD2835.
Адресные RGB-светодиоды имеют микросхемы, и вы можете управлять определенной частью адресуемых RGB-светодиодов по отдельности.
Неадресуемые RGB-светодиоды не имеют микросхемы, вы не можете управлять частью адресуемых RGB-светодиодов по отдельности, вы можете управлять только всеми неадресуемыми RGB-светодиодами одновременно.
Адресные RGB-светодиоды имеют микросхемы, и вы можете управлять определенной частью адресуемых RGB-светодиодов по отдельности.
Неадресуемые RGB-светодиоды не имеют микросхемы, вы не можете управлять частью адресуемых RGB-светодиодов по отдельности, вы можете управлять только всеми неадресуемыми RGB-светодиодами одновременно.
1. Возможно, количество пикселей, установленное контроллером, неверно или превышает максимальное количество пикселей, поддерживаемое контроллером.
2. Возможно, сломалась адресная светодиодная лента.
ИС на светодиодной ленте и контроллере.
Светодиодная лента DMX512 и светодиодная лента SPI.
Адресный RGB лучше.
Поскольку адресуемый RGB более гибкий, он позволяет добиться большего количества световых эффектов.
Светодиодная лента Pixel представляет собой световую полосу с ИС, которая позволяет управлять каждым светодиодом или частью светодиодной ленты по отдельности. Каждая отдельно контролируемая единица также называется пикселем.
Цифровая светодиодная лента — это разновидность светодиодной ленты с ИС, один светодиод или одна группа светодиодов могут независимо менять цвет. Цифровые светодиодные полосы могут изменять цвет, например, бегущую воду или скачки.
WS2812B — продукт нового поколения, разработанный на основе WS2812. Он не только наследует все превосходные качества WS2812, но также улучшает ИС от внешней механической компоновки до внутренней структуры, дополнительно повышая стабильность и эффективность.
ВС2811 WS2812B Тип IC Внешняя микросхема Встроенная ИС напряжение 12 DC 5 DC Pixel 3 светодиода / пиксель 1 светодиод / пиксель Один вывод данных Arduino может управлять 300 светодиодами WS2812B.
Да, большинство светодиодных лент WS2812B имеют конденсаторы.
Протокол WS2812B, пожалуйста, проверьте данные.
Да, WS2811 еще называют NeoPixel.
16 мА на микросхему, для 12 В, 0.192 Вт на срез.
RGBIC лучше. Потому что вы можете индивидуально управлять светодиодом или определенной частью RGBIC для достижения более сложных световых эффектов.
RGBW лучше, потому что RGBW имеет отдельный белый свет, это настоящий белый свет.
Да, вы можете разрезать светодиодную ленту RGBIC по линии реза.
Да, ты можешь. Просто соедините полосы RGBIC с помощью пайки или с помощью быстроразъемных разъемов без пайки.
Да, RGBIC также называют цветом мечты.
RGBIC имеет ИС, которые позволяют вам изменять цвета, но вы можете управлять каждым светодиодом или частью светодиода по отдельности для более динамичных световых эффектов, таких как погоня, падающие звезды и радужные огни. RGBW может одновременно менять цвета только на одной полосе.
IC означает независимый контроль.
Заключение
Прочитав эту статью, я полагаю, что вы знакомы с адресные светодиодные ленты и знаем, как выбрать подходящую адресную светодиодную ленту. LEDYi — профессионал Светодиодные полосы света, светодиодные ленты и светодиодные неоновые огни производитель в Китае. Мы предлагаем индивидуальные решения, услуги OEM и ODM. Оптовики, дистрибьюторы, дилеры, трейдеры и агенты могут покупать у нас оптом.
Адресные светодиоды и светодиодные ленты — как устроены и работают, подключение и управление
Начнем с того, что в обычной светодиодной ленте, независимо от того одноцветная она или RGB, все светодиоды ленты питаются и светятся одновременно, поскольку все они получают питание параллельно от одного источника, драйвера, который работает по своему алгоритму, реализуемому непосредственно внутри драйвера, и просто подает питание сразу на всю ленту, по сути — на все параллельно подключенные к нему светодиоды.
Адресная светодиодная лента, в отличие от обычной, содержит так называемые адресные светодиоды. Это значит, что каждый светодиод хотя и получает питание параллельно от общего источника, включается каждый светодиод по индивидуальной команде, и значит, на каждом светодиоде можно получить собственный уникальный оттенок, один из 255 3 = 16581375 возможных.
В отличие от светодиодной RGB-ленты, в которой все светодиоды одинаково реагируют на сигнал с RGB-контроллера, в адресной LED-ленте каждый светодиод получает индивидуальную команду управления
Каждый светодиод в адресной ленте имеет свой уникальный адрес, по которому драйвер обращается к нему при помощи трехбитной команды. Команды отправляются в линию последовательно, для этого служит третий на ленте провод «DATA INPUT».
Возле каждого светодиода на адресной ленте установлен свой микрочип. Сегодня очень распространены адресные ленты с ШИМ-чипами WS2811.
Корпуса микрочипов DIP-8 либо SOP-8. Каждый чип имеет три выхода — каждый на свой цвет, вход передачи данных, выход передачи данных, вывод питания, вход установки режима и общий вывод.
Есть ленты с питанием чипов 5 вольт, но наиболее часто встречаются ленты с питанием 12 вольт, где один такой чип управляет сразу тремя светодиодами. Чипы на ленте соединены друг с другом последовательно через входы и выходы передачи данных.
WS2812B – более компактная модификация чипа, предназначенная для монтажа внутри корпуса светодиода SMD 5050. Так вся сборка имеет всего 4 выхода: питание, общий вывод, вход передачи данных и выход передачи данных.
Светодиоды WS2812B имеют встроенную интегральную схему (интегральную схему, микросхему) в направлении светодиода
Адресные ленты стоят дороже обычных лент, и применяются обычно там, где простые ленты по какой-то причине не применимы: полноцветные модульные сборки, декоративная подсветка с управлением «soft light», наружная реклама и т. д.
Особенность таких сборок в том, что они способны изменять и цвет и яркость отдельных своих сегментов по более сложному алгоритму, нежели простые LED-ленты, даже если эти LED-ленты оснащены умными драйверами.
ШИМ-сигнал управления подается со специального запрограммированного контроллера на вход ленты, и передается последовательно на вход одного чипа (digital input — DI), выходит из него (digital output — DO), затем проходит через второй чип, и т. д. Управление легко осуществить при помощи программы на ардуино.
Для взаимодействия с адресными лентами подходят библиотеки ардуино FastLED и Adafruit NeoPixel. Внутри библиотек содержатся полноценные скетчи, приняв которые за основу легко освоить самостоятельное создание новых световых эффектов. В заголовке скетча необходимо правильно указать количество светодиодов ленты и номер порта передачи данных.
Каждый RGB-светодиод на самом деле имеет в себе три светодиода (красный, зеленый и синий), поэтому для управления одним сегментом (один сегмент — это RGB-светодиод с чипом) требуется 3 байта информации, один байт — один цвет.
Каждый байт может принимать одно из 255 значений, поэтому в принципе каждый RGB-светодиод способен дать свет одним из 255 3 = 16581375 оттенков. Количество байт в одной команде равно таким образом 3 умножить на количество последовательных рабочих сегментов в ленте.
Посылаемая строка попадает на первый чип, который принимает первые три байта информации, пропуская остальные дальше через выход digital output (DO) – в следующий чип. Выдерживается пауза 50 мкс, означающая что следующий в очереди чип должен принять свои три байта информации. Если пауза будет длиться более 50 мкс, это значит что цикл закончен, и предстоит повторение рабочего цикла.
Светомузыка на адресной светодиодной ленте WS2812B и Arduino:
- Проблема перегрева осветительных светодиодов и пути ее решения
- Уличное освещение c применением светильников на солнечных батареях
- Виды изоленты, ее свойства и особенности
Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Освещение дома, Все про светодиоды, Электрообзоры
Подпишитесь на наш канал в Telegram и узнавайте первыми о последних трендах, советах по освещению и технологиях, которые сделают ваш дом более комфортным и стильным: Современное освещение
Поделитесь этой статьей с друзьями: