Arduino Neopixel / Led Strip Verbundungsfehler je nach Schaltkreis

Liebe Arduino Community,
ich habe nun seit Anfang des Jahres ein großes Problem mit meiner Schaltung.
Bevor ihr euch die 2 Bilder anschaut, wo ich versucht habe meine Schaltung so genau wie möglich zu verdeutlichen, erstmal zum Problem.

Wenn ich meinen Arduino und Led Strip über das Netzteil betreibe (Arduino Versorgung 2 (siehe Bild)), geht der Strip beim einschalten an (alle Leds leuchten). Der Arduino geht auch an und alle Leds gehen aus, außer die erste. Die leuchtet orange. Das habe ich aber so NICHT in den Arduino einprogrammiert. Außerdem kann der Arduino den Strip nicht weiter steuern (die interne Wifi-Fernsteuerung mit dem Smartphone läuft einwandfrei, aber der Ardruino bekommt das Signal nicht in den Strip).

Normalerweise gehen alle Leds an wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird und der Arduino schaltet dann auch alle aus und verbindet sich mit dem Wifi. Das wird mir dann in der Form einer kleinen Animation angezeigt, welche aus 4 Leds besteht.

Dieser Normalfall trifft nur ein wenn ich die Schaltung über die Powerbank (Arduino Versorgung 1(siehe Bild)) versorge. Da beim Arduino der Input (Arduino Versorgung 2(siehe Bild)) auch ein Output ist, versorgt die Powerbank den Arduino, welcher das Netzteil und somit den Strip versorgt.

Es ist völlig kurios für mich, da auch alles funktioniert, wenn ich die Schaltung über die Powerbank an mache und ich das Netzteil dazu schalte. Bei diesem Fall kommt es aber manchmal zu Signalfehlern (sichtbar durch flackern der Leds oder falsch umgesetzte Befehle)

Zusammengefasst:
Es gibt 4 Fälle

  1. Versorgung per Netzteil:
    Leds leuchten hell (genügend Leistung vorhanden), Befehle an den Strip werden nicht erkannt.

  2. Versorgung per Powerbank:
    Leds leuchten (schnelle Farbverfälschung, durch geringe Leistung), Befehle werden 100% richtig am
    Strip wiedergegeben.

  3. Versorgung per Powerbank mit Zuschaltung des Netzteils:
    Leds leuchten hell (genügend Leistung vorhanden), Befehle werden ca 80% richtig am Strip wiedergegeben (Fehler ohne erkennbare Struktur).

  4. Versorgung per Netzteil mit Zuschaltung der Powerbank:
    Leds leuchten hell (genügend Leistung vorhanden), Befehle an den Strip werden nicht erkannt.

Da ich jetzt mehr als 30 Stunden in das Problem versenkt habe und mich ehrlich gesagt verar**** fühle,
und mir meine technischen Elektrotechnik Kenntnisse und das Internet nicht weiter helfen könnten, würde ich gerne der Person die mir hilft eine Lösung zu finden, als kleine Anerkennung 5€ überweisen (wenn eine Belohnung nicht erlaubt ist → bitte mich Anschreiben, dass ich meinen Beitrag überarbeiten kann).

Ich danke dir wenn du bis hier gelesen hast und dich schon soweit mit dem Thema auseinander gesetzt hast.
Hier unten findest du noch ein paar Randinfos.

Randinfos:
-ich habe mich an Tutorials gehalten, wie man den Led Strip am besten mit einem Arduino verbindet. Aus diesem Grund habe ich ach einen Kondensator und Wiederstand zum Schutz der Led’s eingebaut.

  • Ws2812b Led Strip 60 Leds/m (ca 4,5m verbaut)
  • Netzteil: Output 5v 30A
  • Zahlreiche Tests mit anderen Wiederständen, Kondensatoren (mit und ohne) und verschiedenen
  • wenn ich die Stromversorgung an mache ohne, dass das Datenkabel angeschlossen ist leuchten alles Leds (gehen nicht aus)
  • Steuerung des Arduinos: wird per Smartphone gesteuert, der Arduino wandelt einen http Anweisung in ein Befehl um der dann in gewisser Anzahl und Farbe die Leds leuchten lässt.
    Schaltungen haben mir keine weitere Erkenntnis gegeben

Anhang:
1x Foto orginal
1x Foto bearbeitet

Das habe ich aber so NICHT in den Arduino einprogrammiert.

Das wird dir keiner beantworten oder widerlegen können, solange du deinen Sketch nicht postest. Bitte innerhalb der Codetags, bzw. über die </>-Schaltfläche hier im Editor.

Ich lese immer Arduino, auf dem Bild sehe ich aber fett ein D1, welches Modell (Hersteller/Typ/Artikellink) hast du denn jetzt? Welche Pins nutzt du (am D1)? Was für ein Netzteil ist es?

Das Ding ist kein Arduino sondern ein ESP8266 mit USB Interface? Gibt der am Ausgang genug Spannung damit die Neopixel die HIGH Potentiale erkennen?

1) Usb (Powerpack) und 5V Netzteil am 5V pin DÜRFEN NICHT gleichzeitig angeschlossen sein, weil die beiden Spannungen kurzgeschlossen sind. Sind die Spannungen nicht 100% gleich (und das sind sie nie) fließen Ausgleichsströme die Arduino und das Powerpack kaputmachen könnten ( das Netzteil ist stark genug um nicht kaputtzugehen). 2) 60 Neopixel (WS2812) [EDIT] mal 4,5m sind 270 Neopixel [/EDIT] brauchen bei voller Ansteuerung 16,2A Weder der Powerpack noch das 10A Netzteil, noch der Arduino hält diesen Strom aus. 3) Es braucht eine Einspeisung an mehrern Punkten des Strips: Anfang, Ende und ca allen halben Meter.

Ratschlag: Vergiß das Powerpack und benutze ein größeres das Netzteil alleine.

ps. Du hast nette Pantoffeln.

Grüße Uwe

uwefed: 2) 60 Neopixel (WS2812) brauchen biei voller Ansteuerung 16,2A Weder der Powerpack noch das 10A Netzteil, noch der Arduino hält diesen Strom aus.

Zumindest das sollte laut TO passen:

  • Netzteil: Output 5v 30A

Edit: Vielleicht hab ich das falsch verstanden, meinst du 60 LEDs/m brauchen 16,2 A? Dann wären bei 4,5 m 72,9 A nötig... Also passt es dann nicht.

Hatte irgendwie 5V 10A Netzteil gelesen. 4,5m der 60 LED/m Strippe mit 60mA pro LED ergeben 16,2A.

Grüße Uwe

|375x500 Die dünnen Kabelchen (weiß rot bzw rot braun bzw blau schwarz) verkraften weder 16,2 A noch die Hälfte wenn an 2 Punkten eingespeist werden.

Für 16A brauchst Du mindestens 2,5mm^2 Kupferquerschnitt. Bei längeren Leitungen zwischen Netzteil und Strippe auch mal 4mm^2.

Grüße Uwe

Danke für eure Antworten. Ich war heute leider den ganze Tag weg und kann deswegen jetzt erst antworten.

Als erstes hätte ich noch eine Frage fürs Verständnis. Ich habe das immer so verstanden und beobachtet, dass wenn ein Netzteil oder Kabel nicht genügend Ampere "durchschießen" kann, dass dadurch dann ggf. Farbwerte verfälscht werden da nicht mehr alle 3 Dioden genügend Leistung bekommen. Meine Annahme für diese These: Wenn ich meine ca 470 Leds alle auf weiß anschalte auf sagen wir mal 1% Helligkeit leuchten alle Leds im gleichen Farbton. Bei 100% Helligkeit dagegen wird vom Einspeiseort aus die Leuchtqualität immer schlechte und geht ins orange/gelbe.

Aus diesem Grund sollte es doch nichts mit meinen Problem zu tun haben.

Zur Ergänzung: Ich habe zur Zeit 3 Einspeise Punkte (Anfang / Mitte / Ende).

@uwefed zu: Das Ding ist kein Arduino sondern ein ESP8266 mit USB Interface? Gibt der am Ausgang genug Spannung damit die Neopixel die HIGH Potentiale erkennen?

Es handelt sich um ein Wemos D1 R1. Es ist eine Art vom ESP8266. Ich habe grade mal Am Output des Netzteils nach gemessen und hab ein Wert von 5,5V erzielt.

uwefed: ps. Du hast nette Pantoffeln.

wapjoe: Ich lese immer Arduino, auf dem Bild sehe ich aber fett ein D1, welches Modell (Hersteller/Typ/Artikellink) hast du denn jetzt? Welche Pins nutzt du (am D1)? Was für ein Netzteil ist es?

Danke für deine Antwort Ich muss mich verbessern. Es handelt sich um ein Wemos D1 R1 Chip der auf einem ESP8266 basiert.

Das Netzteil habe ich mir bei Ebay gekauft under Suchbegriffen wie: "Netzteil Transformer LED-Transformator / Netzteil Adapter 5V".

Ich schätze das mein Quellcode vom Wemos Chip keine Relevanz hat, aber ich habe jetzt trotzdem auf deine Anfrage hin mal ein Schnipsel vom Anfang eingefügt. Bitte nicht über die vielen Variablennamen wundern. Ich weiß es ist noch sehr unsauber programmiert, es ist auch mein erstes Projekt mit der Arduino IDE und ich wollte die Funktionalität vorziehen.

STobiasS: Danke für eure Antworten. Ich war heute leider den ganze Tag weg und kann deswegen jetzt erst antworten.

Als erstes hätte ich noch eine Frage fürs Verständnis. Ich habe das immer so verstanden und beobachtet, dass wenn ein Netzteil oder Kabel nicht genügend Ampere "durchschießen" kann, dass dadurch dann ggf. Farbwerte verfälscht werden da nicht mehr alle 3 Dioden genügend Leistung bekommen. Meine Annahme für diese These: Wenn ich meine ca 470 Leds alle auf weiß anschalte auf sagen wir mal 1% Helligkeit leuchten alle Leds im gleichen Farbton. Bei 100% Helligkeit dagegen wird vom Einspeiseort aus die Leuchtqualität immer schlechte und geht ins orange/gelbe.

Aus diesem Grund sollte es doch nichts mit meinen Problem zu tun haben.

Zur Ergänzung: Ich habe zur Zeit 3 Einspeise Punkte (Anfang / Mitte / Ende).

Du bringst da einiges durcheinander.

Die Kabel begrenzen nicht den Strom sondern haben bei einem gewissen Strom einen Spannungabfall, weil sie einen Widerstand haben. Je kleiner der Querschnitt ist desto größer ist der Widerstand. Der Strom stellt sich nach dem Verbrauch der Verbraucher bei einer gewissen Versorgungsspannung ein.

Die Farbveränderung in Funktion der Versorgungsspannung ist dadurch gegeben, daß rote LEDs eine kleinere Durchlaßspannung haben als grüne und blaue und darum die roten nocht leuchten wenn die blauen zuwenig Spannung zum leuchten haben.

470 LED brauchen ganze 28,2A wenn alle weiß 100% leuchten. Wieso hast Du jetzt fast 8m Strippen zu 60 LED das Meter?

Netzteile reagieren verschieden wenn zuviel Leistung abverlangt werden. Sie können den Strom auf den Maximalen zulässigen Wert konstanthalten oder auch ausschalten.

3 Einspeisepunkte bei 470 WS2812 sind viel zu wenige.

STobiasS: @uwefed zu: Das Ding ist kein Arduino sondern ein ESP8266 mit USB Interface? Gibt der am Ausgang genug Spannung damit die Neopixel die HIGH Potentiale erkennen?

Es handelt sich um ein Wemos D1 R1. Es ist eine Art vom ESP8266. Ich habe grade mal Am Output des Netzteils nach gemessen und hab ein Wert von 5,5V erzielt.

Ich habe nach der Spannung auf der Datenleitung gefragt und nicht nach der Versogungsspannung.

Grüße Uwe

uwefed: 470 LED brauchen ganze 28,2A wenn alle weiß 100% leuchten. Wieso hast Du jetzt fast 8m Strippen zu 60 LED das Meter?

Sorry hatte ein Denkfehler, bleibt bei den alten Werten mit ca 4,5m

uwefed: Ich habe nach der Spannung auf der Datenleitung gefragt und nicht nach der Versorgungsspannung.

Am Anfang des Strips, nach der ersten Led sind es 4,7V und am Ende 3,3V. Die Werte habe ich jetzt gemessen wenn ich die Stromversorgung nur über den Anfang des Strips laufen lasse. Wenn die Versorgung von mehreren Schnittstellen kommt, ist auch die Spannung dementsprechend höher.

Das ist mir auch recht schnell klar geworden, weshalb ich überhaupt die 2. und 3. Schnittstelle angelegt habe. Aber kann das mit meinem Problem zusammenhängen, dass wenn ich alles über das Netzteil betreibe, dass dann kein Signal zum Strip durch kommt?

Hi

Hast Du die GND von Netzteil und Arduino verbunden?
Wenn Du nur den Datenpin vom Arduino an den Stripe angeschlossen hast, hängt Dieser, vom Stripe aus gesehen, ‘in der Luft’ - da ist kein für den Stripe erkennbares Signal drauf.
Erst durch einen gemeinsamen Leiter haben Beide einen gemeinsamen Punkt - weil’s ‘einfach einfach ist’ ;), wird GND genommen, somit sind überall 0V mit Ground identisch, jede positive Spannung hat auch auf der anderen Elektronik genau diese Spannung.

… man kann auch Vdd (Plus, auch verschiedene Spannungen) verbinden, dann darf aber sonst keine Verbindung bestehen (bei GND-Verbindung ja auch) - dort ist aber die Logik, Was welcher Teilnehmer für eine Spannung von einem anderen Teilnehmer ‘sieht’, nicht ganz Ohne - außerdem wird Das kaum angewendet.

MfG

STobiasS:
Ich habe grade mal Am Output des Netzteils nach gemessen und hab ein Wert von 5,5V erzielt.

Die von Dir gemessenen 5,5V sind nicht gut.

Manche Netzteile mit der Bezeichnung “S-150-5” haben auf dem Typenschild “5V ==== 30A” stehen, wobei die untere Linie nicht durchgehend ist. Dies bedeutet eine ungenügende Glättung für den Arduino.

postmaster-ino: Hast Du die GND von Netzteil und Arduino verbunden?

Ja die sind beide miteinander verbunden. (Also GND mit: Netzteil, Strip, und Arduino)

Der "gemeinsame Leiter" ist ja durch die Verbindung des GND vom Arduino über das Netzteil gegeben und ich betone nochmal:

Wenn ich die Schaltung über die Powerbank laufen lasse funktioniert alles einwandfrei, im Bezug auf die Signale.

agmue: Die von Dir gemessenen 5,5V sind nicht gut.

Manche Netzteile mit der Bezeichnung "S-150-5" haben auf dem Typenschild "5V ==== 30A" stehen, wobei die untere Linie nicht durchgehend ist. Dies bedeutet eine ungenügende Glättung für den Arduino.

Kann das dann heißen (für mich als Amateur), dass die "Stromqualität" (durch Schwankungen, etc.) vom Netzteil zu schlecht für den Betrieb meiner Schaltung ist und deswegen keine Signale vom Arduino gesendet werden können? Das würde ja andersherum bedeuten, dass es mit der Powerbank klappt, weil dort die "Stromqualität" besser/ausreichend ist für meine Schaltung.

Danke für eure Beteiligung

Hi

Das Netzteil wird ein Schalt-Netzteil sein.
Die interne Regelung ist für LED-Stripes wohl ausreichend, für einen µC aber ‘unterirdisch’.
DU kannst probieren, diese Schwankungen auszubügeln, indem Du Elko’s dazu klemmst - Diese sind gepolt - ein verpolter Anschluss endet in Gestank und Krach (der Elko platzt, riecht nicht sonderlich gut und ist eine riesen Sauerei).
Das KANN aber auch negativ auf die Regelung des Netzteil zurück wirken - wenn die Störungen mehr werden, kannst Du versuchen, das Netzteil vom Arduino zu entkoppeln, mein Weg wäre hier eine Diode von + Netzteil (Anode zum Netzteil), die Kathode kommt an einen Elko (Plus), Dessen Minus an GND.
Hier erst die Spannung messen, sollte aber jetzt deutlich unter 5V liegen, da die Diode 0,7V ‘frisst’.
Wenn hier deutlich über 5V zu messen sind, hast Du Störungen mit wesentlich mehr als 5V auf dem Netzgeräte-Ausgang - wenn’s 7V werden, kann man Das vll. an Vin einspeisen.

Wir gehen davon aus, daß die Spannung hinter der Diode an dem Elko <=5V ist, hiermit wird der Arduino sauber laufen.

MfG
Dort einen Elko

STobiasS: Kann das dann heißen (für mich als Amateur), dass die "Stromqualität" (durch Schwankungen, etc.) vom Netzteil zu schlecht für den Betrieb meiner Schaltung ist und deswegen keine Signale vom Arduino gesendet werden können? Das würde ja andersherum bedeuten, dass es mit der Powerbank klappt, weil dort die "Stromqualität" besser/ausreichend ist für meine Schaltung.

Ja, so ungefähr.

Bei Mittelpunktgleichrichter (M2) siehst Du eine Grafik mit Gleichrichtung ohne Glättung. Mit Aufwand und Elektronik macht man daraus dann eine geglättete Spannug, wie sie aus einer Batterie kommt. Zusätzlich muß dann noch eine Regelung auf den gewünschten Spannungswert erfolgen.

Mit einem Vielfachmeßgerät auf Wechselspannung kannst Du die Restwelligkeit messen.

Die Arduinos mögen nur Spannungen 4,8 bis 5,2 V schön glatt.

STobiasS: Sorry hatte ein Denkfehler, bleibt bei den alten Werten mit ca 4,5m

Am Anfang des Strips, nach der ersten Led sind es 4,7V und am Ende 3,3V. Die Werte habe ich jetzt gemessen wenn ich die Stromversorgung nur über den Anfang des Strips laufen lasse. Wenn die Versorgung von mehreren Schnittstellen kommt, ist auch die Spannung dementsprechend höher.

Wieso weichst Du meiner Frage dauernd aus.

Ich fragte NICHT nach der Versorgungspannung sondern nach der Spannung auf der Daten bzw Signalleitung auf DI der ersten WS2812. Sind das 3,3V?

Wenn der WS2812 5,5V bekommt und die Signalspannung bei HIGH 5,5V sind könnte sein daß die 3,3V nicht sicher als HIGH erkannt werden.

Grüße Uwe

Hi

Wenn die 5,5V ein Problem sind - eine SI-Diode in Reihe (also in Flußrichtung vor den Stripe) reduziert die Spannung um 0,7V - damit kommt der 3,3V-Datenpegel der Versorgung wieder etwas näher und der Stripe bekommt nicht zu viel Spannung.

Die Diode muß den Strom aushalten können, Der durch Sie durch will/soll.

MfG

Danke für eure Antworten ich werde morgen mal ein paar Tests machen.

@uwefed (leider funktioniert Quote nicht)

Ich habe mal ein paar Messungen gemacht, mit der Stromversorgung von nur einer Seite:

5V und Datenleitung

Powerbank: Spannung am Anfang: ca 5,4V, wenn ein Signal gesendet wird. Sonst sind es ca 4,8V Spannung nach der ersten LED: ca 5,1V wenn ein Signal gesendet wird. Sonst sind es ca 4,27V Spannung am ende des Strips ca 5,1V (sinkt schnell auf 3,3V, wenn z.B. 10 Leds max. Helligkeit weiss leuchten

Netzteil: Spannung am Anfang: dauerhaft 5,69V Spannung nach der ersten LED 5,66V Spannung am ende des Strips 5,66V

Was ich hier nicht verstehe das bei der Messung beim Netzteil kein Spannungsabfall vorhanden ist.

STobiasS: Was ich hier nicht verstehe das bei der Messung beim Netzteil kein Spannungsabfall vorhanden ist.

Weil das Netzteil mehr Leistung hat als das Powerpack. Das Powerpack kann weniger Strom liefern als das Netzteil. Auch könnte der Kabel den Du am Powerpack benutzt einen kleineren Querschnitt hat als der den Du beim Netzteil benutzt. Die USB-Kabel sind fur einen Strom von 0,5A ausgelegt da die USB-Schnittstelle nicht mehr liefert.

Grüße Uwe

uwefed: Die USB-Kabel sind fur einen Strom von 0,5A ausgelegt da die USB-Schnittstelle nicht mehr liefert.

Das ist schon etwas veraltet. Heute geht mehr.

Gruß Tommy