连接和控制可寻址LED灯条的特点

在照明元件中使用 LED 为设备设计人员提供了几乎无限的可能性。直到最近，消费者还对基于三色辐射元素 (RGB) 的设备的功能着迷。如今，新产品已经出现，其潜力似乎是无限的。

可寻址 LED 灯条

这样的照明设备已成为地址 LED 灯条。与传统的 RGB 灯一样，基本颜色的亮度和比例是通过用于数字负载控制的脉宽调制方法来调节的。可寻址设备之间的根本区别在于，每个发光元件都是单独控制的（对于传统的磁带，卷材的整个部分都被同等地点亮）。

可寻址 LED 灯条的可能性。

地址磁带设备

可寻址 LED 成为构建此类照明设备的基础。它们包含实际的半导体发光元件和单独的 PWM 驱动器。根据地址元件的类型，RGB LED 可以位于公共外壳内，也可以取出并连接到驱动器输出。单独的 LED 或 RGB 组件可用作光发射器。电源电压也可以不同。用于控制彩色 LED 的常用微电路的比较特性如表所示。

地址带一米的电流消耗是相当大的，因为功率不仅消耗在p-n结的发光上，还消耗在PWM驱动器的开关损耗上。

灯元件装置

每个可寻址 LED 包含最少数量的引脚：

• U电源（VDD）；
• 公共线（GND）；
• 数据输入（DIN）；
• 数据输出（DOUT） 。

这允许将具有内置发射器的元件放置在 4 引脚封装 (WS2812B) 中。

WS2812B 引脚排列。

具有外部 LED 连接的芯片将需要至少三个以上的引脚来连接 LED。因此，标准的 8 引脚封装有一个空闲脚，开发人员可以将其用于其他需求。

具有附加数据输出的 WS2818 引脚排列。

因此，WS2811 芯片的设计者使用了一个空闲引脚用于速度开关，而 WS2818 用于备份数据输入（BIN）。

元素的连接

位于画布上的所有元素通过电源并联，并通过数据总线串联。一个微电路的控制输出连接到另一个微电路的输入。根据驱动电路，来自控制器的控制信号被馈送到最左边的 DIN 输出。

画布上元素的连接方案。

最好从单独的单元为 LED 和微电路供电，尤其是在磁带由 5 V 以外的电压供电的情况下。必须连接控制器的公共线和电压源。

WS2812B 上一条胶带的外观。

辉光控制

地址带的元素通过串行总线控制。通常，此类总线建立在两线电路上——选通线和数据线。也有这样的磁带，但它们不太常见。并且所描述的设备由单线电路控制。这使得简化画布成为可能，降低其成本。但这要通过 LED 器件的低抗噪性来弥补。任何具有足够幅度的感应干扰都可以被驱动器解释为数据并以不可预测的方式发光。因此，在安装过程中，必须采取额外的措施来防止干扰。

控制协议包含 24 位的命令。零和一被编码为相同频率但不同持续时间的脉冲。每个元件写入（“锁存”）其命令，在暂停一段时间后，传输下一个微电路的命令，依此类推。在较长的停顿之后，所有元素都被重置并传输下一系列命令。这种构建控制总线的原理的缺点是一个微电路的故障会中断命令沿链进一步传输。最新一代的驱动程序（WS2818 等）有一个额外的输入（BIN）来避免这个问题。

另请阅读

如何将可寻址 LED 灯条 WS2812B 连接到 Arduino

 

《奔跑吧》

需要单独考虑所谓的 SPI 磁带，在日常生活中被称为“奔跑的火”，因为最常见的照明效果是建立在它上面的。这种磁带与所考虑的类型之间的区别在于数据总线包含两条线 - 用于数据和时钟脉冲。对于此类设备，您可以购买具有一组效果的商业制造的控制器，包括提到的“连发”。您还可以通过传统的 PIC 或 AVR 控制器（包括 Arduino）控制发光。它们的优点是提高了抗噪能力，缺点是需要使用两个控制器输出。这可以作为构建复杂照明系统的限制。此外，这种设备的特点是成本较高。

带两线控制总线的SPI磁带。

灯具连接图及典型错误

用于打开多媒体设备的方案与传统的 RGB 照明器方案有很多共同之处。但也存在差异——为了将可寻址 LED 灯条正确连接到控制器，您需要记住几点。

1. 由于寻址磁带的功耗增加，无法从 Arduino 板上为其供电（如果使用小段，则不可取）。在一般情况下，电源需要单独的电源（在某些情况下可能有一个，但 LED 和控制器的电源电路必须单独制作）。但是很常见 必须连接电源电路和 Arduino 板的电线 (GND).否则，系统将无法运行。
2. 由于抗噪性降低，连接控制器输出和网络输入的导线应尽可能短。这是非常可取的，他们是 不超过 10 厘米。 此外，将电容器 C 连接到电源线对于电压超过胶带的电源电压并具有 1000 微法拉的容量也不是多余的。有必要将电容器安装在胶带附近，最好是在接触垫上。
3. 胶带条可以 团结 依次。 DOUT 输出必须连接到下一块的 DIN 输入。但总长度超过 1 米时，不能使用串联连接 - 网络电源线的导体不是为大电流设计的。并且在这种情况下，有必要应用段的并联连接。
4. 如果直接连接控制器输出和DIN输入，如果灯具出现异常情况，控制器输出可能会失效。为避免这种情况，必须在断线处放置一个电阻高达数百欧姆的电阻器。

不遵循这些简单的规则可能会导致多媒体系统的不可操作性或其组件的故障。

另请阅读

如何将 LED 连接到 Arduino 板

 

检查地址磁带的运行状况

有时需要 支票 性能的灯具。这里可能会出现问题，因为无法通过向磁带供电来点亮 LED。此外，无法使用测试仪检查可维护性：在这种情况下，最大的可能性是响铃以检查电源线和互连的完整性。因此，检测灯具性能的主要方法是将其连接到控制器。

如果有带单线控制总线的画布，您可以通过将手指触摸到施加了控制信号的接触垫（当灯带通电时）来检查可寻址 LED 灯带。这可能会导致一个或多个 LED 亮起。