स्मार्ट आरजीबी एलईडी का उन्नयन: WS2812B बनाम। WS2812: 6 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

पिछले 3 वर्षों में हमने स्मार्ट आरजीबी एलईडी का उपयोग करते हुए कई परियोजनाओं को देखा है-चाहे वह स्ट्रिप्स, मॉड्यूल या कस्टम पीसीबी हों- काफी आश्चर्यजनक है। आरजीबी एलईडी उपयोग का यह प्रकोप मूल्य निर्धारण में महत्वपूर्ण गिरावट और इन इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के उपयोग में वृद्धि के साथ-साथ चला गया है। एलईडी निर्माताओं के बीच, WorldSemi प्रतीत होता है कि DIYers, शौक़ीन लोगों और पहनने योग्य इलेक्ट्रॉनिक्स डिजाइनरों के बीच वास्तविक मानक बन गया है। स्मार्ट आरजीबी एलईडी के कंपनी के WS28XX परिवार में एक उपयोग में आसान नियंत्रण प्रोटोकॉल, एक सुविधाजनक पिनआउट और पदचिह्न, और एक अविश्वसनीय रूप से उज्ज्वल ल्यूमिनेसिसेंस शामिल है, सभी एक छोटे से 5 मिमी x 5 मिमी पैकेज के भीतर। लेकिन, वास्तव में उत्पादों की DIY बाजार की सफलता में क्या फर्क पड़ा है, छोटी मात्रा में $ 0.30 से $ 0.40 यूनिट मूल्य निर्धारण है। इन एल ई डी के नवीनतम संस्करण में, WS2812B, WorldSemi ने फिर से अपने पूर्ववर्ती, WS2812 पर महत्वपूर्ण सुधार किए हैं। चूंकि इस अपेक्षाकृत नए संस्करण के बारे में बहुत कम जानकारी है, इसलिए हमने डिज़ाइन अपग्रेड को हाइलाइट करने के लिए एक छोटा निर्देश योग्य बनाने का फैसला किया, और इस निफ्टी डिवाइस की पहले से मौजूद कुछ विशेषताओं का विज्ञापन किया! कठिनाई स्तर: शुरुआती + (स्मार्ट आरजीबी के साथ कुछ परिचित) एल ई डी) पूरा होने का समय: 5-10 मिनट

चरण 1: सामग्री की सूची

WS2812B और WS2812 RGB LED दोनों की विशेषताओं को उजागर करने के लिए, हम निम्नलिखित भागों का उपयोग कर सकते हैं: 1 x WS2812 RGB LED (एक छोटे ब्रेकआउट बोर्ड पर प्री-सोल्डर) 1 x सोल्डरलेस ब्रेडबोर्ड 1 x ब्रेकअवे पिन कनेक्टर, 0.1 पिच, 8-पिन पुरुष 1 x Arduino Uno R3 1 x WS2812B Arduino सॉलिड कोर वायर (मिश्रित रंग; 28 AWG) और वायर स्ट्रिपर्स पावर सप्लाई (वैकल्पिक) के लिए ल्यूमिना शील्ड WS2812 और WS2812B दोनों में एक एम्बेडेड निरंतर-वर्तमान एलईडी ड्राइवर है, साथ ही 3 व्यक्तिगत रूप से नियंत्रित एलईडी; एक लाल, एक हरा और एक नीला। एलईडी ड्राइवर में शामिल हैं: - एक आंतरिक थरथरानवाला - एक सिग्नल रीशेपिंग और एम्पलीफिकेशन सर्किट - एक डेटा लैच - एक 3-चैनल, प्रोग्राम करने योग्य निरंतर वर्तमान आउटपुट ड्राइव - 2 डिजिटल पोर्ट (सीरियल आउटपुट/इनपुट) नोट: एलईडी ड्राइवर स्वयं 6-पिन इंटीग्रेटेड सर्किट (आईसी) फॉर्म में भी उपलब्ध है, जिसका उपयोग हम अपनी पसंद के 'गैर-स्मार्ट' आरजीबी एलईडी से सीधे कनेक्ट करने के लिए कर सकते हैं; विचाराधीन IC WS2811 के अलावा अन्य नहीं है।

चरण 2: WS2812B वी.एस. WS2812: 4-पिन पदचिह्न (✓)

WS2812B की सबसे स्पष्ट नई विशेषता पिनों की कम संख्या (6 से 4 तक) है, जो एक पीसीबी पर ~ 2 मिमी x 1 मिमी पैड को आसानी से टांका लगाने के लिए एक अच्छा आकार (एक ठीक-टिप टांका लगाने वाले लोहे का उपयोग करके) को संरक्षित करता है। पुराने WS2812 के 6 पैड ने एक मॉड्यूल के DO पिन को अगले के DI पिन तक रूट करना थोड़ा मुश्किल बना दिया, जब मॉड्यूल के बीच की दूरी तंग थी। WS2812B के साथ, पीसीबी पर निशान को रूट करना एक हवा है, खासकर जब इस चरण की छवियों में दिखाए गए Arduino शील्ड के रूप में सरणी कॉन्फ़िगरेशन को डिज़ाइन करते समय। WS2812B पैड के बीच अतिरिक्त स्थान की अनुमति देता है:

• 3 आवश्यक संकेतों को आसानी से रूट करना: पावर, ग्राउंड और डेटा।
• पावर और ग्राउंड को जोड़ने के लिए मोटे निशान का उपयोग करना, जो उच्च धाराओं को पीसीबी पर सुरक्षित रूप से चलाने की अनुमति देता है

हम ऊपर की छवियों में देख सकते हैं कि इन नए एल ई डी का उपयोग करके Arduino के लिए लुमिना शील्ड के लिए 5x8 सरणी को रूट करना कितना आसान हो जाता है-तुलना के लिए, हम WS2812s का उपयोग करके 16x16 सरणी का पुराना डिज़ाइन शामिल करते हैं। लुमिना शील्ड के लिए डिज़ाइन फ़ाइलें इस जीथब रिपॉजिटरी पर पाई जा सकती हैं। ध्यान देने वाली एक महत्वपूर्ण बात यह है कि, जिन कारणों से हम थाह नहीं ले सकते, WS2812B के लेआउट में पैकेज के कोने पर पिन 1 के बजाय पिन 3 का संकेत देने वाला एक छोटा सा निशान है! इन्हें हाथ से टांका लगाते समय हमें अतिरिक्त ध्यान देने की आवश्यकता है, ताकि हम मॉड्यूल को उस तरह से उन्मुख न करें जैसा कि हम विशिष्ट IC (या उस मामले के लिए WS2812) के साथ करते हैं। *.tftable {फ़ॉन्ट-आकार: 12.0px; रंग: आरजीबी (251, 251, 251); चौड़ाई: 100.0%; सीमा-चौड़ाई: 1.0px; सीमा-रंग: आरजीबी (104, 103, 103); सीमा-पतन: पतन; } *.tftable वें { फ़ॉन्ट-आकार: 12.0px; पृष्ठभूमि-रंग: आरजीबी (23, 21, 21); सीमा-चौड़ाई: 1.0px; पैडिंग: 8.0px; सीमा-शैली: ठोस; सीमा-रंग: आरजीबी (104, 103, 103); पाठ-संरेखण: बाएँ; } *.tftable tr {पृष्ठभूमि-रंग: आरजीबी (४७, ४७, ४७); } *.tftable टीडी { फ़ॉन्ट आकार: 12.0px; सीमा-चौड़ाई: 1.0px; पैडिंग: 8.0px; सीमा-शैली: ठोस; सीमा-रंग: आरजीबी (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr:hover {पृष्ठभूमि-रंग: rgb(23, 21, 21); } पिन # सिंबल फंक्शन * पैकेज पर नॉच इस पिन को दर्शाता है। 1 वीडीडी बिजली की आपूर्ति एलईडी 2 डीओ डेटा सिग्नल आउटपुट को नियंत्रित करें 3 * वीएसएस ग्राउंड 4 डीआईएन डेटा सिग्नल इनपुट को नियंत्रित करें। इस प्रकार, इन पिनों से जुड़ने वाले निशान काफी मोटे हो सकते हैं! हालांकि, अगर हम 'बैकवर्ड' मॉड्यूल को सोल्डर करने की गलती करते हैं, तो हम पावर और ग्राउंड (पिन # 1 और 3) को छोटा कर देंगे। हमारे लिए भाग्यशाली, जैसा कि हम अगले चरण में देखेंगे, WorldSemi ने एक रिवर्स पोलरिटी प्रोटेक्शन सर्किट शामिल किया है जो WS2812B को इस त्रुटि से क्षतिग्रस्त होने से रोकेगा-हम, निश्चित रूप से, पूरी तरह से गलती से बचने की सलाह देते हैं:)

चरण 3: WS2812B वी.एस. WS2812: उज्जवल LEDS और बेहतर रंग एकरूपता (?)

जब WS2812B जारी किया गया था, WorldSemi ने जोर दिया कि इसमें WS2812 की तुलना में उज्जवल एलईडी और बेहतर रंग एकरूपता है। (स्रोत: WS2812B_vs_WS2812.pdf) हालांकि, दो उपकरणों की वास्तविक डेटाशीट का निरीक्षण करते हुए, हम देख सकते हैं कि एल ई डी की चमक के लिए विनिर्देश दोनों में समान हैं: *.tftable { font-size: 12.0px; रंग: आरजीबी (251, 251, 251); चौड़ाई: 100.0%; सीमा-चौड़ाई: 1.0px; सीमा-रंग: आरजीबी (104, 103, 103); सीमा-पतन: पतन; } *.tftable वें { फ़ॉन्ट-आकार: 12.0px; पृष्ठभूमि-रंग: आरजीबी (23, 21, 21); सीमा-चौड़ाई: 1.0px; पैडिंग: 8.0px; सीमा-शैली: ठोस; सीमा-रंग: आरजीबी (104, 103, 103); पाठ-संरेखण: बाएँ; } *.tftable tr {पृष्ठभूमि-रंग: आरजीबी (४७, ४७, ४७); } *.tftable टीडी { फ़ॉन्ट-आकार: 12.0px; सीमा-चौड़ाई: 1.0px; पैडिंग: 8.0px; सीमा-शैली: ठोस; सीमा-रंग: आरजीबी (104, 103, 103); } *.tftable tbody tr:hover {पृष्ठभूमि-रंग: rgb(23, 21, 21); } रंग तरंग दैर्ध्य (मिमी) चमकदार तीव्रता (एमसीडी) लाल 620-630 620-630 हरा 515-530 1100-1400 नीला 465-475 200-400 ऊपर की छवि चार ब्रेकआउट बोर्डों से जुड़ा एक Arduino Uno दिखाती है। उनमें से दो में WS2812B है जबकि अन्य दो में WS2812 है। हमने यह निर्धारित करने के लिए मानक इमेजिंग माप का उपयोग करने की कोशिश की कि क्या हम चमक या रंग एकरूपता में महत्वपूर्ण अंतर देख सकते हैं, लेकिन परिणाम अनिर्णायक थे। स्पष्ट रूप से यह निर्धारित करने के लिए कि क्या दो मॉड्यूल इस संबंध में भिन्न हैं, हमें स्पेक्ट्रोफोटोमीटर का उपयोग करके कुछ परीक्षण करने होंगे। यह देखते हुए कि इस लेखन के समय हमारे पास एक उपलब्ध नहीं था, हम केवल उत्पादों की संबंधित डेटाशीट की जानकारी का उल्लेख कर सकते हैं: WS2812.pdf और WS2812B.pdf

चरण 4: WS2812B बनाम। WS2812: रिवर्स पोलारिटी प्रोटेक्शन सर्किट (✓)

नई सुविधाओं में से एक जिसे हम सीधे-सीधे तरीके से परीक्षण करने में सक्षम थे, वह थी WS2812B के डिजाइन में शामिल रिवर्स पोलरिटी प्रोटेक्शन सर्किटरी। जैसा कि वीडियो दिखाता है, पावर और ग्राउंड पिन को उलटने से कभी-कभी WS2812 को नुकसान हो सकता है, लेकिन WS2812B मॉड्यूल को नहीं। स्ट्रिप्स के साथ काम करते समय यह सुविधा बहुत उपयोगी होती है, जहां हम आमतौर पर उच्च एम्परेज रेटिंग के साथ बाहरी बिजली की आपूर्ति का उपयोग करते हैं, और जहां हमने वायरिंग के दौरान सबसे अधिक गलतियां देखी हैं। हम अभी भी किसी भी इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में बिजली लगाने से पहले कनेक्शन और वायरिंग की दोबारा जांच करने की सलाह देते हैं, लेकिन यह जानकर अच्छा लगा कि उन दुर्लभ अवसरों में जहां हम गलती करते हैं, हमारे कीमती उपकरणों की सुरक्षा के लिए एक फेलसेफ मैकेनिज्म होता है।

चरण 5: WS2812B वी.एस. WS2812: आंतरिक संरचना में सुधार (?)

WS812B में शामिल की गई अंतिम विशेषता डिवाइस में दो मुख्य सर्किटों का पृथक्करण है: नियंत्रण और प्रकाश व्यवस्था। इन दोनों को अलग करके, निर्माता बेहतर गर्मी अपव्यय और अधिक मजबूत नियंत्रण की रिपोर्ट करता है। यह नई सुविधाओं के बारे में कहीं अधिक अस्पष्ट है, क्योंकि हमारे पास पीसीबी पर गर्मी अपव्यय के परीक्षण के लिए एक अच्छी विधि नहीं है। संचार और डेटा ट्रांसफर में बेहतर मजबूती के लिए, हमने दो मॉड्यूल के साथ-साथ चलने वाले कुछ सरल परीक्षणों के बाद WS2812 और WS2812B के बीच कोई महत्वपूर्ण प्रदर्शन अंतर नहीं पाया।

चरण 6: WS2812B RGB LED की प्रोग्रामिंग

WS28XX परिवार के इस नवीनतम संस्करण में पेश किए गए सभी परिवर्तनों के बावजूद, इसके रंग और चमक को नियंत्रित करने के लिए आवश्यक संचार प्रोटोकॉल अपने पूर्ववर्ती से अपरिवर्तित रहता है। हम अभी भी Adafruit, PJRC और FastSPI प्रोजेक्ट के साथी निर्माताओं द्वारा विकसित महान पुस्तकालयों का उपयोग कर सकते हैं। इस अद्भुत आरजीबी एलईडी उपकरणों के हुड के तहत वास्तव में क्या चल रहा है, इसके बारे में अधिक जानने के लिए, हमने नियंत्रण प्रोटोकॉल के कार्यान्वयन को थोड़ा-थोड़ा करके एक विस्तृत विस्तृत निर्देश दिया है। इसे देखने के लिए अग्रिम धन्यवाद!https://www.instructables.com/id/Bitbanging-step-by-step-Arduino-control-of-WS2811-