PCA9685- Módulo I2C con 16 canales PWM, 12 bits, módulo I2C, manejo de servomotores y diodos emisores de luz

El "todoterreno" del PWM

Originariamente diseñado para el manejo de sistemas LEDs mediante modulación de anchura de impuso con 12 bits, de resolución, las altas prestaciones y bajo coste de este semiconductor, lo han popularizado como controlador para servomotores. Este aspecto es destacado en este módulo, dado que incorpora un código de color en sus salidas, totalmente compatible con los servomotores más comunes y estandarizados del mercado.

El módulo permite serializar varios chips PCA9685 mediante los pins incorporados, y disponer de múltiples salidas PWM independientes mediante la correspondiente selección de dirección base de control I2C

Serializable

Descripción técnica

Basado en el chip PCA9685, es uno de los recursos más cotizados en el universo "maker" puesto que son muchas las librerías sotware disponibles para su control. Desde placas de microcontrolador hasta computadoras embebidas de una sola placa (S.B.C) disponen de soporte para este chip.

El PCA9685 es un controlador LED de 16 canales comandado por bus I²C y optimizado para aplicaciones de color rojo/verde/azul y ámbar o blanco (RGBAW). Cada salida de LED tiene su propio controlador PWM individual de frecuencia con resolución de 12 bits (4096 pasos) operando a una frecuencia programable desde los 24 Hz a 1526 Hz y con un ciclo de trabajo ajustable del 0 % al 100 %. Esto permite establecer un valor de brillo exacto y específico en aplicaciones de alta resolución cromática.

Cada salida de LED puede estar apagada o encendida (sin control PWM) o configurada en su valor de controlador PWM individual. El controlador de salida LED está programado para ser de drenaje abierto con una corriente máxima de salida de 25 mA a 5,5 V.

El PCA9685 funciona con un rango de voltaje de 2,3 V a 5,5 V y las entradas y salidas son tolerantes a los 5,5 V. Los LED pueden conectarse directamente a la salida (hasta 25 mA, 5,5 V) o manejarse con controladores externos y una cantidad mínima de componentes discretos si deseara LEDs de mayor corriente directa o sistemas de mayor tensión (seriados) .

El PCA9685 pertenece a la nueva familia Fast-mode Plus (Fm+). Los dispositivos Fm+ ofrecen una frecuencia de trabajo más alta (hasta 1 MHz) y una operación de bus más densamente poblada con capacitancias de hasta 4000 pF.

Aunque el PCA9635 y el PCA9685 tienen muchas características similares, el PCA9685 tiene características que lo hacen más adecuado para aplicaciones como la retroiluminación LCD o LED y Ambilight:

• El PCA9685 permite tiempos de encendido y apagado de salida de LED escalonados para minimizar los picos de corriente. El tiempo de retardo de encendido y apagado se puede programar de forma independiente para cada uno de los 16 canales. Esta característica no está disponible en PCA9635

• El PCA9685 tiene 4096 pasos (PWM de 12 bits) de control de brillo LED individual. El PCA9635 tiene solo 256 pasos (PWM de 8 bits)

• Cuando se incorporan múltiples controladores LED en un sistema, los anchos de pulso PWM entre múltiples dispositivos pueden diferir si se utilizan PCA9635. El PCA9685 tiene un preescalador programable para ajustar los anchos de pulso PWM de múltiples dispositivos

• El PCA9685 tiene un pin de entrada de reloj externo que acepta un reloj proporcionado por el usuario (50 MHz máx.) en lugar de los osciladores internos de 25 MHz. Esta característica permite la sincronización de múltiples dispositivos. Aplicaciones críticas multimedia con cámaras destinadas a IA, permiten la sincronización entre la etapa driver LED y la etapa de captura CCD. El PCA9635 no tiene una función de entrada de reloj externo

• Al igual que el PCA9635, el PCA9685 también tiene un oscilador incorporado para el control de PWM. Sin embargo, la frecuencia utilizada para el control de PWM en el PCA9685 se puede ajustar de aproximadamente 24 Hz a 1526 Hz en comparación con la frecuencia típica de 97,6 kHz del PCA9635. Esto permite el uso de PCA9685 con controladores de fuente de alimentación externa. Todos los bits se establecen en la misma frecuencia.

• El estado predeterminado de Power-On Reset (POR) de los pines de salida LEDn es BAJO en el caso de PCA9685. Es ALTO para PCA9635

El pin de entrada ( OE ) permite el control asíncrono de las salidas LED y se puede usar para establecer todas las salidas en un estado lógico predefinido. El OE también se puede usar para 'modular el ancho de pulso' externamente, lo cual es útil cuando es necesario atenuar o hacer parpadear varios dispositivos juntos mediante el control de software, o sincronizar varios PCA9685 reduciendo los recursos SW al mínimo, puesto que hablamos de un control final HW (OE)

Las direcciones de bus I²C permiten comandos al LED tipo "All Call". Tres subllamadas programables por software habilitan a todos los dispositivos PCA9685 responder a una dirección de bus I²C común, lo que permite, por ejemplo, que todos los LED rojos se enciendan o apaguen al mismo tiempo o generar efectos de marquesina secuencial, minimizando así los comandos de bus I²C. Seis pines de dirección de hardware permiten hasta 62 dispositivos en el mismo bus.

6 bits permiten cambiar la dirección I2C

La llamada general de restablecimiento de software (SWRST) permite que el controlador realice un restablecimiento del PCA9685 a través del bus I²C, idéntico al restablecimiento de encendido (POR) el cual inicializa los registros a su estado predeterminado. Esto hace que las salidas se establezcan a un nivel lógico de BAJO, y permite reconfigurar todos los registros del dispositivo a la misma condición a través del software.