Kot vsi elektroniki vsak dan berem članke o “Internetu stvari”, pa tudi o “nosljivi elektroniki”, ki je po moje poganjana s strani industrije, ki divje išče “Velik nov proizvod”, ki bi nam ga prodali. Nisem prepričan, kako uporabne bodo te nove ideje.
Na drugi strani pa čutim, da so LED diode takšen proizvod, kjer vidim eksponenčno rast v prihodnosti. Ni dvoma o tem, da je učinkovitost in raznovrstnost uporabe LEDic odlična izbira za skoraj vsa svetila. Čeprav je danes še relativno visoka cena ovira, bo tudi to kmalu manjši problem, saj število proizvedenih LEDic strmo narašča.
Verjetno ste že videli ogromne zunanje zaslone na velikih športnih in drugih prireditvah. Seveda so takšni zasloni zelo dragi, saj so narejeni za posebne zahteve. Vendar pa podobno idejo najdemo v manjših komercialnih zaslonih, ki so namenjeni za promocijo in oglaševanje. Takšni zasloni običajno merijo kvadratni meter in več, narejeni so iz več kot 1.000 posamezno krmiljenih LEDic. Kot veste so podobni enobarvni zasloni narejeni za obveščanje v prometu, poleg njih pa so tisti za reklamiranje narejeni z RGB LEDicami in lahko svetijo z vsemi barvami vidnega spektra.
Čeprav cena za takšen zaslon ne predstavlja velikega problema, je resnični problem krmiljenje vseh vgrajenih LEDic tako, da lahko krmilimo vsako posebej. Verjetno ste že kdaj delali krmiljenje za 7-segmentni LED prikazovalnik in poznate način, kako z multipleksiranjem zmanjšamo število krmilnih priključkov. Multipleksiranje je možno zaradi vztrajnosti človeškega očesa, ki ne zazna hitrih sprememb svetlobe s frekvenco višjo od 40 Hz. In tako, ko gledamo štiri LED multipleksirane prikazovalnike bodo naši možgani zabrisali dejstvo, da v vsakem danem trenutku gori samo en LED segment. Seveda lahko uporabljamo multipleks tudi pri velikih zaslonih pri čemer je potrebno zvišati frekvenco multipleksiranja. To pa hkrati tudi zniža efektivno svetilnost. Ker je svetilnost ključna pri zunanjih zaslonih, je to gotovo omejitev.
Z namenom olajšanja načrtovanja velikih LED zaslonov so izumili koncept NeoPixel LED. Sprva je bila prisotna ideja, da bi razvili čip, ki bi krmilil 3 LEDice (rdečo, zeleno, modro) z uporabo PWM-ja. Teoretično to omogoča 24-bitno barvno resolucijo. V praksi LEDice ne dosegajo te visoke resolucije, a je kljub temu zelo dobra. Da bi še bolj poenostavili povezovanje, so te čipi uporabljali komunikacijski protokol, ki je potekal po eni žici. Tako je vsak čip imel priključek Data-in ter Data-out, s čemer je bilo možno zaporedno povezovati čipe.
V praksi je na ta način možno povezati do približno 100 RGB LED krmilnih čipov, pri tem pa uporabimo samo tri žice: Vcc, GND in podatkovno linijo. To seveda pomeni veliko znižanje povezav pri tem pa vemo, da neodvisno krmilimo do 300 LEDic (100x rdečih, 100x zelenih in 100x modrih LEDic). Na začetku je bilo mišljeno, da bo en čip krmilil vsako LEDico posebej, vendar so kmalu prišli do ideje, da bi na čip vgradili 3 LEDice. Takšne LEDice imenujejo NeoPixel LEDice. Čipe so razvili v podjetju World-Semi v ShenZhen-u, na Kitajskem in kot lahko povem, vsi NeoPixel IC-ji prihajajo iz daljnega vzhoda. Poglejmo si nekaj tehničnih podrobnosti NeoPixel IC čipa z oznako WS2812.
WS2812
Bralci verjetno ne boste kupili WS2812 kot diskretni čip, saj ga največkrat najdemo integriranega v različnih RGB LED ohišjih. Najbolj pogosto ohišje ima oznako 5050, kar se nanaša na SMD ohišje LEDice z robovi 50×50 mm. Večkratniki tega 5050 LED ohišja so na voljo v različnih formatih in jih vidite na slikah 1 in 2.
Spletno povezavo na WS2812 podatkovni list najdete v referencah (Ref.1) na koncu članka.
Najprej poglejmo zahteve za napajanje. WS2812 lahko napajamo z največ 7V, normalna napajalna napetost pa znaša od 4,5 do 5,5V, kar pomeni, da bo lepo deloval s 5V mikrokontrolerji, kot npr. Atmelov AVR, večino Arduino plošč in podobno. Logični nivoji na Data In priključku znašajo:
- Logična 1 0.7*Vcc minimum
- Logična 0 0.3*Vcc maksimum
Iz navedenega vidite, da VHIGH zahteva 3,5V pri nazivnih 5V. To je več, kot lahko dobimo iz mikrokontrolerja, ki ga napajamo s 3,3V (npr. Raspberry Pi ali Arduino Due) in zato te plošče niso primerne za krmiljenje razen, če dodate ustrezno vezje za prilagoditev nivojev.
Uporabite NeoPixel LED za izdelavo unikatne stenske ure
AX elektronika d.o.o.
2015_SE226_31
