連接和控制可尋址LED燈條的特點

在照明元件中使用 LED 為設備設計人員提供了幾乎無限的可能性。直到最近，消費者還對基於三色輻射元素 (RGB) 的設備的功能著迷。如今，新產品已經出現，其潛力似乎是無限的。

可尋址 LED 燈條

這樣的照明設備已成為地址 LED 燈條。與傳統的 RGB 燈一樣，基本顏色的亮度和比例是通過用於數字負載控制的脈寬調製方法來調節的。可尋址設備之間的根本區別在於，每個發光元件都是單獨控制的（對於傳統的磁帶，卷材的整個部分都被同等地點亮）。

可尋址 LED 燈條的可能性。

地址磁帶設備

可尋址 LED 成為構建此類照明設備的基礎。它們包含實際的半導體發光元件和單獨的 PWM 驅動器。根據地址元件的類型，RGB LED 可以位於公共外殼內，也可以取出並連接到驅動器輸出。單獨的 LED 或 RGB 組件可用作光發射器。電源電壓也可以不同。用於控制彩色 LED 的常用微電路的比較特性如表所示。

地址帶一米的電流消耗是相當大的，因為功率不僅消耗在p-n結的發光上，還消耗在PWM驅動器的開關損耗上。

燈元件裝置

每個可尋址 LED 包含最少數量的引腳：

• U電源（VDD）；
• 公共線（GND）；
• 數據輸入（DIN）；
• 數據輸出（DOUT） 。

這允許將具有內置發射器的元件放置在 4 引腳封裝 (WS2812B) 中。

WS2812B 引腳排列。

具有外部 LED 連接的芯片將需要至少三個以上的引腳來連接 LED。因此，標準的 8 引腳封裝有一個自由腳，開發人員可以將其用於其他需求。

具有附加數據輸出的 WS2818 引腳排列。

因此，WS2811 芯片的設計者使用了一個空閒引腳用於速度開關，而 WS2818 用於備份數據輸入（BIN）。

元素的連接

位於畫布上的所有元素通過電源並聯，並通過數據總線串聯。一個微電路的控制輸出連接到另一個微電路的輸入。根據驅動電路，來自控制器的控制信號被饋送到最左邊的 DIN 輸出。

畫布上元素的連接方案。

最好從單獨的單元為 LED 和微電路供電，尤其是在磁帶由 5 V 以外的電壓供電的情況下。必須連接控制器的公共線和電壓源。

WS2812B 上一條膠帶的外觀。

輝光控制

地址帶的元素通過串行總線控制。通常，此類總線建立在兩線電路上——選通線和數據線。也有這樣的磁帶，但它們不太常見。並且所描述的設備由單線電路控制。這使得簡化畫布成為可能，降低其成本。但這要通過 LED 器件的低抗噪性來彌補。任何具有足夠幅度的感應干擾都可以被驅動器解釋為數據並以不可預測的方式照亮。因此，在安裝過程中，必須採取額外的措施來防止干擾。

控制協議包含 24 位的命令。零和一被編碼為相同頻率但不同持續時間的脈衝。每個元件寫入（“鎖存”）其命令，在暫停一段時間後，傳輸下一個微電路的命令，依此類推。在較長的停頓之後，所有元素都被重置並傳輸下一系列命令。這種構建控制總線的原理的缺點是一個微電路的故障會中斷命令沿鏈進一步傳輸。最新一代的驅動程序（WS2818 等）有一個額外的輸入（BIN）來避免這個問題。

另請閱讀

如何將可尋址 LED 燈條 WS2812B 連接到 Arduino

 

《奔跑吧》

需要單獨考慮所謂的 SPI 磁帶，在日常生活中被稱為“奔跑的火”，因為最常見的照明效果是建立在它上面的。這種磁帶與所考慮的類型之間的區別在於數據總線包含兩條線 - 用於數據和時鐘脈衝。對於此類設備，您可以購買具有一組效果的商業製造的控制器，包括提到的“連發”。您還可以通過傳統的 PIC 或 AVR 控制器（包括 Arduino）控制發光。它們的優點是提高了抗噪能力，缺點是需要使用兩個控制器輸出。這可以作為構建複雜照明系統的限制。此外，這種設備的特點是成本較高。

帶兩線控制總線的SPI磁帶。

燈具連接圖及典型錯誤

用於打開多媒體設備的方案與傳統的 RGB 照明器方案有很多共同之處。但也存在差異——為了將可尋址 LED 燈條正確連接到控制器，您需要記住幾點。

1. 由於尋址磁帶的功耗增加，無法從 Arduino 板上為其供電（如果使用小段，則不可取）。在一般情況下，電源需要單獨的電源（在某些情況下可能有一個，但 LED 和控制器的電源電路必須單獨製作）。但是很常見 必須連接電源電路和 Arduino 板的電線 (GND).否則，系統將無法運行。
2. 由於抗噪性降低，連接控制器輸出和網絡輸入的導線應盡可能短。這是非常可取的，他們是 不超過 10 厘米。 此外，將電容器 C 連接到電源線對於電壓超過膠帶的電源電壓並具有 1000 微法拉的容量也不是多餘的。有必要將電容器安裝在膠帶附近，最好是在接觸墊上。
3. 膠帶條可以 團結 依次。 DOUT 輸出必須連接到下一塊的 DIN 輸入。但總長度超過 1 米時，不能使用串聯連接 - 網絡電源線的導體不是為大電流設計的。並且在這種情況下，有必要應用段的並聯連接。
4. 如果直接連接控制器輸出和DIN輸入，如果燈具出現異常情況，控制器輸出可能會失效。為避免這種情況，必須在斷線處放置一個電阻高達數百歐姆的電阻器。

不遵循這些簡單的規則可能會導致多媒體系統的不可操作性或其組件的故障。

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如何將 LED 連接到 Arduino 板

 

檢查地址磁帶的運行狀況

有時需要 支票 性能的燈具。這裡可能會出現問題，因為無法通過向磁帶供電來點亮 LED。此外，無法使用測試儀檢查可維護性：在這種情況下，最大的可能性是響鈴以檢查電源線和互連的完整性。因此，檢測燈具性能的主要方法是將其連接到控制器。

如果有帶單線控制總線的畫布，您可以通過將手指觸摸到施加了控制信號的接觸墊（當燈帶通電時）來檢查可尋址 LED 燈帶。這可能會導致一個或多個 LED 亮起。