W systemach sterowanego oświetlenia, zwłaszcza przy wykorzystaniu popularnych taśm LED adresowalnych opartych na WS2812, jednym z kluczowych czynników wpływających na niezawodność działania jest prawidłowe zaprojektowanie zasilania. Długość przewodów zasilających i sygnałowych może mieć znaczący wpływ zarówno na stabilność napięcia, jak i na jakość transmisji danych.
W niniejszym badaniu przetestowano różne konfiguracje podłączenia taśm na przykładzie matrycy z 1000 diod, w tym połączenia równoległe i szeregowe, warianty z wymianą przewodów sygnałowych oraz umieszczenie zasilacza bliżej taśmy. Celem było określenie krytycznych długości przewodów oraz znalezienie najbardziej stabilnych metod instalacji.

Przy połączeniu za pomocą 18-metrowego kabla zasilającego i sygnałowego (przekrój 1 mm²) do matrycy z 1000 diod zaobserwowano istotny spadek napięcia do 3,5 V, co stanowi wartość graniczną dla diod WS2812. Jasność taśmy spada, jednak efekty świetlne nadal są odtwarzane bez zakłóceń.
Testowano dwa warianty połączenia:
przewód „–” zasilacza oraz dodatkowy przewód „–” z urządzenia z linią DATA
przewód „–” od zasilacza do urządzenia, a następnie z urządzenia razem z linią DATA do taśmy

Wymiana przewodu sygnałowego

Podczas testu z 18-metrowym kablem zasilającym oraz 25-metrowym przewodem UTP dla linii DATA i GND od urządzenia do matrycy z 1000 diod, nie odnotowano żadnych zakłóceń w działaniu efektów świetlnych. Napięcie spadło do 3,5 V – wartość graniczna dla WS2812.
Testowano dwie konfiguracje:
dla „–” i DATA wykorzystano 4×4 przewodniki z 4 par
dla „–” i DATA wykorzystano 1×1 przewodnik z 1 pary

Rozgałęzienie na dwa równoległe segmenty

Przy podłączeniu 18-metrowym kablem zasilającym oraz przewodami DATA i GND od urządzenia do dwóch matryc po 500 diod każda, nie zaobserwowano żadnych zakłóceń w wyświetlaniu efektów świetlnych. Napięcie spada do poziomu 3,5 V, co stanowi graniczną wartość roboczą dla diod WS2812.

Przy zastosowaniu 18-metrowego kabla zasilającego oraz 25-metrowego kabla UTP do przesyłu sygnału DATA i GND od urządzenia do dwóch matryc po 500 diod, również nie stwierdzono żadnych nieprawidłowości w działaniu. Napięcie utrzymuje się na poziomie 3,5 V — granicznym dla WS2812.

Rozgałęzienie na dwa równoległe segmenty z przedłużonymi liniami do każdego z nich

Zastosowano 1-metrowy kabel zasilający (1 mm²) oraz 25-metrowy kabel UTP (DATA i GND) od urządzenia do rozgałęzienia, a stamtąd do każdej z dwóch matryc (500 diod) prowadzono jeszcze po 5 m kabla DATA i GND. System działa stabilnie. Spadek napięcia – minimalny.

Połączenie szeregowe taśm

Zasilanie obu taśm zostało poprowadzone 18-metrowym kablem o przekroju 1 mm², natomiast linie DATA i GND poprowadzono 25-metrowym kablem UTP od urządzenia do pierwszej matrycy z 500 diodami. Następnie od pierwszej do drugiej matrycy poprowadzono kolejne 5 metrów przewodu z liniami DATA i GND (połączenie szeregowe).
Przetestowano dwa warianty okablowania:● przewody zasilające i DATA wykonane z kabla zasilającego 1 mm² – druga matryca nie działa● przewody (-) i DATA poprowadzone jednym przewodnikiem z jednej pary kabla UTP – druga matryca nie działa● przewód DATA poprowadzony jednym przewodnikiem z jednej pary kabla UTP – druga matryca działa z błędamiProblemy te zostały spowodowane zakłóceniami na linii masy (-) matrycy.Po wymianie przewodu zasilającego na krótszy i o większym przekroju, połączenie szeregowe – nawet z użyciem jednej pary UTP dla linii (-) i DATA – zaczęło działać stabilnie.

Przeniesienie zasilacza możliwie blisko taśmy

Zastosowano 1-metrowy kabel zasilający (1 mm²) oraz 25-metrowy UTP (DATA i GND) do rozgałęzienia, a dalej od rozgałęzienia do dwóch matryc (po 500 diod każda) prowadzono od 5 do 40 m przewodów (DATA i GND). System działa stabilnie. Spadki napięcia są minimalne, a także możliwe jest szeregowe połączenie bez utraty funkcjonalności.

Podsumowanie

Podstawowe zasady niezawodnego podłączenia taśmy adresowalnej:
● Używaj wysokiej jakości zasilaczy z odpowiednim zapasem mocy.
● Obowiązkowo połącz linie ujemne (-) wszystkich używanych zasilaczy (zarówno dla urządzenia sterującego, jak i dla taśmy).
● Umieszczaj zasilacz możliwie jak najbliżej początku taśmy.
● Jeśli stosowane są dwie strefy oświetleniowe (równolegle lub szeregowo), zaleca się użycie oddzielnego zasilacza dla każdego segmentu.
● Do zasilania taśmy stosuj przewody o odpowiednim przekroju, dopasowanym do wymaganej mocy.
● Linie DATA i GND prowadź ekranowanym przewodem, oddalonym od przewodów zasilających i energetycznych.