Как подключить адресную светодиодную ленту без Arduino.

70
просмотров
адресная умная лента

Подключение обычной светодиодной ленты у большинства пользователей не вызывает особых вопросов.

А что делать, если лента у вас не простая, а адресная или цифровая? Какие особенности и отличия есть у данной ленты?

Большинство видеороликов, которыми переполнен ютуб, подробно объясняют, как ее подключить с помощью Arduino — “припаяйте провода вот к этим контактам на ардуинке, залейте мой скетч и т.д.”

схема подключения адресной ленты к ардуино

А если у вас нет желания разбираться в этом вопросе и лезть в дебри программирования? 99% пользователей хотят купить готовый продукт, нажать на кнопочку и наслаждаться подсветкой.

В этом случае к своей умной ленте вам придется докупить специальный SPI контроллер.

умный SPI контроллер

При этом самостоятельно настроить цвета, скорость и динамические режимы можно на обычном смартфоне.

гирлянда нового поколения Twinkly

Что такое адресная светодиодная лента?

В первую очередь давайте рассмотрим, что вообще такое цифровая Led лента, как она устроена и как работает? По-другому ее еще называют адресной, умной или лентой “бегущий огонь”.

что такое адресная светодиодная лента

Главное отличие от обычных изделий заключается в присутствии на плате микросхем. Причем они могут быть как встроенными в сам светодиод.

адресная лента со встроенной микросхемой
микросхема встроенная в светодиод умной ленты
микросхема встроенная в светодиод умной ленты

Так и внешними.

адресная лента с внешней микросхемой
внешняя микросхема в светодиодной адресной ленте

Они позволяют управлять режимами работы каждого сегмента по отдельности. Таким образом можно напрямую запускать и отключать свечение любого светодиода или пикселя.

В данном случае пикселем называют ячейку из одного или нескольких светодиодов сразу (обычно по 3 штуки).

что такое пиксель на адресной ленте

Вы сможете управлять как яркостью, так и цветом любого диода в ленте и при этом создавать совершенно потрясающие световые эффекты:

  • для автомобиля
как подключить светодиодную ленту в автомобиле ошибки и правила
  • для аквариума
как рассчитать время освещения для аквариума и продолжительность светового дня
  • на фасаде дома
архитектурное освещение фасадов зданий и частного дома
  • на ёлке
обзор и отзывы умной гирлянды twinkly

Многообразие вариантов будет зависеть только от вашей фантазии.

Отличие лент ws2812, ws2812b, ws2811

Наиболее распространенные модели со встроенными микросхемами имеют маркировку WS2812 или WS2812b. С внешними – WS2811.

отличие лент ws2812 и ws2811

Чем модель ws2812 отличается от ws2812b? Первые имеют 6 контактов (PIN) для управления, а вторые, с буковкой “b” – всего четыре.

отличие чипа ws2812b и ws2812

На 2812 питание светодиода и чипа разнесены. У 2812b питание интегрированного драйвера и светодиода вынесено на один PIN (VDD).

технические характеристики ws2812b и ws2812

А в чем главные отличия между ws2812b и ws2811?

  • ws2812b – работает от 5v
лента 2812b
  • ws2811 – питание 12v (в 2015г прекращен выпуск последних моделей на 5в)
умная лента ws2811 12v

WS2812 управляет кластерами по одному диоду, WS2811 управляет тремя светодиодами одновременно.

Существенным недостатком диодов ws2812 является то, что если в цепочке сгорит хотя бы один из них, то все дальнейшие светодиоды, стоящие после него, тут же перестают работать.

Адресная лента ws2813

Поэтому прогресс не стоял на месте и позже были разработаны более совершенные ленты – ws2813 (5V), ws2815 (12V).

отличие лент 2812 и 2813

У таких лент добавлена четвертая дублирующая дорожка. По ней передаются данные, если какой-то из диодов сгорел и вышел из строя.

дублирующая дорожка на светодиодной адресной ленте ws2813

Как это работает? Сигнал в нормальном состоянии поступает на Data Input (DIN) и выходит с чипа на Data Out (DO). По такой цепочке данные проходят по всей ленте.

структура адресной светодиодной ленты ws2813

Когда первый чип выходит из строя и данные перестают выходить с DO, благодаря дублирующей дорожке сигнал продолжает поступать на разъем BIN.

Второй чип анализирует пропажу сигнала на DIN, но видит его наличие на BIN и продолжает работать как ни в чем не бывало.

Самое главное, чтобы при выходе из строя первого диода не произошло замыкания между VDD и GND.

Ошибка №1
Никогда не используйте подсветку на чипах типа WS2812b при съемке видео.

Если захотите снимать кино или видеоклип с такой подсветкой, то применяйте только ленту WS2813, не меньше.

Дело здесь в частоте регенерации. У старых моделей она всего 400Гц.

частота регенерации у лент ws2812 и ws2813

Для человеческого глаза это может быть и незаметно, а вот камера вам такой ошибки не простит.

Вот очень наглядный эксперимент с такими светодиодами в динамике. Подключите отрезок ленты с двумя разными чипами и попробуйте помахать ими из стороны в сторону.

наглядное отличие регенерации свечения светодиодов ws2812b и ws2813

Результат на пойманом стопкадре.

отличие при свечении адресной ленты ws2812b и ws2813

Надо заметить, что это всего лишь один подключенный светодиод 2812b и 2813, а не несколько их штук в одном ряду.

Подключение к блоку питания и контроллеру

Сигналы по программируемой ленте передаются от контроллера с SPI микросхемами по цифровым протоколам связи. После того, как на первый светодиод пришли 24 бита информации, данный диод переходит в режим передачи.

передача данных на адресной светодиодной ленте

Все данные, которые до него доходят, транслируются на выход, то есть на следующий диод в последовательной цепочке.

Ошибка №2
Если к такой ленте напрямую подключить блок питания, работать она не будет.
почему нельзя подключать адресную ленту напрямую от блока питания

В данном случае наличие контроллера обязательно.

схема подключения адресной светодиодной ленты

В управляемые светодиоды нужно “загрузить” их цвета.

как выбрать контроллер для светодиодной ленты

Кроме того, отличается и сам принцип передачи сигнала между элементами. Если присмотреться, то можно увидеть на каждой умной ленте стрелочки строго в одном направлении.

стрелочки с направлением сигнала на умной ленте

Они показывают, что управляющий сигнал будет передаваться от одного элемента к другому именно в эту сторону, а не наоборот.

Ошибка №3
Встроенные микросхемы боятся переполюсовки!
переполюсовка адресной ленты

Поэтому, если вы подключаетесь не через специальные коннекторы, а методом прямой пайки, всегда проверяйте “+” и “-” (GND).

подключение контроллера к умной цифровой ленте
подключение контроллера к умной цифровой ленте

Иначе адресная светодиодная лента у вас при первом же подключении сгорит.

Провода и разъемы

Цифровая лента на конце имеет минимум не два, а три провода.

три провода на концах адресной светодиодной ленты
  • V+ (5V или 12V)
  • V- (GND)
  • управляющий провод

Два из них — это обычное питание, а третий отвечает за направление сигнала. К проводам на концах уже готового к использованию изделия припаяны специальные разъемы:

  • DI (Digital Input) или цифровой вход в начале ленты
разъемы на концах адресной ленты
  • DO (Digital Output) цифровой выход
разъемы на концах адресной ленты

При наличии таких разъемов подключить ленту неправильной стороной у вас не получится. Второй конец DO требуется при наращивании длины световой конструкции.

Ошибка №4
А вот без таких разъемов начало и конец ленты можно и перепутать.

В этом случае ничего гореть и светиться у вас не будет.

Ошибка №5
Слишком длинные провода питания от контроллера.

Если у вас наблюдается ситуация, при которой лента не загорается, пока вы не коснетесь и не проведете рукой по питающим проводам, то скорее всего они слишком длинные и управляющий провод подвержен помехам.

почему адресная светодиодная лента не запускается причины

В этом случае попробуйте их скрутить косичкой. В некоторых ситуациях помогает.

Выбор контроллера для адресной ленты

При выборе SPI контроллера для умных лент нужно рассчитывать не на мощность подсветки, как обычно это делается, а на количество пикселей.

Данные параметр всегда указывается на корпусе изделия.

контроллер для spi лент
контроллер для spi лент

Что касается выбора мощности блока питания, то здесь ориентируйтесь на следующий показатель. Один светодиод для моделей sw2812b – это примерно 60мА при белом свете.

Считайте их общее количество в ленте, берите запас в 30% и подбирайте подходящий блок.

как выбрать хороший и качественный блок питания не по мощности бренды

От блока питания провода подключаются на контроллер, а с другой стороны контроллера запитывается сама лента.

схема подключения адресной светодиодной ленты

Питание можно подать и напрямую, но наличие контроллера обязательно.

Подключение более 5 метров.

Если вам нужно подключить более 5м умной ленты, то для ее равномерного свечения нельзя просто наращивать подсвету последовательно. Речь здесь идет в первую очередь про питание!

111-payka

Когда количество пикселей на контроллере позволяет подключить большую длину, вы без проблем стыкуете коннекторы DI и DO между собой. Но вот питание (5В или 12В), все равно придется тянуть отдельно (параллельно).

схема подключения адресной светодиодной ленты длиной более 5 метров

Есть контроллеры с дополнительными проводами под “лишнее” питание на такой случай.

Ошибка №6
Нельзя подключать несколько кусков ленты последовательно и при этом подавать на них изначально большее напряжение.

Например, взять три куска ws2812b (5м+5м+5м) и подать на них в самом начале ленты 15 вольт, рассчитывая при этом на последовательное падение напряжения.

как правильно паять паяльником

В этом случае придется ставить на каждый отрезок по своему контроллеру, да еще каким-то образом гарантировать одинаковое потребление отрезков.

Ошибка №7
Лента вместо белого светится с оттенком желтоватого или красного цвета.

Скорее всего дело здесь в неправильно подобранном сечение проводов. Всегда берите минимум 1,5мм2.

Недостаток цвета – это первый признак просадки напряжения. Уход в красноту объясняется тем, что для синего и зеленого цветов на чипе 2812b требуется порядка 3,5В, а вот для красного достаточно и 2В.

почему лента светится красным цветом
почему лента светится красным цветом

Поэтому, когда напряжение на светодиодах падает, выключаются зеленые и синие кристаллы, а красный горит до последнего.

Правильная покупка светодиодной ленты на AliExpress.

Что еще можно сказать по сечению проводов? Например, лента 2812 на один диод потребляет порядка 60мА. При длине подсветки в 5 метров ток составит 18 Ампер!

расчет тока потребления для лент 2812b

По всем расчетным таблицам для такого тока требуются провода сечением 2,0-2,5мм2. Даже на самой ленте медные дорожки такого сечения не обеспечивают.

Поэтому, если хотите нормального свечения и яркости, даже на стандартные отрезки по 5 метров всегда подключайте питание с обоих концов.

Помимо сечения проводов важное значение играет и качество самих дорожек. Конечно, китайцы вам будут говорить, что у них самая лучшая продукция и никто не жаловался.

Но как это проверить, не покупая изделие? Элементарно – запросите информацию по весу ленты. После этого сравните одинаковые модели от разных производителей.

как проверить качественную светодиодную ленту

Так например, у ленты длиной 5м (60 светодиодов на метр) при весе менее 100гр просадки напряжения начинаются уже через 1,5 метра!

некачественная светодиодная лента малого веса с али
некачественная светодиодная лента малого веса с али

Объясняется это очень тонкими медными дорожками или некачественной медью в них.

Управление через смартфон

Управление современными адресными лентами легко осуществляется через смартфон и Wi-fi. Последовательность здесь следующая.

  • устанавливаете на телефон специальное приложение

Зачастую на корпусе контроллера указывают QR код, отсканировав который, вы найдете нужную программу в интернете.

подключение смартфона к адресной светодиодной ленте
подключение смартфона к адресной светодиодной ленте
  • регистрируетесь и добавляете свое устройство
регистрация адресной ленты
регистрация адресной ленты
  • в настройках wi-fi на телефоне находите его
подключение через вай фай адресной ленты

При первом подключении настраиваете девайс. Выбираете последовательность свечения RGB (GBR, BRG), а также тип ленты (ws2811, ws2812 и т.п.)

настройка адресной светодиодной ленты на смартфоне

Обязательно указываете количество пикселей. После этого можно переходить к выбору эффектам свечения:

  • таймер (время вкл. и откл. ленты)
таймер включения и отключения ленты
  • динамический режим (с регулировкой скорости и изменения эффектов)

Таких прописанных по умолчанию режимов может быть несколько сотен!

выбор динамического режима работы адресной ленты
  • яркость подсветки
выбор яркости подсветки

Не понравились заводские настройки? Можете создать свою собственную программу расцветки через ручную настройку динамического режима.

ручная настройка динамического режима работы адресной ленты

Более подробно с пошаговой установкой и настройкой множества других режимов работы можете ознакомиться из ролика ниже.

Помимо прочего такие умные контроллеры могут иметь музыкальный процессор.

музыкальный процессор на адресной ленте

Они визуализируют звуки через встроенный микрофон телефона. Получается очень неплохой аналог цветомузыки в домашних условиях.

как сделать цветомузыку из светодиодной ленты и музыкального RGBконтроллера

Песню можно записать в память смартфона и при ее проигрывании эффекты будут аналогичными.

музыка и адресная лента

При выборе такого контроллера обратите особое внимание, что есть дешевые модели, которые при работе через wi-fi могут блокировать вам интернет.

Поэтому заранее интересуйтесь у продавца о такой функции и покупайте только модели с одновременной работой интернета и управлением подсветкой.