NeoPixel-UserGuide-Alimenter

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Alimenter des NéoPixels


Les NéoPixels sont habituellement décrits comme des "périphériques 5 Volts” mais la réalité est un peu plus nuancée que cela.

Certains produits NéoPixels (pas tous) peuvent fonctionner avec une tension sensiblement plus élevée. Cela dépend des composants additionnels placés autour des puces NéoPixels, composants additionnels qui dépendent de l'espace disponible, le coût et de l'application. Référez vous à la page de description spécifique à chaque produit pour les recommandations sur les limites de tension acceptable pour chaque type. En cas de doute, optez pour 5 Volts.

Les tensions inférieures sont toujours acceptables avec la conséquence que les LEDs éclairerons moins. Il y a une limite en dessous de laquelle la LED ne s'allumera pas, ou commencera à produire une couleur incorrecte.

All the images here under are credited to AdaFruit Industrie - Crédit à AdaFruit Industrie pour toutes les images ci-dessous

NeoPixel-UserGuide-Bonnes-Pratiques-01.jpg Avant de connecter un ruban NéoPixel sur N'IMPORTE QUELLE source d'alimentation, nous recommandons fortement d'ajouter une grosse capacité (1000 µF, 6.3V ou plus) entre les pôles + et –. Cela protège les NéoPixels des dommages que peuvent causer la pointe de courant initial.
NeoPixel-UserGuide-Alimenter-02.jpg Nous recommandons des accu lithium-polymère pour de nombreux projets fringuables. Il délivrent 3.7 Volts — parfais pour alimenter directement des microcontrôleurs basse consommation tel que les Flora d'AdaFruit, cette tension est également suffisante pour faire fonctionner une courte section de NéoPixels.
NeoPixel-UserGuide-Alimenter-03.jpg Trois piles alkaline (tel que des pile AA) peuvent être installées dans un boitier et produisent 4.5 Volts. Même si l'ensemble est nettement plus encombrant et plus lourd qu'un accu lithium-polymer, il a l'avantage d'être abordable financièrement et d'être immédiatement disponible.
NeoPixel-UserGuide-Alimenter-04.jpg 4 piles rechargeables NiMH (nickel-metal hydride) peuvent être utilisés dans un boitier à 4 piles pour fournir une tension de 4.8 Volts.

Dans cette configuration à 4 piles, Assurez-vous qu'il s'agisse bien de pile NiMH! 4 piles alkaline (la version non-rechargeable) produiraient une tension totale de 6V — ce qui est trop élevé pour certains NéoPixels et définitivement trop élevé pour un microcontrôleur!

La planification de projets LED utilisant des piles et accus est discuté plus en détail dans le tuto Piles et accus pour alimenter les LEDs et Rubans NéoPixels.

NeoPixel-UserGuide-Alimenter-10.jpg Pour les projets non portables (ex: projets de "bureau"), une alimentation a découpage de 5V continu est idéal. Une petite alimentation de 2 Ampères convient pour un mètre de ruban NéoPixel. nous aborderons les projets de plus grande envergure dans un moment.
NeoPixel-UserGuide-Alimenter-11.jpg Soyez extrêmement prudent avec les alimentations de laboratoire/banc d'essai.

Certaines alimentation — même de bonne réputation, ou vendu sous des marques connues — peuvent produire des pointes de surtension vraiment importante lorsqu'elles sont mise-sous-tension, détruisant instantanément vos NéoPixels!

Si vous utilisé une alimentation de labo, ne connectez pas directement les NéoPixels. Mettez votre alimentation sous tension, attendez que la tension se stabilise, connectez ensuite les NéoPixels (en commençant par la masse/GND).

Estimation de la puissance nécessaire

Chaque pixel peut consommer jusqu'à jusqu'à 60 milli-ampères au maximum de luminosité (blanc, soit le max de rouge + max de vert + max de bleu). Par contre, en utilisation réelle, il est rare que les pixels soient utilisés dans cette configuration. Lorsque l'on fait du mélange des couleurs ou que l'on affiche des animations, le courant consommé est bien moins important. Il est impossible de fixer une valeur valable pour toutes les circonstances. Une règle de base grossière, sans effet néfaste, revient à estimer le 1/3 de la consommable maximale (20 mA par pixel). Mais si vous savez que vous aurez besoin d'avoir tous les pixels au maximum de luminosité, alors partez de l'estimation de 60 mA par pixel.

Une règle de base pour estimer la puissance adéquate, en ampère, est de multiplier le nombre de pixels par 20, puis de diviser le résultat par 1,000. Ou utiliser 60 (à la place de 20) si vous voulez avoir la garantie absolue d'avoir assez d'énergie en toute circonstance. Par exemple:

  • 60 NeoPixels × 20 mA / 1,000 = 1.2 Amps minimum
  • 60 NeoPixels × 60 mA / 1,000 = 3.6 Amps minimum

Il est toujours possible de surcharger une alimentation (c'est un choix qui vous appartient). Le maximum de sécurité et de fiabilité est atteint en utilisant une ou plusieurs alimentations surdimensionnées, c'est ce que nous recommandons. La plupart des alimentations sont capable de fournir un surcroit de courant pendant un court moment. Beaucoup d'alimentation contiennent un fusible thermique qui disjonctera en cas de surcharge (ou long appel de courant). Cela fonctionnera techniquement, mais c'est "l'équivalent électronique" de vouloir abuser d'un véhicule de location (oui, ca roule... plutôt bien... sauf si vous voulez le conduire comme un vrai bolide).

J'ai besoin de 3.6 Amp. Est-ce que cela ira avec un bloc de 10 Amp?

Question: J'ai estimé avoir besoin d'une alimentation de 3.6 Ampères. J'ai une alimentation de 10 Amp sous la main... est ce que cela peut détruire mes NéoPixels?

Vous êtes en sécurité aussi longtemps que la tension est de 5 Volts continu. Les LEDs vont seulement consommer la quantité de courant dont elles ont besoin (Ampères). Donc, un surcroît d'ampère n'est pas un problème — en fait, cela peut être une bonne chose puisqu'une alimentation surdimensionnée chauffera moins (étant donné qu'elle n'est pas poussée dans ses retranchements [ses limites]).

A contrario une tension excessive tuera définitivement vos LEDs.

Ampères en extra = OK. Tension/Volts en extra = MAUVAIS.

Piles et signification "Amp heure"?

Ampère-heure (souvent noté Ah) est le courant multiplié par le temps. Un accu de 2600 mAh (milliampère-heure) peut-être considérer comme une alimentation produisant continuellement 2.6 Ampères pendant une heure, ou 1.3 Ampères pendant 2 heures, et ainsi de suite. En réalité, ce n'est pas aussi linéaire que cela; la plupart des piles on un temps nettement plus court (de façon disproportionnée) sous charge important (à courant important). Ainsi, la plupart des piles/accus n'apprécierons pas de se faire décharger en une heure — cela peut même se révéler dangereux! Sélectionner une pile/accu suffisamment grosse pour prendre au moins une série d'heures avant d'être à plat. C'est à la fois plus su et meilleur pour la longévité de l'accu/pile.

Puis-je utiliser plusieurs alimentations?

Question: J'ai besoin de BEAUCOUP de NeoPixels et je n'ai pas d'alimentation suffisamment puissante. Puis-je en utiliser plusieurs?

Peut-être. Il y a des avantages à utiliser une seule et puissante alimentation (comme abordé ci-dessous). Utiliser plusieurs alimentation n'est "pas optimal", cela ne signifie pas pour autant que ce n'est pas bon! Nous ne voudrions pas vous décourager a utiliser les ressources à votre disposition.

Si vous envisagez plusieurs alimentations alors la solution réside dans le fait d'avoir toutes les broches de masse (GND) raccordées ensemble mais chaque +5V connectés uniquement sur une section de NeoPixels (les +5V ne doivent pas être joints ensembles).

Toutes le alimentations sont un peu différentes — pas précisément 5 volts — et connecter les +5V ensembles ferait circuler des courants d'une alimentation à l'autre.

NeoPixel-UserGuide-Alimenter-20a.png

Deux recommandations:

  • Il y a aussi des chutes de tensions dans le fils de masse/gnd (hé oui, il a aussi une résistance!). Pensez donc à utiliser une section plus importante pour limiter l'effet de la résistance du fil.
  • N'utilisez pas une alimentation à 100% de sa capacité! Pour un fonctionnement en régime, optez pour 70 ou 80% de sa capacité (c'est comme le moteur de la voiture, rouler à 100% du régime moteur... cela ne dure pas longtemps ;-) ).

Bloc d'alimentation - les monstres de puissance

MCHobby propose un bloc d'alimentation 5V continu pouvant fournir jusqu'à 10 Ampères. C'est habituellement suffisant pour une centaine de pixel (ou plus). Pour une installation vraiment imposante, il vous faudra chercher quelque chose d'autre.

Une possibilité est de réutiliser une alimentation ATX d'ordinateur. Une solide alimentation de serveur est souvent capable de délivrer 30 Ampères. Vous aurez besoin d'effecteur quelques petites modifications mineures... faite une recherche Google avec "ATX power supply hack".

Plus gros encore (plus effrayant, et plus coûteuse aussi), ce sont les alimentations de laboratoire prévue pour débiter des centaines d'ampères. C'est parfois ce qui est nécessaire pour de gros projets de type architectural et mise en scène importante. Il est déjà arrivé à AdaFruit d'avoir des demandes de support pour de tels projets...

Notez que des projets d'une telle envergure sont potentiellement dangereux et les problèmes de distribution d'alimentation sont fondamentalement différents de ceux rencontrés dans la cadre de projets hobbyistes. Même si MCHobby et AdaFruit se font une joie d'aider leurs clients, nous le faisons dans le cadre du support technique des produits vendu et non dans le cadre d'un service de consultance en ingénierie. Si vous développez des projets de grande envergure, faite appel à un électricien professionnel et expérimenté en haute puissance, système basse tension tel que des installations photovoltaïque ou les grands "motorhomes" (dit "large RVs") et grands bateaux. Ce n'est pas une blague.

Distribuer l'alimentation

Plus un fil est long, plus sa résistance est importante, et plus la tension chute avec l'augmentation de la longueur. Si la chute de tension est trop importante alors la couleur des NéoPixels peut être affecté.

Considérons 4 mètres de ruban NéoPixels, avec 5 volts appliqué à une extrémité du ruban. Pour les pixels les plus proches du raccordement électrique, l'alimentation traverse seulement quelques centimètres de cuivre. Mais à l'autre bout du ruban, l'alimentation à traversé 8 mètres de cuivre — 4 mètres dans la ligne +5V et 4 autres mètres au retour sur la ligne de masse/GND. Les pixels les plus éloignés seront teintés de "brun" à cause de la chute de tension (A efficacité équivalente, les LEDs bleues et vertes nécessite une tension plus élevée que les LEDs rouges... en cas de chute de tension, le rouge domine... ce qui donne une teinte brune).

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Crédit: AdaFruit Industries www.adafruit.com

Un truc de Pro: Les NéoPixels ne sont pas sensible au bout d'où provient la source d'alimentation. Si les données ne se déplacent que dans un seul sens, l'électricité peut se déplacer dans n'importe quel direction (en respectant la polarité bien entendu).

Vous pouvez connecter l'alimentation à un bout, ou à l'autre, au milieu ou idéalement la distribuer en différents points. Pour une meilleure consistance des couleurs, le mieux est d'essayer de distribuer l'alimentation tous les mètres. Pour les projets NéoPixels de plus grande envergure, envisager de distribuer l'alimentation à l'image des troncs et branches d'un arbre, ce type de ramification et de distribution est plus efficace qu'une seule ligne et unique de distribution continue.

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Crédit: AdaFruit Industries www.adafruit.com

Distribution sur un projet Fringuable

La résistance peut aussi être une préoccupation pour les petits projets!

Pour les projets fringuables, nous utilisons un fil a coudre conducteur... s'il est flexible, autorise le lavage à la main et permet de coudre de l'électronique sur des vêtement, ce fil présente aussi une résistance non négligeable.

En conséquence, ils ne sont pas capable de transporter une grande quantité de courant. Pour palier ce problème, nous utilisons plusieurs fils à coudre conducteur que nous groupons ensemble afin de réaliser un conducteur plus épais (avec une résistance plus faible) capable de transporter une quantité d'énergie plus importante. Voyez sur l'image ci-dessous, la ligne de distribution + et – est nettement plus épaisse que la ligne de donnée (milieu des deux).

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Crédit: AdaFruit Industries www.adafruit.com

Piloter des NéoPixels 5V avec un microcontroleur 3.3v

Il y a de plus en plus de microcontrôleurs fonctionnant en 3.3 Volts au lieu de 5 Volts. C'est une excellente nouvelle sur le plan de l'efficacité mais cela représente un problème de communication avec les NéoPixels 5V. Le signal 3.3V du microcontrôleur pourrait ne pas être suffisant pour fonctionner avec un périphérique à plus haute tension. Le fabriquant recommande l'utilisation d'un signal de donnée atteignant un minimum de 70% de la tension NéoPixel.

Il y a deux façon d'adresser ce problème:

  • Diminuer la tension d'alimentation des NéoPixels afin que la tension du signal de donnée soit plus proche (ou équal) à la tension du microcontrôleur. C'est pour cette raison que nous recommandons l'usage d'accu LiPo pour les projets FLORA: 3.7V est suffisant pour faire fonctionner de courtes sections de Pixels, et le microcontrôleur est également à l'aise avec cette tension.
  • Vous poouvez également utiliser un convertisseur de niveau logique dit "level shifter" pour convertir le signal du microcontrôleur à la tension nécessaire pour le premier pixel.

Source: NeoPixel UserGuide créé par Phillip Burgess pour AdaFruit Industries. Crédit AdaFruit Industries

Traduit par Meurisse D. pour MCHobby.be

Traduit avec l'autorisation d'AdaFruit Industries - Translated with the permission from Adafruit Industries - www.adafruit.com

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