Opgradering af smarte RGB -lysdioder: WS2812B vs. WS2812: 6 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Det store antal projekter, vi har set ved at bruge Smart RGB-lysdioder-uanset om det er strimler, moduler eller brugerdefinerede printkort i løbet af de sidste 3 år, er ganske overraskende. Dette udbrud af RGB LED-brug er gået hånd i hånd med et betydeligt fald i priserne og en øget brugervenlighed af disse elektroniske enheder. Blandt LED -producenter er WorldSemi tilsyneladende blevet de facto -standarden blandt DIYere, hobbyfolk og bærbare elektronikdesignere. Virksomhedens WS28XX-familie af smarte RGB-lysdioder inkluderer en brugervenlig kontrolprotokol, en praktisk pinout og fodaftryk og en utrolig lys lysende lysstyrke, alt sammen i en lille 5 mm x 5 mm pakke. Men hvad der virkelig har gjort en forskel i produkternes DIY -markedssucces er $ 0,30 til $ 0,40 enhedspriser i små mængder. I den seneste version af disse lysdioder, WS2812B, har WorldSemi endnu engang foretaget betydelige forbedringer i forhold til sin forgænger, WS2812. Da der er meget lidt information derude om denne relativt nye version, besluttede vi at lave en kort Instructable for at fremhæve designopgraderingerne og annoncere nogle af de allerede eksisterende funktioner på denne smarte enhed! Sværhedsgrad: Begynder+ (noget fortrolig med smart RGB LED'er) Tid til færdiggørelse: 5-10 minutter

Trin 1: Liste over materialer

For at fremhæve funktionerne i både WS2812B og WS2812 RGB LED'erne kan vi gøre brug af følgende dele: 1 x WS2812 RGB LED (forud loddet på et lille breakout board) 1 x Loddet brødbræt 1 x Breakaway Pin Connector, 0.1 Standplads, 8-benet han 1 x Arduino Uno R3 1 x WS2812B Lumina Shield til Arduino Solid Core Wire (assorterede farver; 28 AWG) og Wire Strippers strømforsyning (valgfri) Både WS2812 og WS2812B har en indlejret konstant strøm LED-driver, samt 3 individuelt kontrollerede lysdioder; en rød, en grøn og en blå. LED -driveren omfatter: - En intern oscillator - Et signal omformnings- og forstærkningskredsløb - En datalås - Et 3 -kanals, programmerbart konstantstrømudgangsdrev - 2 digitale porte (seriel udgang/indgang) Bemærk: Selve LED-driveren fås også i en 6-benet integreret kredsløb (IC) -form, som vi kan bruge til at forbinde direkte til 'ikke-smarte' RGB LED'er efter eget valg; den Den pågældende IC er ikke anden end WS2811.

Trin 2: WS2812B VS. WS2812: 4-benet fodaftryk (✓)

Den mest tydelige nye funktion i WS2812B er et reduceret antal stifter (fra 6 til 4), som bevarer en pæn størrelse til let lodning af dem (ved hjælp af et finspidset loddejern) til ~ 2 mm x 1 mm puder på et printkort. De 6 pads på den ældre WS2812 gjorde det lidt svært at dirigere DO -stiften på det ene modul til DI -stiften i det næste, når afstanden mellem modulerne var stram. Med WS2812B er det let at dirigere sporene på et printkort, især når du designer forskellige konfigurationer som Arduino Shield vist i dette trin's billeder. Den ekstra plads mellem WS2812B -puderne giver mulighed for:

• Let routing af de 3 nødvendige signaler: Strøm, jord og data.
• Brug af tykkere spor til at forbinde strøm og jord, hvilket gør det muligt for højere strømme at køre sikkert på et printkort

Vi kan se på billederne ovenfor, hvor let det bliver at dirigere et 5x8 array til Lumina Shield til Arduino ved hjælp af disse nye LED'er-til sammenligning inkluderer vi et gammelt design af et 16x16 array ved hjælp af WS2812s. Designfilerne til Lumina Shield findes på dette Github -lager. En vigtig ting at bemærke er, at layoutet til WS2812B af grunde, vi ikke kan forstå, har et lille hak på hjørnet af pakken, der angiver pin 3 frem for pin 1! Vi skal være ekstra opmærksomme, når vi lodder disse i hånden, så vi ikke orienterer modulet, som vi ville med typiske IC'er (eller WS2812, for den sags skyld). *.tftable {font-size: 12.0px; farve: rgb (251, 251, 251); bredde: 100,0%; kantbredde: 1.0px; kantfarve: rgb (104, 103, 103); grænsekollaps: kollaps; } *.tftable th {font-size: 12.0px; baggrundsfarve: rgb (23, 21, 21); kantbredde: 1.0px; polstring: 8.0px; kantstil: solid; kantfarve: rgb (104, 103, 103); tekstjustering: venstre; } *.tftable tr {baggrundsfarve: rgb (47, 47, 47); } *.tftable td {font-size: 12.0px; kantbredde: 1.0px; polstring: 8.0px; kantstil: solid; kantfarve: rgb (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr: hover {baggrundsfarve: rgb (23, 21, 21); } Pin # Symbol Funktion *Hak på pakken angiver denne pin. 1 VDD Strømforsyning LED 2 DO Styringssignaludgang 3* VSS Jord 4 DIN Styrings datasignalindgang En anden detalje, der er værd at nævne, er, at strøm (VDD) og jord (VSS) benene er diagonalt på tværs af hinanden. Således kan sporene, der forbinder til disse stifter, være ret tykke! Men hvis vi begår den fejl at lodde modulet 'baglæns', ville vi kortslutte strøm og jord (pin # 1 og 3). Heldig for os, som vi vil se i det næste trin, har WorldSemi inkluderet et kredsløb med omvendt polaritet, der forhindrer WS2812B i at blive beskadiget af denne fejl-vi anbefaler naturligvis at undgå fejlen helt:)

Trin 3: WS2812B VS. WS2812: Lysere lysdioder og forbedret farveuniformitet (?)

Da WS2812B blev frigivet, understregede WorldSemi, at den havde lysere lysdioder og bedre farveuniformitet end WS2812. (Kilde: WS2812B_vs_WS2812.pdf) Ved inspektion af de faktiske datablade for de to enheder kan vi imidlertid konstatere, at specifikationerne for lysdiodernes luminans er identiske i begge: *.tftable {font-size: 12.0px; farve: rgb (251, 251, 251); bredde: 100,0%; kantbredde: 1.0px; kantfarve: rgb (104, 103, 103); grænsekollaps: kollaps; } *.tftable th {font-size: 12.0px; baggrundsfarve: rgb (23, 21, 21); kantbredde: 1.0px; polstring: 8.0px; kantstil: solid; kantfarve: rgb (104, 103, 103); tekstjustering: venstre; } *.tftable tr {baggrundsfarve: rgb (47, 47, 47); } *.tftable td {font-size: 12.0px; kantbredde: 1.0px; polstring: 8.0px; kantstil: solid; kantfarve: rgb (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr: hover {baggrundsfarve: rgb (23, 21, 21); } Farve Bølgelængde (mm) Lysstyrke (mcd) Rød 620–630 620–630 Grøn 515–530 1100–1400 Blå 465–475 200–400 Billedet ovenfor viser en Arduino Uno tilsluttet fire breakout boards. To af dem bærer en WS2812B, mens de to andre har en WS2812. Vi forsøgte at bruge standard billedmålinger til at afgøre, om vi kunne se signifikante forskelle i lysstyrke eller farveuniformitet, men resultaterne var ikke entydige. For entydigt at afgøre, om de to moduler er forskellige i denne henseende, skulle vi udføre nogle tests ved hjælp af et spektrofotometer. Da vi ikke havde en tilgængelig på tidspunktet for denne skrivning, kan vi kun henvise til oplysningerne på produkternes respektive datablade: WS2812.pdf og WS2812B.pdf

Trin 4: WS2812B Vs. WS2812: Omvendt polaritetsbeskyttelseskredsløb (✓)

En af de nye funktioner, som vi kunne teste på en ligefrem måde, var kredsløbet til omvendt polaritet, der var inkluderet i designet af WS2812B. Som videoen viser, kan reversering af strøm- og jordstiftene undertiden beskadige WS2812, men ikke WS2812B -modulet. Denne funktion er meget nyttig, når vi arbejder med strimler, hvor vi typisk bruger eksterne strømforsyninger med høje strømstyrker, og hvor vi har set de fleste fejl begået under ledninger. Vi anbefaler stadig at dobbelttjekke tilslutninger og ledninger, før der tilføres strøm til ethvert elektronisk kredsløb, men det er ganske vist rart at vide, at der i de sjældne tilfælde, hvor vi laver en fejl, er en fejlsikker mekanisme til beskyttelse af vores dyrebare enheder.

Trin 5: WS2812B VS. WS2812: Intern struktur forbedret (?)

Den sidste funktion, der var inkluderet i WS812B, er en adskillelse af de to hovedkredsløb i enheden: kontrol og belysning. Ved at adskille disse to rapporterer producenten en forbedret varmeafledning og mere robust kontrol. Dette er langt mere uklart for de nye funktioner, da vi ikke har en god metode til at teste varmeafledning på et printkort. For den forbedrede robusthed i kommunikation og dataoverførsel fandt vi ikke nogen væsentlige ydelsesforskelle mellem WS2812 og WS2812B efter et par enkle tests, vi kørte med de to moduler side om side.

Trin 6: Programmering af WS2812B RGB -lysdioder

På trods af alle de ændringer, der blev introduceret i denne seneste version af WS28XX -familien, forbliver kommunikationsprotokollen, der er nødvendig for at kontrollere dens farve og lysstyrke, uændret fra sin forgænger. Vi kan stadig bruge de store biblioteker udviklet af andre producenter fra Adafruit, PJRC og FastSPI -projektet. For at lære mere om, hvad der virkelig foregår under emhætten på disse vidunderlige RGB LED -enheder, sammensatte vi en grundigt detaljeret instruks, der forklarer implementeringen af kontrolprotokollen bit for bit (ordspil beregnet). På forhånd tak for at tjekke det! Https: //www.instructables.com/id/Bitbanging-step-by-step-Arduino-control-of-WS2811-