Mise à niveau des LED RVB intelligentes : WS2812B Vs. WS2812 : 6 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

Le grand nombre de projets que nous avons vus utilisant des LED Smart RGB - qu'il s'agisse de bandes, de modules ou de circuits imprimés personnalisés - au cours des 3 dernières années est assez étonnant. Cette flambée d'utilisation des LED RVB s'est accompagnée d'une baisse significative des prix et d'une facilité d'utilisation accrue de ces appareils électroniques. Parmi les fabricants de LED, WorldSemi est apparemment devenu la norme de facto parmi les bricoleurs, les amateurs et les concepteurs d'électronique portable. La famille de LED Smart RGB WS28XX de la société comprend un protocole de contrôle facile à utiliser, un brochage et une empreinte pratiques et une luminescence incroyablement lumineuse, le tout dans un petit boîtier de 5 mm x 5 mm. Mais ce qui a vraiment fait la différence dans le succès du marché du bricolage des produits, c'est le prix unitaire de 0,30 $ à 0,40 $ en petites quantités. Dans la dernière version de ces LED, la WS2812B, WorldSemi a encore une fois apporté des améliorations significatives par rapport à son prédécesseur, la WS2812. Puisqu'il y a très peu d'informations sur cette version relativement nouvelle, nous avons décidé de faire un court Instructable pour mettre en évidence les mises à niveau de conception et annoncer certaines des fonctionnalités déjà existantes de cet appareil astucieux !Niveau de difficulté: Débutant + (une certaine familiarité avec smart RGB LED)Délai d'achèvement: 5 à 10 minutes

Étape 1: Liste des matériaux

Pour mettre en évidence les caractéristiques des LED RVB WS2812B et WS2812, nous pouvons utiliser les pièces suivantes: 1 x LED RVB WS2812 (pré-soudée sur une petite carte de dérivation) 1 x planche à pain sans soudure 1 x connecteur à broches de rupture, 0,1 Pas, 8 broches mâle 1 x Arduino Uno R3 1 x WS2812B Lumina Shield pour Arduino Solid Core Wire (couleurs assorties; 28 AWG) et dénudeur d'alimentation (en option) ainsi que 3 LED contrôlées individuellement: une rouge, une verte et une bleue Le driver de LED comprend: - Un oscillateur interne - Un circuit de reformage et d'amplification du signal - Un verrou de données - Un variateur de sortie à courant constant programmable à 3 canaux - 2 ports numériques (sortie/entrée série) Remarque: le pilote de LED lui-même est également disponible sous forme de circuit intégré (CI) à 6 broches, que nous pouvons utiliser pour nous connecter directement aux LED RVB « non intelligentes » de notre choix; le IC en question n'est autre que le WS2811.

Étape 2: WS2812B VS. WS2812: Empreinte à 4 broches (✓)

La nouveauté la plus évidente du WS2812B est un nombre réduit de broches (de 6 à 4), qui conservent une belle taille pour les souder facilement (à l'aide d'un fer à souder à pointe fine) sur des pastilles d'environ 2 mm x 1 mm sur un PCB. Les 6 plots de l'ancien WS2812 rendaient un peu difficile le routage de la broche DO d'un module vers la broche DI du suivant lorsque l'espacement entre les modules était serré. Avec le WS2812B, le routage des traces sur un PCB est un jeu d'enfant, en particulier lors de la conception de configurations en réseau comme le bouclier Arduino montré dans les images de cette étape. L'espace supplémentaire entre les coussinets WS2812B permet:

• Acheminez facilement les 3 signaux nécessaires: alimentation, terre et données.
• Utilisation de traces plus épaisses pour connecter l'alimentation et la terre, ce qui permet à des courants plus élevés de fonctionner en toute sécurité sur un PCB

Nous pouvons voir dans les images ci-dessus à quel point il devient facile de router un réseau 5x8 pour le Lumina Shield pour Arduino à l'aide de ces nouvelles LED. À titre de comparaison, nous incluons une ancienne conception d'un réseau 16x16 utilisant des WS2812. Les fichiers de conception du Lumina Shield se trouvent sur ce référentiel Github. Une chose importante à noter est que, pour des raisons que nous ne pouvons pas comprendre, la disposition du WS2812B a une petite encoche sur le coin de l'emballage indiquant la broche 3 plutôt que la broche 1 ! Nous devons porter une attention particulière lors de la soudure à la main, afin de ne pas orienter le module comme nous le ferions avec des circuits intégrés typiques (ou le WS2812, d'ailleurs). *.tftable { taille de police: 12.0px; couleur: rvb (251, 251, 251); largeur: 100,0 %; largeur de bordure: 1.0px; couleur de bordure: rgb(104, 103, 103); border-collapse: effondrement; } *.tftable th { taille de police: 12.0px; couleur d'arrière-plan: rgb(23, 21, 21); largeur de bordure: 1.0px; remplissage: 8,0 pixels; border-style: solide; couleur de bordure: rgb(104, 103, 103); text-align: gauche; } *.tftable tr { background-color: rgb(47, 47, 47); } *.tftable td { taille de police: 12.0px; largeur de bordure: 1.0px; remplissage: 8,0 pixels; border-style: solide; couleur de bordure: rgb(104, 103, 103); } *.tftable tbody tr:hover { background-color: rgb(23, 21, 21); } Broche # Symbole Fonction * L'encoche sur l'emballage indique cette broche. 1 LED d'alimentation VDD 2 DO Sortie du signal de données de contrôle 3* Terre VSS 4 Entrée du signal de données de contrôle DIN Un autre détail à mentionner est que les broches d'alimentation (VDD) et de terre (VSS) sont en diagonale l'une par rapport à l'autre. Ainsi, les traces de connexion à ces broches peuvent être assez épaisses ! Cependant, si nous commettons l'erreur de souder le module "à l'envers", nous court-circuiterions l'alimentation et la masse (broches n ° 1 et 3). Heureusement pour nous, comme nous le verrons à l'étape suivante, WorldSemi a inclus un circuit de protection contre l'inversion de polarité qui empêchera le WS2812B d'être endommagé par cette erreur - nous recommandons bien sûr d'éviter complètement l'erreur:)

Étape 3: WS2812B VS. WS2812: LED plus lumineuses et uniformité des couleurs améliorée (?)

Lorsque le WS2812B est sorti, WorldSemi a souligné qu'il avait des LED plus lumineuses et une meilleure uniformité des couleurs que le WS2812. (Source: WS2812B_vs_WS2812.pdf) Cependant, en inspectant les fiches techniques réelles des deux appareils, nous pouvons observer que les spécifications pour la luminance des LED sont identiques dans les deux: *.tftable { font-size: 12.0px; couleur: rgb (251, 251, 251); largeur: 100,0 %; largeur de bordure: 1.0px; couleur de bordure: rgb(104, 103, 103); border-collapse: effondrement; } *.tftable th { taille de police: 12.0px; couleur d'arrière-plan: rgb(23, 21, 21); largeur de bordure: 1.0px; remplissage: 8,0 pixels; border-style: solide; couleur de bordure: rgb(104, 103, 103); text-align: gauche; } *.tftable tr { background-color: rgb(47, 47, 47); } *.tftable td { taille de police: 12.0px; largeur de bordure: 1.0px; remplissage: 8,0 pixels; border-style: solide; couleur de bordure: rgb(104, 103, 103); } *.tftable tbody tr:hover { background-color: rgb(23, 21, 21); } Couleur Longueur d'onde (mm) Intensité lumineuse (mcd) Rouge 620–630 620–630 Vert 515–530 1100–1400 Bleu 465–475 200–400 L'image ci-dessus montre un Arduino Uno connecté à quatre cartes de dérivation. Deux d'entre eux portent un WS2812B tandis que les deux autres ont un WS2812. Nous avons essayé d'utiliser des mesures d'imagerie standard pour déterminer si nous pouvions ou non voir des différences significatives de luminosité ou d'uniformité des couleurs, mais les résultats n'étaient pas concluants. Afin de déterminer sans ambiguïté si les deux modules diffèrent à cet égard, il faudrait effectuer quelques tests à l'aide d'un spectrophotomètre. Étant donné que nous n'en avions pas de disponible au moment de la rédaction de cet article, nous ne pouvons que nous référer aux informations sur les fiches techniques respectives des produits: WS2812.pdf et WS2812B.pdf

Étape 4: WS2812B vs. WS2812: Circuit de protection contre l'inversion de polarité (✓)

L'une des nouvelles fonctionnalités que nous avons pu tester de manière simple était le circuit de protection contre l'inversion de polarité inclus dans la conception du WS2812B. Comme le montre la vidéo, l'inversion des broches d'alimentation et de terre peut parfois endommager le WS2812, mais pas le module WS2812B. Cette fonctionnalité est très utile lorsque nous travaillons avec des bandes où nous utilisons généralement des alimentations externes avec des intensités nominales élevées, et où nous avons vu la plupart des erreurs se produire lors du câblage. Nous recommandons toujours de revérifier les connexions et le câblage avant d'alimenter un circuit électronique, mais il est vrai qu'il est bon de savoir que dans les rares occasions où nous commettons une erreur, un mécanisme de sécurité intégrée est en place pour protéger nos précieux appareils.

Étape 5: WS2812B VS. WS2812: Amélioration de la structure interne (?)

La dernière fonctionnalité incluse dans le WS812B est une séparation des deux circuits principaux de l'appareil: contrôle et éclairage. En séparant ces deux, le constructeur fait état d'une meilleure dissipation thermique et d'un contrôle plus robuste. C'est de loin la plus obscure des nouvelles fonctionnalités, car nous n'avons pas de bonne méthode pour tester la dissipation thermique sur un PCB. Pour l'amélioration de la robustesse de la communication et du transfert de données, nous n'avons trouvé aucune différence de performances significative entre le WS2812 et le WS2812B après quelques tests simples que nous avons exécutés avec les deux modules côte à côte.

Étape 6: Programmation des LED RVB du WS2812B

Malgré tous les changements introduits dans cette dernière version de la famille WS28XX, le protocole de communication nécessaire pour contrôler sa couleur et sa luminosité reste inchangé par rapport à son prédécesseur. Nous pouvons toujours utiliser les excellentes bibliothèques développées par d'autres fabricants d'Adafruit, PJRC et le projet FastSPI. Pour en savoir plus sur ce qui se passe vraiment sous le capot de ces merveilleux appareils LED RVB, nous avons rassemblé un Instructable très détaillé expliquant la mise en œuvre du protocole de contrôle petit à petit (jeu de mots). Merci d'avance de le vérifier !