Управление светодиодной лентой: программируемая LED SPI и DMX контроллер

Что такое адресная светодиодная лента?

Прежде всего, давайте разберемся, что такое цифровая Led лента, как она работает и как работает. В противном случае ее также называют адресной, интеллектуальной или «бегущей огненной» лентой”.

Главное отличие от обычных изделий – наличие микросхем на плате. Кроме того, оба могут быть интегрированы в сам светодиод.

Так же и внешние.

Они позволяют управлять режимами работы каждого сегмента отдельно. Таким образом, вы можете напрямую включать и выключать яркость любого светодиода или пикселя.

При этом ячейка из одного или нескольких светодиодов одновременно (обычно 3 штуки) называется пикселем).

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

Зачем нужен контроллер

Одноцветная светодиодная лента не требует драйвера, она просто подключается к блоку питания, который обычно имеет маркировку DC12V для моделей на 12 вольт, если лента отличается по напряжению, необходимо подобрать соответствующий блок питания. В принципе, наиболее распространенными являются модели от 12 до 24 В, а образцы с высоким напряжением — достаточно экзотичны. Существуют также виды светодиодных лент для прямого подключения к сети 220 В, но они недоступны в RGB-исполнении.

Контроллер играет роль прерывателя цепи от источника питания до потребителя. На ленте три ряда светодиодов, различающихся по цвету, либо все три цвета выполнены в виде отдельного кристалла в корпусе светодиода, например, типа 5050:

1. Зеленый.
2. Синий.
3. Красный.

Контроллеры бывают разного исполнения, в том числе и герметичные, указывают степень защиты от воды и пыли в виде IPxx, при этом IP20 самый деликатный, его нельзя использовать на улице или во влажных помещениях, а IP68 хорошо защищен. Ленты тоже разные по степени защиты, маркируются одинаково. Иногда производители используют более понятную маркировку, надпись «Waterproof» говорит о водонепроницаемости устройства.

Виды контроллеров

Мы уже упоминали, что контроллеры разные, но выполняют похожие задачи: меняют цвет и регулируют интенсивность его яркости. Они отличаются:

• По типу исполнения (защищенные от условий внешней среды и незащищенные);
• По типу монтажа (с отверстиями для крепления на саморезы, либо на DIN-рейку и т.д.).
• По способу управления (пульт, кнопки на блоке контроллера или другие беспроводные радиотехнологии, например, управление со смартфона по WiFi).

Контроллеры, монтируемые на DIN-рейку, удобно интегрируются в электрические панели. Пульты дистанционного управления также различаются между устройствами, которые используют инфракрасный порт для передачи сигнала и радиопередачи. При этом на пульте есть возможность выбора автоматического режима или ручной установки цвета и яркости. При выборе устройства будьте внимательны, так как разные экземпляры имеют свои функции управления и подключения. А нужной функции может просто не быть.

В общем, существует множество видов пультов дистанционного управления. Самый дешевый вариант – это кнопочное устройство, в котором в качестве передатчика используется инфракрасный светодиод. Он имеет недостатки, присущие всем этим продуктам. Например, система будет реагировать только в том случае, если вы направите пульт на приемник контроллера при выборе и настройке режима работы. Самые современные модели комплекта уже содержат устройства сенсорного управления.

Как выбрать контроллер для светодиодной ленты

При выборе контроллера RGB обратите внимание на его напряжение, оно должно быть таким же, как и у блока питания, например, 12 В. Это значение коммутируемого напряжения. Он говорит, что не обязательно подключать его к цепи 24 В. Возможно, и он будет работать, но не факт, что он будет работать долго или не сгорит мгновенно. Подробная информация указана на корпусе в столбцах «Напряжение» (напряжение, В) и Ток (ток, А).

Следующим шагом является выбор текущего драйвера. Для этого необходимо решить, какой метраж включать и рассчитать потребляемый ток. Например, для ленты типа 5050 потребляемый ток составляет около 1,2 — 1,3 А на 1 метр.

Блоки питания маркируются типом:

• DC12V-12A — выходное напряжение — 12 вольт, выдает ток до 12 А.
• DC12V-18A — выходное напряжение — 12 вольт, ток до 18 А.

Он может незначительно отличаться, его общий вид всегда одинаков. Учитывайте это при выборе блока питания и его внешнем осмотре.

Если нет драйверов на нужный ток, используйте усилитель для RGB ленты. Он использует управляющие сигналы (значения напряжения) от предыдущей ленты или основного контроллера и с помощью дополнительного источника питания продолжает включать подсветку по аналогичной программе от своего контроллера.

То есть он усиливает сигнал драйвера для подключения большего количества светильников, используя дополнительный источник питания. Это удобно, если нужно смонтировать установку на большом расстоянии, можно сэкономить как кабель (подключив вход усилителя с конца ленты, а начало следующей к выходу), так и время на проводку линии электропередач – дополнительный источник питания питается от ближайшего источника 220 В.

Все элементы схемы должны быть выбраны на одинаковые номинальные напряжение и ток, а потребляемый ток ленты не должен превышать выходной ток блока питания и контроллера

Далее обратите внимание на исполнение своего тела. На этапе выбора компонентов вы уже должны определиться, куда вы будете их устанавливать. Если работа ведется внутри помещения, например, по внутренней отделке кафе, то, скорее всего, герметичные модели блоков питания и контроллеров вам не понадобятся.

Краткое содержание:

Рабочий комплект (комплект) RGB-светодиодной ленты состоит из: самой ленты, блока питания, контроллера. При необходимости подключения большого количества ленты для синхронной работы в системе дополнительно используйте: усилитель для ленты RGB и еще один блок питания на 12 В. Задача последнего преобразовать и стабилизировать напряжение с 220 В на 12.

Подключение контроллера к светодиодной ленте

Подключать контроллер лучше с помощью разъемов RGB-полоски, это быстрее и проще в ремонте, чем пайка. Чтобы добавить сегмент, просто поместите коннектор на конец ленты в соответствии с цепочками. По схеме (клемма на блоке — контактная площадка на ленте).

• Красный-Р;
• Зеленый-G;
• Синий Б;
• +Vвых-+Вин.

В многоцветной ленте используется более обычная по питанию и управление осуществляется по отрицательной шине.

Важно! Для работы rgb нужен 4-х проводной разъем (джек)

Контроллер может быть многозонным, то есть обеспечивает управление более чем одной зоной освещения. Вы можете подключить несколько разных сайтов и управлять ими независимо. В этом случае подключение будет аналогично зональному подключению, описанному выше, только оно будет повторяться для каждой зоны соответственно. Некоторые модели подключаются к блоку питания не через клеммные колодки, а круглым «папам» разъемом, естественно блок питания должен иметь такую ​​же вилку, но типа «мама» или наоборот.

Производство светодиодных лент «бегущий огонь»

Изделие выполнено на основе двухсторонней эластичной печатной платы с токопроводящими дорожками. Источниками света являются RGB-светодиоды — сочетание красного, зеленого и синего цветов позволяет получить практически неограниченное количество цветовых оттенков.

Для управления светодиодными светильниками используется контроллер, который, в зависимости от версии, может быть встроен в стеклянный корпус диода или в плату шлейфа.

Благодаря надежности конструкции изделия отличаются длительным сроком службы (десятки тысяч часов). Многие модели обладают расширенным функционалом: например, светодиодная лента SPI «бегущий огонь» оснащена специальным контроллером, управляющим цветом, пульсацией, яркостью и другими параметрами не только всей линейки, но и каждого светодиода в отдельности. Это позволяет создавать блестящие и впечатляющие эффекты в виде падающих капель, движущихся теней и т.д.

Lednikoff является крупным поставщиком светодиодной продукции и реализует ее как официальный дистрибьютор производителя. Наши преимущества:

• прямые поставки без переплат;
• услуги по установке, подключению, сервисное обслуживание;
• длительная (до 3 лет) официальная гарантия.

Наши замерщики выезжают в любую точку Москвы для определения объема и деталей предстоящих работ, а также их стоимости.

Сфера применения светодиодных лент «бегущий огонь»

Благодаря своей универсальности этот продукт подходит для решения широкого круга задач:

• дизайн рекламных конструкций, маркетинговая деятельность;
• отделка фасадов зданий;
• создание различного освещения, а также нестандартных световых конструкций (фигуры, узоры и т.п.);
• украшение зданий и интерьеров увеселительных заведений;
• отделка жилых и общественных помещений.

Как правильно паять светодиодную ленту

Алюминиевый профиль для светодиодной ленты: лаконичное решение

Чтобы правильно спаять части светодиодной ленты, нужно помнить, что разрезать ее можно только в указанных на ней специальных местах. При пайке ленты следует использовать маломощный паяльник, не превышающий 40 Вт. Контакты присоединяемых секций нужно тщательно очистить от силикона или лака и залудить паяльником.

Естественно, все эти работы проводятся при полном отключении светодиодной ленты от источника питания или электросети 220 вольт. Нельзя соединять многочиповую RGB-ленту и ленту, где установлены одночиповые светодиоды. Светодиодные ленты должны иметь такое же строение, как и светодиод, и их удобно правильно подобрать по потребляемой мощности одного метра их длины. Пайка производится лужеными многопроволочными медными проводами. Сечение нужно выбирать по току или мощности всей ленты. После пайки рекомендуется заполнить стыки клеем или силиконом для герметизации и защиты от замыканий.

Структурные схемы подключения светодиодных R G B лент типа SPI и DMX

Светодиодные источники света, управляемые по протоколам SPI и DMX, принципиально отличаются друг от друга. Поэтому схемы подключения светодиодных лент разные. Чтобы увеличить фотографии, кликните по ним мышкой.

На фото показана блок-схема подключения светодиодной ленты RGB, управляемой по протоколу SPI, на единую шину данных D. Это самые распространенные ленты, так как они не требуют предварительного программирования и дешевле, чем DMX. Сигнал данных DATA передается от контроллера на первую микросхему, проходя через нее, на вторую и так далее.

Микросхема первого пикселя (светодиоды и управляемая ими микросхема) считывает из цифрового сигнала соответствующую информацию, после чего сигнал передается на микросхему следующего пикселя. Таким образом, каждый пиксель знает, насколько ярко и каким цветом в данный момент светят светодиоды, подключенные к чипу.

При подключении длинной ленты к драйверу происходит задержка управляющего сигнала, что приводит к нарушению заданной динамики яркости светодиода. Во избежание этого управляющий сигнал подается одновременно на две шины: основную DATA и дополнительную SLK. Схема подключения двухканальной светодиодной ленты SPI представлена ​​на рисунке.

Несмотря на простоту управления и возможность получения большого количества динамических световых эффектов, светодиодная лента с интерфейсом управления SPI имеет один существенный недостаток. Так как управляющий сигнал от контроллера на микросхемы на ленте подается последовательно от одной к другой через все остальные, выход из строя одной микросхемы в любом из пикселей вызовет прерывание работы всех последующих пикселей.

Для устранения этого недостатка там, где требуется высокая надежность светодиодной системы, был придуман интерфейс DMX. В отличие от интерфейса управления SPI, пиксели управляются параллельно по шине D+, и при выходе из строя одной из микросхем все остальные будут работать по заданному алгоритму.

Дополнительно предусмотрена шина ADR для самопрограммирования от контроллера динамического освещения. Программирование не требуется, так как контроллер по умолчанию обеспечивает до 300 динамических световых эффектов.

Система DMX дороже, чем SLK, и требует обучения использованию дополнительных динамических световых эффектов. Поэтому для дома удобнее приобрести светодиодные ленты SLK системы RGB.

Электромонтажная схема подключения светодиодных лент типа SPI и DMX

Изучив блок-схемы подключения светодиодных лент SPI и DMX, вы легко сможете подключить кусок ленты длиной до пяти метров. При проектировании динамического освещения помещений и объектов во многих случаях возникает проблема установки светодиодной ленты длиной более пяти метров.

Длинная светодиодная лента потребляет много электроэнергии, а потому необходимо соединение отрезков по определенным техническим требованиям. Необходимо в зависимости от потребляемого лентой тока подобрать источник питания и правильно подключить отрезки ленты.

Беговые дорожки могут питаться от одного мощного блока питания, схема подключения показана выше, или каждая часть беговой дорожки и контроллера от персонального блока питания. DATA и другие сигналы управления подаются с выхода контроллера на первую ленту, а с его выхода DOUT на DIN-вход второго сегмента и так далее.

Обращаю внимание, что при использовании блока питания к лентам от их выходных клемм идут отдельные провода, сечение которых должно соответствовать току, потребляемому сечением ленты.

Таблица выбора сечения и диаметра медного провода по сопротивлению токуМаксимальный ток, А1,02,03,04,05,06,010,016,020,025,032,040,050,063,0Стандартное сечение, мм20,350,350,500,751,01,22,02,53,04,05,06,08,010,0Диаметр, мм

0,67

0,67

0,80

0,98

1.1

1,2

1,6

1,8

2.0

23

2,5

2,7

3.2

3,6

Величина электрического тока обозначается буквой «А» и измеряется в амперах. При выборе применяется простое правило, чем больше сечение провода, тем лучше, поэтому результат округляется.

При определении количества источников питания для системы динамического освещения с несколькими отрезками пятиметровых светодиодных лент нужно исходить в первую очередь из чертежа расположения лент на объекте. Если ленты монтируются в помещении, иногда целесообразно использовать несколько источников питания, располагая каждый рядом с началом или концом сегментов ленты.

Не забывайте простую истину, что любой блок питания во время работы нагревается и может вас обжечь. Поэтому вокруг него должно быть достаточно воздушного пространства для эффективного отвода тепла от корпуса и доступа к вашему ремонту. Некоторые установщики устанавливают ИП за подвесными потолками и при их выходе из строя возникают большие трудности.

Правила выбора блока питания и монтажа светодиодных лент, управляемых по SPI и DMX, ничем не отличаются от правил для простых монохромных и RGB лент.

Правила подключения, монтажа и эксплуатации светодиодных лент SPI и DMX

• Для питания светодиодных лент требуется источник постоянного тока. При выборе блока питания нужно учитывать напряжение, на которое рассчитана светодиодная лента. Например, если подать на ленту, рассчитанную на 5В, напряжение 12В, она мгновенно сгорит. А если подать на ленту, рассчитанную на напряжение 12 В, напряжение 5 В, то с лентой ничего не произойдет, но работать она не будет. Значение напряжения питания всегда наносится на ленту.
• При подключении светодиодной ленты к источнику питания необходимо соблюдать полярность, «плюс» источника питания должен быть подключен к шине ленты, отмеченной знаком «плюс», а «минус» должен быть подключен к наименее».
• Источник питания должен обеспечивать полный ток, потребляемый всей светодиодной системой. Чтобы использовать менее мощные источники питания, можно запитать каждую светодиодную ленту от отдельного источника питания. Сечение кабеля должно соответствовать величине потребляемого тока.
• Недопустимо последовательно подключать питание более чем к одному отрезку ленты на катушке. Обычно, в зависимости от количества пикселей на метр длины, 5 или 2,5 метра. Каждый сегмент должен быть подключен с соблюдением полярности к источнику питания отдельными кабелями.
• Если плотность светодиодов на метр длины большая, то желательно подавать напряжение с обоих концов ленты. Это снизит нагрев ленты и обеспечит равномерный блеск ваших блесток по всей длине.
• При подключении шины DATA и других шин данных необходимо следовать направлению контроллера, указанному стрелками. Шина DATA контроллера подключается к ленточной шине DI или DIN (вход). Ленточные шины DO или DOUT (выходные) при последовательном соединении со следующими подключаются к их входам DI или DIN.
• Контроллер можно подключить как к отдельному блоку питания, так и к предназначенному для питания ленты. Обычно контроллеры SPI и DMX рассчитаны на работу с напряжением питания от 5 В до 24 В. Стоит отметить, что в этом случае амплитуда сигналов интерфейса DATA и других вне зависимости от напряжения питания контроллера не превышает 5 вольт
• Внимание, при подаче на шину данных светодиодной ленты напряжения более 5 В, все микросхемы в пикселях сгорят!
• Длина кабеля передачи данных не должна превышать 10 метров. При длине более одного метра рекомендуется использовать экранированный кабель или компьютерный кабель с витой парой для исключения влияния помех.
• Если количество пикселей в светодиодной системе превышает 1024, рекомендуется использовать контроллер с несколькими интерфейсами DATA.

Управление лентами

Большинство светодиодных лент RGB состоят из классических светодиодов RGB с четырьмя выводами: общий анод или катод и отдельные выводы для каждого цвета. Кабели не могут быть подключены напрямую к блоку питания, потому что нужен контроллер, благодаря которому мы можем легко изменить цвет. Хотя это решение позволяет нам контролировать цвет — помня, что вся лента излучает один и тот же цвет — это может ограничить гибкость применения. В последнее время все более популярным становится решение, в котором, кроме диодов RBG LED, на ленте есть встроенные драйверы для них, например схемы Worldsemi из линейки WS28xx.

Также стоит добавить, что классические светодиодные полосы RGB управляются иначе, чем полосы контроллера. Это следствие того, что со встроенными интегрированными драйверами меняется раскладка: для управления используется только одна строка (DATA), а не три отдельные строки для каждого цвета. Для управления можно, например, использовать решения на базе Arduino.

Ленты со схемами этой группы принято называть программируемыми или умными, а сам контроллер выполнен в виде интегральной схемы, предназначенной для управления светодиодными диодами. Он имеет внутреннюю интеллектуальную блокировку данных порта цифрового ввода, собственный индивидуальный адрес и схему контроллера мощности. Он также оснащен внутренним прецизионным генератором и стабилизатором напряжения 12 В для светодиодных диодов. Для уменьшения пульсаций в цепи отдельные каналы ШИМ управляются фазовым сдвигом. Эта схема использует режим связи NZR.

В системе NZR линейные цепи WS28xx соединены последовательно. Контакт DIN — это вход данных, а контакт DO — выход. Данные подаются на первый вывод драйвера DIN в схеме. Его DO подключается к следующему DIN и т д. При сбросе микросхемы линия DIN получает данные от контроллера. Первая микросхема собирает первые 24 бита данных (трижды по 8 бит для трех цветов), а затем отправляет их во внутреннюю защелку данных. Остальные данные передаются через выход DO.

Данные на выходе DO буферизуются через встроенную цифровую схему, поэтому качественный поток достигает следующего контроллера. Это увеличивает радиус действия схемы, поскольку единственными ограничениями длины ленты являются максимальное расстояние между контроллерами и количество доступных адресов.

В момент блокировки данных драйвером эта система выдает соответствующие сигналы, управляющие ШИМ на выходах OUTR, OUTG и OUTB, предназначенных для управления красным, зеленым и синим диодами на ленточной структуре. Благодаря возможности адресации цепей линейки WS28xx имеется возможность индивидуальной настройки цвета и яркости RGB-диода, что значительно расширяет возможности. Например, в лентах по этой схеме каждый из диодов может светиться разным цветом и с разной интенсивностью, независимо от остальной ленты.

Стоит отметить, что также доступны комплексные решения, содержащие структуры RGB-светодиодов и интегрированную структуру адресного драйвера в одном корпусе, что упрощает применение и снижает конечную стоимость решения. Такие диоды предлагаются как в дешевом варианте от Worldsemi, так и в Liteon — встроенные диоды высокого качества и повторяемости.

Как проверить исправность светодиода в фонарике

Чтобы проверить, почему не включается фонарь, нужно сразу начать с источника напряжения (аккумулятор или батарейки). Если сменные источники электрического тока работают, а светодиодный фонарик все равно не работает, нужно проверить источник недорогого светового потока — светодиод. Для этого понадобится мультиметр или любой омметр.

Светодиод — это электронный полупроводниковый прибор, который, как и обычный диод, проводит ток только в одном направлении. Поэтому прикосновение щупов мультиметра к контактам светодиода в одном направлении покажет низкое сопротивление и может даже слегка излучать свет, а в обратном направлении покажет высокое сопротивление в несколько сотен кОм. Если результаты проверки показывают, что диод показывает низкое сопротивление в обе стороны, то он пробит, если бесконечность в обе стороны, это свидетельствует о пробое внутри светодиода или разрушении его полупроводникового перехода. Это означает, что светодиод неисправен и нуждается в замене. Утилизация светодиодов не требуется, в отличие от газоразрядных источников света.

Перед покупкой светодиодной ленты или диммера к ней, а также регулируемой светодиодной лампы следует уточнить у продавца или менеджера по продажам совместимость диммера и источника света.