Meningkatkan Smart RGB LED: WS2812B Vs. WS2812: 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Banyaknya proyek yang kami lihat menggunakan Smart RGB LEDs-apakah itu strip, modul, atau PCB khusus-selama 3 tahun terakhir cukup mencengangkan. Wabah penggunaan LED RGB ini telah berjalan seiring dengan penurunan harga yang signifikan dan peningkatan kemudahan penggunaan perangkat elektronik ini. Di antara produsen LED, WorldSemi tampaknya telah menjadi standar de facto di antara DIYers, penggemar, dan desainer elektronik yang dapat dikenakan. Keluarga WS28XX Smart RGB LED perusahaan mencakup protokol kontrol yang mudah digunakan, pinout dan footprint yang nyaman, dan pendaran yang sangat terang, semuanya dalam paket kecil 5mm x 5mm. Tapi, apa yang benar-benar membuat perbedaan dalam kesuksesan pasar produk DIY adalah harga unit $0,30 hingga $0,40 dalam jumlah kecil. Dalam versi terbaru dari LED ini, WS2812B, WorldSemi sekali lagi telah membuat peningkatan yang signifikan dari pendahulunya, WS2812. Karena hanya ada sedikit informasi di luar sana tentang versi yang relatif baru ini, kami memutuskan untuk membuat Instruksi singkat untuk menyoroti peningkatan desain, dan mengiklankan beberapa fitur yang sudah ada dari perangkat bagus ini! Tingkat kesulitan: Pemula+ (beberapa keakraban dengan RGB pintar LED) Waktu penyelesaian: 5-10 Menit

Langkah 1: Daftar Bahan

Untuk menonjolkan fitur dari LED WS2812B dan WS2812 RGB, kita dapat menggunakan bagian-bagian berikut: 1 x WS2812 RGB LED (pra-solder ke papan breakout kecil) 1 x Papan Tempat Memotong Roti Tanpa Solder 1 x Konektor Pin Breakaway, 0,1 Pitch, 8-Pin Male 1 x Arduino Uno R3 1 x WS2812B Lumina Shield untuk Arduino Solid Core Wire (berbagai macam warna; 28 AWG) dan Catu Daya Wire Strippers (Opsional) Baik WS2812 dan WS2812B membawa driver LED arus konstan tertanam, serta 3 LED yang dikontrol secara individual; satu merah, satu hijau, dan satu biru. Driver LED terdiri dari: - Osilator internal - Sirkuit pembentukan kembali dan penguatan sinyal - Kait data - Penggerak keluaran arus konstan 3-saluran yang dapat diprogram - 2 port digital (output/input serial)Catatan: driver LED itu sendiri juga tersedia dalam bentuk Integrated Circuit (IC) 6-pin, yang dapat kita gunakan untuk menghubungkan langsung ke LED RGB 'non-pintar' pilihan kita; IC yang dimaksud tidak lain adalah WS2811.

Langkah 2: WS2812B VS. WS2812: Jejak 4-pin (✓)

Fitur baru yang paling nyata dari WS2812B adalah pengurangan jumlah pin (dari 6 menjadi 4), yang mempertahankan ukuran yang bagus untuk menyoldernya dengan mudah (menggunakan besi solder ujung halus) menjadi bantalan ~2mm x 1mm pada PCB. 6 bantalan dari WS2812 yang lebih lama membuatnya agak sulit untuk mengarahkan pin DO dari satu modul ke pin DI berikutnya ketika jarak antar modul ketat. Dengan WS2812B, merutekan jejak pada PCB sangat mudah, terutama saat merancang konfigurasi yang tersusun seperti Arduino Shield yang ditunjukkan pada gambar langkah ini. Ruang tambahan antara bantalan WS2812B memungkinkan untuk:

• Merutekan 3 sinyal yang diperlukan dengan mudah: Daya, Ground, dan Data.
• Menggunakan jejak yang lebih tebal untuk menghubungkan Daya dan Ground, yang memungkinkan arus yang lebih tinggi berjalan dengan aman di PCB

Kita dapat melihat pada gambar di atas betapa mudahnya merutekan array 5x8 untuk Lumina Shield for Arduino menggunakan LED baru ini-untuk perbandingan, kami menyertakan desain lama array 16x16 menggunakan WS2812s. File desain untuk Lumina Shield dapat ditemukan di repositori Github ini. Satu hal penting yang perlu diperhatikan adalah, untuk alasan yang tidak dapat kami pahami, tata letak untuk WS2812B memiliki lekukan kecil di sudut kemasan yang menunjukkan pin 3 daripada pin 1! Kita perlu memberikan perhatian ekstra saat menyolder ini dengan tangan, sehingga kita tidak mengarahkan modul seperti yang kita lakukan dengan IC biasa (atau WS2812, dalam hal ini). *.tftable { ukuran font: 12.0px; warna: rgb(251, 251, 251); lebar: 100,0%; lebar batas: 1.0px; warna batas: rgb(104, 103, 103); border-collapse: runtuh; } *.tftable th { ukuran font: 12.0px; warna latar: rgb(23, 21, 21); lebar batas: 1.0px; bantalan: 8.0px; gaya perbatasan: padat; warna batas: rgb(104, 103, 103); perataan teks: kiri; } *.tftable tr { warna latar: rgb(47, 47, 47); } *.tftable td { ukuran font: 12.0px; lebar batas: 1.0px; bantalan: 8.0px; gaya perbatasan: padat; warna batas: rgb(104, 103, 103); } *.tftable tbody tr:hover { background-color: rgb(23, 21, 21); } Pin # Fungsi Simbol *Takik pada paket menunjukkan pin ini. 1 VDD Power supply LED 2 DO Kontrol output sinyal data 3* VSS Ground 4 DIN Kontrol input sinyal data Detail lain yang perlu disebutkan adalah bahwa pin Power (VDD) dan Ground (VSS) saling melintang secara diagonal. Dengan demikian, jejak yang menghubungkan ke pin ini bisa sangat tebal! Namun, jika kita membuat kesalahan dengan menyolder modul 'mundur', kita akan mengalami short Power dan Ground (pin #1 dan 3). Beruntung bagi kami, seperti yang akan kita lihat di langkah berikutnya, WorldSemi telah menyertakan sirkuit perlindungan polaritas terbalik yang akan mencegah WS2812B rusak oleh kesalahan ini-kami, tentu saja, merekomendasikan untuk menghindari kesalahan sama sekali:)

Langkah 3: WS2812B VS. WS2812: LED Lebih Cerah & Keseragaman Warna yang Lebih Baik (?)

Ketika WS2812B dirilis, WorldSemi menekankan bahwa ia memiliki LED yang lebih terang dan keseragaman warna yang lebih baik daripada WS2812. (Sumber: WS2812B_vs_WS2812.pdf) Namun, memeriksa lembar data aktual dari kedua perangkat, kita dapat mengamati bahwa spesifikasi untuk luminansi LED identik di keduanya: *.tftable { font-size: 12.0px; warna: rgb(251, 251, 251); lebar: 100,0%; lebar batas: 1.0px; warna batas: rgb(104, 103, 103); border-collapse: runtuh; } *.tftable th { ukuran font: 12.0px; warna latar: rgb(23, 21, 21); lebar batas: 1.0px; bantalan: 8.0px; gaya perbatasan: padat; warna batas: rgb(104, 103, 103); perataan teks: kiri; } *.tftable tr { warna latar: rgb(47, 47, 47); } *.tftable td { ukuran font: 12.0px; lebar batas: 1.0px; bantalan: 8.0px; gaya perbatasan: padat; warna batas: rgb(104, 103, 103); } *.tftable tbody tr:hover { background-color: rgb(23, 21, 21); } Warna Panjang Gelombang (mm) Intensitas Cahaya (mcd) Merah 620–630 620–630 Hijau 515–530 1100–1400 Biru 465–475 200–400 Gambar di atas menunjukkan Arduino Uno yang terhubung ke empat papan breakout. Dua di antaranya membawa WS2812B sementara dua lainnya membawa WS2812. Kami mencoba menggunakan pengukuran pencitraan standar untuk menentukan apakah kami dapat melihat perbedaan yang signifikan dalam kecerahan atau keseragaman warna, tetapi hasilnya tidak meyakinkan. Untuk menentukan dengan jelas apakah kedua modul berbeda dalam hal ini, kita harus melakukan beberapa pengujian menggunakan spektrofotometer. Mengingat bahwa kami tidak memilikinya pada saat penulisan ini, kami hanya dapat merujuk ke info di lembar data masing-masing produk: WS2812.pdf dan WS2812B.pdf

Langkah 4: WS2812B Vs. WS2812: Sirkuit Perlindungan Polaritas Terbalik (✓)

Salah satu fitur baru yang dapat kami uji secara langsung adalah sirkuit perlindungan polaritas terbalik yang disertakan dalam desain WS2812B. Seperti yang ditunjukkan video, membalikkan pin Daya dan Ground terkadang dapat merusak WS2812, tetapi tidak pada modul WS2812B. Fitur ini sangat berguna ketika bekerja dengan strip di mana kami biasanya menggunakan catu daya eksternal dengan peringkat ampere tinggi, dan di mana kami telah melihat sebagian besar kesalahan dibuat selama pemasangan kabel. Kami masih menyarankan untuk memeriksa ulang koneksi dan kabel sebelum menerapkan daya ke sirkuit elektronik apa pun, tetapi memang menyenangkan mengetahui bahwa dalam kesempatan langka di mana kami membuat kesalahan, ada mekanisme failsafe untuk melindungi perangkat berharga kami.

Langkah 5: WS2812B VS. WS2812: Struktur Internal Ditingkatkan (?)

Fitur terakhir yang disertakan dalam WS812B adalah pemisahan dua sirkuit utama di perangkat: kontrol dan pencahayaan. Dengan memisahkan keduanya, pabrikan melaporkan peningkatan pembuangan panas dan kontrol yang lebih kuat. Ini jauh lebih tidak jelas dari fitur-fitur baru, karena kami tidak memiliki metode yang baik untuk menguji pembuangan panas pada PCB. Untuk peningkatan ketahanan dalam komunikasi dan transfer data, kami tidak menemukan perbedaan kinerja yang signifikan antara WS2812 dan WS2812B setelah beberapa pengujian sederhana yang kami jalankan dengan dua modul secara berdampingan.

Langkah 6: Memprogram LED RGB WS2812B

Terlepas dari semua perubahan yang diperkenalkan dalam versi terbaru dari keluarga WS28XX ini, protokol komunikasi yang diperlukan untuk mengontrol warna dan kecerahannya tetap tidak berubah dari pendahulunya. Kami masih dapat menggunakan perpustakaan hebat yang dikembangkan oleh sesama pembuat dari Adafruit, PJRC, dan proyek FastSPI. Untuk mempelajari lebih lanjut tentang apa yang sebenarnya terjadi di bawah kap perangkat LED RGB yang luar biasa ini, kami menyusun Instruksi yang sangat terperinci yang menjelaskan implementasi protokol kontrol sedikit demi sedikit (pun intended). Terima kasih sebelumnya untuk memeriksanya!