Hoffentlich stört es Euch nicht, wenn ich direkt zur Sache komme. Lasst mich vorab nur noch erwähnen, dass ich damals in Physik nie so recht aufgepasst habe und meine Leidenschaft zur Elektronik erst vor kurzem, also viele Jahre später entdeckt habe. Sprich: Bei mir sitzen wohl noch nicht mal die Grundlagen und meine Sammlung an Bauteilen und Geräten ist noch verhältnismäßig klein. Gerne will ich mir über die Zeit eine schöne Werkstatt einrichten, aber allein aus finanzieller Sicht geht das nicht von heute auf morgen. Bevor ich etwas kaufe möchte ich also wissen ob und warum ich es brauche. Und so kommen wir nun also zu meiner Frage.
Die Situation
Der Nachwuchs hat sich von mir eine effektvolle Beleuchtung für das Kinderzimmer gewünscht. Schnell fand ich heraus, dass viele Bastler gerne und erfolgreich mit den WS2812B-Streifen arbeiten und sich diese sogar mit dem ESP-01 ansteuern lassen. Beides liegt nun vor mir auf dem Schreibtisch und funktioniert auch grundsätzlich.
Ja, vor dem ESP kommt ein Spannungswandler zum Einsatz. Auch wenn dieser im folgenden Schaltplan, den ich auf den Hilfeseiten von WLED gefunden habe, nicht aufgeführt wird. Darum soll es mir hier auch nicht gehen. Ich antizipiere nur die üblichen sinnlosen Fragen in einem Internetforum. Tatsächlich möchte ich hier nur eine einzige Frage besprechen. Hoffentlich seid Ihr damit einverstanden.
Abweichend zu diesem Plan verwende ich für die Testschaltung jedoch keinen Levelshifter. Die Datenleitung des ESP ist direkt an den LED-Streifen angeschlossen. Die Gründe hierfür nenne ich in diesem Beitrag.
Die Frage
Sofern ich das richtig verstanden habe, wird der Kondensator eingesetzt um eine etwaige Spannungspitze des Einschaltstroms zu glätten. Woher weiß ich nun, welche Kapazität benötigt wird? Wie kann ich diese berechnen?
Der Hintergrund
Momentan stehen mir aus einem Starterset lediglich vier Kondensatoren mit einer Gesamtkapazität von 220 µF zur Verfügung. Diese reicht definitiv nicht aus. Zumindest vermute ich dies, denn beim Einschalten kommt über das Datenkabel eine erhöhte Spannung vom LED-Streifen beim ESP an. Und dies sorgt offenbar dafür, dass dieser meistens gar nicht startet. Schließe ich das Datenkabel erst einige Sekunden nach dem Start an, so funktioniert alles wunderbar. Da gibt es nicht mal irgendwelche LEDs, die meinen ungebeten leuchten zu müssen. Teilt Ihr hier meine Schlussfolgerung?
Die Bonusfrage
Was ist in diesem Schaltplan zwischen Level Shifter und Streifen mit [M/F] gemeint?
Danksagung
Ich freue mich auf Eure Unterstützung. Bis dahin, Dank im Voraus.
Nein, aktuell (im Teststadium) verwende ich keinen Levelshifter. Das Signal geht direkt vom ESP zum Streifen. Warum?
Bei der Ansteuerung habe ich keinerlei Probleme.
Meine Recherche über mehrere Quellen hinweg ergab, dass ich durch den Verzicht im schlimmsten Fall das Leben der ersten LED riskiere.
Um den korrekten Levelshifter für den finalen Aufbau zu finden habe ich noch eine Verständnisfrage (in Bezug auf die Angaben im Datenblatt des LED-Streifens). Diese werde ich noch im Laufe des Abends posten. Ich will das nur lieber auf mehrere Threads aufsplitten. Die Erfahrung zeigt, dass sonst keine Frage so richtig beantwortet wird.
Die Erfahrung zeigt leider auch hier, das schon die Ausgangsfrage für Nachfragen sorgt.
Na da habe ich ja eine schöne Vorlage zum Eigentor gegeben. Danke für den Hinweis. Den Ausgangspost habe ich entsprechend angepasst.
Welche Erfahrung?
Das ist allgemein auf Internetforen bezogen. Ich will hier nicht darüber streiten aus welchem Grund ich 5-V-LEDs verewende oder warum ich einen ESP-01 einsetze oder ...
Die Nachteile sind mir mittlerweile bewusst geworden. Tatsächlich bereue ich mittlerweile die "Entscheidung" in gewisser Weise. Nur habe ich die Teile schon vor einiger Zeit recht günstig geschossen. Damals hatte ich nur noch viel weniger Ahnung als heute. Und mittlerweile musste ich feststellen, dass auch die LED-Preise durch die Decke gegangen sind. Und schlecht sind sie ja dennoch nicht. Also möchte ich sie verwenden.
Wie bereits erwähnt, darum soll es aber auch nicht gehen. Ich möchte wissen, wie ich herausfinden kann, welche Kondensator-Kapazität tatsächlich benötigt wird. Hoffentlich sind keine weiteren Rückfragen nötig. Ich bitte um Nachsicht. Im "Vorgeplänkel" erörtere ich ja, dass ich noch ganz am Anfang stehe.
Da sich alles auf Dein Projekt bezieht, warum denn nicht?
Überigens, Du kannst die Level-Problematik auch dadurch entschärfen, dass Du die erste LED über eine Diode mit etwas verringerter Betriebsspannung betreibst, so dass diese die 3,3V sicher als HIGH erkennt und ihrerseits den Pegel für die nachfolgende LED anhebt.
Wer entscheidet, welche Fragen sinnlos sind und welche nicht? Es gibt keine absolute unfehlbare Instanz dafür.
Nein, denn wenn ich eine Frage für sinnvoll und konstruktiv erachte, dann werde ich sie stellen. Später kann sich dann diese Frage als genial oder blödsinnig herausstellen, aber das weiß ich erst dann.
Im Überguide, den freundlicherweise @agmue verlinkt hat, bin ich auf folgenden Hinweis gestoßen. Das beschreibt ziemlich genau mein Problem.
If powering the pixels with a separate supply, apply power to the pixels before applying power to the microcontroller. Otherwise they’ll try to power “parasitically” through the data line, which could spell trouble for the microcontroller.
Daraus ergeben sich für mich zwei Fragen.
Wie kann ich dafür sorgen, dass der Mikrocontroller verzögert gestartet wird? Schließlich möchte ich den Kindern nicht täglich erklären müssen in welcher Reihenfolge sie die beiden Schalter der einen Lampe zu betätigen haben um sie einzuschalten. Sie schaffen es ja noch nicht einmal das Licht im Badezimmer zu löschen.
Lag ich nun mit meiner Vermutung völlig daneben? Ich hatte ja geglaubt, der Kondensator könnte dafür sorgen, dass beim Start keine Stromspitze über das Datenkabel an den ESP gelangt. Hat der Kondensator überhaupt einen Einfluss darauf?
Ja. Mit 4,3V Betriebsspannung sind die 3,3V des ESP für sie sicher HIGH. Durch ihre höhere Betriesspannung von 4,3V ist ihr HIGH-Pegel höher, als der vom ESP und damit wird der von der 2. LED, die mit 5V läuft sicher erkannt.
Der Kondensator ist doch zwischen VCC und GND. Er hat also keinen direkten Einfluss auf das Datensignal.
Da Kondensatoren Zeit zum laden/entladen brauchen, Puffern sie Spannungsschwankungen. Wenn eine Spannungsspitze kommt lädt diese zuerst den Kondensator. Wenn die Spannung kurzzeitig einbricht, versorgt der Kondensator. Wie schnell, also in welcher Frequenz der Kondensator es kann hängt von seiner Kapazität und Innenwiderstand ab.
Kurz gesagt, Kondensatoren glätten die Welligkeit der Spannung.
Da du im Datensignal klare High und Low willst, wäre ein Kondensator an der Datenleitung eher schlecht als gut.
Ich beschreibe mal bildlich, was ich glaube, was passiert bzw. passieren sollte. Möglicherweise leide ich ja an Verständnisproblemen.
Durch den Start der Apparatur bewegt sich eine viel zu hohe Welle auf den LED-Streifen zu, die dann über den Datenkanal rüber zum ESP schwappt und dort den Controller beim Startvorgang stört.
Erwartet hatte ich, dass ein Kondensator dieser Welle die sozusagen die Amplitude abschneiden würde, weshalb schlussendlich nichts mehr vom LED-Streifen zum ESP überfließen würde.
Warum ?
Du betreibst doch dein Projekt lt. der Schaltung in Post #1 an einem Netzteil.
In deinem zitierten Text geht es um zwei Netzteile, eins für den Controller und eins für den Stripe.
Das hast du doch nicht.
Wo siehst du ein Problem ?
Und deine Beschreibung in #15 verstehe ich nicht. Zu viel Prosa.
Das mit der Stromspitze ist Quatsch. Es sei denn du hast was falsch angeschlossen.
Warum lieferst du nicht alle nötigen Infos ?
Warum verwendest du einen ESP8266-01 ?
Wie kommst du da drauf, dass der ESP8266 nicht startet ?
Welchen Pin am ESP verwendest du für die Ansteuerung des Stripe ?
Hast du den Widerstand in der Datenleitung drin ?
Wie groß ist der ?
Danke für den Hinweis. Den Ausgangspost habe ich entsprechend angepasst.
