3908 подписчиков

Адресная светодиодная лента (что, зачем, почему)

6 минут

2673 прочтения

14 февраля 2021

Какие адресные ленты бывают и что это вообще такое (протоколы обмена в этой статье не рассматриваются)

Это статья должна была быть первая, но так получилось, что сначала вышла статья: "Адресная светодиодная лента из Леруа на чипе WS2811"

Обновлено: 28.12.2022

Классификация светодиодных лент, они бывают:

По цвету подложки ленты

Black PCB (черная)
White PCB (белая)

По длине, чаще всего

1метр
2метра
5метров

По количеству светодиодов на 1 метр ленты

30/60/74/96/100/144

По влагозащите (IPXX )

IP30 лента без влагозащиты
IP65 лента покрыта силиконом
IP67 лента полностью в силиконовом коробе

Это классификация вообще для всех светодиодных лент, но сейчас у нас речь идет именно о адресных (адресуемых) светодиодных лентах. Отличительной их особенностью является специальный чип. Этот чип называется WS28XX где XX это две цифры о них мы поговорим ниже

Чип может быть расположен:

отдельно, в виде отдельной микросхеме на самой ленте

быть встроен в сам чип, и быть невидимым невооружённым глазом

А теперь поговорим еще подробнее о чипе, его расположении и питании ленты.

Классификация адресных светодиодных лент WS28XX

WS2801 (Устарела)

Размещение: внутри светодиода, но есть отдельно чип.

Питание: 5V

Светодиодов на чип: 3

Выходов: два DI-Digital input и CO-тактовая линия.

WS2811

Размещение: чип отдельно. Есть отдельно чип.

Питание: 12V (в 2015г прекращен выпуск последних моделей на 5в)

Светодиодов на чип: 3

Выходов: 1

WS2812B (активно продается)

Размещение: внутри светодиода

Питание: 5V

Светодиодов на чип:1

Выходов: 1

WS2812B-Mini

Уменьшенная до размера 3,5х3,5 мм

Размещение: внутри светодиода

Питание: 5V

Светодиодов на чип:1

Выходов: 1

WS2812S

Раздельное питание чипа и светодиода. Чип имеет шесть ножек

Размещение: внутри светодиода

Питание: 5V

Светодиодов на чип:1

Выходов: 1

WS2812D (аналог PD9823)

То же что WS2812B, но в корпусе обычного 8мм светодиода.

Размещение: 8мм светодиод

Питание: 5V

Светодиодов на чип:1

Выходов: 1

WS2813

Питание: 5V

Светодиодов на чип:1

Выходов: 2

WS2815

Размещение:

Питание: 12V

Светодиодов на чип:1

Выходов: 2

WS2818

Размещение: чип отдельно

Питание: 12/24V

Светодиодов на чип: 3

Выходов: 2

SK6812-RGBW

Белый свет отдельно (к красному, синему и зеленому добавлен белый -W, поэтому требуется не 24, а 32 бита данных.

Размещение: чип отдельно

Питание: ???

Светодиодов на чип: 1

Выходов: ???

Другие светодиодные ленты

А бывают подобные светодиодные ленты? Да бывают.

APA102 - встроенные в корпус светодиода 5050 . Протокол односторонний SPI — линия данных и линия тактирования, обеспечивает большую скорость обновления, что позволяет добиться плавного вывода на движущихся объектах
LDP8803 и LDP8806 - отдельные чипы в корпусах soic-16, синхронный протокол (односторонний SPI — линия данных и линия тактирования).
SK9822 - SMD 5x5мм, 6 выводов, совместимы с APA-102.
CX2802 - SMD 5x5мм, 6 выводов. Обмен по одностороннему SPI (линия данных и линия тактирования), указана частота обмена до 2 МГц. Протокол совместим с WS2801.

Некоторые важные замечания

Зачем нужны два выхода

У некоторых лент (см. выше) есть два выхода D и B

D - обычный цифровой обозначен на отрезке ленты как DI (digital input) входной сигнал, а в конце – DO (digital output) выходной сигналю
B - дублирующий сигнал. Дело в том, что у ленты WS2812B есть неприятное свойство если один из чипов сгорел то потух не только тот который сломался, но и все остальные за ним так как сигнал дальше не прошел, для этого и ввели дублирующую дорожку которая обозначена как BI и BO. так же входи и выход. Следовательно в начале и конце ленты эти контакты остаются свободные, но если вы соединяете отрезки, куски ленты то соединяем BI с BO.

Частота регенерации подсветки

WS 2812b и номера чипов ниже - всего 400Гц, а это значит что при съемке на камере будет видно мерцание. (!) Внимание Тик-Токеры Вам не подойдет!
WS2813 и номера чипов выше 2000Гц, а это значит что при съемке все будет классно!

Микросхема, чип WS2811

Чип Выпущен китайской компанией WORLDSEMI CO.,LIMITED

1 – R- ШИМ-регулируемый выход (красный);

2 – G- ШИМ-регулируемый выход (зелёный);

3 – B- ШИМ-регулируемый выход (синий);

4 – GND общий;

5 – DO- выход передачи данных;

6 – DI- вход передачи данных;

7 – выбор режима работы;

8 – VCC питание +5В.

Более подробно в статье: "Адресная светодиодная лента из Леруа на чипе WS2811"

WS 2812b, WS2811

В настоящий момент широкое распространение получили две модели светодиодной ленты с чипами: WS2811, WS 2812b

WS2811

Размещение: чип отдельно. Есть отдельно чип.

Питание: 12V (в 2015г прекращен выпуск последних моделей на 5в)

Светодиодов на чип: 3

Выходов: 1

О WS2811 отдельная статья: "Адресная светодиодная лента из Леруа на чипе WS2811"

WS 2812b

Размещение: внутри светодиода

Питание: 5V

Светодиодов на чип:1

Выходов: 1

Характеристики

Напряжение питания (VDD) +3,5~+5,3 В
Допустимые диапазоны входного напряжение (VI) -0,5 - +0,5 В от VDD

Логические уровни

Низкий (VIL), максимальное значение - 0,3 Х VDD (В)
Высокий (VIH), минимальное значение - 0.7 Х VDD (В)
Область неопределённого сигнала (Hysteresis)- 0.35 (В)

Температуры:

Работа -25～+80 ℃
Хранение -55~+150 ℃ (паять можно нагревая чип не более чем 150℃)

Таким образом при внешнем питании 5 вольт логические уровни будут 3,5 минимальное значение и 1,5 максимальное значение. Это нас не устраивает так как уровень будет 3,3 вольта максимум.

Можно понизить напряжение питания ленты например диодом, падение напряжение будет около 0,6-0,7 вольт, таким образом на ленту будет поступать 4,4вольта, а значит уровень будет 3,08 что вполне хорошо. (Про уровни статья на канале: "Логические уровни и их преобразование")

Лента на основе чипа WS 2812b

Сама лента WS 2812b

Про конденсатор

Конденсатор С1 - 0,1мкФ (uF) или 100нФ, SMD маркировка 104 у оригинального чипа встроен в саму микросхему.

А вот схема подключения с конденсатором

Конденсатор добавлен между землей и питанием к каждому чипу.

Распиновка самого чипа

Или вот так на фото

Про Китай и их качество.

Я заказал в Китае на Ali ленту WS 2812b спаял поделку - фоновую подсветку, какое же было мое удивление когда часть ленты перестала работать, нашел плохой светодиод вырезал и заменил, но это стало повторятся все чаще и чаще. Но еще удивительнее, что в спокойном состоянии лежачая, неподключенная лента точно так же, со временем превращалась в нерабочую у нее выпадали некоторые светодиоды. Вот такой Китай и вот такое качеств поднебесной! Возник вопрос как проверить адресуемые светодиоды? Неудобно каждый раз подключать контроллер и прогонять тестовую программу. Эмпирически установил при работающем чипе - светодиоде при замкнутых GND, +5В (или при замкнутых всех трех выводах) между ножками данных, а именно IN и OUT сопротивление порядка 16-17kOm. Но даже при незамкнутых выводах кратковременно, при измерении, появляется порядка 17-19kOm. При плохом светодиоде сопротивление больше этой цифры, мультиметр выдает единичку.

Управление светодиодное лентой

Используется последовательный интерфейс

Возможно:

Программное;
по UART;
с использованием протокола SPI

Но об этом в следующей статье и конечно...

Продолжение следует...

Подписывайтесь на мой канал TehnoZet-2, будет интересно! Мы активно развиваемся! Понравилась статья, хотите продолжения - пишите комментарии, ставьте лайк, жмите палец вверх!