Sterownik LED RGB z układem AL1783 sterowany przez I2C

Poniedziałek, 31 Maj 2021

Prezentowany moduł rozszerza możliwości płytek uruchomieniowych o sterowanie diodami LED RGB poprzez magistralę I²C. Moduł pracuje w trybie prądowym i umożliwia indywidualną regulację każdego wyjścia (barwy), a dodatkowo pozwala na monitorowanie stanów awaryjnych.

Podstawowe parametry:

umożliwia ustawienie prądu zasilania każdej struktury LED w zakresie 20…250 mA,
każda barwa może być indywidualnie regulowana sygnałem PWM,
sygnalizuje stany awaryjne,
umożliwia dołączenie długich łańcuchów LED dzięki dopuszczalnemu napięciu maksymalnemu aż 60 V.

Moduł wymaga zasilania dla dołączonych LED mieszczącego się w szerokim zakresie 6,5...60 V, podłączanego poprzez złącze PWR. To pozwala na sterowanie dosyć długimi łańcuchami szeregowymi (podłączonymi do potencjału VLED poprzez złącze LED) o ile nie zostanie przekroczona moc strat w układzie.

Budowa i działanie

Moduł bazuje na specjalizowanym, liniowym, 3-kanałowym sterowniku LED typu AL1783 firmy Diodes, którego struktura wewnętrzna została pokazana na rysunku 1. Schemat modułu został pokazany na rysunku 2. Układ AL1783 ustala niezależnie prąd diod w zakresie 20...250 mA, poprzez wartości dołączonych rezystorów RG, RR i RB, zgodnie z charakterystyką z rysunku 3. Dla zastosowanych wartości 27 kΩ prąd ustawiony jest na 220 mA/kanał.

Rysunek 1. Struktura wewnętrzna układu AL1783

Sygnał FLT sygnalizuje stanem niskim przerwę lub zwarcie w aktywnym łańcuchu LED oraz przekroczenie temperatury układu lub zbyt niskie napięcie zasilania (<5,8 V). Wejścia PWM umożliwiają sterowanie układem U2 sygnałem ze zmiennym wypełnieniem regulującym jasność świecenia.

Rysunek 2. Schemat ideowy modułu

Jako generator PWM został zastosowany układ U1 typu PCA9632DP. Jest on konfigurowany poprzez magistralę I²C, zwory A0 i A1 umożliwiają wybór jednego z czterech adresów 0x60...0x63. Magistrala doprowadzona jest do powielonych złącz I2Cx ułatwiających podłączenie do różnych standardów spotykanych na płytkach uruchomieniowych (Grove, QWIIC, SIP 2,54 mm, PH 2 mm).

Rysunek 3. Dobór prądu diody

Montaż i uruchomienie

Montaż modułu przebiega w sposób klasyczny i nie wymaga dokładnego opisu. Schemat płytki PCB wraz z rozmieszczeniem elementów został pokazany na rysunku 4. W przypadku większych prądów warto układ U2 wyposażyć w niewielki radiator.

Rysunek 4. Schemat płytki PCB wraz z rozmieszczeniem elementów

Poprawnie zmontowany moduł nie wymaga uruchamiania, należy dobrać tylko rezystory określające prąd LED. Dla sprawdzenia działania układu z Raspberry PI przygotowano przykładowy skrypt testowy AL1783.sh, którego treść została pokazana na listingu 1. Dokładny opis rejestrów układu PCA9632 opisany jest w nocie katalogowej.

Po podłączeniu modułu do Raspberry Pi i uruchomieniu skryptu, zostaną zaświecone kolejno diody B, G, r. Jasność LED można ustawić zmieniając wartość 0x55 na mniejszą lub większą niezależnie dla każdego koloru. Wartość 0x00 wygasza LED.

Adam Tatuś
adam.tatus@ep.com.pl

Wykaz elementów:

Rezystory: