Jump to content

Recommended Posts

Подключение цифровой светодиодной ленты с помощью длинного сетевого кабеля 5 категории (CAT5)

передачи данных rs-422 × передачи данных светодиода × передачи данных led × цифровая светодиодная лента × подключение цифровых светодиодных лент × подключение цифровых светодиодов.png

Этот проект появился на свет в результате решения очередной задачи по подключению светодиодных лент. В данном случае требовалось подключить несколько светодиодных полос Adafruit NeoPixel WS2812, которые были расположены на значительном расстоянии друг от друга в удалении нескольких метров от микроконтроллера. Эти светодиодные ленты потребляют большой ток, и очень чувствительны к помехам линии данных. Длина провода, превышающая несколько метров, между микроконтроллером и светодиодной лентой, скорее всего, приведет к потере части данных, падению напряжения, уменьшению яркости светодиодов, а возможно вообще к неработоспособности светодиодов. 

Решением, как и во всех вопросах,  связанных с передачей данных на большие расстояния, был сетевой кабель 5 категории (CAT5).  Для передачи данных по сетевому кабелю, используется последовательный интерфейс передачи данных RS-422. Схема подключения, со стороны контроллера имеет ресиверы 75174, которые получают сигнал от контроллера Teensy 3.0 с напряжением 3.3V, формирует данные в соответствии с протоколом и передает их по сетевому кабелю. На другой стороне, со светодиодами, сигнал принимается трансивером 75176, декодируется и передается на светодиодную ленту. В данном проекте, проверенная длина кабеля была равна 6 метрам.

Еще одним аспектом этой схемы, является то, что микроконтроллер Teensy 3.0 может обеспечить питание всего в 3.3V, в то время как для питания светодиодов требуются полноценные 5V. Для обеспечения питания светодиодов, по нескольким жилам кабеля, передается питание 12V, которое преобразуется стабилизатором напряжения LM2596, на другой стороне кабеля, в  требуемые для светодиодов 5V. Это позволяет устранить издержки связанные с падением напряжения в кабеле.

Таким образом, при довольно простой схеме, удалось подключить несколько светодиодных полос WS2812, которые были удалены от контроллера на 6 метров при помощи сетевого кабеля CAT5. Они работали также хорошо, как светодиоды, подключенные непосредственно к микроконтроллеру.

подключение светодиодов сетевой кабель × сетевой кабель × подключение светодиодов × подключение светодиоднй ленты × светодиодная лента ×  ws2812 × сетевой кабель cat5 × передача данных на большие расстояния.png

На выше приведенной схеме, была решена задача, по подключению пяти светодиодных полос, содержащих по 30 светодиодов WS2812. Кстати, отличным решением для управления большим массивом светодиодов, было использовать библиотеку OctoWS2811, которая позволяет контролировать от десятков до сотен RGB светодиодов.

Выбор стабилизаторов напряжения LM2596 DC-DC, обусловлен их низкой стоимостью, малым размером, высокой эффективностью и широким диапазоном входного напряжения. Все это позволило с легкостью интегрировать их в этот проект. Благодаря им, теперь можно было подключить внешнее питание 12V, передать его по сетевому кабелю, и понизить его на приемной стороне до 5V. Так как в этом проекте использовались полосы по 30 светодиодов, то мощности выхода стабилизатора напряжения в 3А вполне было достаточно.

В рамках этого проекта, также был проведен дополнительный эксперимент. Светодиодная полоса, содержащая 150 пикселей (5 метров ленты), была подключена к контроллеру по вышеприведенной схеме, за исключением некоторых моментов. Длина кабеля в этом случае составляла 30 метров, и питание не передавалось по кабелю, только данные. Мощный источник питания 5V/10A, был подключен непосредственно к светодиодным лентам. После проверки работы схемы, оказалось, что все светодиоды работают замечательно! Как будто они находятся рядом с контроллером.

Обратите внимание, сетевой кабель состоит из нескольких витых пар проводов, и очень важно, чтобы провода передачи данных находились в одной паре (например, пара из синего и сине-белого провода). Также, желательно разделить  все пары питания V+ и V-  и подключить через разные разъемы. Это повышает помехоустойчивость.  Использование всех дополнительных свободных проводов в кабеле для подключения питания, помогает уменьшить сопротивление, а соответственно и падение напряжения.

В заключение можно сказать, что эта схема отлично работает с длиной кабеля 4,5 – 7,5 метров. Если у вас есть проект, где необходимо выполнить удаленные подключения к контроллеру, то возможно вам очень поможет этот вариант подключения.

Дополнительная информация по используемым микросхемам:

SN75174 Quad Differential Line Driver.pdf

SN75176 Differential Bus Transciever.pdf

Share this post


Link to post
Share on other sites

Усилитель сигнала для SPI контроллеров и лент, удлинения линии до 200 м
усилитель сигнала для spi контроллеров, ленты.jpg
Преобразователь цифрового симметричного сигнала (RS-485) в несимметричный (TTL) и обратно, служит для удлинения линии до 200 м (расстояние от контроллера до ленты или от одной ленты lо другой), применяются по одному (если у контроллера есть симметричный выход D+ и D-) или попарно (если имеется только выход DATA и GND). Питание 12-24В.
http://optomleds.ru/products/g_i_spi/

Усилитель-конвертер, предназначенный для увеличения расстояния передачи цифрового сигнала управления при использовании светодиодных лент "Бегущий огонь" с управлением SPI или DMX и в других системах, использующих аналогичный интерфейс.
Увеличение дальности выполняется за счет преобразования сигнала и передачи его по симметричному кабелю типа "витая пара"
Преобразует несимметричный сигнал TTL уровня в симметричный сигнал интерфейса RS485 (режим TX-передача) или наоборот, RS485 в TTL (режим RX - прием). Режим устанавливается перемычкой на плате. Совместим с различными контроллерами, использующих протокол SPI или DMX.

усилитель сигнала spi.jpg
Рис.1.Расположение и назначение клемм и перемычки выбора режима

Подключите оборудование в соответствии с одной из приведенных схем. При наличии у контроллера симметричного выхода (DATA+ и DATA-), используйте только один усилитель в режиме RX, установленный перед светодиодной лентой Рис.2. При наличии у контроллера только одного выхода DATA, необходимо использовать два усилителя - один в режиме TX, установленный после контроллера, второй в режиме RX перед светодиодной лентой Рис.3.

Рис.2.Схема подключения SPI ленты, усилитель для spi.jpgРис.3.Схема подключения ленты бегущий огонь, бегущая волна, усилитель для spi.jpg
Рис.2. Подключение 1-ого усилителя при наличии у контроллера симметричного выхода D+ и D-.
Рис.3. Подключение 2-х усилителей при наличии у контроллера несимметричного выхода DATA.

*Для устойчивой передачи сигнала управления рекомендуется использовать кабель типа "витая пара", например, UTP-5e или экранированный кабель STP.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this  

×
×
  • Create New...