Пикселно управление: LED лента, SPI и DMX

Купили сте LED лента, на кутията пише „DMX“, а при свързване към пулта нищо не се случва. Или обратното: лентата работи, но след определена точка е мъртва, а далечният край отива към жълто, когато поискате бяло. При пикселната работа има два си приличащи, но различни свята, и повечето повреди идват от смесването им.

Два протокола, два различни свята

DMX512 е полева шина: диференциална сигнализация по RS-485, устойчива на смущения, годна за стотици метри, като всяко устройство има собствен адрес. SPI е интерфейс на ниво платка, на който говори чипът вътре в лентата: еднопосочен, на TTL ниво, деградиращ след няколко метра и без никакво понятие за адрес.

	DMX512	SPI (WS2812B, SK6812, APA102…)
Електрически слой	RS-485, диференциална двойка	TTL ниво, едножилен (3,3–5 V)
Разстояние	Стотици метри	На практика 3–5 метра
Адресиране	Всяко устройство има адрес	Няма адрес, само позиция
Посока	Еднопосочно (двупосочно с RDM)	Еднопосочно
Ако един пиксел откаже	Останалите работят	Умира всичко след него
Скорост	250 kbit/s	800 kbit/s типично
Кабел	2×0,22 mm² екраниран, 120 Ω	Къс, с нисък капацитет

„DMX лента“ и „пикселна лента“ не са един и същ продукт

На един и същ рафт стоят две различни неща. Това, което се продава като DMX LED лента, е обикновена аналогова лента; драйверът в началото ѝ приема DMX и оцветява цялата лента в един цвят. Заема 3 или 4 канала, колкото и дълга да е. Пикселната лента дава на всеки светодиод собствен чип; данните текат по веригата и всеки светодиод може да е в различен цвят. Първата говори DMX, втората — не.

Как всъщност се свързва SPI лента към DMX

Нещо трябва да превежда. Има две обичайни схеми: DMX към SPI декодер при малки обекти и пълноценен пикселен контролер Art-Net/sACN при големите. И двата вършат едно и също: вземат адресирани данни и ги превръщат в импулсната последователност, която лентата разбира.

Пулт / медиен сървър
     |  Art-Net или sACN
  Пикселен контролер  (или DMX -> SPI декодер)
     |  SPI (късо, TTL ниво)
  Лента 1     Лента 2     Лента 3
  (170 px)    (170 px)    (170 px)
     ^           ^           ^
  инжектиране на захранване на ~2 м

• Задайте типа чип. WS2812B и APA102 не са една и съща настройка; сгрешите ли, лентата мига хаотично.
• Задайте реда на цветовете. WS2812B идва фабрично в ред GRB; изберете ли RGB, червеното и зеленото си разменят местата.
• Обединете масата. Ако GND на контролера не е свързан с този на лентата, линията за данни остава без опора и лентата трепти.
• Дръжте линията за данни къса. Разстоянието между контролера и първия пиксел трябва да е минимално; ако трябва да се удължи, сложете буфер или линеен драйвер.

Защо 170 пиксела?

Една DMX вселена е 512 канала. RGB пикселът изяжда 3, а 512 ÷ 3 = 170,67. Значи във вселена се побират 170 RGB пиксела и остават 2 канала. Броенето спира дотук, защото един пиксел не може да се раздели между две вселени.

Цветова схема	Канала на пиксел	Пиксела на вселена
RGB	3	170
RGBW	4	128
RGB на 16 бита	6	85
Един цвят (димиране)	1	512

Петметрова лента с 60 LED/м е 300 пиксела, тоест две вселени. Десет ленти по фасада ви поставят на двадесет вселени, а на този етап вече не управлявате една DMX линия, а мрежа.

Захранване: там се греши най-много

При пикселните проекти повечето повреди са от захранване, не от данни. Един WS2812B светодиод тегли около 60 mA при пълно бяло. При 60 светодиода на метър това са 3,6 A на метър, така че петметрова лента иска 18 A при пълно бяло.

• Инжектиране на захранване. Захраните ли лентата само от единия край, напрежението пада по медните пътечки; далечният край бледнее, а бялото отива към жълто. Добавяйте захранване приблизително на всеки два метра.
• Изберете правилното напрежение. Лентите на 5 V падат много бързо; на каквото и да е разстояние 12 V или 24 V лента улеснява живота.
• Не натоварвайте захранването до предела. Оставете поне 20% запас над изчислението.
• Обща маса. При повече от едно захранване свържете масите — никога плюсовете.

Честота на опресняване: невидимата граница за броя пиксели

WS2812B приема 24 бита на светодиод, а това струва 30 микросекунди. При 170 пиксела на линия кадърът отнема около 5 ms, тоест теоретични 200 Hz. Сложете 1000 пиксела на същата линия и кадърът се разтяга до 30 ms, а таванът пада до 33 кадъра в секунда. При бавни преходи не личи; при бързи чейзове и видео мапинг се вижда като накъсване.

• Разпределяйте пикселите по изходите на контролера, вместо да ги трупате на една линия.
• За видео мапинг целете поне 30–40 кадъра в секунда.
• Чипове с отделна тактова линия като APA102/SK9822 са значително по-бързи; предпочитайте ги пред камера.
• С нарастване на вселените измервайте натоварването на суича и контролера.

Чести грешки

• Да свързвате пикселна лента направо към DMX линия.
• Да забравите да зададете реда на цветовете (GRB/RGB) в контролера.
• Да захраните от единия край и после да вините продукта за „лош край“.
• Да смесвате ленти от различни партиди на една повърхност; белите няма да съвпаднат.
• Да пропуснете общата маса.
• Да пазите картата на вселените само в софтуера. Оставете разпечатка в таблото.

Свързани статии

• DMX вселени: отвъд 512 канала
• RGB, RGBW и RGBAW+UV: структура на каналите при LED осветители
• DMX512 в архитектурното осветление: фасади и открити пространства