ترقية مصابيح RGB الذكية: WS2812B مقابل. WS2812: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

إن العدد الهائل من المشاريع التي رأيناها باستخدام Smart RGB LEDs - سواء كانت شرائط أو وحدات أو PCBs مخصصة - على مدى السنوات الثلاث الماضية أمر مذهل للغاية. لقد سار استخدام RGB LED هذا جنبًا إلى جنب مع انخفاض كبير في الأسعار وزيادة سهولة استخدام هذه الأجهزة الإلكترونية. من بين الشركات المصنعة لمصابيح LED ، أصبح WorldSemi على ما يبدو المعيار الواقعي بين DIYers ، والهواة ، ومصممي الإلكترونيات القابلة للارتداء. تشتمل عائلة WS28XX الخاصة بشركة Smart RGB LEDs على بروتوكول تحكم سهل الاستخدام ، ومسار مناسب وبصمة ، وإضاءة ساطعة بشكل لا يصدق ، كل ذلك ضمن حزمة صغيرة بحجم 5 مم × 5 مم. ولكن ما أحدث فرقًا حقًا في نجاح سوق المنتجات اليدوية (DIY) هو سعر الوحدة 0.30 دولارًا أمريكيًا إلى 0.40 دولارًا أمريكيًا بكميات صغيرة. في أحدث إصدار من مصابيح LED هذه ، أدخل WS2812B ، WorldSemi مرة أخرى تحسينات كبيرة على سابقتها ، WS2812. نظرًا لوجود القليل جدًا من المعلومات حول هذا الإصدار الجديد نسبيًا ، فقد قررنا أن نجعل Instructable قصيرًا لتسليط الضوء على ترقيات التصميم ، والإعلان عن بعض الميزات الموجودة بالفعل لهذا الجهاز الأنيق! مستوى الصعوبة: مبتدئ + (بعض الإلمام بـ RGB الذكية (المصابيح) الوقت حتى الاكتمال: 5-10 دقائق

الخطوة 1: قائمة المواد

لتسليط الضوء على ميزات كل من WS2812B و WS2812 RGB LEDs ، يمكننا الاستفادة من الأجزاء التالية: 1 x WS2812 RGB LED (ملحوم مسبقًا على لوحة اندلاع صغيرة) 1 x Solderless Breadboard 1 x Breakaway Pin Connector ، 0.1 " الملعب ، ذكر ذو 8 سنون 1 × Arduino Uno R3 1 x WS2812B Lumina Shield لسلك Arduino Solid Core (ألوان متنوعة ؛ 28 AWG) ومزود طاقة سلك Strippers (اختياري) يحمل كل من WS2812 و WS2812B محرك LED مضمن بتيار ثابت ، بالإضافة إلى 3 مصابيح LED يتم التحكم فيها بشكل فردي ؛ واحد أحمر ، وواحد أخضر ، وآخر أزرق. يتكون مشغل LED من: - مذبذب داخلي - دائرة إعادة تشكيل الإشارة وتضخيمها - مزلاج بيانات - محرك خرج تيار ثابت ثلاثي القنوات وقابل للبرمجة - 2 منفذ رقمي (إخراج / إدخال تسلسلي) ملاحظة: يتوفر برنامج تشغيل LED نفسه أيضًا في شكل دائرة متكاملة (IC) مكونة من 6 سنون ، والتي يمكننا استخدامها للاتصال مباشرة بمصابيح RGB LED "غير الذكية" التي نختارها ؛ IC المعني ليس بخلاف WS2811.

الخطوة 2: WS2812B VS. WS2812: بصمة 4 سنون (✓)

الميزة الجديدة الأكثر وضوحًا في WS2812B هي تقليل عدد المسامير (من 6 إلى 4) ، والتي تحافظ على حجم لطيف لسهولة لحامها (باستخدام مكواة لحام رفيعة الأطراف) إلى منصات 2 مم × 1 مم تقريبًا على PCB. جعلت 6 وسادات من WS2812 الأقدم من الصعب بعض الشيء توجيه دبوس DO الخاص بوحدة واحدة إلى دبوس DI في التالي عندما كان التباعد بين الوحدات ضيقًا. باستخدام WS2812B ، يعد توجيه الآثار على PCB أمرًا سهلاً ، لا سيما عند تصميم تكوينات مصفوفة مثل Arduino Shield الموضح في صور هذه الخطوة. تسمح المساحة الإضافية بين حشيات WS2812B بما يلي:

• توجيه الإشارات الثلاث الضرورية بسهولة: الطاقة والأرض والبيانات.
• استخدام آثار أكثر سمكًا لتوصيل الطاقة والأرض ، مما يسمح للتيارات العالية بالعمل بأمان على ثنائي الفينيل متعدد الكلور

يمكننا أن نرى في الصور أعلاه مدى سهولة توجيه مصفوفة 5x8 لـ Lumina Shield لـ Arduino باستخدام مصابيح LED الجديدة هذه - للمقارنة ، نقوم بتضمين تصميم قديم لصفيف 16x16 باستخدام WS2812s. يمكن العثور على ملفات تصميم Lumina Shield في مستودع Github هذا. أحد الأشياء المهمة التي يجب ملاحظتها هو أنه لأسباب لا يمكننا فهمها ، فإن تخطيط WS2812B به شق صغير في زاوية الحزمة يشير إلى الدبوس 3 بدلاً من الدبوس 1! نحتاج إلى إيلاء اهتمام إضافي عند لحام هذه الأشياء يدويًا ، حتى لا نوجه الوحدة كما نفعل مع الدوائر المتكاملة النموذجية (أو WS2812 ، لهذه المسألة). *.tftable {font-size: 12.0px؛ اللون: rgb (251 ، 251 ، 251) ؛ العرض: 100.0٪ ؛ عرض الحدود: 1.0 بكسل ؛ لون الحدود: RGB (104 ، 103 ، 103) ؛ انهيار الحدود: انهيار. } *.tftable th {font-size: 12.0px؛ لون الخلفية: RGB (23 ، 21 ، 21) ؛ عرض الحدود: 1.0 بكسل ؛ الحشو: 8.0 بكسل ؛ نمط الحدود: صلب ؛ لون الحدود: RGB (104 ، 103 ، 103) ؛ محاذاة النص: يسار ؛ } *.tftable tr {background-color: rgb (47، 47، 47)؛ } *.tftable td {font-size: 12.0px؛ عرض الحدود: 1.0 بكسل ؛ الحشو: 8.0 بكسل ؛ نمط الحدود: صلب ؛ لون الحدود: RGB (104 ، 103 ، 103) ؛ } *.tftable tbody tr: hover {background-color: rgb (23، 21، 21)؛ } Pin # Symbol Function * Notch على الحزمة يشير إلى هذا الدبوس. 1 VDD Power Supply LED 2 DO التحكم في إخراج إشارة البيانات 3 * VSS Ground 4 DIN التحكم في إدخال إشارة البيانات تفصيل آخر جدير بالذكر هو أن دبابيس الطاقة (VDD) والأرضية (VSS) قطريًا عبر بعضها البعض. وبالتالي ، فإن الآثار المتصلة بهذه المسامير يمكن أن تكون سميكة جدًا! ومع ذلك ، إذا ارتكبنا خطأ لحام الوحدة "للخلف" ، فسنقوم باختصار Power and Ground (الدبوس رقم 1 و 3). من حسن حظنا ، كما سنرى في الخطوة التالية ، أن WorldSemi قامت بتضمين دائرة حماية قطبية عكسية تمنع WS2812B من التلف بسبب هذا الخطأ - نحن ، بالطبع ، نوصي بتجنب الخطأ تمامًا:)

الخطوة 3: WS2812B VS. WS2812: مصابيح LED أكثر سطوعًا وتوحيد ألوان محسّن (؟)

عندما تم إصدار WS2812B ، أكد WorldSemi أنه يحتوي على مصابيح LED أكثر إشراقًا وتوحيد ألوان أفضل من WS2812. (المصدر: WS2812B_vs_WS2812.pdf) ومع ذلك ، عند فحص أوراق البيانات الفعلية للجهازين ، يمكننا أن نلاحظ أن مواصفات الإضاءة لمصابيح LED متطابقة في كليهما: *.tftable {font-size: 12.0px؛ اللون: rgb (251 ، 251 ، 251) ؛ العرض: 100.0٪ ؛ عرض الحدود: 1.0 بكسل ؛ لون الحدود: RGB (104 ، 103 ، 103) ؛ انهيار الحدود: انهيار. } *.tftable th {font-size: 12.0px؛ لون الخلفية: RGB (23 ، 21 ، 21) ؛ عرض الحدود: 1.0 بكسل ؛ الحشو: 8.0 بكسل ؛ نمط الحدود: صلب ؛ لون الحدود: RGB (104 ، 103 ، 103) ؛ محاذاة النص: يسار ؛ } *.tftable tr {background-color: rgb (47، 47، 47)؛ } *.tftable td {font-size: 12.0px؛ عرض الحدود: 1.0 بكسل ؛ الحشو: 8.0 بكسل ؛ نمط الحدود: صلب ؛ لون الحدود: RGB (104 ، 103 ، 103) ؛ } *.tftable tbody tr: hover {background-color: rgb (23، 21، 21)؛ } الطول الموجي اللوني (مم) شدة الإضاءة (mcd) أحمر 620-630 620-630 أخضر 515-530 1100-1400 أزرق 465-475 200-400 تُظهر الصورة أعلاه Arduino Uno متصل بأربعة ألواح منفصلة. اثنان منهم يحملان WS2812B بينما الآخران يحملان WS2812. لقد حاولنا استخدام قياسات التصوير القياسية لتحديد ما إذا كان بإمكاننا رؤية اختلافات كبيرة في السطوع أو تناسق الألوان أم لا ، لكن النتائج كانت غير حاسمة. من أجل تحديد ما إذا كانت الوحدتان تختلفان بشكل لا لبس فيه في هذا الصدد ، سيتعين علينا إجراء بعض الاختبارات باستخدام مقياس الطيف الضوئي. نظرًا لأنه لم يكن لدينا واحدًا متاحًا في وقت كتابة هذا التقرير ، يمكننا فقط الرجوع إلى المعلومات الموجودة في أوراق البيانات الخاصة بالمنتجات: WS2812.pdf و WS2812B.pdf

الخطوة 4: WS2812B مقابل. WS2812: دائرة حماية القطبية العكسية (✓)

كانت إحدى الميزات الجديدة التي تمكنا من اختبارها بطريقة مباشرة هي دائرة حماية القطبية العكسية المضمنة في تصميم WS2812B. كما يظهر في الفيديو ، قد يؤدي عكس دبابيس الطاقة والأرضية في بعض الأحيان إلى إتلاف WS2812 ، ولكن ليس وحدة WS2812B. هذه الميزة مفيدة للغاية عند العمل مع الشرائط حيث نستخدم عادةً مصادر طاقة خارجية ذات معدلات تيار عالية ، وحيث رأينا معظم الأخطاء التي تحدث أثناء الأسلاك. ما زلنا نوصي بالتحقق المزدوج من التوصيلات والأسلاك قبل تطبيق الطاقة على أي دائرة إلكترونية ، ولكن من المسلم به أنه من الجيد معرفة أنه في تلك الحالات النادرة التي نرتكب فيها خطأ ، توجد آلية آمنة لحماية أجهزتنا الثمينة.

الخطوة 5: WS2812B VS. WS2812: تحسين الهيكل الداخلي (؟)

الميزة الأخيرة التي تم تضمينها في WS812B هي الفصل بين دائرتين رئيسيتين في الجهاز: التحكم والإضاءة. من خلال فصل هذين الاثنين ، أبلغت الشركة المصنعة عن تحسن في تبديد الحرارة وتحكم أكثر قوة. هذا إلى حد بعيد أكثر غموضًا في الميزات الجديدة ، حيث ليس لدينا طريقة جيدة لاختبار تبديد الحرارة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور. من أجل تحسين المتانة في الاتصال ونقل البيانات ، لم نجد أي اختلافات كبيرة في الأداء بين WS2812 و WS2812B بعد بعض الاختبارات البسيطة التي أجريناها مع الوحدتين جنبًا إلى جنب.

الخطوة 6: برمجة WS2812B RGB LEDs

على الرغم من جميع التغييرات التي تم إدخالها في هذا الإصدار الأخير من عائلة WS28XX ، فإن بروتوكول الاتصال اللازم للتحكم في لونه وسطوعه لم يتغير عن سابقه. لا يزال بإمكاننا استخدام المكتبات العظيمة التي طورها زملاؤنا من صناع Adafruit و PJRC ومشروع FastSPI. لمعرفة المزيد حول ما يحدث بالفعل تحت غطاء أجهزة RGB LED الرائعة هذه ، قمنا بتجميع تعليمات مفصلة بدقة تشرح تنفيذ بروتوكول التحكم شيئًا فشيئًا (يقصد التورية). شكرًا مقدمًا على التحقق من ذلك!