Actualització de LEDs RGB intel·ligents: WS2812B vs. WS2812: 6 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

La gran quantitat de projectes que hem vist fent ús de LED RGB intel·ligents (ja siguin tires, mòduls o PCB personalitzats) durant els darrers 3 anys és bastant sorprenent. Aquest brot d’ús de LED RGB ha anat de la mà amb una caiguda important dels preus i una major facilitat d’ús d’aquests dispositius electrònics. Entre els fabricants de LEDs, WorldSemi s’ha convertit aparentment en l’estàndard de facto entre els fabricants de bricolatge, aficionats i dissenyadors d’electrònica portables. La família de LEDs RGB intel·ligents WS28XX de la companyia inclou un protocol de control fàcil d’utilitzar, un pinout i una petjada còmodes i una luminescència increïblement brillant, tot dins d’un petit paquet de 5 mm x 5 mm. Però, el que realment ha marcat la diferència en l'èxit del mercat del bricolatge dels productes és el preu unitari de 0,30 a 0,40 dòlars en petites quantitats. En l'última versió d'aquests LED, el WS2812B, WorldSemi ha tornat a fer millores significatives sobre el seu predecessor, el WS2812. Com que hi ha molt poca informació sobre aquesta versió relativament nova, vam decidir fer un breu instructiu per ressaltar les actualitzacions de disseny i anunciar algunes de les funcions ja existents d’aquest intel·ligent dispositiu. Nivell de dificultat: principiant + (certa familiaritat amb el RGB intel·ligent) LED) Temps de finalització: 5-10 minuts

Pas 1: Llista de materials

Per ressaltar les funcions dels LED RGB WS2812B i WS2812, podem fer ús de les següents parts: 1 x LED RGB WS2812 (pre-soldat en una petita placa de ruptura) 1 x Taula de pa sense soldadura 1 x Connector de pins separables, 0,1 " Pitch, 8-Pin Male 1 x Arduino Uno R3 1 x WS2812B Lumina Shield for Arduino Solid Core Wire (colors variats; 28 AWG) i Wire Strippers Power Supply (opcional) Tant el WS2812 com el WS2812B porten un controlador LED de corrent constant incrustat, a més de 3 LED controlats individualment; un de color vermell, un de verd i un de blau. El controlador de LED inclou: - Un oscil·lador intern - Un circuit de remodelació i amplificació del senyal - Un tancament de dades - Una unitat de sortida de corrent constant programable de 3 canals - 2 ports digitals (sortida / entrada sèrie) Nota: el propi controlador LED també està disponible en forma de circuit integrat de 6 pins (IC), que podem utilitzar per connectar-nos directament als LED RGB "no intel·ligents" de la nostra elecció; L'IC en qüestió no és diferent del WS2811.

Pas 2: WS2812B VS. WS2812: petjada de 4 pins (✓)

La característica més evident del WS2812B és un nombre reduït de pins (de 6 a 4), que conserven una mida agradable per soldar-los fàcilment (mitjançant un soldador de punta fina) fins a uns coixinets de ~ 2 mm x 1 mm en un PCB. Els 6 coixinets del WS2812 més antic feien una mica difícil enrutar el pin DO d'un mòdul al pin DI del següent quan l'espai entre els mòduls era reduït. Amb el WS2812B, enrutar les traces en un PCB és molt senzill, sobretot quan es dissenyen configuracions en matriu com Arduino Shield que es mostra a les imatges d’aquest pas. L'espai addicional entre els coixinets WS2812B permet:

• Enrutar fàcilment els 3 senyals necessaris: alimentació, terra i dades.
• Utilitzant traços més gruixuts per connectar l’alimentació i la terra, cosa que permet que corrents més elevats funcionin de forma segura en un PCB

Podem veure a les imatges anteriors el fàcil que és enrutar una matriu de 5x8 per al Lumina Shield per a Arduino mitjançant aquests nous LEDs; per a la comparació, incloem un disseny antic d’una matriu de 16x16 mitjançant WS2812s. Els fitxers de disseny del Lumina Shield es poden trobar en aquest dipòsit de Github. Una cosa important a tenir en compte és que, per raons que no podem comprendre, el disseny del WS2812B té una mica de ranura a la cantonada del paquet que indica el pin 3 en lloc del pin 1. Hem de prestar més atenció a l'hora de soldar-les a mà, de manera que no orientem el mòdul com ho faríem amb els IC típics (o el WS2812, per exemple). *.tftable {font-size: 12.0px; color: rgb (251, 251, 251); amplada: 100,0%; amplada de la vora: 1,0 px; color de la vora: rgb (104, 103, 103); border-collapse: col·lapse; } *.tftable th {font-size: 12.0px; color de fons: rgb (23, 21, 21); amplada de la vora: 1,0 px; encoixinat: 8,0 px; estil de vora: sòlid; color de la vora: rgb (104, 103, 103); text-align: esquerra; } *.tftable tr {background-color: rgb (47, 47, 47); } *.tftable td {font-size: 12.0px; amplada de la vora: 1,0 px; encoixinat: 8,0 px; estil de vora: sòlid; color de la vora: rgb (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr: hover {background-color: rgb (23, 21, 21); } Pin # Funció del símbol * La ranura del paquet indica aquest pin. 1 LED d'alimentació VDD 2 DO Sortida del senyal de dades de control 3 * VSS Ground 4 Entrada de senyal de dades de control DIN Un altre detall que cal esmentar és que els pins d'alimentació (VDD) i Ground (VSS) estan diagonalment l'un a l'altre. Per tant, les traces de connexió a aquests pins poden ser bastant gruixudes. Tanmateix, si cometem l’error de soldar el mòdul “cap enrere”, cortaríem la connexió Power and Ground (pin # 1 i 3). Sort per a nosaltres, com veurem al següent pas, WorldSemi ha inclòs un circuit de protecció contra la polaritat inversa que evitarà que el WS2812B es faci malbé per aquest error; per descomptat, recomanem evitar l’error del tot:)

Pas 3: WS2812B VS. WS2812: LEDs més brillants i uniformitat de color millorada (?)

Quan es va llançar el WS2812B, WorldSemi va destacar que tenia LEDs més brillants i una millor uniformitat de color que el WS2812. (Font: WS2812B_vs_WS2812.pdf) Tanmateix, inspeccionant els fulls de dades reals dels dos dispositius, podem observar que les especificacions per a la lluminositat dels LED són idèntiques en tots dos: *.tftable {font-size: 12.0px; color: rgb (251, 251, 251); amplada: 100,0%; amplada de la vora: 1,0 px; color de la vora: rgb (104, 103, 103); border-collapse: col·lapse; } *.tftable th {font-size: 12.0px; color de fons: rgb (23, 21, 21); amplada de la vora: 1,0 px; encoixinat: 8,0 px; estil de vora: sòlid; color de la vora: rgb (104, 103, 103); text-align: esquerra; } *.tftable tr {background-color: rgb (47, 47, 47); } *.tftable td {font-size: 12.0px; amplada de la vora: 1,0 px; encoixinat: 8,0 px; estil de vora: sòlid; color de la vora: rgb (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr: hover {background-color: rgb (23, 21, 21); } Color Longitud d’ona (mm) Intensitat lluminosa (mcd) Vermell 620–630 620–630 Verd 515–530 1100–1400 Blau 465–475 200–400 La imatge superior mostra un Arduino Uno connectat a quatre taulers. Dos d’ells porten un WS2812B mentre que els altres dos tenen un WS2812. Hem intentat utilitzar mesures d’imatges estàndard per determinar si podríem veure diferències significatives en la brillantor o en la uniformitat del color, però els resultats no van ser concloents. Per determinar sense ambigüitats si els dos mòduls difereixen en aquest sentit, hauríem de realitzar algunes proves mitjançant un espectrofotòmetre. Atès que no en teníem cap disponible en el moment d’escriure aquest document, només podem fer referència a la informació de les fitxes tècniques respectives dels productes: WS2812.pdf i WS2812B.pdf

Pas 4: WS2812B vs. WS2812: Circuit de protecció contra polaritat inversa (✓)

Una de les novetats que vam poder provar de manera directa va ser el circuit de protecció de polaritat inversa inclòs en el disseny del WS2812B. Com mostra el vídeo, la inversió dels pins d'alimentació i de terra de vegades pot danyar el WS2812, però no el mòdul WS2812B. Aquesta característica és molt útil quan es treballa amb tires on normalment utilitzem fonts d’alimentació externes amb altes potències d’amperatge i on hem vist cometre molts errors durant el cablejat. Encara us recomanem que comproveu de nou les connexions i el cablejat abans d’aplicar l’alimentació a qualsevol circuit electrònic, però és cert que és bo saber que en aquelles rares ocasions en què ens equivoquem hi ha un mecanisme de seguretat que protegeix els nostres preciosos dispositius.

Pas 5: WS2812B VS. WS2812: Estructura interna millorada (?)

L’última característica inclosa al WS812B és la separació dels dos circuits principals del dispositiu: control i il·luminació. En separar aquests dos, el fabricant reporta una millor dissipació de calor i un control més robust. Aquesta és, amb diferència, la més fosca de les noves funcions, ja que no tenim un bon mètode per provar la dissipació de calor en un PCB. Per millorar la robustesa de la comunicació i la transferència de dades, no vam trobar diferències de rendiment significatives entre el WS2812 i el WS2812B després d’unes proves senzilles que vam fer amb els dos mòduls paral·lelament.

Pas 6: Programació dels LED RGB WS2812B

Malgrat tots els canvis introduïts en aquesta última versió de la família WS28XX, el protocol de comunicació necessari per controlar el seu color i brillantor es manté sense canvis respecte al seu predecessor. Encara podem utilitzar les grans biblioteques desenvolupades per altres creadors d'Adafruit, PJRC i el projecte FastSPI. Per obtenir més informació sobre el que realment passa sota el capó d’aquests meravellosos dispositius LED RGB, hem elaborat una instrucció detallada detallada que explica la implementació del protocol de control a poc a poc (joc de paraules). Gràcies per endavant per comprovar-ho! Https: //www.instructables.com/id/Bitbanging-step-by-step-Arduino-control-of-WS2811-