アドレス指定可能なLEDストリップの接続と制御の機能

照明要素にLEDを使用することで、機器設計者はほぼ無限の可能性を手に入れることができます。最近まで、消費者は3色放射要素（RGB）に基づいて構築されたデバイスの機能に魅了されていました。今日、新製品が登場し、その可能性は無限にあるようです。

アドレス可能なLEDストリップ

このような照明器具は、アドレスLEDストリップになっています。従来のRGBランプと同様に、基本色の明るさと比率は、デジタル負荷制御で使用されるパルス幅変調の方法によって調整されます。アドレス指定可能なデバイスの基本的な違いは、各発光要素が個別に制御されることです（従来のテープの場合、ウェブのセグメント全体が均等に照らされます）。

アドレス可能なLEDストリップの可能性。

アドレステープデバイス

アドレス可能なLEDは、そのような照明装置の構築の基礎となりました。これらには、実際の半導体発光素子と個別のPWMドライバーが含まれています。アドレス要素のタイプに応じて、RGB LEDは共通のハウジング内に配置することも、取り出してドライバー出力に接続することもできます。個別のLEDまたはRGBアセンブリを発光体として使用できます。供給電圧も異なる場合があります。着色されたLEDを制御するために使用される一般的なマイクロ回路の比較特性を表に示します。

電力はp-n接合のグローだけでなく、PWMドライバのスイッチング損失にも消費されるため、アドレステープによる1メートルの消費電流は非常に大きくなります。

ランプエレメントデバイス

アドレス可能な各LEDには、最小数のピンが含まれています。

• U電源（VDD）;
• コモンワイヤ（GND）;
• データ入力（DIN）;
• データ出力（DOUT）。

これにより、エミッターが組み込まれた要素を4ピンパッケージ（WS2812B）に配置できます。

WS2812Bのピン配置。

外部LED接続のあるチップでは、LEDを接続するために少なくとも3つのピンが必要になります。その結果、8ピンの標準パッケージには1つのフリーレッグがあり、開発者は他のニーズに使用できます。

追加のデータ出力を備えたWS2818ピン配置。

そのため、WS2811チップの設計者は、速度スイッチにフリーピンを使用し、バックアップデータ入力（BIN）にWS2818を使用しました。

要素の接続

キャンバス上にあるすべての要素は、電源によって並列に接続され、データバスを介して直列に接続されています。あるマイクロ回路の制御出力は、別のマイクロ回路の入力に接続されています。コントローラからの制御信号は、ドライバ回路に従って左端のDIN出力に供給されます。

キャンバス上の要素の接続のスキーム。

特にテープに5V以外の電圧で電力が供給されている場合は、LEDとマイクロ回路に別のユニットから電力を供給することをお勧めします。コントローラーの共通線と電圧源を接続する必要があります。

WS2812Bのテープの外観。

グローコントロール

アドレステープの要素は、シリアルバスを介して制御されます。通常、このようなバスは、ストロボ回線とデータ回線の2線式回線上に構築されます。そのようなテープもありますが、あまり一般的ではありません。そして、記述されたデバイスは、単線回路によって制御されます。これにより、キャンバスを簡素化し、コストを削減することが可能になりました。しかし、これはLEDデバイスの低ノイズ耐性によって支払われます。十分な振幅で誘導された干渉は、ドライバーによってデータとして解釈され、予期せずに点灯する可能性があります。したがって、設置時には、干渉から保護するために追加の対策を講じる必要があります。

制御プロトコルには、24ビットのコマンドが含まれています。ゼロと1は、同じ周波数で持続時間が異なるパルスとしてエンコードされます。各要素はそのコマンドを書き込み（「ラッチ」）、一定の期間休止した後、次のマイクロサーキットのコマンドが送信され、以下同様にチェーンに沿って送信されます。より長い休止の後、すべての要素がリセットされ、次の一連のコマンドが送信されます。制御バスを構築するこの原理の欠点は、1つのマイクロ回路に障害が発生すると、チェーンに沿ってさらにコマンドの送信が中断されることです。最新世代のドライバー（WS2818など）には、この問題を回避するための追加の入力（BIN）があります。

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「ランニングファイア」

個別に検討する価値があるのは、いわゆるSPIテープです。これは、その上に構築される最も一般的な照明効果のために、日常生活では「ランニングファイア」と呼ばれます。このようなテープと考慮されるタイプの違いは、データバスにデータ用とクロックパルス用の2本のラインが含まれていることです。このようなデバイスの場合、前述の「ランニングファイア」を含む一連のエフェクトを備えた市販のコントローラーを購入できます。従来のPICまたはAVRコントローラー（Arduinoを含む）からグローを制御することもできます。それらの利点はノイズ耐性の向上であり、欠点は2つのコントローラー出力を使用する必要があることです。これは、複雑な照明システムの構築に対する制限として機能する可能性があります。また、そのようなデバイスは、より高いコストを特徴とする。

2線式制御バスを備えたSPIテープ。

ランプの接続図と一般的なエラー

マルチメディアデバイスをオンにするスキームは、従来のRGBイルミネーターのスキームと多くの共通点があります。ただし、違いもあります。アドレス指定可能なLEDストリップをコントローラーに正しく接続するには、いくつかの点に注意する必要があります。

1. アドレステープの消費電力が増加するため、Arduinoボードから電力を供給することはできません（小さなセグメントを使用する場合は望ましくありません）。一般的なケースでは、電源用に別の電源が必要になります（場合によっては、1つある場合もありますが、LEDとコントローラーの電源回路は別々に作成する必要があります）。しかし一般的 電源回路とArduinoボードのワイヤ（GND）を接続する必要があります。そうしないと、システムが動作しなくなります。
2. ノイズ耐性が低下するため、コントローラ出力とWeb入力を接続する導体はできるだけ短くする必要があります。それらが 10cm以下。 また、テープの供給電圧を超える電圧で、1000マイクロファラッドの容量のコンデンサCを電力線に接続することは不必要ではありません。コンデンサはテープのすぐ近く、理想的にはコンタクトパッドに取り付ける必要があります。
3. テープのストリップはできます 団結する 順次。 DOUT出力は、次のピースのDIN入力に接続する必要があります。ただし、全長が1メートルを超える場合、シリアル接続は使用できません。Web電力線の導体は大電流用に設計されていません。この場合、セグメントの並列接続を適用する必要があります。
4. コントローラ出力とDIN入力を直接接続した場合、ランプに異常が発生するとコントローラ出力が故障する場合があります。これを回避するには、最大数百オームの抵抗を持つ抵抗器を断線に配置する必要があります。

これらの単純なルールに従わないと、マルチメディアシステムの動作不能またはそのコンポーネントの障害につながる可能性があります。

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アドレステープの状態を確認する

時々必要があります チェック パフォーマンスのためのランプ。また、テープに電力を供給してもLEDを点灯させることができないため、ここで問題が発生する可能性があります。また、テスターで保守性を確認することはできません。この場合の最大の可能性は、電力線と相互接続の完全性を確認することです。したがって、照明器具の性能を検出する主な方法は、照明器具をコントローラーに接続することです。

単線制御バス付きのキャンバスがある場合は、制御信号が適用されているコンタクトパッドに指を触れることでアドレス指定可能なLEDストリップを確認できます（ストリップに電力が供給されている場合）。これにより、1つまたは複数のLEDが点灯する場合があります。