Ich stürze mich grade in mein erstes Arduino (Arduino Uno R3) Projekt, und möchte mit einem W2812B Strip (mit einem SparkFun Spectrum Shield) einen Equalizer bauen.
Jetzt habe ich gelesen dass die W2812B am besten mit einem externen Netzteil betrieben werden sollen. Ich würde das ganze Projekt allerdings gerne über ein einzelnes Netzteil laufen lassen, also Arduino und die LEDs nur mit einem einzigen Stromstecker hinten raus.
Soweit ich mich informiert habe soll der Arduino mit 7-12V betrieben werden, und die LEDs mit 5V (und max. ~30W, da ich 'nur' 70 LEDs verwenden will, da (60mA / LED * 70 = 4.2A, 4.2A * 5V = 21W - bitte korrigiert mich, wenn ich falsch liege !).
Ich bin jedoch in meiner Laufbahn Richtung Informatik gegangen, meine Elektronikkenntnisse haben leider ein paar kleine Löcher bekommen
Vielleicht könnt ihr mir sagen, welches Netzteil ich am besten besorgen könnte, und wie ich beide Komponenten anschließen kann, um die Netzteilproblematik zu lösen - vielleicht auch ob/welchen Vorwiderstand ich für die Datenleitung dann brauche, und ob/welchen Kondensator ich ggf. noch mit einbauen soll.
Freue mich schon sehr auf das Projekt und Arduino-Community hier!
so aufs erste: 30W Netzteil
miss zunächst dein Netzteil ob es saubere 5 V liefert.
Wenn ja, dann zerschneide ein USB Kabel und schließ die USB 5V Leitungen an das 5V Netzteil an.
Widerstand in der Datenleitung auf alle Fälle (weil zum Programmieren wirst den usb wieder am PC anstecken), mehrmalige Spannungszuführung (mindestens beidseitig) und wenns optisch geht, ein paar Elkos am Strip würde ich trotzdem machen.
Bitte nicht hauen wenn ich nachfrage, ich versuche nur einfach nichts falsch zu machen
1.) Könnte ich die 5V Leitungen vom USB Kabel dann einfach mit bspw. Wago-Klemmen an die 5V Leitungen vom Netzteil packen?
2.) Das mit der mehrmaligen Spannungszuführung sagt mir leider nicht viel, kannst du das für einen Anfänger genauer erklären?
3.) Welche Elkos und wie würde ich die am besten anbringen?
Ich habe in der Zwischenzeit ein bisschen weiter gelesen und mir sind dann noch folgende Fragen aufgekommen:
Es sollen später 7 "Türme" mit jeweils 10 LEDs sein - ich brauch ca. 3cm Abstand zwischen den LEDs, und dann ca. 45cm Rückführung.
a.) Sollte ich die getrennten WS2812B mit 1.5mm Litzen verbinden? Oder ist das zu viel / zu wenig Kabelquerschnitt?
b.) Sollte die ganze Konstruktion noch irgendwelche Sicherungen haben?
ein Stripe mit 70 LEDs hat zwei Enden, also führst mindestens an diese zwei Enden GND und 5V
hast mehrere Abschnitte, kannst du auch zu jedem Turm ein separates Stromkabel (GND + 5V) legen. Wichtig ist halt "Stromkabel" heißt immer 5V UND GND.
das ist nicht so schlimm, was du findest, sagen wir 4700 Mikrofarad und 10V, kosten eh nix.
3a)ja würde ich getrennt anliefern wobei 10 LEDs nicht viel sind werden einige sagen. Es geht dabei in erster linie um den Spannungsfall in der Leitung, und die Folie auf den die LEDs sind, hat halt einen hohen Spannungsfall. Speise zumindest den ersten und letzten Turm ein. Mindestens zwei Leitungen würde ich schon legen.
3b)wenn du danach fragst, ja. Nimm einen Sicherhungshalter/Verteiler aus dem KFZ Bereich, schätze ab wie viel Ampere pro Leitung fließen wird und setze dann entsprechende Sicherungen. Bei zwei Zuleitungen ... ja mei sagen wir halt 5A Sicherungen. Es geht dabei ja nicht um die Absicherung der LEDs sondern um die des 1.5er Kabels.
Mach mal einen Plan aus dem wir Aufbau und Entfernungen sehen, dann wirds 13 weitere Vorschläge geben (nicht von mir ^^)
Hast Du die schon gekauft? Wenn "nein" gäbe es eventuell bessere Alternativen.
lilaq:
Ich bin jedoch in meiner Laufbahn Richtung Informatik gegangen, meine Elektronikkenntnisse haben leider ein paar kleine Löcher bekommen
Fehlende Kenntnisse kann man ergänzen, möglicherweise stehen Dir aber Deine Informatikkenntnisse anfänglich im Weg, da ein UNO doch recht geringe Resourcen hat. Ich kenne das aus eigener Erfahrung.
lilaq:
2.) Das mit der mehrmaligen Spannungszuführung sagt mir leider nicht viel, kannst du das für einen Anfänger genauer erklären?
Anstatt die 5V durch USB einspeisen würde ich die 5V am 5V-Pin einspeisen und beim USB Kabel die rote Leitung (etwas auseinandermontieren) unterbrechen.
erst mal Danke für eure Antworten. Ich hoffe ich bin wenigstens ein bisschen schlauer geworden
Kurz als Antworten / Kommentare:
die WS2812B habe ich noch nicht gekauft, nein
Habe ich das denn richtig verstanden, der Arduino Uno R3 kann per USB bei 5V betrieben werden, aber mit einem Netzteil braucht er 7-12V ?
Ich habe mal versucht einen Schaltplan (oder so ähnlich, meine EAGLE Kenntnisse sind sehr alt und sehr eingerostet) zu entwerfen. Da habe ich versucht alles soweit einzubauen wie es mir bis jetzt klar war, bzw. wir der ursprüngliche Plan war. Ich bin über jede Kritik und Verbesserung (vor allem auch der angesprochenen Punkte von euch) sehr dankbar!
Den initialen Plan (bzw. auch die Idee des Ganzen), habe ich von diesem Video, wo jemand das baut was ich mir am Ende vorstelle. Man sieht dort auch wie er es verkabelt bspw. auch die Rückführungen von einem zum anderen Turm von Spannung, GND und Datenleitung. Wenn euch da noch was auffällt was er falsch macht oder was man auf jeden Fall besser machen sollte (die Mehrfacheinspeisung oder so vielleicht?), dann würde ich mich freuen wenn ihr mich drauf hinweist (und vielleicht noch erklären könnt, warum :)):
Ich würde als vom Netzteil dann von unten in jeden Turm einmal einspeisen.
Ist das richtig dass ich dann für die Kabel unten (also, vom 5V vom Netzteil bis zum Kondensator, dann vom Kondensator bis an die einzelnen Türme, und für GND vom Netzteil auch), 1.5mm² Litzen nehmen sollte? Und (theoretisch) die kleinen Kabel zum verbinden der LEDs dann mit einem kleineren Kabelquerschnitt nehmen könnte?
(Ich habe ein paar Querschnittsrechner ausprobiert, wobei manche sehr merkwürdige Werte ausgespuckt haben, und ein Teil dann in etwa 1mm² oder ein bisschen mehr)
Ich würde als vom Netzteil dann von unten in jeden Turm einmal einspeisen.
wäre mein erster Vorschlag gewesen.
Zwischen jedem Dout am Ende eines Turms und dem Din des nächten würde ich zur Sicherheit noch einen 470 Ohm Widerstand geben.
Die 5V kannst Du in den 5V Pin des Arduino einspeisen.
3A können genügen wenn man nur einzelne Farben aber nicht alle zusammen (weis) einschaltet. Also alle LED weis ist Maximalstrom (60mA * 70 = 4,2A) wenn Du nur rot einschaltest ist es 20mA*70 =1,4A.
Achtung: Bei gedimmten LED ist der Momentanwert nicht unbedingt das was Du Dir erwartest. 50% weis im Mittelwert verbrauchen 30mA pro LED aber momentan (für die halbe Zeit) auch 60mA. Der dicke Kondensator müßte das aber schon ausgleichen.
Kabel:
Sehe ich so richtig.
Die Kabeldicke errechnet sich aus 2 Faktoren:
Wegen Eigenerwärmung duch den Durchfließenden Strom ( Richtwert 7A pro mm^2 bei Kabel in Kabelkanal)
Wegen Spannungsabfall am Ohmschen Widerstand auf der Länge des Kabels.
Mit 1,5mm^2 bist Du meiner Meinung gut drin. Ich nehme mal an das Netzteil ist im Gehäuse des Projekts eingebaut oder nicht weit weg davon (cnter 1m) .
Konzeptionell gehe ich jetzt einen Schritt zurück, denn ich halte die WS2812B für die schlechteste Wahl. Alternativen:
WS2815: Versorgung mit 12 V und je Pixel (Leuchtpunkt) maximal nur 10 mA (gemessen) bis 15 mA (Datenblatt) bei Weiß. Ansteuerung wie WS2813.
APA102 (oder vergleichbar) mit Daten und Takt getrennt, dadurch bei geeignetem µC ca. zehnmal schneller als WS2812B/WS2813/WS2815. Weniger störanfällig und Datenübertragung kann mittels Interrupt unterbrochen werden. Strom wie WS2812B bei 60 mA je Pixel.
Wenn ich mich entscheiden müßte, würde ich bei "nur" 70 Pixeln zu APA102 tendieren.
Zwischen jedem Dout am Ende eines Turms und dem Din des nächten würde ich zur Sicherheit noch einen 470 Ohm Widerstand geben.
Alles klar, die 470 Ohm Widerstände zwischen den Türmen baue ich dann mit ein.
Die 5V kannst Du in den 5V Pin des Arduino einspeisen.
Ich habe beim Recherchieren immer mal wieder gelesen dass davon abgeraten wird, ich weiß aber nicht genau warum Vielleicht kann mir jemand die Vorteile / Nachteile dieser Lösung erklären?
Mit 1,5mm^2 bist Du meiner Meinung gut drin. Ich nehme mal an das Netzteil ist im Gehäuse des Projekts eingebaut oder nicht weit weg davon (cnter 1m) .
Okay prima. Ja genau, das Netzteil soll mit in die "Box" unten gepackt werden, die Kabelwege sollten zu den Türmen dann auch relativ kurz ausfallen (die gesamte Box ist knapp 65cm breit)
Ich habe mir die alternativen LEDs mal angeschaut - die WS2815 sähen vielleicht interessant aus. Dadurch würde sich ja auch noch mal die Stromstäre reduzieren. Jedoch hätte ich dann natürlich auch 4 Kontakte pro LED die ich verbinden müsste.
Für den Fall dass ich die WS2815 nehmen würde, wären es ja max 15mA pro LED, also pro Turm (10 LEDs) dann 150mA - könnte ich dann vom Kabelquerschnitt her eine 22 AWG Litze (die hätte ich noch) nehmen? (Ich traue den unterschiedlichen Kabelquerschnittsrechnern nicht mehr - euch aber schon )
Ohhh 30 Pixel pro Meter wäre natürlich ideal! Schau ich gleich mal ob ich da was finde was schnell geliefert werden kann.
Du kannst auch im Zickzack verlegen.
Wie genau meinst du? Mit dem aktuellen Plan bräuchte ich ja dann eigentlich nur die 45cm Rückführung der Datenleitung(en), und noch einen 470Ohm Widerstand, das wäre ja noch machbar (es sei denn ich vergesse was).
Die 45 cm sind schon recht viel, da können mal Störungen vorbeikommen. Zwischen den Pixeln fließt nur 1 µA Strom.
Mit Zickzack meine ich rauf, runter, rauf, runter usw. Das mußt Du im Programm natürlich berücksichtigen, weil jeder zweite Zehnerblock rückwärts läuft. Ist aber kein Hexenwerk und wäre mir allemal lieber wie eine 45 cm Antenne für Störungen.
Die 5V kannst Du in den 5V Pin des Arduino einspeisen.
Ich habe beim Recherchieren immer mal wieder gelesen dass davon abgeraten wird, ich weiß aber nicht genau warum Vielleicht kann mir jemand die Vorteile / Nachteile dieser Lösung erklären?
Wenn man 5V am 5V pin einspeist und gleichzeitih USB anschließt dann schließt man 2 fast gleiche aber niemals ganz gleiche Spannungen paralell und es kommt zu einem (teilweisen) Kurzschluß. Die Unterschide können schon mal 0,5V sein.
Das kann man verhindern indem man den in #5 gezeigten USB Kabel mit durchtrennter 5V Leitung verwendet.verwendet.
45 cm Datenleitung zwischen den WS2812 sollten kein Problem sein.
Notfalls schaltet man einen WS2811 in die Mitte (ein Kontroller ohne LED) der nach 22 cm das Signal wieder verstärkt. Man muß halt 11 RGB-Werte für 10 LED übertragen.
Wenn es die Optik zuläßt ist Rauf und Runter sicher besser. Die Umrechnung ist nicht aufwendig.
Bei Rauf und Runter ist nur die Datenleitung gemeint. Die Einspeisung erfolgt immer von unten für jeden Turm. Die Widerstände in den Datenleitungen sind besser vorzusehen. Beim Ausfall einer Versorgungsspannung eines Turmes zB wegen schlechter Lötungen wird der erste WS2812 nicht kaputt und nach Reparatur der Versorgungsspannung funktioniert wieder alles.
Noch 2 Worte zum in 6 zitierten Video.
Es hat keinen Sinn ein Netzteil in Plastikgehäuse (Schutzklasse 2) aus dem Gehäuse auszubauen und nackt mit Schrauben an unzulässigen Stellen (zu nahe an 230V führenden Teilen) zu verschrauben. Es ist sicherer das gesamte Netzteil mit Gehäuse einzubauen. Alternativ ist ein Einbau-Netzteil mit Metalgehäuse zu nehmen.
Zum 3.Teil des Videos. Es ist höchst gefährlich mit einem Laser zu arbeiten, der keinen Deckel hat. Man sieht an einer gewissen stelle den autor des Videos die Hände auf das Plexiglas legen während der Laser schneidet.
Vielleicht kann mir jemand die Vorteile / Nachteile dieser Lösung erklären?
