Bandă LED programabilă. LED-uri RGB: bandă LED adresabilă. Folosind microcontrolere

Am luat versiunea impermeabilă, care este desemnată de vânzător drept „Alb 4m 60 IP67”, aceasta este o bandă din silicon. A venit pe rolă, într-o pungă de folie:


Pe un metru sunt 60 de lumini umplute cu silicon:


Pe verso există bandă cu două fețe pentru atașarea la suprafață:


Să ne uităm la o secțiune separată a casetei:


Vedem: linii de tăiere de-a lungul contactelor, contactele reale pe ambele părți: DIN - date de intrare, DO - date de ieșire, +5V - putere plus, GND - putere minus, C1 - condensator ceramic, iar LED-ul în sine este lipit cu 4 contacte. Direcția transferului de date este indicată de un triunghi negru.

LED-urile WS2812B în sine sunt un ansamblu format dintr-un microcircuit și 3 LED-uri (roșu, albastru și verde), datorită unui protocol special, microcircuitul primește date doar pentru asamblarea sa și transmite restul datelor mai departe de-a lungul lanțului. Datorită acestui lucru, fiecărui ansamblu individual i se pot oferi informații despre luminozitatea fiecărui LED (roșu, albastru și verde) și obține culoarea dorită.

Proprietățile unui ansamblu individual sunt descrise în detaliu. Voi observa doar că 1024 de microcircuite pot fi conectate în serie maximă, informațiile în care pot fi actualizate de 30 de ori pe secundă.

O bibliotecă bună pentru aceste ansambluri a fost dezvoltată pentru Arduino. Ceea ce vă permite să vopsiți fiecare ansamblu în propria sa culoare. Adafruit are și o bibliotecă pentru ecrane din aceste ansambluri și exemple bune de utilizare.

Am văzut deja pe acest site rezultate creative minunate folosind WS2812B: , .

Am vrut să fac o bandă de fereastră controlată folosind această bandă. Vom lipi banda în deschiderea ferestrei, așa că vom avea nevoie de 2 metri de bandă. După ce am asamblat un prototip al unei ghirlande simple și am descărcat exemplul inclus cu biblioteca Adafruit_NeoPixel: strandtest, am fost convins că totul funcționează în principiu. De fapt, biblioteca specifică un pin de controler care este conectat la intrarea Din a primului ansamblu.
Sistem:


Nu au fost probleme cu schița standard și conexiunea standard.

Dar trebuie să controlăm rigla de la distanță... Aici începe greblarea.

În primul rând, am decis să conectez receptorul IR și să-l controlez de la telecomandă. Am asamblat circuitul, am clipit LED-ul și am conectat banda... Nu a fost nicio reacție... Mai exact, când am conectat consola, am primit coduri aleatoare de buton, apăsând un buton de 10 ori și văzând doar coduri diferite, m-am gândit. . Primul gând a fost că a fost o problemă cu alimentarea, pentru că în afară de pornirea casetei nu s-a schimbat nimic. Am citit recomandarea de a lipi un electrolit cu o tensiune de 6,3 Volti si o capacitate de minim 1000 μF la intrarea benzii, bineinteles ca am facut-o imediat, rezultatul a fost zero... Am inceput sa sap codul din biblioteca Adafruit_NeoPixel și a descoperit că atunci când transmite date către LED-uri, biblioteca blochează complet întreruperile. Dezactivarea blocării a dus la un comportament foarte ciudat al benzii, au apărut întreruperi din cauza oricăror resturi care au intrat în intrarea receptorului IR...

Frustrat de eșecul unei scheme atât de simple, am început să mă gândesc la un al doilea controler, responsabil pentru recepția semnalelor IR și controlul celui principal... Dacă cineva dorește să facă o bandă controlată prin IR pe WS2812B, atunci aceasta este singura varianta rezonabila. Desigur, există și unele exotice, de exemplu, introducerea de intervale de timp în care ghirlanda nu își schimbă starea și primirea semnalelor IR în ele - dar aceasta este o metodă complet excitată...

Drept urmare, am decis să folosesc bluetooth și să controlez ghirlanda de pe telefon, deoarece aveam mai multe module HC-06 în stare de inactivitate. Pentru a indica modul actual de funcționare al ghirlandei, am decis să folosesc afișajul de pe TM1637, a cărui revizuire este disponibilă. Schema finala:

Principala problemă care a apărut cu codul este că la schimbarea stării se folosește delay(), care nu face posibilă intervenția în proces decât cu întreruperi, dar... avem întreruperile dezactivate... S-a decis să rescrie efectele folosind stocarea de informații despre starea curentă a ghirlandei și schimbându-l în funcție de sincronizare. În acest scop, ciclurile sunt transformate în tranziții la următoarea stare și se adaugă semne ale schimbărilor de mod. A trebuit să mă gândesc dacă merită să postez codul experimental strâmb, dar dorința de a face procesul creativ al cuiva mai ușor l-a depășit - (codul de acolo este absolut experimental, utilizați-l pe propriul risc și risc).

Acum despre comenzi, bineînțeles, a scrie propria ta aplicație frumoasă este o idee tentantă, dar nu a fost timp pentru asta, așa că am folosit aplicația Android, am configurat codurile necesare în modul buton și totul a fost bine. Este posibil să semnați codul trimis și desemnarea pentru fiecare buton. Nu aveam nevoie de mai mult. Am numerotat toate efectele, astfel încât există 10 diferite, 10 butoane sunt folosite pentru efecte și 1 buton este pentru a permite schimbarea secvențială a efectelor.

Modulul Bluetooth a fost configurat folosind programul, foarte convenabil, puteți schimba numele dispozitivului la căutare și viteza:


HC-06 trebuie conectat la un computer folosind un convertor USB-TTL standard.

După ce l-am conectat la o sursă de alimentare de laborator, am aflat că banda mea (2 metri) consumă 2,1 A la o tensiune de vârf de 5V când totul este pornit. Am instalat o sursă de alimentare de 3A achiziționată offline:


O săptămână de funcționare continuă nu a dezvăluit probleme.

Și bineînțeles, am vrut ca dispozitivul finit să nu arate ca o încurcătură de fire într-o cutie de pantofi. Mai mult, am avut carcase cu un capac de sticlă de dimensiune potrivită:


Facem o placă de circuit imprimat în programul Sprint Layout, am lăsat totuși receptorul IR, deoarece este posibilă o altă utilizare a cutiei, sau cumva putem rezolva problema cu ea:


Am descris procesul de fabricație folosind metoda LUT mai devreme.
Iată cum arăta placa cu tonerul aplicat:


Gravurare:


Asamblarea dispozitivului:


Pentru a conecta ghirlanda, am folosit o mufă pentru căști, care furnizează și alimentarea dispozitivului. Firul pentru conectarea sursei de alimentare la banda am folosit PVA 2x0.5, iar pentru a conecta dispozitivul la banda am folosit un cablu telefonic cu 4 fire, am facut masa din 2 fire.
Dispozitiv final:






Ei bine, efectele sale:










Desigur, cel mai bine este să urmăriți ghirlanda pe video:

Astăzi, este puțin probabil ca cineva să poată fi surprins pur și simplu de un semn luminos sau de o cutie luminoasă strălucitoare cu o imagine pictată. Consumatorul cere spectacol, iar imaginea publicitară statică devine rapid un lucru din trecut, lăsând loc afișajelor dinamice și semnelor cu lumini de rulare, litere irizate, în general - staticul este înlocuit de dinamică.

Și acest lucru nu este deloc surprinzător, pentru că controlere LED programabile, permițându-vă să creați cu ușurință efecte de iluminare dinamică unice, care, în combinație cu LED-urile moderne, pot crea adevărate minuni de vizualizare.

O cutie mică de control pentru un semn, la cererea designerului, va anima o linie de LED-uri, o compoziție sau un grup mare de LED-uri - un bloc de LED-uri individuale sau un bloc de linii întregi de LED-uri. Astfel de soluții bazate pe controlerele programabile multicanal corespunzătoare permit designerilor să implementeze cele mai complicate idei pentru semnalizare.

Asocierea mai multor controlere va face semnul și mai vibrant, ca să nu mai vorbim de miile de nuanțe disponibile și zeci de gradații de luminozitate. În acest caz, pentru a crea efecte, utilizatorul trebuie doar să deschidă un program pe computer, să scrie un script ușor pentru semn, să conecteze controlerul la un port USB, să scrie programul terminat în el și asta este - controlerul poate fi conectat la semn. Apropo, unele controlere pot fi echipate cu senzori de lumină și telecomenzi.

Controlerele programabile sunt, în principiu, capabile să controleze atât clusterele convenționale monocromatice, cât și clusterele RGB la tensiuni de până la 24 de volți, deși totul depinde de modelul controlerului, de complexitatea acestuia și de scopul proiectantului.

Controlerul este capabil să ofere până la 262.000 de nuanțe de culoare la luminozitatea specificată de utilizator, iar fiecare canal al controlerului va funcționa individual. În principiu, numărul de canale nu este limitat, este suficient să andocați și să sincronizați numărul necesar de controlere între ele.

Prin crearea unui script în program, utilizatorul va putea să-l testeze imediat vizual - să estimeze cum va arăta semnul și să facă imediat ajustări la discreția sa. Pe scurt, sistemul este destul de flexibil. Și dacă anterior dezvoltatorul trebuia să proiecteze circuite analogice complexe, acum este suficient să scrieți un program într-un mediu prietenos și foarte vizual.

iMLed16x3_Pro (16ch,2A/ch) de la Impuls Light

Dimensiunea controlerului este de 20 pe 10 cm și 3,5 cm înălțime, cu o greutate de doar 200 de grame. Controlerul este capabil să controleze până la 16 canale, la tensiuni de la 5 la 25 volți, iar curentul maxim de 32 de amperi, pentru 16 canale de 2 amperi, se realizează cu o alimentare cu LED de 12 volți.

Programul este încărcat printr-un cablu USB utilizând aplicația proprie DynamicLight furnizată, cu care utilizatorul are posibilitatea de a scrie programe în 1336 de pași pentru un controler cu o dimensiune a pasului de timp de la 5 milisecunde la 4 minute.

Viteza de execuție a scriptului este complet ajustabilă la cererea utilizatorului. Astfel, utilizatorul are posibilitatea de a crea un scenariu dinamic de orice complexitate în câteva minute.

Utilizatorul are la dispoziție 16 canale sau 5 grupuri independente pentru RGB. Puteți conecta module și benzi monocrome, LED-uri pixeli și clustere RGB pentru tensiuni de la 5 la 24 de volți.

Programul „DinamicLight” pentru intermiterea unui script în controler este prezentat ca o matrice, pe care utilizatorul trebuie să o completeze, atribuind o nuanță, un mod de pornire și dezactivare pentru fiecare componentă sau grup, activarea efectelor (debordare, tranziție, efect stroboscopic, etc.) și, de asemenea, setați timpul dintre tranziții. Nuanța este setată manual din paletă, iar luminozitatea și timpul sunt setate prin simpla introducere a numerelor.

Comoditatea utilizării programului constă și în faptul că fiecare grup de LED-uri poate fi numit cu propriul nume, pentru a nu se confunda în procesul de creare a scriptului.

Pentru a crea mai multe canale pentru un semn sau pentru a furniza mai mult curent elementelor, este suficient să sincronizați mai multe controlere iMLed16x3_Pro între ele folosind principiul master-slave și apoi conectați controlerele între ele cu un cablu cu două fire.

Dominator 810 de la RUNLINE

Controlerul măsoară 11,5 pe 6,5 cm și 4 cm înălțime, cu o greutate redusă de 330 de grame. Controlerul este capabil să conducă până la 8 canale, cu tensiuni cuprinse între 4 și 25 de volți, cu un curent total maxim de 40 de amperi și un curent maxim pe canal de 10 amperi.

Programul este încărcat prin USB utilizând software-ul proprietar al controlerului Led inclus, cu care utilizatorul are posibilitatea de a scrie programe în 65.000 de pași pentru un controler cu repetări și cu o durată a cadrului de la 1,6 milisecunde la 4 secunde. Puteți crea un scenariu dinamic de orice complexitate folosind aplicația în câteva minute.

Există 8 canale disponibile pentru programare. Puteți conecta module monocrome, benzi, LED-uri pixeli și afișaje pentru tensiuni de la 4 la 25 volți.

Fereastra programului „Led controller” pentru intermiterea scriptului este prezentată sub forma unei matrice de celule cu rigle: numele canalului pe verticală și timpul de funcționare pe orizontală, pe care utilizatorul le completează prin alocarea pornit și modul oprit al fiecărei componente sau grup, adăugarea de efecte, setarea intervalelor de timp de funcționare folosind un glisor convenabil.

Ușurința de utilizare a programului constă nu numai în prezentarea vizuală a semnului, ci și în capacitatea de a denumi fiecare canal pentru a facilita navigarea la construirea unui script.

Pentru a crea mai multe canale pentru un semn, este suficient să sincronizați mai multe controlere Dominator 810 între ele și puteți scrie un program pentru mai multe controlere în același timp, pur și simplu vor fi mai multe canale în fereastră și celulele pentru fiecare. controlerul va fi colorat în propria lor culoare.

Andrei Povny

Creșterea și scăderea lină a nivelului de curent, capacitatea de a lucra cu LED-uri de la diferiți producători și cu diferite binning, programare de reglare în funcție de timp, fără a pune o magistrală de control separată, asigurând un flux luminos stabil pe măsură ce durata de viață a LED-urilor se uzează, un grad ridicat de protecție IP67 - toate acestea sunt caracteristici drivere LED programabile companii de producţie BINE ÎNCHISŞi Inventronică.

Atunci când dezvoltă o lampă LED, un inginer trebuie să rezolve o serie de probleme legate de asigurarea performanței de iluminare necesare, a compatibilității electromagnetice și a condițiilor termice. În același timp, este important să nu uităm de disponibilitatea componentelor selectate pe piața componentelor electronice. În plus, ar trebui luate în considerare aspectele economice și tehnologice. Atunci când rezolvă aceste probleme, dezvoltatorul trebuie să determine producătorul și tipul de LED-uri, precum și producătorul și tipul de optică secundară și să calculeze numărul necesar de LED-uri. Atunci când se calculează numărul de LED-uri, este necesar să se adapteze la o anumită valoare curentă „standard” a surselor de alimentare disponibile pe piață. Atunci când alegeți LED-uri, ar trebui să luați în considerare binning și intervalul acestuia, pierderile suplimentare care apar în optica secundară și atunci când modulul LED se încălzește. Circuitul de conectare al matricei rezultate de LED-uri trebuie să fie astfel încât un anumit curent să circule prin LED-uri, iar acest curent ar corespunde cu curentul sursei de alimentare disponibilă sau destinată utilizării. Se pare că dezvoltatorul, și ulterior producătorul, este legat de componentele selectate și de disponibilitatea acestora în depozitele furnizorilor la momentul potrivit. Iar una dintre componentele principale pe ai căror parametri se bazează această alegere este sursa de alimentare sau driverul LED.

Situația pieței se schimbă rapid și uneori în mod neașteptat. Ceea ce a fost profitabil ieri poate să nu fie profitabil astăzi. În realitățile rusești, este adesea necesară fabricarea produselor în regim de urgență, iar furnizorul poate să nu aibă componentele necesare. Pe de altă parte, pe piață există întotdeauna o selecție largă de componente atât de la producători celebri, cât și de la producători nu foarte cunoscuți, iar produsele acestora pot fi în stoc la un moment dat. Producătorii schimbă în mod constant liniile de produse, îmbunătățind parametrii și/sau reducând costurile. Unii producători de LED-uri chiar au dimensiuni standardizate de carcasă, de exemplu, 3535 (tipul produs de companie Cree si altele asemanatoare). Am ajuns deja la concluzia că LED-urile și chiar optica secundară de la diferiți producători pot fi folosite pe o anumită placă de circuit imprimat fără a o reproiecta. Bineînțeles, schimbarea tipului sau a producătorului LED-ului va duce la unele modificări tehnice de iluminat (componentele de la diferiți producători au binning și eficiență diferite), dar aceste modificări ar putea fi compensate prin schimbarea curentului de alimentare. Cu toate acestea, dacă a fost selectată o sursă de alimentare nereglementată, acest lucru devine imposibil. Schimbarea sursei de alimentare existente va necesita noi teste de certificare pentru corpul de iluminat. În plus, nu există nicio garanție că aceste teste vor fi îndeplinite.

Se dovedește adesea că curentul de ieșire al sursei de alimentare trebuie schimbat destul de puțin, literalmente în intervalul 10...20%. În acest caz, este imposibil să înlocuiți unitatea, deoarece treapta curentului de ieșire, chiar și într-o serie, este semnificativ mai mare și are o valoare standard și avem nevoie de o valoare intermediară.

Deci, sursa de alimentare selectată mai devreme în stadiul de dezvoltare se poate dovedi în viitor a fi un element limitativ și nu va permite, dacă este necesar, înlocuirea unor componente individuale ale lămpii sau a parametrilor acesteia.

Știm că există surse de alimentare cu capacități reglabile care ar putea fi selectate în faza de proiectare. Există trei opțiuni pentru astfel de blocuri, dar cât de convenabile sunt acestea?

Cele mai comune surse de alimentare sunt reglate de un potențiometru intern. Cu toate acestea, atunci când le utilizați, complexitatea asamblarii lămpii crește, deoarece este necesară reglarea folosind un dispozitiv de măsurare. În plus, astfel de surse de alimentare în mod fundamental nu pot avea un grad de protecție împotriva influențelor externe mai mare decât IP65 (din cauza accesului la potențiometru).

Sursele de alimentare cu modificări de curent prin comutatoarele DIP au un pas de ajustare discret, care poate să nu se potrivească proiectantului. Din nou, din cauza prezenței unor astfel de întrerupătoare și a necesității de a le accesa, astfel de unități sunt potrivite doar pentru utilizare în interior și nu sunt potrivite pentru iluminatul exterior.

Al treilea tip de sursă de alimentare cu reglare include surse de alimentare cu funcție de reglare „3-în-1” (PWM, 0...10 V, rezistență). Prin conectarea unui rezistor constant la intrarea de control, putem reduce curentul de ieșire la valoarea de care avem nevoie (în același timp și puterea de ieșire va scădea). În acest caz, este posibil un grad de protecție IP67. În general, aceasta este o opțiune bună. Cu toate acestea, nu toate sursele de alimentare au această posibilitate de diminuare cu rezistență. De asemenea, funcția de dimming înseamnă o creștere a costului produsului, iar utilizarea acestei funcții va fi destul de limitată.

Astfel, printre metodele disponibile de ajustare a parametrilor de ieșire ai sursei de alimentare nu există o opțiune ideală.

În prezent, pe piața driverelor LED a apărut o altă clasă de surse de alimentare - cele programabile, care, împreună cu capacitatea de a schimba curentul de ieșire, oferă o gamă întreagă de proprietăți suplimentare și funcții utile și, de asemenea, le lipsesc unele dintre dezavantajele menționate mai sus. .

Drivere programabile sunt disponibile în linia de produse a unor companii precum BINE ÎNCHIS(familie) și Inventronică(familii , EBD) (Figura 1). Utilizarea clasei specificate de drivere în corpuri de iluminat permite îndeplinirea următoarelor funcții:

• modificarea curentului de ieșire în intervalul 10...100% fără a reduce gradul de protecție împotriva influențelor externe. Gradul de protectie ramane la IP67;
• creștere lină a curentului prin LED-uri atunci când lampa este aprinsă. Acest lucru are un efect benefic asupra fiabilității modulului LED, mai ales iarna;
• posibilitatea de creștere/scădere lină între nivelurile de curent programate (schimbare lină a iluminării);
• compensarea „îmbătrânirii” LED-urilor. Este posibil să se producă o lampă cu un flux luminos constant pe toată durata de viață;
• pornirea forțată la momentul potrivit a lămpii care funcționează în modul de reglare a timpului la luminozitate maximă (doar MEAN WELL);
• alarma despre epuizarea duratei de viata a lampii (doar MEAN WELL);
• programarea parametrilor necesari de protecție a temperaturii exterioare a modulului LED sau a lămpii în ansamblu, la atingerea cărora curentul de ieșire va scădea (doar Inventronics);
• programarea de către utilizator a diferitelor profiluri de reglare a luminii fixe și adaptive în timp (până la 5 niveluri curente): modul proporțional și modul punct mediu.

Să aruncăm o privire mai atentă la unele dintre funcțiile de mai sus.

Compensarea îmbătrânirii LED-urilor

LED-urile sunt foarte durabile (50...100 mii de ore). În general, se acceptă că sfârșitul duratei de viață este o reducere a fluxului luminos cu 30%. În timpul funcționării, fluxul luminos al lămpii scade lent. Acest fapt poate fi inițial luat în considerare la programarea driverului LED și a seta curentul inițial prin LED-uri mai mic, de exemplu, cu 20%, dar crescând până la sfârșitul duratei de viață la 100% (Figura 2). Desigur, ar trebui să se țină cont de creșterea consumului de energie al lămpii către sfârșitul duratei sale de viață.

Orez. 2. Captură de ecran a interfeței software de la Inventronics și MEAN WELL în modul de compensare a îmbătrânirii LED

Diminuarea în timp

Funcția de reglare a luminii este foarte populară în iluminat. Este deosebit de interesant în iluminatul exterior, deoarece permite un consum optim de energie. Mai mult, actualul GOST R 55706-2013 „Iluminat utilitar extern. Clasificare și standarde” permite o reducere a iluminării pe timp de noapte (până la 30% și până la 50%) pe străzi, piețe și zone locale, în funcție de intensitatea traficului.

Implementarea capacității de diminuare a luminii exterioare necesită costuri semnificative. În corpuri de iluminat trebuie să fie utilizate numai surse de curent reglabile și, cel puțin, trebuie instalată o linie de control pentru aceste corpuri de iluminat. Folosind surse de alimentare programabile, gradarea poate fi implementată fără a instala o linie de control suplimentară sau un controler suplimentar, ceea ce va reduce semnificativ costul total al sistemului de iluminat. Astfel de surse de alimentare vă permit să programați diferite valori ale curentului de ieșire în funcție de începerea timpului de funcționare a lămpii (Figura 3).

Când luăm în considerare diminuarea în timp (modurile fixe și adaptive), este important să înțelegem că lampa în sine nu se aprinde sau nu se stinge. Pornirea și oprirea se efectuează de către operator în modul manual sau printr-un semnal de senzor în modul automat. Programul de reglare a luminii rulează întotdeauna de la început și de fiecare dată când este pornit.

Din Figura 3 se poate observa că profilul de dimming al driverelor LED fabricate de Inventronics poate fi programat pentru o perioadă de până la 19 ore (pentru MEAN WELL în modul profil fix - până la 24 de ore). Totuși, acest lucru nu înseamnă că după 19 ore de funcționare lampa se va stinge. Lampa nu se poate stinge singură. Doar în acest interval puteți modifica curentul de ieșire. După 19 ore de funcționare și până la oprirea forțată, sursa de alimentare va continua să funcționeze în același mod în care funcționa înainte de sfârșitul perioadei de programare. Dacă nu luăm în considerare realitățile din nord, unde noaptea și ziua durează șase luni, atunci pentru restul Rusiei această perioadă de timp (19 ore) este suficientă. Dacă nu, atunci puteți organiza o stingere/aprindere pe termen scurt a lămpii folosind un temporizator extern, astfel încât numărătoarea inversă zilnică să înceapă din nou.

Prezența unei funcții de reglare a timpului de la Inventronics și MEAN WELL se numește „Dimming Timed” și, respectiv, „Smart Timer Dimming”. În ceea ce privește funcționalitatea și capacitățile în ceea ce privește gradul fix și adaptiv, acestea sunt foarte asemănătoare între ele și funcționează conform unui algoritm similar, dar există unele diferențe în capacitățile generale.

Reglarea fixă ​​înseamnă că sursa de alimentare funcționează întotdeauna strict conform profilului programat. Acest lucru ar fi bine dacă nu ar fi schimbări sezoniere ale luminii. De exemplu, dacă programăm prima reducere a iluminării la 4 ore după începerea funcționării, care corespunde cu aproximativ 01:00 vara (cu condiția ca pornirea să aibă loc la 22:00), atunci iarna aceasta va corespunde cu 21: 00 (pornește la ora 17:00), iar la această oră pe străzi este trafic intens. Datorită schimbărilor sezoniere ale iluminării, este aproape imposibil de utilizat un mod de reglare fix în iluminatul exterior.

O opțiune mai interesantă, care poate fi implementată practic, este utilizarea luminozității adaptive, adică una care se adaptează la schimbările sezoniere ale iluminării.

Ambii producători luați în considerare au două moduri de reglare adaptivă în sursele lor de alimentare programabile: principiul proporțional și auto-ajustarea punctului de mijloc. La programarea sursei de alimentare, interfața programului vă permite să alegeți între orice opțiuni de reglare a luminii.

Dimmarea adaptivă: principiul proporționalității

Principiul proporționalității asigură o modificare proporțională în fiecare secțiune a profilului programat în funcție de creșterea sau scăderea duratei totale de funcționare a corpului de iluminat. Să presupunem că am programat sursa de alimentare să funcționeze în perioada toamnă-iarnă conform profilului prezentat în Figura 4a. Durata totală de funcționare este de 15 ore pe zi. Aici și mai departe în text, tipul de profil este ales condiționat.

Orez. 4. Profil de alimentare: a) programat pentru perioada toamna-iarna; b) reconstruit pentru vară

Pe măsură ce ne apropiem de vară, timpul total de funcționare al lămpii scade. De exemplu, pornirea și oprirea are loc folosind un senzor de lumină. Microcontrolerul sursei de alimentare analizează timpul de funcționare și determină că timpul sursei este în starea de pornire a scăzut. Apoi, data viitoare când îl porniți (a doua zi), profilul programat este reconstruit proporțional cu modificarea timpului de funcționare a sursei.

Să spunem că vara se dovedește că sursa de alimentare nu mai funcționează 15 ore, ci doar 9. Apoi profilul ei va fi reconstruit și va avea intervalele de timp prezentate în Figura 4b. Figura arată că durata fiecărui interval a scăzut proporțional cu reducerea timpului total cu un coeficient de proporționalitate de 9/15.

În timpul programării, am ales ca prima reducere a curentului să aibă loc la ora 00:00, iar după reglare aceasta să aibă loc la 00 ore 35 minute. O inexactitate de 35 de minute este destul de acceptabilă, deoarece am luat în considerare cazurile marginale (vara-iarna).

Pentru a înțelege algoritmul de restructurare a profilului în sursele de alimentare fabricate de MEAN WELL, puteți consulta Figura 5.

Perioada de referință de bază este de șapte zile lucrătoare, cele mai lungi și cele mai scurte perioade de lucru fiind ignorate. Pentru restul de cinci zile se calculează timpul mediu de funcționare, iar dacă acest timp mediu diferă de rezultatul anterior cu mai mult de 15 minute, sursa de alimentare își ajustează profilul proporțional cu modificarea survenită.

Dimmerare adaptivă: auto-reglare la mijloc

Un rezultat destul de precis al restructurării profilului sursei de alimentare poate fi obținut în modul de ajustare a punctului de mijloc. Puteți selecta miezul nopții (00:00) ca punct de mijloc. Să presupunem că am ales profilul de estompare prezentat în Figura 6a iarna. Durata totală de funcționare este de 16 ore pe zi (8 + 8 ore față de punctul de mijloc). Prima reducere de curent va fi la ora 23:00, iar a doua la miezul nopții (00:00). Lăsați durata totală de funcționare a sursei să fie de 8 ore vara, apoi sursa de energie își va reconstrui profilul față de punctul selectat (miezul nopții), astfel încât acest punct să rămână la mijlocul ciclului său de funcționare (4 + 4 ore). În acest caz, vedem că am reținut ora primei scăderi a curentului (23:00) și ora celei de-a doua scăderi a curentului (00:00). Rezultatul a fost că sursa de alimentare pur și simplu „taie” timpul la începutul și la sfârșitul ciclului său, în conformitate cu schimbările luminii sezoniere.

Constatăm că acest algoritm este cel mai convenabil, suportă cel mai bine profilul programat în funcție de schimbările sezoniere ale iluminării și poate fi folosit pentru diminuarea luminii exterioare.

Drivere LED programabile

MEAN WELL a introdus funcționalitatea de programare în familia sa populară de surse de alimentare (Figura 1). Modelele programabile au sufixul D2 la sfârșitul numelui lor, de exemplu (100 W, 700 mA, programabil). Linia de produse include atât serii cu stabilizare de curent (CC), cât și serii cu mod de stabilizare duală (CV + CC) în domeniul de putere de 75...240 W. Principalii parametri ai familiei ELG sunt prezentați în Tabelul 1.

Tabelul 1. Parametrii de bază ai surselor de alimentare programabile

O caracteristică specială a familiei luate în considerare este costul său scăzut, comparabil cu costul produselor de la producătorii ruși și o perioadă lungă de garanție de 5 ani. Trebuie avut în vedere faptul că producătorii ruși nu au încă drivere programabile în linia lor de produse, iar când vorbim de cost, ne referim la compararea modelelor fără funcție de programare. Funcția de programare presupune o creștere a costului față de modelele neprogramabile cu aproximativ 15...20%, în funcție de puterea de ieșire a sursei.

La programare, puteți modifica curentul de ieșire în intervalul 10...100%. Pe măsură ce curentul de ieșire scade, și puterea de ieșire va scădea. Se știe că odată cu scăderea puterii, valoarea factorului de corecție a puterii și eficiența se deteriorează. În familia luată în considerare, când puterea de ieșire este redusă cu 50%, coeficientul de corecție al puterii rămâne la 0,95, ceea ce este un indicator excelent. Deteriorarea reală a acestui raport a fost observată atunci când puterea de ieșire a fost redusă la 30% din valoarea nominală, cu alte cuvinte, dacă o sursă de 100 W a fost operată la o sarcină de 30 W. Prin urmare, atunci când utilizați această familie, ar trebui să vă așteptați să o utilizați în domeniul de putere de ieșire de 100...50%. În acest interval de modificări ale puterii de ieșire, eficiența variază între 2...3%, de exemplu, de la 91% va scădea la 89%.

Linia de drivere LED programabile Inventronics constă din trei familii (Tabelul 1). Ele diferă în ceea ce privește capacitățile tehnice și costurile. De exemplu, familia EUD are cea mai largă gamă de serie în domeniul de putere de 75...600 W și funcționalitate completă de programare. Funcționalitatea completă înseamnă că, pe lângă capacitatea de a schimba curentul de ieșire și un profil de reglare fix, se adaugă capacități de reglare adaptivă, compensarea îmbătrânirii LED-urilor și programarea protecției temperaturii externe. Familia de surse de alimentare EUD are o funcționalitate maximă de programare/dimmare. Este reprezentat de cel mai mare număr de modele din gama de putere de 75…600 W.

În acest articol vom vorbi despre LED-urile colorate, diferența dintre un LED RGB simplu și unul adresabil și vom adăuga informații despre domeniile de aplicare, cum funcționează acestea, cum se efectuează controlul cu imagini schematice ale LED-urilor conectate.

1. Introducere în LED-uri

LED-urile sunt o componentă electronică capabilă să emită lumină. Astăzi sunt utilizate pe scară largă în diverse echipamente electronice: lanterne, calculatoare, aparate de uz casnic, mașini, telefoane etc. Multe proiecte de microcontrolere folosesc LED-uri într-un fel sau altul.

Au două scopuri principale:

Demonstrarea funcționării echipamentului sau notificarea oricărui eveniment;
utilizarea în scopuri decorative (iluminare și vizualizare).

În interior, LED-ul este format din cristale roșii (roșii), verzi (verzi) și albastre (albastre) asamblate într-o singură carcasă. De aici și numele – RGB (Fig. 1).

2. Utilizarea microcontrolerelor

Cu el puteți obține multe nuanțe diferite de lumină. LED-ul RGB este controlat folosind un microcontroler (MK), de exemplu, Arduino (Fig. 2).

Desigur, te poți descurca cu o simplă sursă de alimentare de 5 volți, rezistențe de 100-200 Ohm pentru a limita curentul și trei comutatoare, dar apoi va trebui să controlezi strălucirea și culoarea manual. În acest caz, nu va fi posibilă obținerea nuanței dorite de lumină (Fig. 3-4).

Problema apare atunci când trebuie să conectați sute de LED-uri colorate la microcontroler. Numărul de pini de pe controler este limitat, iar fiecare LED are nevoie de alimentare de la patru pini, dintre care trei sunt responsabili de culoare, iar al patrulea pin este comun: în funcție de tipul de LED, poate fi un anod sau catod.

3. Controler pentru control RGB

Pentru a descărca bornele MK, se folosesc controlere speciale WS2801 (5 volți) sau WS2812B (12 volți) (Fig. 5).

Cu utilizarea unui controler separat, nu este nevoie să ocupați mai multe ieșiri MK, vă puteți limita la o singură ieșire de semnal. MK trimite un semnal la intrarea „Date” a controlerului de control LED WS2801.

Acest semnal conține informații pe 24 de biți despre luminozitatea culorii (3 canale a câte 8 biți pentru fiecare culoare), precum și informații pentru registrul de deplasare intern. Este registrul de schimbare care vă permite să determinați cărui LED îi sunt adresate informațiile. În acest fel, puteți conecta mai multe LED-uri în serie, folosind în continuare un pin al microcontrolerului (Fig. 6).

4. LED adresabil

Acesta este un LED RGB, doar cu un controler WS2801 integrat direct pe cip. Carcasa LED este realizata sub forma unei componente SMD pentru montaj la suprafata. Această abordare vă permite să plasați LED-urile cât mai aproape unul de celălalt, făcând strălucirea mai detaliată (Fig. 7).

În magazinele online puteți găsi benzi cu LED-uri adresabile, unde încap până la 144 de piese într-un metru (Fig. 8).

Merită să luați în considerare faptul că un LED consumă doar 60-70 mA la luminozitate maximă atunci când conectați o bandă, de exemplu, cu 90 de LED-uri, veți avea nevoie de o sursă de alimentare puternică cu un curent de cel puțin 5 amperi. Sub nicio formă nu alimentați banda LED prin controler, altfel se va supraîncălzi și se va arde de la sarcină. Utilizați surse de alimentare externe (Fig. 9).

5. Lipsa LED-urilor adresabile

Banda LED adresabilă nu poate funcționa la temperaturi prea scăzute: la -15 controlerul începe să funcționeze defectuos în înghețuri severe există un risc mare de defecțiune a acestuia;

Al doilea dezavantaj este că, dacă un LED se defectează, toate celelalte de-a lungul lanțului vor refuza și ele să funcționeze: registrul de deplasare intern nu va putea transmite informații în continuare.

6. Aplicarea benzilor LED adresabile

Benzile LED adresabile pot fi folosite pentru iluminatul decorativ al mașinilor, acvariilor, ramelor foto și tablourilor, în amenajarea camerei, ca decorațiuni de Revelion etc.

O soluție interesantă se obține dacă o bandă LED este utilizată ca lumină de fundal Ambilight pentru un monitor de computer (Fig. 10-11).

Dacă utilizați microcontrolere bazate pe Arduino, veți avea nevoie de biblioteca FastLed pentru a simplifica lucrul cu bandă LED ().