Introducción
Los WS2811, WS2812 y WS2812B son LED que disponen de lógica integrada, por lo que es posible variar el color de cada LED de forma individual (a diferencia de las tiras RGB convencionales en las que todos los LED cambian de color de forma simultánea).
A los LED WS2812B también se les denomina NeoPixel
Están basados en el LED 5050, llamado así porque tiene un tamaño de 5x5 mm. Es un LED de bajo consumo y alto brillo, que incorpora en un único encapsulado los 3 colores RGB.
La novedad del WS281xx es añadir un integrado dentro de cada LED, que permite acceder a cada pixel de forma individual.
Esto abre la puerta a un sinfín de aplicaciones y combinaciones, que van desde dotar de iluminaciones distintas zonas con una única tira, animaciones complejas, o incluso generar pantallas enteras de alta luminosidad.
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¿Cómo funciona un ws2812b?
El funcionamiento de un WS2812b es realmente ingenioso.
Cada LED dispone de un integrado que almacena 3 bytes (24 bits), que corresponden con los 3 colores del RGB.
Cada pixel puede tener 256 niveles en 3 colores, lo que supone un total de 16.777.216 posibles colores.
Cuando un LED recibe un flujo de bytes, almacena los últimos bytes recibidos y trasmite los que contenía al siguiente LED. Finalmente, con una señal de "resetcode" cada LED muestra el último valor almacenado.
Esta genial idea permite hacer configuraciones de múltiples LED, en los que únicamente tenemos que comunicarnos con el primero de ellos y cada LED se actúa de transmisor de la secuencia a los LED posteriores. Además permite que podamos encadenar o dividir tiras de LED y cualquier fragmento seguirá funcionando porque todos los LED tienen exactamente el mismo comportamiento.
Cada vez que un punto trasmite al siguiente una señal, realiza una reconstrucción de forma que la distorsión y el ruido no se acumulan. Esto permite alimentar tiras de más de 5m sin necesidad de dispositivos adicionales.
La frecuencia de funcionamiento es superior a 400Hz/s. Esto permite que se puedan animar más de 1024 puntos a una tasa refresco de 30fps.
Para más información y detalles sobre su funcionamiento, os aconsejamos consultar el Datasheet del WS2182B.
Conexiones
El esquema eléctrico para conectar LED WS2812b es sencillo. Cada LED alimenta al siguiente, por lo cual solo tendremos que conectar con el primer elemento de la formación.
Disponemos de 3 pines, 2 de alimentación (5V y GND) y entrada de datos (Din) para recibir los datos desde Arduino.
La alimentación de la tira LED tiene que realizarse desde una fuente de alimentación externa de 5V, dado que Arduino no dispone de potencia suficiente. La referencia GND será común.
Cada LED WS2182b consume unos 60mA (0,3W), dando color blanco intenso (20mA por cada componente de color) Esto supone un consumo de 9W para 30 LED, y 18W para 60 LED, lo que es mucha potencia en una fuente de 5V.
Afortunadamente, no siempre vamos a iluminar todos los LED de forma simultánea con blanco a máxima intensidad. Dependiendo del programa y efectos que hagamos la potencia requerida será mucho menor.
En casos de mucho consumo y gran número de LED también puede ser necesario alimentar por más de un punto a la vez (por ejemplo, cabeza y cola de la tira). De lo contrario, la caída de tensión hará que los últimos LED viren a rojo.
En cuanto al pin de señal, podemos emplear cualquiera de las salidas digitales de Arduino. Es necesario emplear una resistencia de 470 ohmios entre el pin digital y el pin de señal del WS2818b, o podéis dañar los primeros LED.
Código
Podemos mandar la señal directamente controlando adecuadamente los timings necesarios. Sin embargo, lo normal es emplear una librería que se encargue de esta tarea por nosotros. Tenemos varias librerías disponibles para manejar WS2812b desde Arduino.
Por un lado tenemos la librería NeoPixel de Adafruit que es sencilla de usar pero relativamente lenta, lo que la hace inadecuada para efectos complejos.
Por otro lado, tenemos la librería FastLED, algo más difícil pero a cambio permite patrones mucho más complejos.
