![]() |
![]() |
||||||||||||||||||||||||
Гирлянда на светодиодах WS
Автор: Riniy За окном заметно холодает, все реже солнце выглядывает из-за серых туч, падающие с неба капли постепенно превращаются в белых мух, а теплолюбивые коты все чаще и плотнее прижимаются к отопительной батареи... Но не все так печально, это значит, что приближается конец года и пора начинать готовиться к новому году. Предлагаю вашему вниманию гирлянду на пикселях WS2812B. Гирлянда состоит из 2-х частей: контроллера управления и подключаемую к ней светодиодную гирлянду. Принцип работы Схема Сердцем контроллера управления является микроконтроллер Мега8, работающий от встроенного генератора на 8МГц. Программа написана на ассемблере в среде Atmel Studio 7. Выбор воспроизводимого эффекта, набор цветов для эффекта, скорость каждой программы и ее направление выбирается контроллером случайно. Для генерации рандома используется генератор псевдослучайного числа. Известно, что при подаче питания на микроконтроллер его регистры и ОЗУ заполняются произвольными данными, эти данные используются для инициализации генератора. Сам генератор представляет собой несложную логическую операцию с переносом бита.
Кол-во пикселей в гирлянде определяется замыканием контактов припоем близкорасположенных контактных площадок (SW1). После инициализации микроконтроллер выставляет на пине PD7 логический ноль и проверяет лргические уровни на PD5 и PD6. В зависимости от этого определяется кол-во пикселей. Всего в прошивке предусмотрено 3 варианта: 30, 39 и 48 пикселей, в каждом варианте имеется корректировка скорости эффектов. Далее, случайно выбирается номер эффекта (1 из 56) и его параметры (цвета, направление эффекта, скорость, кол-во огоньков). После выполнения этой программы также произвольно выбирается другая. Эффекты не будут повторяться, пока все они не будут выполнены в случайном порядке. Программах с фоном применяется его затемнение, для лучшей выразительности основного эффекта и поднятия контраста. Гирлянда подключается к контроллеру управления через разъем TRS (mini-jack 3,5 мм). Длина гирлянды составляет 5, 6.5 и 8 метров соответственно ее варианту. Для питания гирлянды нужен 5-ти вольтовый блок питания с рабочим током 2А. Резистор R1 служит для защиты контроллера и светодиодной гирлянды от перегрузок при горячем подключении. Конденсатор С1 необходим для подавления общих импульсных помех по линии питания, создаваемых при импульсной работе светодиодов. Применялись вот такие пиксели, собранные на плате и с установленным конденсатором по питанию. Резисторы 75 Ом стоят у входа каждого пикселя, они служат для защиты светодиодов (на схеме они не указаны). Светодиоды WS2812B В каждом пикселе имеется свой встроенный ШИМ-драйвер, который управляет яркостью трех светодиодов R, G и B. ШИМ-драйвер 8-ми битный, т.е. для каждого из цветов возможны 256 градаций яркости и, соответственно, для того чтобы установить яркости для каждого из 3-х светодиодов нужно передать пикселю 8х3=24 бит (3 байта) информации. Протокол передачи информации Время передачи одного бита равно 1.25 uSec. Время передачи пакета из 24 бит для одного пикселя WS2812B составляет 24х1.25=30 uSec. Для 48 штук — 48х30 = 1.44 mSec. Для управления пикселями используется программный метод. Один такт работы контроллера, работающего на 8 МГц равен 0,125 uSec. Для передачи одного бита необходимо уложиться в 10 тактов. Дл этого размечаем карту этих 10 тактов, при отправке 0 необходимо переключать вывод МК в соответствии с тактовой картой (1110000000), а для отправки 1 – (1111111000). Можно использовать любые совместимые светодиоды с данным протоколом. Для каждого типа светодиода, необходимо проверить особенности его передачи данных, например для WS2812 используется последовательность GRB, а для WS2811 – RGB. Отличие между ними - это небольшая разница в таймингах и последовательность байтов. Для правильной работы гирлянды необходимо поменять местами красный и зеленый цвета. На рисунке из разных даташитов приведены примеры 24-битного состава GRB и RGB Прошивки для обоих вариантов имеются во вложении. Светодиодные пиксели принимают байты по цветовой схеме RGB. Управлять цветами, регулировать яркость и насыщенность очень неудобно, поэтому в некоторых эффектах для управления используется цветовая модель HSV (Hue, Saturation, Value — тон, насыщенность, значение) затем, полученный оттенок конвертируется в модель RGB. В большинстве программ используется прямой выбор цвета по схеме RGB.
Сборка Провод от джека до первого пикселя - сигнальный четырехжильный кабель длиной 1 метр, для соединения пикселей между собой – плоский кабель AWG28, разрезанный на отрезки по 17 см (3 жилы). Термоусадка белого цвета диаметров 8 мм по 2 см длиной. В центре термоусадки необходимо вырезать ромбовидное отверстие диагональю 4 мм для приклеивания рассеивателя к светодиоду. При припаивании каждого провода к пикселю не забываем одевать сразу на провод термоусадку, это заметно сократит в дальнейшем время на протягивание термоусадок через всю гирлянду.
После запаивания проводов, необходимо прозвонить питающие жилы между последнем пикселем и джеком, на предмет правильности подключения питания (вдруг, вы где-то провод перевернули). Далее, включить гирлянду и проверить ее работоспособность, могут быть бракованные пиксели (у меня попался с плохо припаянным резистором на 75 Ом), также нужно сразу выявить и устранить возможные замыкания. Только после проверки на работоспособность всей гирлянды можно приступать к приклеиванию рассеивателей, совмещая отверстие термоусадки с окошком светодиода. Я использовал цианакрилатный клей-гель, он не растекается и хватает небольшой капли. Начинать приклеивать рекомендую со стороны джека, т.к. если вдруг где-то забыли про термоусадку, то ее через штекер не продеть и придется распаивать провода. В качестве рассеивателя использовал акриловые матовые насадки (8х8 мм) для бижутерии. Приклеивание рассеивателей После приклеивания можно усаживать термоусадку и пока она не остыла, концы горячей термоусадки нужно хорошо прижать плотным картоном или пластиком до ее остывания. Сплющенные торчащие концы термоусадки хорошо слипаются и не дают проводу сломаться в местах пайки. Наш сегмент примет вот такой законченный вид: Светодиод в сборе Контроллер особенностей по сборке не имеет. Приведенная печатная плата имеет возможность установки разъемов питания на выбор Jack DC-2.1x0.7 или microUSB, предусмотрено подключение внешнего кварца для использования контроллера на улице.
Подключаем наше собранное устройство к питанию и радуемся наикрасивейшими эффектами, которые скрасят холодные зимние вечера у теплой батареи, и будут заманивать симпатичных кошечек, готовых принять интимную, яркую, динамичную и оригинальную обстановку в гостях мудрых котов.
И на десерт вискас видео работы гирлянды
Файлы: Все вопросы в Форум.
Эти статьи вам тоже могут пригодиться: |
|
||||||||||||||||||||||||
![]() |
![]() |
![](/templates/radiokot_classic_neew/images/datasheet.png)
![](/templates/radiokot_classic_neew/images/dorogi.png)
![]() |
![]() |
|||
|
||||
![]() |
![]() |