Oppgradering av smarte RGB -lysdioder: WS2812B vs. WS2812: 6 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Det store antallet prosjekter vi har sett ved bruk av smarte RGB-lysdioder-enten det er striper, moduler eller tilpassede PCB-er de siste 3 årene er ganske overraskende. Dette utbruddet av RGB LED-bruk har gått hånd i hånd med et betydelig prisfall og økt brukervennlighet av disse elektroniske enhetene. Blant LED -produsenter har WorldSemi tilsynelatende blitt de facto -standarden blant byggere, hobbyister og bærbare elektronikkdesignere. Selskapets WS28XX-familie av smarte RGB-lysdioder inkluderer en brukervennlig kontrollprotokoll, praktisk pinout og fotavtrykk og en utrolig lys lysstyrke, alt i en liten 5 mm x 5 mm pakke. Men det som virkelig har gjort en forskjell i produktens DIY -markedssuksess er $ 0,30 til $ 0,40 enhetspriser i små mengder. I den siste versjonen av disse lysdiodene, WS2812B, har WorldSemi nok en gang gjort betydelige forbedringer i forhold til forgjengeren, WS2812. Siden det er veldig lite informasjon der ute om denne relativt nye versjonen, bestemte vi oss for å lage en kort Instructable for å markere designoppgraderingene, og annonsere noen av de allerede eksisterende funksjonene til denne smarte enheten! Vanskelighetsgrad: Nybegynner+ (litt kjent med smart RGB LED) Tid til ferdigstillelse: 5-10 minutter

Trinn 1: Liste over materialer

For å markere egenskapene til både WS2812B og WS2812 RGB-lysdioder, kan vi benytte oss av følgende deler: 1 x WS2812 RGB LED (forhånds loddet på et lite utbruddskort) 1 x loddfritt brødbrett 1 x brytestiftkontakt, 0,1 Pitch, 8-pinners hann 1 x Arduino Uno R3 1 x WS2812B Lumina Shield for Arduino Solid Core Wire (assorterte farger; 28 AWG) og Wire Strippers strømforsyning (valgfritt) Både WS2812 og WS2812B har en innebygd LED-driver med konstant strøm, samt 3 individuelt kontrollerte lysdioder; en rød, en grønn og en blå LED -driveren består av: - En intern oscillator - En signalforming og forsterkningskrets - En datalås - En 3 -kanals, programmerbar konstant strømutgang - 2 digitale porter (seriell utgang/inngang) Merk: Selve LED-driveren er også tilgjengelig i en 6-pinners Integrated Circuit (IC) -form, som vi kan bruke til å koble direkte til 'ikke-smarte' RGB-lysdioder etter eget valg; IC det er snakk om er ikke annet enn WS2811.

Trinn 2: WS2812B VS. WS2812: 4-pinners fotavtrykk (✓)

Den mest åpenbare nye egenskapen til WS2812B er et redusert antall pinner (fra 6 til 4), som bevarer en fin størrelse for lett lodding (ved bruk av et fint spissloddejern) til ~ 2 mm x 1 mm pads på en PCB. De 6 putene til den eldre WS2812 gjorde det litt vanskelig å dirigere DO -pinnen til en modul til DI -pinnen i den neste når avstanden mellom modulene var tett. Med WS2812B er det lett å rute sporene på en PCB, spesielt ved utforming av sammensatte konfigurasjoner som Arduino Shield vist i dette trinnets bilder. Den ekstra plassen mellom WS2812B -putene gir mulighet for:

• Roter enkelt de 3 nødvendige signalene: Strøm, bakken og data.
• Ved å bruke tykkere spor for å koble til strøm og jord, noe som gjør at høyere strømmer kan løpe trygt på en PCB

Vi kan se på bildene ovenfor hvor enkelt det blir å rute et 5x8-array for Lumina Shield for Arduino ved hjelp av disse nye lysdiodene-for sammenligning inkluderer vi en gammel design av en 16x16-array som bruker WS2812s. Designfilene for Lumina Shield finnes på dette Github -depotet. En viktig ting å merke seg er at av grunner vi ikke kan forstå, har oppsettet for WS2812B et lite hakk på hjørnet av pakken som indikerer pin 3 i stedet for pin 1! Vi må være ekstra oppmerksom når vi lodder disse for hånd, slik at vi ikke orienterer modulen slik vi ville gjort med typiske IC -er (eller WS2812, for den saks skyld). *.tftable {font-size: 12.0px; farge: rgb (251, 251, 251); bredde: 100,0%; kantbredde: 1.0px; kantfarge: rgb (104, 103, 103); grensekollaps: kollaps; } *.tftable th {font-size: 12.0px; bakgrunnsfarge: rgb (23, 21, 21); kantbredde: 1.0px; polstring: 8.0px; kantstil: solid; kantfarge: rgb (104, 103, 103); tekstjustering: venstre; } *.tftable tr {bakgrunnsfarge: rgb (47, 47, 47); } *.tftable td {font-size: 12.0px; kantbredde: 1.0px; polstring: 8.0px; kantstil: solid; kantfarge: rgb (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr: hover {bakgrunnsfarge: rgb (23, 21, 21); } Pin # Symbol Funksjon *Hakk på pakken indikerer denne pinnen. 1 VDD Strømforsyning LED 2 DO Kontrolldatasignalutgang 3* VSS Ground 4 DIN Kontroll datainngang En annen detalj verdt å nevne er at Power (VDD) og Ground (VSS) pins er diagonalt på tvers av hverandre. Dermed kan sporene som kobles til disse pinnene være ganske tykke! Imidlertid, hvis vi gjør feilen med å lodde modulen 'bakover', ville vi kortslutte Power and Ground (pin # 1 og 3). Heldig for oss, som vi ser i neste trinn, har WorldSemi inkludert en omvendt polaritetsbeskyttelseskrets som forhindrer WS2812B i å bli skadet av denne feilen-vi anbefaler selvfølgelig å unngå feilen helt:)

Trinn 3: WS2812B VS. WS2812: Lysere lysdioder og forbedret fargeuniformitet (?)

Da WS2812B ble utgitt, understreket WorldSemi at den hadde lysere lysdioder og bedre fargeuniformitet enn WS2812. (Kilde: WS2812B_vs_WS2812.pdf) Når vi undersøker de faktiske databladene til de to enhetene, kan vi imidlertid se at spesifikasjonene for lysstyrken til LED-lampene er identiske i begge: *.tftable {font-size: 12.0px; farge: rgb (251, 251, 251); bredde: 100,0%; kantbredde: 1.0px; kantfarge: rgb (104, 103, 103); grensekollaps: kollaps; } *.tftable th {font-size: 12.0px; bakgrunnsfarge: rgb (23, 21, 21); kantbredde: 1.0px; polstring: 8.0px; kantstil: solid; kantfarge: rgb (104, 103, 103); tekstjustering: venstre; } *.tftable tr {bakgrunnsfarge: rgb (47, 47, 47); } *.tftable td {font-size: 12.0px; kantbredde: 1.0px; polstring: 8.0px; kantstil: solid; kantfarge: rgb (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr: hover {bakgrunnsfarge: rgb (23, 21, 21); } Farge Bølgelengde (mm) Lysstyrke (mcd) Rød 620–630 620–630 Grønn 515–530 1100–1400 Blå 465–475 200–400 Bildet ovenfor viser en Arduino Uno koblet til fire utbruddstavler. To av dem bærer en WS2812B mens de to andre har en WS2812. Vi prøvde å bruke standard bildemålinger for å avgjøre om vi kunne se signifikante forskjeller i lysstyrke eller fargeuniformitet, men resultatene var ikke avgjørende. For å entydig avgjøre om de to modulene er forskjellige i denne forbindelse, må vi utføre noen tester ved hjelp av et spektrofotometer. Gitt at vi ikke hadde en tilgjengelig da vi skrev dette, kan vi bare referere til informasjonen på produktens respektive datablad: WS2812.pdf og WS2812B.pdf

Trinn 4: WS2812B Vs. WS2812: Krets for omvendt polaritet (✓)

En av de nye funksjonene som vi var i stand til å teste på en rett fremover måte var omvendt polaritetsbeskyttelseskretsen som ble inkludert i designet til WS2812B. Som videoen viser, kan reversering av strøm- og bakkenålene noen ganger skade WS2812, men ikke WS2812B -modulen. Denne funksjonen er veldig nyttig når du arbeider med bånd der vi vanligvis bruker eksterne strømforsyninger med høy strømstyrke, og hvor vi har sett de fleste feilene som blir gjort under ledninger. Vi anbefaler fortsatt å dobbeltsjekke tilkoblinger og ledninger før du bruker strøm til en hvilken som helst elektronisk krets, men det er riktignok hyggelig å vite at i de sjeldne tilfellene der vi gjør en feil, er det en feilsikker mekanisme på plass for å beskytte våre dyrebare enheter.

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

Den siste funksjonen som ble inkludert i WS812B er en separasjon av de to hovedkretsene i enheten: kontroll og belysning. Ved å skille disse to, rapporterer produsenten en forbedret varmeavledning og mer robust kontroll. Dette er langt mer uklart for de nye funksjonene, ettersom vi ikke har en god metode for å teste varmeavledning på en PCB. For den forbedrede robustheten i kommunikasjon og dataoverføring fant vi ingen signifikante ytelsesforskjeller mellom WS2812 og WS2812B etter noen enkle tester vi kjørte med de to modulene side om side.

Trinn 6: Programmering av WS2812B RGB -lysdioder

Til tross for alle endringene som ble introdusert i denne siste versjonen av WS28XX -familien, forblir kommunikasjonsprotokollen som trengs for å kontrollere fargen og lysstyrken uendret fra forgjengeren. Vi kan fortsatt bruke de store bibliotekene utviklet av andre produsenter fra Adafruit, PJRC og FastSPI -prosjektet. For å lære mer om hva som egentlig foregår under panseret på disse fantastiske RGB LED -enhetene, har vi satt sammen en grundig detaljert instruks som forklarer implementeringen av kontrollprotokollen bit for bit (ordspill ment). På forhånd takk for at du sjekket det! Https: //www.instructables.com/id/Bitbanging-step-by-step-Arduino-control-of-WS2811-