التحكم بالبكسل: شريط LED و SPI و DMX

اشتريت شريط LED مكتوبًا على علبته «DMX»، وعند توصيله بالكونسول لا يحدث شيء. أو العكس: يعمل الشريط لكن ما بعد نقطة معيّنة ميّت، ويميل طرفه البعيد إلى الأصفر حين تطلب الأبيض. في أعمال البكسل عالمان متشابهان لكنهما ليسا واحدًا، ومعظم الأعطال تنشأ من الخلط بينهما.

بروتوكولان وعالمان مختلفان

‏DMX512 هو ناقل ميداني: إشارة تفاضلية عبر RS-485، مقاومة للضجيج، تصلح لمئات الأمتار، ولكل جهاز فيها عنوانه. أما SPI فواجهة على مستوى اللوحة يتحدّث بها الشريحة داخل الشريط: أحادية الاتجاه، بمستوى TTL، تتدهور بعد أمتار قليلة، ولا تعرف مفهوم العنوان أصلًا.

	DMX512	SPI (WS2812B، SK6812، APA102…)
الطبقة الكهربائية	‏RS-485، زوج تفاضلي	مستوى TTL، طرف واحد (3.3–5 فولت)
المسافة	مئات الأمتار	عمليًا 3–5 أمتار
العنونة	لكل جهاز عنوان	لا عنوان، بل ترتيب فقط
الاتجاه	أحادي (ثنائي مع RDM)	أحادي
إذا تعطّل بكسل	يستمر الباقي بالعمل	يموت كل ما بعده
السرعة	250 كيلوبت/ث	800 كيلوبت/ث نموذجيًا
الكابل	2×0.22 مم² مدرّع، 120 أوم	قصير ومنخفض السعة

«شريط DMX» و«شريط بكسل» ليسا المنتج نفسه

على الرفّ نفسه يجلس شيئان مختلفان. فما يُباع باسم شريط LED بـ DMX هو شريط تناظري عادي؛ يستقبل الدرايفر في مقدّمته إشارة DMX ويجعل الشريط كله بلون واحد، ويشغل ثلاث أو أربع قنوات مهما طال. أما شريط البكسل فيمنح كل ليد شريحته الخاصة؛ تسير البيانات في سلسلة ويمكن لكل ليد أن يكون بلون مختلف. الأول يتحدث DMX والثاني لا.

كيف يُوصَل شريط SPI بـ DMX فعليًا

لا بدّ من وسيط يترجم. وهناك تركيبتان معتادتان: مفكّك DMX إلى SPI في الأعمال الصغيرة، ومتحكم بكسل بـ Art-Net/sACN في الكبيرة. وكلاهما يؤدي الوظيفة نفسها: يأخذ البيانات المعنونة ويحوّلها إلى سلسلة النبضات التي يفهمها الشريط.

كونسول / خادم وسائط
     |  Art-Net أو sACN
  متحكم البكسل  (أو مفكّك DMX -> SPI)
     |  SPI (قصير، بمستوى TTL)
  شريط 1     شريط 2     شريط 3
  (170 px)   (170 px)   (170 px)
     ^          ^          ^
  حقن التغذية كل ~2 م

• اضبط نوع الشريحة. فـ WS2812B و APA102 ليسا الإعداد نفسه؛ وإن أخطأت ومض الشريط عشوائيًا.
• اضبط ترتيب الألوان. يأتي WS2812B من المصنع بترتيب GRB؛ فإن اخترت RGB تبادل الأحمر والأخضر مكانيهما.
• وحّد الأرضي. فإن لم يُربط GND المتحكم بـ GND الشريط بقي خط البيانات بلا مرجع واهتزّ الشريط.
• اجعل خط البيانات قصيرًا. ينبغي أن تكون المسافة بين المتحكم وأول بكسل أقصر ما يمكن؛ وإن لزم إطالتها فأضف مضخّم خط.

لماذا 170 بكسل؟

العالم في DMX هو 512 قناة. ويستهلك بكسل RGB ثلاث قنوات، و512 ÷ 3 = 170.67. أي يتّسع العالم لـ170 بكسل RGB وتبقى قناتان. ويتوقف العدّ هنا لأنك لا تستطيع تقسيم بكسل واحد على عالمين.

نظام الألوان	قنوات لكل بكسل	بكسل لكل عالم
RGB	3	170
RGBW	4	128
‏RGB بـ16 بت	6	85
لون واحد (إخفات)	1	512

شريط بطول خمسة أمتار بكثافة 60 ليد/م يساوي 300 بكسل، أي عالمين. وعشرة أشرطة على واجهة تضعك عند عشرين عالمًا، وعندها لم تعد تدير خط DMX واحدًا بل شبكة.

التغذية: الموضع الذي تكثر فيه الأخطاء

في مشاريع البكسل تتعلق معظم الأعطال بالتغذية لا بالبيانات. فليد WS2812B يسحب نحو 60 ميلي أمبير عند الأبيض الكامل. وبكثافة 60 ليد في المتر يصبح ذلك 3.6 أمبير للمتر، فيطلب شريط بطول خمسة أمتار 18 أمبير عند الأبيض الكامل.

• حقن التغذية. إن غذّيت الشريط من طرف واحد هبط الجهد على المسارات النحاسية؛ فيبهت الطرف البعيد ويميل الأبيض إلى الأصفر. أضف تغذية كل مترين تقريبًا.
• اختر الجهد المناسب. فأشرطة 5 فولت يهبط جهدها سريعًا؛ وعلى أي مسافة يسهّل شريط 12 أو 24 فولت الأمر كثيرًا.
• لا تُحمّل مصدر التغذية إلى حدّه. اترك 20% احتياطًا فوق حسابك على الأقل.
• أرضي مشترك. عند استخدام أكثر من مصدر، اربط الأرضيات معًا — ولا تربط الموجب أبدًا.

معدل التحديث: الحدّ الخفي لعدد البكسلات

يستقبل WS2812B أربعًا وعشرين بتة لكل ليد، وتكلّف 30 ميكروثانية. فمع 170 بكسل على خط واحد يستغرق الإطار نحو 5 ميلي ثانية، أي 200 هرتز نظريًا. وضع 1000 بكسل على الخط نفسه يمدّ الإطار إلى 30 ميلي ثانية ويحدّك عند 33 إطارًا في الثانية. ولا يظهر ذلك في التلاشي البطيء، لكنه يبدو تقطّعًا في التتابعات السريعة وإسقاط الفيديو.

• وزّع البكسلات على مخارج المتحكم بدل تكديسها على خط واحد.
• لإسقاط الفيديو استهدف 30–40 إطارًا في الثانية على الأقل.
• الشرائح ذات خط ساعة منفصل مثل APA102/SK9822 أسرع بكثير؛ فضّلها أمام الكاميرا.
• كلما زاد عدد العوالم فقِس الحمل على السويتش والمتحكم.

أخطاء شائعة

• محاولة توصيل شريط بكسل مباشرةً بخط DMX.
• نسيان ضبط ترتيب الألوان (GRB/RGB) في المتحكم.
• التغذية من طرف واحد ثم لوم المنتج على «طرف تالف».
• خلط أشرطة من دفعات مختلفة على السطح نفسه؛ فلن يتطابق الأبيض.
• تجاوز الأرضي المشترك.
• الاحتفاظ بخريطة العوالم في البرنامج فقط. اترك نسخة مطبوعة في اللوحة.

مقالات ذات صلة

• عوالم DMX: ما بعد الـ512 قناة
• ‏RGB و RGBW و RGBAW+UV: بنية القنوات في وحدات LED
• ‏DMX512 في الإضاءة المعمارية: الواجهات والأماكن المفتوحة