Адресные светодиоды WS2812B и Ардуино: подключение и управление (эффекты в скетч)

Гайд по адресной светодиодной ленте

Данный гайд посвящен адресной светодиодной ленте применительно к использованию с микроконтроллерами (Arduino, esp8266). Рассмотрены базовые понятия, подключение, частые ошибки и места для покупки.

КУПИТЬ АДРЕСНУЮ ЛЕНТУ

Лента WS2812

  • Giant4 30 LED
  • Giant4 60 LED
  • Giant4 144 LED
  • AliExpress
  • AliExpress
Гибкий профиль

  • AliExpress
  • AliExpress
  • AliExpress
Гирлянда

  • Giant4 (РФ)
  • Giant4 (РФ)
  • AliExpress
Полоски

  • AliExpress
  • AliExpress
Кольца

  • AliExpress
  • AliExpress
  • AliExpress
Матрицы

  • Giant4 16×16
  • Giant4 32×8
  • AliExpress
  • AliExpress
  • Black PCB / White PCB — цвет подложки ленты, чёрная / белая
  • 1m/5m — длина ленты в метрах
  • 30/60/74/96/100/144 — количество светодиодов на 1 метр ленты
  • IPXX – влагозащита
    • IP30 лента без влагозащиты
    • IP65 лента покрыта силиконом
    • IP67 лента полностью в силиконовом коробе
  • ECO – “экономная” версия ленты, менее качественная и яркая чем обычная

ТИПЫ АДРЕСНЫХ ЛЕНТ

Сейчас появилось несколько разновидностей адресных светодиодных лент, они основаны на разных светодиодах. Рассмотрим линейку китайских чипов с названием WS28XX.

Чип Напряжение Светодиодов на чип Кол-во дата-входов Купить в РФ
WS2811 12-24V 3 1 30 led, 60 led
WS2812 3.5-5.3V 1 1 30 led, 60 led, 144 led
WS2813 3.5-5.3V 1 2 (дублирующий) 30 led, 60 led
WS2815 9-13.5V 1 2 (дублирующий) 30 led, 60 led
WS2818 12/24V 3 2 (дублирующий) 60 led

У двухпиновых лент из линейки WS28XX достаточно подключить к контроллеру только пин DI, пин BI подключать не нужно. При соединении кусков ленты нужно соединять все пины!

WS2811 (WS2818) и WS2812

Сейчас популярны два вида ленты: на чипах WS2812b и WS2811 (и новая WS2818). В чём их разница? Чип WS2812 размещён внутри светодиода, таким образом один чип управляет цветом одного диода, а питание ленты – 5 Вольт. Чип WS2811 и WS2818 размещён отдельно и от него питаются сразу 3 светодиода, таком образом можно управлять цветом только сегментами по 3 диода в каждом. А вот напряжение питания у таких лент составляет 12-24 Вольта!

ЧТО ТАКОЕ АДРЕСНАЯ ЛЕНТА

Итак, данный гайд посвящен адресной светодиодной ленте, я решил сделать его познавательным и подробным, поэтому дойдя до пункта “типичные ошибки и неисправности” вы сможете диагностировать и успешно излечить косорукость сборки даже не читая вышеупомянутого пункта. Что такое адресная лента? Рассмотрим эволюцию светодиодных лент.

Обычная светодиодная лента представляет собой ленту с напаянными светодиодами и резисторами, на питание имеет два провода: плюс и минус. Напряжение бывает разное: 5 и 12 вольт постоянки и 220 переменки. Да, в розетку. Для 5 и 12 вольтовых лент нужно использовать блоки питания. Светит такая лента одним цветом, которой зависит от светодиодов.

RGB светодиодная лента. На этой ленте стоят ргб (читай эргэбэ – Рэд Грин Блю) светодиоды. Такой светодиод имеет уже 4 выхода, один общий +12 (анод), и три минуса (катода) на каждый цвет, т.е. внутри одного светодиода находится три светодиода разных цветов. Соответственно такие же выходы имеет и лента: 12, G, R, B. Подавая питание на общий 12 и любой из цветов, мы включаем этот цвет. Подадим на все три – получим белый, зелёный и красный дадут жёлтый, и так далее. Для таких лент существуют контроллеры с пультами, типичный контроллер представляет собой три полевых транзистора на каждый цвет и микроконтроллер, который управляет транзисторами, таким образом давая возможность включить любой цвет. И, как вы уже поняли, да, управлять такой лентой с ардуино очень просто. Берем три полевика, и ШИМим их analogWrit’ом, изи бризи.

Адресная светодиодная лента, вершина эволюции лент. Представляет собой ленту из адресных диодов, один такой светодиод состоит из RGB светодиода и контроллера. Да, внутри светодиода уже находится контроллер с тремя транзисторными выходами! Внутри каждого! Ну дают китайцы блэт! Благодаря такой начинке у нас есть возможность управлять цветом (то бишь яркостью r g b) любого светодиода в ленте и создавать потрясающие эффекты. Адресная лента может иметь 3-4 контакта для подключения, два из них всегда питание (5V и GND например), и остальные (один или два) – логические, для управления.

Лента “умная” и управляется по специальному цифровому протоколу. Это означает, что если просто воткнуть в ленту питание не произойдет ровным счётом ничего, то есть проверить ленту без управляющего контроллера нельзя. Если вы потрогаете цифровой вход ленты, то скорее всего несколько светодиодов загорятся случайными цветами, потому что вы вносите случайные помехи, которые воспринимаются контроллерами диодов как команды. Для управления лентой используются готовые контроллеры, но гораздо интереснее рулить лентой вручную, используя, например, платформу ардуино, для чего ленту нужно правильно подключить. И вот тут есть несколько критических моментов:

ОСОБЕННОСТИ ПОДКЛЮЧЕНИЯ

1) Команды в ленте передаются от диода к диоду, паровозиком. У ленты есть начало и конец, направление движение команд на некоторых моделях указано стрелочками. Для примера рассмотрим ws2812b, у нее три контакта. Два на питание, а вот третий в начале ленты называется DI (digital input), а в конце – DO (digital output). Лента принимает команды в контакт DI! Контакт DO нужен для подключения дополнительных кусков ленты или соединения матриц.

2) Если в схеме возможна ситуация, при которой на ленту не будет подаваться питание 5V, но будет отправляться сигнал с микроконтроллера – лента начнёт питаться от дата-пина. В этом случае может сгореть как первый светодиод в ленте, так и пин контроллера. Не испытывайте удачу, поставьте резистор с сопротивлением 200-500 Ом. Точность резистора? Любая. Мощность резистора? Любая. Да, даже 1/4.

Читайте также:  Светильник из бутылки своими руками: из стеклянных или пластиковых

2.1) Если между лентой и контроллером (Arduino) большое расстояние, т.е. длинные провода (длиннее 50 см), то сигнальный провод и землю нужно скрутить в косичку для защиты от наводок, так как протокол связи у ленты достаточно скоростной (800 кГц), на него сильно влияют внешние наводки, а экранирование земляной скруткой поможет этого избежать. Без этого может наблюдаться такая картина: лента не работает до тех пор, пока не коснёшься рукой сигнального провода.

2.2) При подключении ленты к микроконтроллерам с 3.3V логикой (esp8266, ESP32, STM32) появляется проблема: лента питается от 5V, а сигнал получает 3.3V. В даташите указана максимальная разница между питанием и управляющим сигналом, если её превысить – лента не будет работать или будет работать нестабильно, с артефактами. Для исправления ситуации можно:

  • Уменьшить напряжение питания ленты до 4.5V, “промышленные” (металлические в дырочку) блоки питания позволяют это сделать (у них есть крутилка).
  • Поставить конвертер (преобразователь) уровней с 3.3 до 5V на управляющий сигнал.
  • Также я придумал весьма грязный трюк с диодом: первый светодиод в ленте можно запитать от более низкого напряжения через любой кремниевый диод (например 1N4007), а остальные – как обычно. На диоде падает около 0.6V, таким образом сигнал пройдёт через ступеньку повышения 3.3-4.4-5.0V и всё будет работать стабильно. Для этого нужно аккуратно вырезать кусочек дорожки 5V между 1 и 2 светодиодом, подключить питание ко второму, и диодом оттуда же – на первый (см. схему #1 справа).
  • Ещё один способ с нашего форума: диодом “приподнять” землю самого микроконтроллера на те же 0,6V. Для этого диод ставится между GND питания катодом и GND микроконтроллера анодом (см. схему #2 справа).

3) Самый важный пункт, который почему то все игнорируют: цифровой сигнал ходит по двум проводам, поэтому для его передачи одного провода от ардуины мало. Какой второй? Земля GND. Как? Контакт ленты GND и пин GND Ардуино (любой из имеющихся) должны быть обязательно соединены. Смотрим два примера.

4) Питание. Один цвет одного светодиода при максимальной яркости кушает 12 миллиампер. В одном светодиоде три цвета, итого

36 мА на диод. Пусть у вас есть метр ленты с плотностью 60 диод/метр, тогда 60*36 = 2.1 Ампера при максимальной яркости белого цвета, соответственно нужно брать БП, который с этим справится. Также нужно подумать, в каком режиме будет работать лента. Если это режимы типа «радуга», то мощность можно принять как половину от максимальной. Подробнее о блоках питания, а также о связанных с ними глюках читай здесь.

5) Продолжая тему питания, хочу отметить важность качества пайки силовых точек (подключение провода к ленте, подключение этого же провода к БП), а также толщину проводов. Как показывает мой опыт, брать нужно провод сечением минимум 1.5 квадрата, если нужна полная яркость. Пример: на проводе 0.75 кв.мм. на длине 1.5 метра при токе 2 Ампера падает 0.8 вольта, что критично для 5 вольт питания. Первый признак просадки напряжения: заданный программно белый цвет светит не белым, а отдаёт в жёлтый/красный. Чем краснее, тем сильнее просело напряжение!

6) Мигающая лента создаёт помехи на линию питания, а если лента и контроллер питаются от одного источника – помехи идут на микроконтроллер и могут стать причиной нестабильной работы, глюков и даже перезагрузки (если БП слабый). Для сглаживания таких помех рекомендуется ставить электролитический конденсатор 6.3V ёмкостью 470 мкФ (ставить более ёмкий нет смысла) по питанию микроконтроллера, а также более “жирный” конденсатор (1000 или 2200 мкФ) на питание ленты. Ставить их необязательно, но очень желательно. Если вы заметите зависания и глюки в работе системы (Ардуино + лента + другое железо), то причиной в 50% является как раз питание.

7) Слой меди на ленте не очень толстый (особенно на модели ECO), поэтому от точки подключения питания вдоль ленты напряжение начинает падать: чем больше яркость, тем больше просадка. Если нужно сделать большой и яркий кусок ленты, то питание нужно дублировать медным проводом 1.5 (или больше, надо экспериментировать) квадрата через каждый метр.

КАК ДЕЛАТЬ НЕЛЬЗЯ

Как мы уже поняли, для питания ленты нужен источник 5 Вольт с достаточным запасом по току, а именно: один цвет одного качественного светодиода на максимальной яркости потребляет 0.012 А (12 мА), соответственно весь светодиод – 0.036 А (36 мА) на максимальной яркости. У китайцев есть “китайские” ленты, которые потребляют меньше и светят тускло. Я всегда закупаюсь в магазине BTF lighting (ссылки в начале статьи), у них ленты качественные. Я понимаю, что порой очень хочется запитать ленту напрямую от Ардуино через USB, либо используя бортовой стабилизатор платы. Так делать нельзя. В первом случае есть риск выгорания защитного диода на плате Arduino (в худшем случае – выгорания USB порта), во втором – синий дым пойдёт из стабилизатора на плате. Если всё-таки очень хочется, есть два варианта:

    Не подключать больше количества светодиодов, при котором ток потребления будет выше 500 мА, а именно 500/32

16 штук

  • Писать код на основе библиотеки FastLED, где можно ограничить ток специальной функцией. НО! В случае отключения пина Din от источника сигнала есть риск случайного включения ленты, и никакие программные ограничения не спасут от выгорания железа.
  • Вы наверное спросите: а как тогда прошивать проект с лентой? Ведь судя по первой картинке так подключать нельзя! Оч просто: если прошивка не включает ленту сразу после запуска – прошивайте. Если включает и есть риск перегрузки по току – подключаем внешнее питание на 5V и GND.

    Читайте также:  Как обрезать (укоротить) светодиодную ленту: на 12В, 220В

    Arduino и адресная светодиодная лента WS2812B

    В этой статье мы научимся работать с адресной светодиодной RGB лентой WS2812B. Лента состоит из RGB пикселей WS2812B в корпусе LED 5050 (физические размеры каждого элемента составляют 5×5 мм).

    Адресные модули и ленты WS2812B в нашем магазине

    Светодиодная лента WS2812B (30-60 LED / IP30-IP67)

    NeoPixel 16 – кольцо из светодиодов WS2812B

    WS2812 – светодиодный модуль (8 светодиодов)

    NeoPixel 12 – кольцо из светодиодов WS2812B

    Каждый пиксель содержит в себе красный, зелёный и синий светодиоды и контроллер ШИМ, с помощью которого можно управлять яркостью каждого светодиода и получать множество различных цветов из трёх основных.

    Так как каждый WS2812B состоит из трёх светодиодов и контроллера ШИМ, будет лучше называть их пикселями, а не светодиодами. На фото справа можно увидеть устройство такого пикселя.

    Немного о характеристиках адресных светодиодов WS2812B:

    • Напряжение питания: 5 ± 0.5 В;
    • Потребление тока:

    20 мА один светодиод, т.е.

    60 мА весь пиксель.

    В начале нам необходимо подключить светодиоды к Arduino. Сделать это предельно просто. Контакты +5V и GND подключаем к плюсу и минусу источника питания, соответственно. Din подключаем к любому цифровому пину Arduino, по умолчанию это будет 6-ой цифровой пин, но можно использовать любой другой.

    Кроме того, желательно соединить землю Arduino с землей источника питания. Нежелательно использовать Arduino в качестве источника питания, так как выход +5V может обеспечить ток лишь в 800 мА. Этого хватит не более чем на 13 пикселей светодиодной ленты.

    С другой стороны ленты есть выход Do, он подключается к следующей ленте, позволяя управлять лентами по принципу каскада, как одной. Разъём питания в конце также продублирован.

    Далее будем разобираться с управлением лентой. Описание протокола управления присутствует в Datasheet к WS2812B.

    Все пиксели по умолчанию подключены друг к другу последовательно. Вход Din каждого их них подключается к выходу Do следующего. Сигнал управления должен поступать на первый из них.

    Команды управления подаются пакетами по 3 байта, по одному для каждого из трёх цветов. Между пакетами идет пауза длительностью 50 мкс, пауза более 100 мкс означает конец передачи.

    Длительность любого бита – 1,25 мкс. Бит “1” кодируется импульсом длительностью 0,8 мкс и паузой в 0,45 мкс. Бит “0”– 0,4 и 0,85 мкс. Возможны расхождения по времени до 150 нс. Такой пакет должен быть отправлен для каждого пикселя в светодиодной ленте. На диаграмме изображён требуемый сигнал.

    Глядя на данную схему, несложно догадаться, что такое невозможно воплотить в жизнь стандартными функциями Wiring, вроде digitalWrite и delay. Однако ленты WS2812B достаточно популярны и для них уже есть библиотеки на языках более низкого уровня. Вам достаточно только выбрать любую из них.

    Самые популярные библиотеки:

    Поддерживает все версии Ардуино и множество протоколов передачи данных (не только для нашей ленты). Язык программирования, на котором она написана – чистый C.

    Библиотека предназначена для работы со светодиодными кольцами NeoPixel Ring, разработки и производства Adafruit. Работает медленнее, обладает меньшими возможностями, но содержит в себе лишь самое нужное. Написана на C, языке ассемблера и немного на Wiring. Поддерживает всю линейку Ардуино.

    Подключение WS2812B в Arduino IDE

    Давайте попробуем обе библиотеки и сравним их. Напишем стандартный скетч Blink, чтобы лента загоралась красным на полсекунды и выключалась на такой же интервал.

    По умолчанию, количество пикселей в ленте – 30, но при необходимости это можно изменить в скетче.

    Пример с использованием библиотеки FastLED:

    Скетч займёт 3758 байт в программной памяти Arduino и 187 байт ОЗУ.

    Теперь попробуем тоже самое с библиотекой Adafruit NeoPixel:

    Скетч займёт 2592 постоянной и 40 байт оперативной памяти Arduino.

    Как можно увидеть, библиотека FastLED более ресурсоёмка. Кроме того, используя её в Arduino с 2 Кб ОЗУ (таковой является, например, UNO) можно управлять не более чем 600 пикселями светодиодной ленты. Это связано с тем, что на каждый пиксель резервируется 3 байта памяти.

    А вот в Adafruit NeoPixel минимум нужных функций и меньший расход памяти. Какую из них использовать – ваш выбор. Удачи в проектах!

    Товары, используемые в материале

    Arduino Uno R3 (ATmega 328P / CH340G)

    NeoPixel 12 – кольцо из светодиодов WS2812B

    WS2812 – светодиодный модуль (8 светодиодов)

    Шлейф проводов «Папа — Папа» (20см, 40шт.)

    Самые популярные материалы в блоге

    За все время
    • BMS – обзор контроллеров защиты аккумуляторов
    • Установка ESP32 в Arduino IDE (руководство для ОС Windows)
    • Arduino и адресная светодиодная лента WS2812B
    • Веб-сервер потокового видео ESP32-CAM (работает с Home Assistant)
    • LED индикатор TM1637 и Arduino – схема подключения
    За сегодня
    • DS1302 – схема подключения к Arduino
    • OLED I2C 128 x 64 px – схема подключения к Arduino
    • Установка ESP32 в Arduino IDE (руководство для ОС Windows)
    • Простой веб-сервер метеостанции на ESP8266 и BME280
    • LED индикатор TM1637 и Arduino – схема подключения

    29 комментариев . Оставить новый

    Ваш код не работает. Выдаётся ошибка no matching function for call to ‘CFastLED::addLeds(CRGB [30], int)’ с указанием строки FastLED.addLeds(strip, LED_COUNT);

    Вы правили исходный скетч? Если да, напишите, наши специалисты посмотрят и ответят в комментариях.

    в первом коде ошибка в инициализации ленты, строку 16 надо заменить на:
    FastLED.addLeds (strip, LED_COUNT);

    и будет вам счастье))

    Огромное спасибо за комментарий! Исправили в коде скетча.

    Скажите пожалуйста, можно ли на ардуино подключить с десяток разных лент и каждой управлять отдельно? Вся земля лент так же проходят через минус ардуины?

    Здравствуйте! Вся земля лент должна объединяться на единую шину питания данных лент, от ардуино к ленте питание подать не получится (только передачу данных). Количество светодиодов зависит от используемой библиотеки.

    В библиотеке FastLED к Arduino можно подключить не более 600 пикселей ленты, используя Adafruit NeoPixel – около 800.

    Скажите пожалуйста, а как в таком случае: Если я хочу собрать большой стенд из, допустим 10-000 пикселей, как это делается? Картинка при этом общая. Это каждые 3 матрицы 16*16 необходимо приваривать свой ледпин и стыковать общую картинку? А если картинка-анимация, это усложнит работы в разы

    Кто может объяснить как работает DIN и можно ли без ардуино регулировать цвет каждого из светодиодов?

    Выше указано что необходимо подавать на пин DIN чтобы светодиоды светились нужными цветами.
    А именно подавать на пин напряжение с интервалами в 40-45мкс и 80-85мкс, а так же между пакетами 50мкс и окончание >100мкс.
    Удачи!

    Всем привет на монохромную ленту какой должен быть код, при добавлении ленты в setap

    Что подразумеваете под “монохромностью”. Чтобы она светила черно-белым или нужно просто одним определенным цветом?

    имеется адресная лента на 335 диодов. есть желание сделать разбегающийся и сбегающийся стопсигнал. где взять такую библиотеку?

    Здравствуйте. Можно посмотреть примеры стандартной библиотеки adafruit, уверены, что бегущий маячок там есть.

    Добрый день.
    Подскажите а возможно сделать так что бы:
    Через ПК я передаю цвет который нужно отправить на ленту.
    То есть получается связка ПК- АРДУИНО- ЛЕНТА.
    например я на компе выбираю цвет и он отправляется на ленту.

    На ПК можно в порт (Serial) отправлять информацию, на ардуиной получать инфу и, собственно, творить…
    arduino1507@gmail.com

    Здравствуйте ,подскажите как добавить дублирующий выход 12 к имеющемуся выходу 11 чтобы работали синхронно ?
    #include

    int b1=0;
    int b2=0;
    int b3=0;
    int p_top, p_bottom;
    int t_top, t_bottom;
    int state_top, state_bottom;

    char buf[32];
    unsigned long prev_top, prev_bottom;
    int pin_bottom = 11;
    int pin_top = 13;
    int tick = 200;

    unsigned long prev_t;

    int thermoDO = 4;
    int thermoCLK = 5;
    int thermoCS_b = 6;
    int thermoCS_t = 7;
    MAX6675 thermocouple_b(thermoCLK, thermoCS_b, thermoDO);
    MAX6675 thermocouple_t(thermoCLK, thermoCS_t, thermoDO);

    void setup()
    <
    Serial.begin(9600);
    pinMode(pin_top, OUTPUT);
    digitalWrite(pin_top, 0);
    pinMode(pin_bottom, OUTPUT);
    digitalWrite(pin_bottom, 0);
    t_top = 10;
    t_bottom = 10;
    p_top = 0;
    p_bottom = 0;

    state_top = LOW;
    state_bottom = LOW;
    prev_top = millis();
    prev_bottom = millis();
    >

    void loop()
    <
    if (Serial.available() > 0) <
    b3 = b2; b2 = b1;
    b1 = Serial.read();
    if ((b1 == ‘T’) && (b2 == ‘E’) && (b3 == ‘S’)) <
    p_top = Serial.parseInt();
    if (p_top 100) p_top = 100;
    p_bottom = Serial.parseInt();
    if (p_bottom 100) p_bottom = 100;
    t_bottom = thermocouple_b.readCelsius();
    t_top = thermocouple_t.readCelsius();
    sprintf (buf, “OK%03d%03d%03d%03drn”, p_top, p_bottom, t_top, t_bottom);
    Serial.print(buf);
    >
    >

    Ребята спасайте. замучился пробовать. С библиотекой Адафруит работает прекрасно и ваш скетч и часы, а с Фастлед ваш тестовый скетч только зажигает нужное количество диодов Белым цветом и стоит не моргает.
    Arduino Nano (CH340) v.3 и IDE 1.8.5

    “функциями Wiring, вроде digitalWrite и delay. ”
    даладно – В ЛЁГКУЮ!, вместо делая просто микроделай юзай
    а Диггитал врайт всего 60 тактов тратит – даже на аттини 13 , на 8мГц уже вытянет это!
    а если по нормальному делать, то и на 1.2мгц уже справится!

    Подскажите, как добавить к скетчу включение и выключение ленты сенсорной кнопкой?

    Подскажите почему у меня в скетче написано Red а моргает зеленым?

    поменяйте RGB на GRB

    Вопрос к знатокам. Подскажите пожалуйста сколько адресных светодиодов можно подключить к ардуино, если питание самих светодиодов будет от блока питания и светодиоды ws2812b расположены на ленте

    На сколько памяти хватит. В статье же описано.

    какой скачать библиотеку? Adafruit NeoPixel. по ссылке выходит большой список

    Просто найдите по названию в менеджере библиотек прямо Ардуино, я лично там нашёл FastLED.

    Здравствуйте. Кто-нибудь работал с адресными светодиодами (не лентой, а именно отдельные светодиоды)?
    Имеются такие светодиоды как WS6812 и SK6812. И у тех и у других одна и та же проблема – при работе все время горят с произвольными параметрами, вне зависимости от прошивки. Использую библиотеку Fastled. Светодиодов всего 37 штук, блоки питания пробовал разные, ставил конденсаторы, все равно такой эффект. Платы нано и Уно подключал.

    Скорее всего где то не пропай.

    FastLED не поддерживает RGBW ленты. У него три байта на светодиод, а у ленты – четыре. Поэтому цвета смещаются, к тому же порядок цветов у ленты GRBW, что добавляет путаницы. Проблему уже года три никак не пофиксят, но, вроде, есть какой-то форк.

    В ленте светодиоды далеко не всегда тянут 20 мА на цвет: при подключении питания с двух сторон мне не удалось получить больше 5А на метр ленты со 144 светодиодами. И это с учётом примерно 0,9мА, которые потребляет чип, когда все цвета установлены в 0. БП 5В 20А.

    Адресная светодиодная лента ws2812 и Arduino

    Адресная светодиодная лента – это украшение любого проекта Arduino. С ее помощью вы можете создавать светомузыку, умную подсветку для телевизора, бегущие строки и другие проекты, в которых требуется отобразить информацию на широком экране. Благодаря встроенным контроллерам, вы можете управлять каждым из светодиодов ленты в отдельности, управляя ими как пикселями на экране. В этой статье мы разберемся, как работает адресная светодиодная лента, как ее подключить к Ардуино и какие библиотеки лучше использовать для управления.

    Адресные светодиодные ленты

    Светодиодная лента – это набор связанных светодиодов, на которые может одновременно подаваться напряжение питания. Обычные ленты хорошо всем знакомы, они используются сегодня повсюду. В адресной светодиодной ленте так же используются светодиоды, но светоизлучающий диод может управляться отдельно и независимо от других. Таким образом, адресные ленты можно использовать для более интеллектуального управления световым потоком на отдельных участках ленты, включая или выключая подсветку в нужное время и в нужном месте.

    Адресная светодиодная лента WS2811

    Сегодня наибольшей популярностью пользуются разноцветные светодиодные ленты RGB-формата, позволяющие получать множество цветов. Благодаря конструкции есть возможность управления цветом каждого светодиода, что позволяет создавать оригинальные световые эффекты. Главное отличие адресной светодиодной ленты от обычной RGB ленты – это наличие специальных контроллеров (конструктивно выполненных в виде микросхем) возле каждого светодиода, что и дает возможность индивидуальной адресации и регулирования каждого оттенка.

    Как правило,л ента содержит 3-4 контакта для подключения. Два вывода используются для питания – 5 Вольт и земля, остальные один или два – логический, для управления свечением.

    Управление умной лентой производится по цифровому протоколу. Это значит, что без управляющего контроллера управлять устройством нельзя. Кстати, при прикосновении к цифровому входу может загореться несколько диодов – это связано с тем, что появляются помехи, которые контроллер принимает за команды.

    Самыми популярными адресными светодиодными лентами являются устройства на чипах WS2812b и WS2811. В первом случае чип находится прямо внутри светодиода, то есть один прибор управляет свечением одного излучающего диода. Питание ленты составляет 5 вольт. Во втором случае чип помещается отдельно, и к нему подключаются 3 диода. Мощность – 12 вольт.

    Купить адресную светодиодную ленту

    Ленты ws2812 достаточно распространены на российском рынке, их без труда можно найти в многочисленных специализированных магазинах. Можем посоветовать интернет-магазин Giant4.Ru с достаточно широким ассортиментом различных светодиодных лент и вполне низкими ценами, сопоставимыми с али. Если же есть возможность и желание ждать товар с Алиэкспресса, то ниже мы собрали вместе некоторые популярные варианты у надежных поставщиков:

    Как работает адресная светодиодная лента

    Принцип работы ленты следующий. Она поделена на сегменты, в каждом из которых находятся светодиод и конденсатор. Они все подключены параллельно, а данные передаются последовательно от одного сегмента к другому. Управление осуществляется контроллером, в котором прописывается программа функционирования. Управлять лентой можно через платформу Ардуино.

    Маркировка адресной ленты:

    • Black PCB / White PCB – цвета подложки;
    • 1м/5 м – длина адресной ленты;
    • 30/60/74 и т.д. – сколько светодиодов приходится на 1 метр ленты;
    • IP30, IP65, IP67 – степень влаго- и пылезащищенности ленты =.

    Адресные светодиодные ленты используются для сборки полноценных модулей, в конструировании ламп с управлением soft lights, для декоративной подсветки, в построении диодных экранов уличной рекламы.

    Видео инструкции и ролики

    Обучающее видео на канале HomeMade:

    Лента на базе ws2812b

    Лента на чипе ws2812b является более совершенствованной, чем ее предшественник. ШИМ драйвер в адресной ленте компактен, и размещается прямо в корпусе светоизлучающего диода.

    Основные преимущества ленты на основе ws2812b:

    • компактные размеры;
    • легкость управления;
    • управление осуществляется всего по одной линии + провода питания;
    • количество включенных последовательно светодиодов не ограничено;
    • невысокая стоимость – покупка отдельно трех светодиодов и драйвера к ним выйдет значительно дороже.

    Лента оснащена четырьмя выходами:

    • питание;
    • выход передачи данных;
    • общий контакт;
    • вход передачи данных.

    Максимальный ток одного адресного светодиода равняется 60 миллиамперам. Рабочие температуры лежат в пределах от -25 до +80 градусов. Напряжение питания составляет 5 В +-0,5.

    ШИМ драйверы ленты 8-мибитные – для каждого цвета возможно 256 градация яркости. Для установки яркости нужно 3 байта информации – по 8 бит с каждого светодиода. Информация передается по однолинейному протоколу с фиксированной скоростью. Нули и единицы кодируются высоким и низким уровнем сигнала по линии.

    1 бит передается за 1,25 мкс. Весь пакет из 24 бит для одного светодиода передается за 30 мкс.

    Пример подключения к ардуино

    Любая адресная светодиодная лента имеет начало и конец, которые важно не перепутать во время сборки. На них есть специальные обозначающие стрелки, которые указывают направление сигнала.

    Лента ws2812B подключается к Ардуино следующим образом.

    Лента ws2812B подключается к Ардуино следующим образом

    Еще один вариант подключения:

    Подключение ws2128 к Ардуино

    Выходы питания с ленты 5В и земля соединяются с соответствующими контактами на микроконтроллере Ардуино. При подключении отрезка с более чем 13 светодиодами потребуется выносной блок питания. Земля и минус блока питания должны быть соединены друг с другом. DINможно подключить к любому цифровому порту на Ардуино. Он используется для получения данных с контроллера.

    Цифровой вход ленты идет на вход контроллера, поэтому между ними нужен токоограничивающий резистор номиналом 100-500 Ом. С его использованием нагрузка на пин будет ниже. На другом конце ленты также есть 3 контакта, к которым можно подключить отрезки различной длины.

    Каждый блок ленты состоит из трех светодиодов. Соответственно, для управления подсветкой потребуется 3 байта – по одному на каждый свет. Каждый байт принимает значение от 0 до 255 – это значит, что есть возможность задания более 16 миллионов оттенков.

    Данные передаются следующим образом:

    • ШИМ драйвер забирает первые 3 байта, остальные передаются на выход D0;
    • затем пауза длительностью 50 мкс;
    • второй драйвер принимает следующие 3 байта.И так далее.
    • Когда длительность задержки становится более 50 мкс, передача окончена и начинается второй цикл.

    Причины проблем при работе с адресной светодиодная лентой:

    • неправильное соединение с землей;
    • сигнальный провод идет не в начало схемы;
    • перепутаны земля и 5 В;
    • если получаются цвета ближе к красному, проблема с блоком питания, пайкой линии или слишком тонкие провода;
    • после подключения без резистора пин на Ардуино может сломаться, поэтому придется переключать на другой.

    Библиотеки Ардуино для работы со светодиодной лентой

    Для управления адресной светодиодной лентой существует 3 библиотеки: FastLED, AdafruitNeoPixel и LightWS2812. Наиюолее популярной является первая. Она поддерживает все версии Ардуино и различные протоколы данных, которые используются не только для адресной ленты. Но надо иметь в виду, что FastLED более ресурсоемкая.

    Вторая библиотека, AdafruitNeoPixel, чаще используется при работе со светодиодными кольцами. Возможностей меньше, скорость ниже, но она менее требовательна к ресурсам, в ее составе только самое нужное. Поддерживает все версии Ардуино. Третья библиотека используется не очень часто.

    Работать с библиотеками FastLED и Adafruit NeoPixel одинаково просто. Их отличия заключаются в функциональности и объеме занимаемой памяти.

    Основные моменты подключения ленты:

    • Команды передаются друг за другом, и нужно не перепутать начало и конец. D1 принимает команды, D0 используется для подключения дополнительных отрезков.
    • Для подключения цифрового входа нужно резистор.
    • При монтаже адресной светодиодной ленты нельзя допускать статического электричества.
    • Если между лентой и Ардуино расстояние более 15 см, сигнальный провод и землю нужно перекрутить в косичку. Это поможет избежать наводок.
    • Питание. Каждому светодиоду в сегменте нужно 20 мА. Суммарный ток будет составлять 60 мА. Нужно просчитать общий ток ленты, и, исходя из полученного значения, подбирать блок питания. Например, лента длиной 1 м с 60 диодами будет потреблять 60*60=3600 мА=3,6 Ампер. Блок питания подбирается с похожей мощностью.
    • Силовые точки должны быть запаяны качественно. Провода должны иметь такое сечение, чтобы выдерживать подаваемую нагрузку. Минимальное сечение 1,5 кв.м. При тонких проводах заданный программно белый цвет будет отдавать красным оттенком.
    • Помехи. Лента, которая мигает, может создать помехи на линии. Если она с контроллером получает напряжение от одного источника, то помехи пойдут на микроконтроллер. Это может привести к нестабильности работы и различным сбоям. Решением проблемы будет установка электролитического конденсатора емкостью 470 мкФ на питание микроконтроллера и конденсатор на 1000 или 2200 мкФ на питание ленты.
    • Если лента и устройство управления питаются от источников с разным напряжением, нужно использовать преобразователь уровня.
    • Рекомендуется подавать на ленту менее 5 В питания.
    • Питание в длинной ленте советуется распределить по всей длине. В ином случае моет произойти перегрев токопроводящих дорожек.
    • На ленте имеется толстый слой меди. От точки питания по ленте может падать напряжение. Для удаления подобной проблемы нужно дублировать питание при помощи медного провода сечением минимум 1,5 кв.м. через каждый метр.

    Соблюдение основных моментов и следование инструкции позволяет самостоятельно подключить адресную светодиодную ленту к вашему проекту.

    Управление цветной светодиодной матрицей WS2812B с помощью Arduino и Android приложения

    В последние несколько лет трехцветные светодиоды (RGB LEDs) становятся все более популярными вследствие их красивого свечения, яркости и потрясающих световых эффектов. Поэтому в современном мире их часто используют для украшения различных зданий и помещений.

    В данной статье мы рассмотрим управление цветной светодиодной матрицей WS2812B (Neopixel Based RGB LED matrix shield) с помощью платы Arduino и Android приложения Blynk с целью создания “обворожительных” световых эффектов. Цветная светодиодная матрица WS2812B реализована в виде шилда (платы расширения) для Arduino.

    Adafruit 5X8 NeoPixel шилд для Arduino

    Совместимая с Arduino NeoPixel Shield (шилд, плата расширения) содержит 40 трехцветных светодиодов (RGB LEDs) с индивидуальной адресацией. Данная плата расширения имеет встроенный драйвер WS2812b, который организует (упорядочивает) матрицу 5×8 светодиодов в NeoPixel Shield. При необходимости несколько таких шилдов могут быть объединены в один чтобы сформировать светодиодную матрицу большого размера. Для управления трехцветными светодиодами в составе данного шилда необходим всего лишь один контакт платы Arduino, в нашем случае мы решили использовать для этой цели контакт 6.

    В нашем проекте все светодиоды матрицы запитываются от контакта 5V платы Arduino, мощности которого достаточно для запитывания примерно трети светодиодов матрицы с полной яркостью. Для запитывания большего числа светодиодов необходимо подключать внешний источник питания 5V.

    Принцип управления светодиодной матрицей с помощью Arduino и приложения Blynk

    Используемая в нашем проекте светодиодная матрица 8*5 содержит 40 трехцветных светодиодов (RGB LEDs) с индивидуальной адресацией с помощью драйвера WS2812B. Она позволяет использовать 24-битное управление цветом, что позволяет реализовать 16.8 миллионов цветов на одном пикселе. Управляется данная матрица по одному проводу. Как следует из даташита на светодиоды матрицы рабочее напряжение для них составляет от 4 до 6 В, при этом при напряжении 5 В и полной яркости всех трех цветов один такой светодиод потребляет ток примерно 50 mA. Также матрица содержит защиту от неправильной полярности напряжения (Reverse-voltage protection) на внешних контактах подачи питания и кнопку сброса (Reset button), с помощью которой можно производить сброс платы Arduino. Также у нее есть контакт для внешней подачи питания для светодиодов, его можно использовать в случае когда мощности внутреннего источника питания не хватает.

    Как показано на представленной структурной схеме, нам необходимо скачать и установить на свой смартфон приложение Blynk (Blynk application), с помощью которого можно будет управлять цветом и яркостью свечения светодиодов в используемой нами светодиодной матрице. После установки этих параметров в приложении Blynk даже если потом с этим приложением что-нибудь случится, мы все равно можем скачать/изменить эти данные из облака Blynk (Blynk cloud) с помощью нашего компьютера. Когда плата Arduino Uno подключена к компьютеру с помощью USB кабеля, то процесс получения этих данных выглядит следующим образом. Компьютер запрашивает данные из облака Blynk через определенные интервалы времени и если данные в этом облаке обновились, то он передает их плате Arduino, которая управляет изменением цвета и яркости свечения светодиодов. Шилд цветной светодиодной матрицы (RGB LED shield) размещен на плате Arduino и он соединен одиночным проводом с одним из контактов платы Arduino (по умолчанию это контакт D6). Последовательные данные от платы Arduino передаются на данный шилд Neopixel и управляют свечением светодиодов на нем.

    Необходимые компоненты

    1. Плата Arduino Uno (купить на AliExpress).
    2. Шилд цветной светодиодной матрицы 8*5 (8*5 RGB LED Matrix shield) (купить на AliExpress – смог найти там только один похожий шилд и он не от компании Adafruit, но драйвер у него точно такой же какой рассматривается в статье).
    3. USB A/B кабель для Arduino Uno.
    4. Персональный компьютер или ноутбук

    Соединение шилда цветной светодиодной матрицы с платой Arduino

    Используемый нами шилд светодиодной матрицы (Adafruit RGB LED Shield с драйвером WS2812B) имеет всего три контакта – один для передачи данных и два для питания. Его очень просто подключить к плате Arduino – для этого необходимо просто поместить наш шилд Neopixel LED matrix сверху платы Arduino UNO. В этом случае светодиодная матрица будет запитываться от контакта 5V платы Arduino. После установки ее сверху на плату Arduino вся конструкция будет выглядеть следующим образом:

    Настройка приложения Blynk

    Blynk – это приложение, которое может работать на мобильных операционных системах Android и IOS и позволяет с помощью смартфона управлять различными устройствами, поддерживающими концепцию интернета вещей (Internet of Things, IoT). При использовании данного приложения нам сначала необходимо создать в нем графический интерфейс пользователя (Graphical User Interface, GUI). Из этого графического интерфейса данные будет передаваться в облако Blynk. На приемной стороне мы имеет плату Arduino, подключенную к компьютеру по USB кабелю. Таким образом, компьютер запрашивает эти данные из облака Blynk и потом эти данные передаются в плату Arduino для дальнейшей обработки.

    Прежде чем начать работу с приложением скачайте его (Blynk Application) из магазина Google Play (пользователи IOS аналогичным образом могут скачать его из App Store). После скачивания приложения зарегистрируйтесь в нем используя ваш email и придумав пароль.

    Создание нового проекта

    Послу успешной установки и регистрации в приложении Blynk вы увидите на его главной странице кнопку “New Project” (новый проект). Нажмите ее и у вас в приложении откроется новое окно, в котором необходимо будет ввести такие параметры проекта как имя, плату и тип соединения. Для нашего проекта выберите плату “Arduino UNO”, тип соединения “USB” и нажмите на кнопку “Create” (создать).

    После успешного создания проекта вам на электронную почту (с которой вы регистрировались в приложении) придет ваш идентификатор подлинности (Authenticate ID). Сохраните его – он нам пригодится в дальнейшем.

    Создание графического интерфейса пользователя (GUI)

    Откройте проект в приложении Blynk, в нем нажмите на значок “+” – после этого вы получите доступ к виджетам (графическим элементам), которые вы можете использовать в своем проекте. В нашем случае нам будет нужен RGB Color Picker который назван как “zeRGBa”, как показано на следующем рисунке.

    Установка виджета

    После перетаскивания (dragging) виджета в наш проект нам необходимо установить его параметры, которые будет необходимы для передачи значений цветов плате Arduino UNO.

    Нажмите на ZeRGBa, после чего откроется экран с его настройками (ZeRGBa setting). Установите в нем Output option (настройка выхода) в положение “Merge”, а контакт “V2” установите в положение, показанное на следующем рисунке:

    Объяснение программы для Arduino

    Полный код программы приведен в конце статьи, здесь же мы кратко рассмотрим его основные фрагменты.

    Первым делом в программе нам необходимо подключить все используемые библиотеки. Откройте Arduino IDE, в нем перейдите на вкладку Sketch и в ней нажмите на опцию Include Library-> Manage Libraries. В открывшемся окне выполните поиск “Blynk”, после его нахождения скачайте и установите пакет Blynk (Blynk package) для платы Arduino UNO.

    Как рассчитать и выбрать блок питания для светодиодной ленты 12В

    Светодиодная лента позволяет организовать подсветку и освещение. При использовании моделей с питанием 220В для подключения нужен небольшой адаптер с диодным мостом внутри. А вот для подключения низковольтных светодиодных лент на 12В или 24В вам понадобится блок питания. А для многоцветных моделей еще и контроллер. О том, как выбрать и рассчитать блок питания для светодиодной ленты по току и мощности мы и поговорим в этой статье.

    Виды

    Всё сказанное далее справедливо как для распространенной светодиодной ленты на 12В, так и для моделей с напряжением питания 5В или на 24 вольта.

    Прежде чем перейти к расчету мощности блока питания для светодиодной ленты, нужно определиться с тем, где он будет установлен, от этого зависит на какой вариант обратить внимание.

    По способу охлаждения различают два вида блоков питания:

    С активным охлаждением;

    С пассивным охлаждением.

    Активное охлаждение состоит из радиаторов и вентилятора (кулер, аналогичный тем что устанавливаются в компьютерах). Преимущества этой системы состоит в том, что радиаторы на силовых элементах используются меньших размеров, а значит блок питания будет меньше и легче, чем блок питания с пассивным охлаждением той же мощности.

    Однако хорошие массогабаритные показатели блоков питания с активным охлаждением перекрываются существенным недостатком – кулер со временем начинает работать всё громче и громче, из-за механического износа. Поэтому использовать их в жилых помещениях не рекомендуется, поскольку гул во время работы может доставлять дискомфорт пользователю.

    Блоки питания с активным охлаждением обычно имеют большую мощность – от 100 ватт и более, в связи с чем отлично подходят для подключения подсветки в больших помещениях, общественных местах или для подключения светодиодной инсталляции большой длины, например, для уличной подсветки (фасада, рекламных щитов и пр.) от одного источника.

    Пассивные блоки питания производятся в широком диапазоне мощностей, но наибольшее распространение получили модели мощностью до 100-150 ватт. Их преимущество состоит в том, что они бесшумны в работе. Поэтому их можно не задумываясь устанавливать в спальне или другом жилом помещении. Размеры таких устройств обычно больше чем у активных блоков питания.

    На рынке можно встретить изделия отличающиеся классом пылевлагозащищенности (класс IPxx), например, IP22, IP44, IP67. Я же предпочитаю разделить их на два вида:

    Герметичные (IP65 и выше) или так называемые «уличные» блоки питания для LED-лент. Их корпус часто напоминает блок питания от ноутбука (черные пластиковый брусок), а герметичные блоки питания высокой мощности выполняются в металлическом кожухе с заглушками по торцам.

    Не герметичные. Это те которые выполняются в пластиковом не герметичном корпусе или в металлическом корпусе с перфорацией через которую осуществляется конвекция воздуха при охлаждении элементов.

    Когда вы определились где будете устанавливать блок, какой класс защиты нужен и в каком диапазоне мощностей продаются эти блоки можно перейти к расчету схемы питания светодиодной ленты.

    Как рассчитать блок питания

    Для начала ознакомьтесь с таблицей мощности типовой светодиодной продукции.

    Здесь указан тип светодиодов и значение мощности для разного количества штук на погонный метр, а также типовые значения светового потока.

    По ней вы можете посчитать общую мощность светодиодной ленты в вашей установке. Допустим вы купили отрезок длинной 4 метра со светодиодами SMD 5050 60 шт/м. Мощность 1 метра ленты 14.4 Ватта. Расчет блока питания по мощности производится так:

    1. Определяем сколько всего потребляет нагрузка:

    14.4Вт/м*4 м=57,6 Ватт

    2. Блок питания должен быть на 20-40% мощнее чем подключаемая к нему нагрузка. Запас выбирают исходя из условий его эксплуатации – если он будет хорошо вентилироваться, то достаточно и 20%, если будет стоять в маленьком замкнутом пространстве, то и 40% может не хватить, особенно если рядом будет проходить, например, отопление. Допустим у нас первый случай (берём запас в 20%), то нужно покупать блок питания мощностью не менее:

    Округляем до 70 Вт. Можно больше, но не меньше — выбираем ближайшую величину доступную в магазине. Ниже вы видите типовой ряд номинальных мощностей блоков питания с классом защиты IP20 из каталога оптовых поставщиков, кстати под буквой В – обозначен блок питания с активным охлаждением (кулером).

    Но иногда случается так, что на этикетке блока питания указана не мощность, а максимальный выходной ток, тогда для расчета по току нужно мощность разделить на напряжение:

    69,12 Вт /12 В= 5,76 А

    То есть выходной ток должен быть (округлим) не меньше 6 ампер.

    Схема подключения

    Расчёт достаточно прост. Но есть некоторые особенности в подключении светодиодной ленты большой длинны, что особенно актуально при подсветке потолка по периметру комнаты. Рассмотрим несколько типовых схем подключения и правил, которые нужно учесть.

    Главное правило – не подключать больше 5 метров ленты в одну линию. Светодиодные ленты продают в бухтах по 5 метров не просто так. Их токопроводящие дорожки рассчитаны на ток потребления именно этих 5 метров. Если к концу такого отрезка подключить следующие куски ленты, то будут просадки напряжения к концу линию, она будет греться и быстро выйдет из строя.

    ОБЩАЯ ДЛИННА ВСЕХ ОТРЕЗКОВ СВЕТОДИОДНОЙ ЛЕНТЫ ПОДКЛЮЧЕННОЙ ДРУГ К ДРУГУ НЕ ДОЛЖНА ПРЕВЫШАТЬ 5 МЕТРОВ.

    Если вам нужно подключить больше 5 метров, то есть два варианта:

    1. Прокладывайте кабель от блока питания до каждого следующего отрезка.

    2. Прокладывать кабель 220В и подключать их к новому блоку питания.

    В первом случае нужно учесть, что сечение провода для линии 12В должно быть не меньше 0,75 мм², точно рассчитывается по току. К сведению, 5 метров светодиодной ленты SMD5050 60 шт/м потребляет 72Вт или 6А тока. Приведем несколько типовых схем подключения светодиодной ленты.

    К одному блоку питания отрезка общей длины до 5 метров:

    Нескольких лент к одному блоку питания общей длинной больше 5 метров:

    Подключение подсветки большой протяженности к двум блокам питания:

    Как вы можете убедиться, в выборе блока питания для светодиодной ленты нет ничего сложно. Нужно учесть 3 фактора:

    2. Метраж ленты и конечная схема подключения и монтажа.

    3. Ток потребляемый лентой.

    Таким образом вы можете определить мощность и количество блоков питания, необходимых для организации подсветки или освещения.

    Как выбрать блок питания для светодиодной ленты. Формула расчета мощности.

    Что такое блок питания для светодиодных лент? Это прежде всего преобразователь сетевого напряжения 220В, в рабочее напряжение ленты 12 или 24В.

    Блоки питания (сокращенно БП) бывают:

      полугерметичными
      герметичными

    Поэтому выбирают их в зависимости от места установки.

    Приобретается БП отдельно от ленты и в комплекте с ней не идет. Главный параметр выбора – его номинальная мощность. Как же подобрать и рассчитать необходимый под ваши нужды соответствующий блок?

    Для этого в первую очередь необходимо знать мощность всей ленты. Плюс прибавить к ней определенный запас по ваттам. Минимум этого запаса – 30% от общей мощности.

    Как подсчитать мощность светодиодной ленты? Для начала узнайте сколько потребляет 1 метр. Эти данные обычно указываются на упаковке.

    Если упаковки нет, то можно воспользоваться таблицей и примерно рассчитать мощность, в зависимости от типа светодиодов и их количества на 1 метр.

    После этого замерьте длину всех отрезков, которые будут подключаться к блоку.

    Далее расчет мощности блока питания нужно сделать по формуле:

    Для примера: у вас есть лента 4,8Вт/м. Ее протяженность – 18 метров. Формула расчета мощности показывает, что вам необходим БП мощностью в 112Вт.

    При этом всегда выбирайте блок, ближайший в большую сторону. Для данного случая это 120Вт.

    Коэффициент запаса мощности меньше 30% не используйте. Зачем он вообще нужен, спросите вы?

    Он необходим, чтобы блок питания не работал на пределе своих возможностей. Если вы подберете блок строго по значению мощности ленты, то проработает он совсем не долго. И то, если это качественное изделие.

    Нагрев корпуса в этом случае будет стабильно составлять 60-70 градусов. А что говорить о внутренних элементах схемы!

    При этом вполне возможны появления посторонних звуков.

    Также при перегреве возможны нарушения некачественной пайки. Зачастую, именно она является частой причиной выхода прибора из строя.

    Не облуженные выводы элементов, со временем окисляются и элементарно пропадает контакт. Найти такую неисправность простым обывателям, не связанным с радиотехникой, бывает сложно.

    И они просто выкидывают блок в мусорку. Хотя для его починки, всего-то нужно было хорошенько пропаять один из контактов.

    После того, как определились с типом и мощностью, необходимо выполнить правильное подключение. На всех блоках обязательно идет маркировка клемм. Перепутать бывает сложно. Главное разобраться, что означают эти надписи.

    Первые клеммы обозначают как L и N. Это контакты подключения напряжения питания 220 Вольт. L – это фаза, N – ноль.

    Но по-большому счету, фазировка или полярность здесь не важны. Поэтому не обязательно выяснять, где у вас в проводке ноль, а где фаза. Блок будет работать одинаково.

    Конструктивно в БП на входе стоит мостовой выпрямитель, и ему все равно к какой паре диодов будет подана фаза. Хотя предохранитель изначально и стоит в фазной цепи L.

    Обратите внимание, что некоторые блоки могут подключаться как в сеть 220В 50Гц, так и 110В 60Гц (напряжение в США). Для этого у них сбоку имеется переключатель.

    Затем идет значок заземления. Это место куда подключается заземляющий проводник, если у вас трехпроводная сеть и дома есть нормальный контур заземления.

    Когда в розетках дома только фаза и ноль, без заземляющего провода Pe – данная клемма остается пустой. Ничего подключать на нее не нужно.

    Иногда вместо “-V” может быть надпись “COM“.

    Соответственно “+V” это место, куда подключается плюсовой провод, а “-V” – минусовой.

    На тех корпусах, где +V и -V по 4шт и более, все эти выхода запараллелены. Поэтому без разницы, куда вы подключите 4 провода от 2-х лент, под две клеммы “+” и “-” или под четыре.

    Однако производители рекомендуют при параллельном подключении нескольких лент, использовать все клеммы блока питания.

    Чем мощнее БП, тем больше у него выходных клемм для подключения светодиодных лент.

    Когда для вас не принципиальны габариты, то можно даже поставить б/ушный блок питания от компьютера. Главное, чтобы его характеристики подходили.

    То есть, выходное стабилизированное напряжение 12 или 24В, и необходимая мощность с 30% запасом. Правда, такие модели обычно идут с вентилятором и будут сильно шуметь, имейте это ввиду.

    Когда лента уже идет с припаянными проводами, то как правило, черный цвет обозначает минус, а красный – плюс.

    Однако доверяться только цветам не стоит. Всегда проверяйте саму ленту.

    Еще на корпусе с самого краю может быть регулировочный винт. Обозначен он как ADJ.

    Он убавляет или добавляет выходное напряжение. Например, когда у вас в сети стабильно ниже чем 220В (200-205В), то и светодиоды в ленте будут гореть не так ярко, как должны.

    Подрегулировать это можно с помощью данного винта. Однако специалисты не советуют делать выход больше 12В. Считается даже лучше, если выходное напряжение будет немного меньшим. Это здорово продлит срок службы ваших светодиодов.

    Запомните, что источник питания напрямую влияет на срок работы ленты, если у него выход больше 12 Вольт. Все остальные проблемы, как правило связаны с перегревом, деградацией кристаллов и некачественными производителями.

    Причины выхода из строя светодиодной ленты

    Светодиодные ленты выходят из строя по разному. Если от перенапряжения – то сгорают все элементы сразу, или перестают светить некоторые сегменты.

    Если от перегрева, то неравномерно теряется яркость по всей ленте. Одни светодиоды светят ярче, другие тусклее.

    Когда вышел срок службы, то светодиоды равномерно теряют яркость до определенного момента. После достижения минимума, яркость деградации прекращается.

    Иногда бывает, что лента начинает самопроизвольно мигать. Если мигает вся одновременно – причина в блоке питания. Если сегментами – то проблема в самой ленте.

    Если у вас лента многоцветная – RGB, то в этом случае еще нужно подключить контроллер.

    То есть, теперь вы подключаете RGB ленту не к источнику питания, а к контроллеру. У многоцветной ленты всего 4 провода.

    Выбор блока питания для светодиодной ленты

    В последнее время светодиодные ленты стали использовать для освещения частных домов и квартир. Это не удивительно, так как их приятное и тёплое свечение дополняет атмосферу домашнего уюта. На рынке продаются различные виды лент, и для каждого из них необходимо правильно подобрать блок питания.

    Особенности светодиодных лент

    Светодиодная лента — это полоса гибкого материала, обладающего изоляционными свойствами, которая оснащена двумя проводящими шинами из медной фольги, светодиодами и резисторами.

    Гибкая полоса с установленными светодиодами создаёт яркий источник света длиной до 5 метров

    Светодиодная лента состоит из секций по три диода, каждая из которых подключается к источнику питания параллельно

    Светодиодную ленту можно резать на фрагменты с количеством светодиодов, кратным трём

    При правильном подключении проводов к шинам питания на секцию или отрезанный участок ленты начнёт поступать напряжение, которое вызовет прохождение тока по светодиодам. Благодаря особенностям своей конструкции, под воздействием тока светодиоды начнут излучать световой поток (светиться). Стоит отметить, что уровень свечения напрямую зависит от величины тока. При слишком маленьком значении тока диод будет излучать тусклое свечение или вообще не будет светиться, а при слишком высоком — быстро испортится и сгорит. В основном среднее значение тока для диодов, использующихся в светодиодных лентах, составляет от 15 до 20 миллиампер (мА).

    Классификация светодиодных лент

    Большое разнообразие одноцветных светодиодных лент обусловило их классификацию по нескольким основным критериям. Эти критерии будут описаны ниже.

    По типу использованных светодиодов

    Главной отличительной чертой светодиодных лент является тип диодов, использованных при изготовлении изделия. В основном одноцветные светодиодные ленты производятся на базе диодов SMD 3528 и SMD 5050.

    Аббревиатура SMD означает то, что этот электронный компонент предназначен для монтажа на поверхность печатной платы. Полная маркировка включает также габариты изделия в миллиметрах: например, у светодиода SMD 3528 длина составляет 3,5 мм, а ширина 2,8 мм.

    По плотности светодиодов

    Светодиодные ленты также подразделяются и по количеству элементов (диодов), использующихся в одном метре ленты, которое в технических кругах называют плотностью. Стоит отметить, что количество светодиодов, которое применяется при изготовлении одного метра ленты, оказывает влияние на суммарную мощность изделия, а также на его световые показатели (степень освещённости).

    Чем плотнее расположены светодиоды, тем больше их помещается на отрезке ленты и тем ярче будет свет

    По мощности

    Мощность светодиодных лент, как и другого радиотехнического изделия или оборудования, измеряется в ваттах (Вт). Значение этого параметра определяется габаритами диодов и их плотностью. Например, типичная светодиодная лента, изготовленная на основе SMD 3528, потребляет:

    • 4,8 Вт, если на каждом метре установлены 60 диодов;
    • 9,6 Вт, если плотность светодиодов в два раза больше — 120 диодов на метр;
    • 19,2 Вт, если диоды стоят в два ряда, и их общее количество на одном метре 240 шт.

    Для ленты на базе SMD 5050 потребляемая мощность будет изменяться следующим образом:

    • 30 диодов/метр — 7,2 Вт;
    • 60 диодов/метр — 14,4 Вт;
    • 120 диодов/метр — 28,8 Вт.

    Нетрудно заметить, что для одного и того же типа ленты потребляемая мощность прямо пропорционально количеству установленных светодиодов. Это и понятно — каждый диод потребляет одинаковое количество ватт.

    Выбор источника питания для светодиодной ленты

    Для того чтобы наслаждаться приятным и необычным освещением, следует правильно подобрать источник питания. Этот шаг очень важный, так как при неправильном выборе светодиоды могут сгореть, а изделие выйдет из строя.

    Факторы, влияющие на выбор источника питания для светодиодных лент

    При выборе источника (блока) питания для светодиодных лент следует ориентироваться на следующие параметры:

    1. Напряжение питания ленты.
    2. Её потребляемая мощность.
    3. Необходимая степень защищенности оборудования от воздействия влаги.

    В качестве примера возьмём светодиодную ленту SMD 3528 длиной 6 м (60 диодов/м).

    Напряжение питания светодиодной ленты

    Как уже говорилось выше, все светодиодные ленты делятся на изделия, которые питаются от 12 В и 24 В соответственно. Естественно, что и выходное напряжение источника должно быть равным одному либо другому значению. Итак, для того чтобы узнать напряжение питание светодиодной ленты:

    1. Открываем её технические характеристики и ищем интересующий параметр.
    2. Видим, что лента питается от напряжения в 12 В.

    В соответствии с найденным значением напряжения и осуществляем подбор блока питания.

    Мощность, потребляемая светодиодной лентой

    Для расчёта мощности источника питания следует снова обратиться к техническим характеристикам светодиодной ленты. На этот раз нас интересует значение мощности, потребляемой на метр изделия (Pленты=4,8 Вт/м).

    1. По условию нужно обеспечить питанием светодиодную ленту длиной в 6 метров, а значит для того чтобы найти полную мощность, которую потребляет лента (Pпотр), воспользуемся следующей формулой: Pпотр= Pленты × L= 4,8 Вт/м × 6 м = 28,8 Вт.
    2. Стоит отметить, что блок питания по данному параметру следует выбирать с запасом (порядка 30–33%). Поэтому нам понадобится источник постоянного тока на 12 В мощностью 28,8 х 1,33 = 38,3 ≈ 40 Вт.
    Защита от воздействия влаги

    Это ещё один важный фактор, который следует учитывать при выборе источника питания. При выборе по этому критерию сначала надо определиться с местом его установки. Если планируется организация светодиодного освещения в ванной комнате, то необходимо выбрать блок питания, обладающий влагозащитными свойствами (IP 65 или IP 68). В обычном жилом помещении сухого типа — спальня или гостиная — можно использовать простой интерьерный источник.

    Однако для того чтобы выбор источника был на 100% правильным, кроме описанных выше факторов, следует подобрать подходящий тип, основываясь на его преимуществах и недостатках.

    Типы источников питания

    В настоящее время выпускают четыре типа источников питания для светодиодных лент.

    Таблица: преимущества и недостатки различных типов источников питания

    Производители блоков питания для светодиодных лент

    Наиболее популярными и востребованными производителями блоков питания для светодиодных лент являются:

    1. Cool Neon. Выпускает обширную линейку светодиодных трансформаторов, которые могут использоваться для решения различных целей и задач. Продукция компании оснащена встроенными защитными устройствами и может использоваться при температуре от -25 до +45 °С. Средний срок службы — более 25 тыс. часов.

    В номенклатуре изделий Cool Neon имеются как открытые блоки питания, так и герметичные модели, способные работать при низких температурах окружающего воздуха

    • Lightech. Производит блоки питания, которые обеспечивают высокую стабильность работы светодиодной продукции в том числе и лент, использующихся при температуре от -30 до +50 °C. Продукция компании в основном рассчитана на эксплуатацию в течение 50 тыс. часов и более. Особенностями этих моделей являются:
      1. Широкий диапазон входных напряжений.
      2. Устойчивость к механическим ударам и вибрациям.
      3. Защита от перегрева корпуса.
      4. Стойкость к импульсным помехам в сети.
      5. Встроенная защита от короткого замыкания.

    Lightech выпускает герметичные блоки питания в пластмассовых корпусах, обеспечивающие высокую стабильность выходных параметров

    Герметичные блоки питания UnionElecom отличаются компактностью, максимально высокой степенью влагозащиты алюминиевого корпуса (IP68) и доступной ценой

    Расчёт мощности трансформатора

    Основными параметрами, которые применяются при расчёте мощности источника питания являются: погонная мощность, расходуемая на 1 метры ленты (Pленты), количество диодов на этом же расстояние и выходное напряжение 12/24 В.

    Выше мы уже касались темы расчёта мощности на примере светодиодной ленты SMD 3528 длиной L = 6 м (60 диодов/м и Pленты=4,8 Вт/м) и напряжением питания 12 В. По результатам расчётов получилось, что вся эта лента потребляет Pпотр = 28,8 Вт. Для большей наглядности продублируем предыдущий расчёт сюда:

    1. Pпотр= Pленты × L= 4,8 Вт/м × 6 м = 28,8 Вт.
    2. Для того чтобы блок питания не перегревался, следует мощность рассчитывать с запасом (берётся запас в 33%). Воспользуемся формулой: PБП= Pпотр+33%=28,8+9,54=38,3 Вт.
    3. На основе расчёта подбираем блок питания из стандартной линейки интересующего производителя, например, на 40 Вт.

    По аналогичным формулам рассчитаем мощность для светодиодной ленты SMD 5050 120 LED (120 диодов на метр). Это изделие обладает следующими параметрами: Pленты=28,8 Вт, плотность 120 диодов/м, напряжение питания 24 В, длина ленты L = 2,5 м (предположим, что мы отрезали необходимое количество от стандартной длины в 5 м).

    1. Pпотр= Pленты × L= 28,8 Вт/м × 2,5 м = 70,2 Вт.
    2. PБП= Pпотр+33%=70,2+23,16=93,4 Вт.
    3. В этом случае выбираем блок питания на 100 Вт.

    Стоит отметить, что используя данные формулы, можно легко и просто рассчитать мощность блока питания для светодиодных лент с любыми параметрами.

    Особенности установки блока питания

    Блоки питания для светодиодных лент обычно устанавливаются в соответствии со структурной схемой, которая входит в их комплектацию. В основном перед установкой трансформатора светодиодную ленту разрезают на секции, состоящие из необходимого количества диодов.

    Места нарезки обозначены двумя парами контактных групп (с каждого конца секции) и маркером в виде ножниц. Блок питания соединяется параллельно секциям. В процессе подключения необходимо соблюдать полярность (подключать клеммы блока питания с обозначениями «+» и «-» к соответствующим контактам ленты), при этом следует учитывать, что выходное напряжение источника не должно превышать 12 или 24 В (номинальное напряжение ленты). Расположение блока питания не влияет на функциональность устройства, но его нужно подбирать по эстетическим соображениям.

    На практике применяются две схемы подключения светодиодной ленты к блоку питания.

    Подключение светодиодной ленты к одному блоку питания

    Чаще всего светодиодная лента представляет собой цельный пятиметровый отрезок, который намотан на пластиковую катушку. Как правило, с внешней стороны — на незамотанный на катушке конец — к ленте подсоединяются провода, необходимые для соединения с блоком питания. Если же после покупки обнаружилось отсутствие соединительных проводов, то следует взять любые многожильные провода красного («+») и чёрного («-») цвета, отмерить нужную длину, которой должно быть достаточно, чтобы достать до клемм блока питания, и припаять их, предварительно зачистив и облудив оба конца.

      Облуживаем провода, используя канифоль и олово, и методом пайки подсоединяем их к дорожкам ленты. В процессе пайки следует применять маломощный паяльник и производить соединение достаточно быстро, так как есть вероятность того, что от воздействия повышенной температуры светодиоды могут повредиться.

    Облуживать провода нужно быстро, чтобы не перегреть их и не повредить светодиоды

    Красный провод от светодиодной ленты («+») нужно подсоединить к клемме «+V», а чёрный («-») — к клемме «-V»; к клеммам «L» и «N» подключается сетевое напряжение («L» — фаза, «N» — ноль)

    Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: