RGBW-Stripes an LinkIt Smart 7688 Duo und ATX-Netzteil

Hallo zusammen,

für mein Wohnzimmer möchte ich mir zwei unabhängig voneinander ansteuerbare RGBW-LED-Stripe-Kreise bauen.

Als Arduino soll ein LinkIt Smart 7688 Duo zum Einsatz kommen, da dort neben dem ATmega 32U4 noch ein ARM mit WLAN (OpenWRT) sowie einer Serial-Verbindung zwischen ARM und Atmega inkl. Libraries für die Ansteuerung aus OpenWRT heruas verbaut ist. Damit werden die beiden Lichter per Smartphone schaltbar.
Für die Stromversorgung möchte ich auf ein SFX-ATX-NT setzen, da dort neben den 12V auch die 5V (Standby) für den 7688 abgreifbar sind.

Die Ansteuerung hätte ich nach diesem Prinzip gebaut (um einen Kanal für die weißen LEDs erweitert) sowie doppelt ausgeführt, da zwei Kreisläufe.
Ein vorläufiger Schaltplan ist im Anhang enthalten.

Nun zu meinen Fragen:

  • Ist der angegebene Mosfet (IRFZ44N) bei den 3,3V Ausgangsspannung der PWM-Ports passend oder benötige ich einen anderen? Es werden ca. 5m sowie 10m pro Kreislauf verbaut, daher rechne ich mit max. 2/4A je Farbe/Mosfet. Die Maximalleistung ist mir klar - nur wo im Datenblatt kann man sehen, welche Eingangsspannung die maximale “Öffnung” für die Durchleitung der 12V bewirkt?
  • Wie können die 5V des Pins PS ON vom ATX-Stecker sicher auf Ground gezogen werden? Auch mit einem NPN-Transistor, wie ich es im Anhang versucht habe?

Legende zur Schaltung vom ATX-NT aus:
Gelb = 12V
Violett = 5 VSB
Grün = PS ON
Grau = PWR_OK

Als Spielerei möchte ich auch das PWR_OK-Signal auswerten und die Beleuchtung erst hochfahren, wenn das NT ein positives Signal bereitstellt. Außerdem sind eine bzw. drei Schmelzsicherungen angedacht, falls die Stripes sich kurzschließen sollten. Einer für die 12V-Hauptversorgung und jeweils einer je Kreislauf. Hängt davon ab, wie passend für die erforderlichen Werte (Stripes sind noch nicht gekauft) Schmelzsicherungen aufzutreiben sind…

Danke schon mal für Tipps!

Ich weiß nicht ob es sinnvoll ist einen LinkIt Smart 7688 Duo zu verwenden, den hier kaum jemand je gesehen hat, geschweige denn benutzt. Wenn Du dich so gut auskennst ihn zu benutzen dann ist es ok aber ansonsten nimm was weniger exotisches.

Bei 13A pro Kanal bei 4 Kanälen pro Strip und 2 Strip sind das 104A. Da ist ein ATX-Netzteil heillos überfordert.

ATX-Netzteile brauchen (meist) eine Grundlast damit sie stabil funktionieren. Der LinkIt Smart 7688 Duo ist an 5V Standby angeschlossen. Bei ausgeschaltenen LED streifen oder sehr dunkel gedimmten oder ungünstige PWM Konstellation ( alle Kanäle gleichzeitig ausgeschalten) hast Du keine ausreichende Last

Ich verstehe nicht wie Du den NPN Transistor verschaltet hast. Wenn Collektor auf GND, Basis mit Widerstand auf GND und Basis ohen Widerstand aud Ausgangspin ist das falsch. Es fehlt der Basiswiderstand.

Grüße Uwe

iamunknown: Danke schon mal für Tipps!

Ein Steckbrett ist für die hohen Ströme ungeeignet und sollte daher in der Bastelkiste verbleiben.

Bei den hohen Strömen besteht Brandgefahr!

Hallo Uwe,

uwefed:
Ich weiß nicht ob es sinnvoll ist einen LinkIt Smart 7688 Duo zu verwenden, den hier kaum jemand je gesehen hat, geschweige denn benutzt. Wenn Du dich so gut auskennst ihn zu benutzen dann ist es ok aber ansonsten nimm was weniger exotisches.

Es gibt viel (gute) Doku dazu - und den SW-Teil kann ich selbst lösen, nur bei der HW fehlt mir das Know-How.

uwefed:
Bei 13A pro Kanal bei 4 Kanälen pro Strip und 2 Strip sind das 104A. Da ist ein ATX-Netzteil heillos überfordert.

Asche auf mein Haupt, war wohl der Uhrzeit geschuldet. Es sind maximal 2A bzw. 4A je Farbe/Kreislauf bei voller Helligkeit (ca. mit 1,4x Faktor berechnet, bei den Mosfets kenne ich den Wirkungsgrad nicht).

uwefed:
ATX-Netzteile brauchen (meist) eine Grundlast damit sie stabil funktionieren. Der LinkIt Smart 7688 Duo ist an 5V Standby angeschlossen. Bei ausgeschaltenen LED streifen oder sehr dunkel gedimmten oder ungünstige PWM Konstellation ( alle Kanäle gleichzeitig ausgeschalten) hast Du keine ausreichende Last

Hier mache ich mir am wenigsten Sorgen: Moderne PCs benötigen im S5 (Soft-Off) < 0,5 Watt (EU-Vorgabe) und auch im Leerlauf teils ~10 Watt. Das Wunsch-NT (Chieftec SFX-350BS) ist mit den kleinen Lastzuständen von Haswell-CPUs (oder neuer, C6/C7) offiziell kompatibel.
Bei keinerlei Last (abgesehen von der 5 VSB-Leitung) wird per PS_ON-Switch das NT abgeschaltet.

uwefed:
Ich verstehe nicht wie Du den NPN Transistor verschaltet hast.
Wenn Collektor auf GND, Basis mit Widerstand auf GND und Basis ohen Widerstand aud Ausgangspin ist das falsch. Es fehlt der Basiswiderstand.

Ich auch nicht - Ziel ist es die PS_ON (+5V) auf GND zu ziehen. Beschrieben unter 4.1.3.1 PS_ON#
Im Netz konnte ich schon Lösungen finden, die den Pin einfach mit einem Widerstand an einem Input-Pin des Arduinos verbinden und so auf GND ziehen. Wenn das auch eine dauerhafte Lösung ist, natürlich umso einfacher.

@agmue: Das Steckbrett ist selbstverständlich nur für die Veranschaulichung im Einsatz! Die Schaltung wird auf eine Platine mit passend dimensionierten Kabeln gelötet :).

Bei den von Dir reduzierten Angaben zu den Strömen sieht das schon entspannter aus.

Wenn Du sowieso schon mit Logic-Level-MosFets arbeitest, kannst Du auch einen für PS_ON# spendieren. Oder Du nimmst einen Optokoppler aus der Bastelkiste.

Es sind maximal 2A bzw. 4A je Farbe/Kreislauf bei voller Helligkeit (ca. mit 1,4x Faktor berechnet, bei den Mosfets kenne ich den Wirkungsgrad nicht).

4x2A + 4x4A sind 24A

Was meinst Du mit dem 1,4x Faktor?

Mosfets haben keinen Wirkingsgrad sondern einen RDS(on) Widerstand wenn sie voll eingeschaltet sind. Der IRFZ44N hat da max 17,5mOhm und daran fällt Spannung bei Stromdurchgang ab.

Das sind bei 2A ganze 35mV bzw bei 4A ganze 70mV.
Das entspricht ganze 70mW bzw 280mW.

IRFZ44N hat eine VGS(th) von 2V bs 4V und ist damit für eine Ansteuerung mit 3,3V nicht geeignet.

Das mit dem minimalen Last bin ich nicht mit Dir einverstanden, weil Du die Leistung aus den 5Vstandby und den beiden 12V Schienen nimmst, wobei der 12V Verbrauch bei ausgeschaltenen LED gleich 0A ist. Genaues kann ich dir nicht vorhersagen; Probiers aus und wenns nicht geht weißt Du wo Du suchen mußt.

Grüße Uwe

Meine Bastelkiste ist leer, aber das Budget für die Bestellung ist nicht auf ein paar wenige Euro für sinnvolle Zusatzbauteile begrenzt. Die LED-Stripes + Alu-Profil zur Kühlung + NT sowie der Controller werden sowieso den größten Teil der Kosten ausmachen.

Wenn Optokoppler generell zur Entkopplung des Controllers zu den Mosfets bzw. dem NT und dem Controller sinnvoll sind, kann ich auch noch drei Stück mit verbauen, analog zu dem Beispiel: Arduino RGB-LED-Strip Steuerung mit MOSFETs und Optokopplern – Teil 1 – Die Hardware | simtronyx – Das Elektronik Blog

Ansonsten ist im Anhang ein aktualisierter Schaltplan für den Mosfet an PS_ON.

uwefed:
Was meinst Du mit dem 1,4x Faktor?

Bei den 14,4 W/m-Stripes bleiben 0,3A pro Farbe/m. Meine Annahme bezieht sich auf 0,4A pro Farbe/m und ich muss noch nachmessen, aber es werden eher 9 statt 10m werden.

uwefed:
IRFZ44N hat eine VGS(th) von 2V bs 4V und ist damit für eine Ansteuerung mit 3,3V nicht geeignet.

Was wäre denn ein passender Mosfet? So wie du das gerade beschreibst (zwischen 2V und 4V) hätte ich den als passend eingestuft - aber wie schon geschrieben, fehlt mir das Wissen dazu.

uwefed:
Das mit dem minimalen Last bin ich nicht mit Dir einverstanden, weil Du die Leistung aus den 5Vstandby und den beiden 12V Schienen nimmst, wobei der 12V Verbrauch bei ausgeschaltenen LED gleich 0A ist. Genaues kann ich dir nicht vorhersagen; Probiers aus und wenns nicht geht weißt Du wo Du suchen mußt.

Bei allen LEDs aus wird PS_ON deaktiviert und somit das NT nicht ohne Last betrieben. Wobei mir gerade noch was auffällt: In der ATX-Spec konnte ich nicht finden, ob die 5VSB im aktiven Zustand noch verfügbar sind.

Die Idee mit dem ATX-NT ist übrigens aus der Not heraus entstanden, nur ein NT für die 12V der LEDs sowie 5V des Controllers zu verwenden.

iamunknown: Wenn Optokoppler generell zur Entkopplung des Controllers zu den Mosfets bzw. dem NT und dem Controller sinnvoll sind, ...

Die Entkopplung eigentlich nicht, da der Arduino ja vom Netzteil versorgt werden soll. Aber mit der LED im Optokoppler kannst Du recht einfach einen bipolaren Transitor schalten. Alternativ berechnest Du einen Transistor als Schalter.

iamunknown: Ansonsten ist im Anhang ein aktualisierter Schaltplan für den Mosfet an PS_ON.

Da habe ich ein Problem mit dem Anschluß "ATX-Power-Supply", da die Pins nicht spezifiziert sind.

iamunknown: In der ATX-Spec konnte ich nicht finden, ob die 5VSB im aktiven Zustand noch verfügbar sind.

Bei meinem ist das so und anders auch nicht sinnvoll.

agmue: Die Entkopplung eigentlich nicht, da der Arduino ja vom Netzteil versorgt werden soll. Aber mit der LED im Optokoppler kannst Du recht einfach einen bipolaren Transitor schalten. Alternativ berechnest Du einen Transistor als Schalter.

Genau da liegt das Problem: Wo finde ich heraus, wie groß der Strom beim PS_ON wird? Die Optokoppler hätte ich generell überall verwendet: Zwischen Arduino-Ausgängen und Mosfets sowie NT-Steuerleitungen und Arduino-Eingängen. Wobei das bei der +5VSB-Leitung nicht funktioniert und daher eine sinnlose Absicherung wäre.

agmue: Da habe ich ein Problem mit dem Anschluß "ATX-Power-Supply", da die Pins nicht spezifiziert sind.

Bei den Farben habe ich mich an die ATX-Spec gehalten (schwarz = GND - mehrfach ausgeführt für Übersichtlichkeit, grün = PS_ON, violett = 5VSB und grau = PWR OK

agmue: Bei meinem ist das so und anders auch nicht sinnvoll.

Gut zu hören, dann muss hier schon einmal keine weitere Lösung nach der Aktivierung von PS_ON für die Stromversorgung gefunden werden :).

iamunknown:
Genau da liegt das Problem: Wo finde ich heraus, wie groß der Strom beim PS_ON wird?

Was zeigt Dein Multimeter an? Meines zeigt 0,5 mA.

iamunknown:
Bei den Farben habe ich mich an die ATX-Spec gehalten (schwarz = GND - mehrfach ausgeführt für Übersichtlichkeit, grün = PS_ON, violett = 5VSB und grau = PWR OK

Das ist löblich, aber wenn Du die Kabel beschriftet hättest, wäre die Zeichnung schneller zu verstehen.

agmue: Was zeigt Dein Multimeter an? Meines zeigt 0,5 mA.

Da ich aktuell kein Multimeter hier habe (bastel seit Jahren nicht mehr) gar nichts.

agmue: Das ist löblich, aber wenn Du die Kabel beschriftet hättest, wäre die Zeichnung schneller zu verstehen.

Gibt das Tool nicht her oder ich habe die Option nicht gefunden. Intern sind die PINs beschriftet - aber die Namen werden nicht angezeigt.

Dein Link für den Transistor als Schalter hat mir nicht wirklich weitergeholfen. Dachte bisher, bei "Aktivierung" der Basis über den (3,3V?)-Ausgang des Arduinos wird die Strecke Collector - Emitter durchgeschaltet. So zumindest sind die Mosfets beim verlinkten Beispiel angesteuert (+ der Widerstand für GND, solange der PIN nicht initialisiert ist um sicher zu deaktivieren). Funktioniert das so beim PS ON nicht?

Und eine Frage ist noch offen: Welche Mosfets nehme ich nun idealerweise für einen 3,3V Arduino zur Ansteuerung der LED-Stripes?

iamunknown:
Da ich aktuell kein Multimeter hier habe …

Müßte man Dich da nicht sofort aus dem Forum werfen? Hast Glück, daß mein Name nicht Uwe ist ;D

iamunknown:
Dein Link für den Transistor als Schalter hat mir nicht wirklich weitergeholfen. Dachte bisher, bei “Aktivierung” der Basis über den (3,3V?)-Ausgang des Arduinos wird die Strecke Collector - Emitter durchgeschaltet.

Ein bipolarer Transistor wird gerne für analoge Verstärkungen genutzt, dann fließt nicht nur Strom, sondern es fällt auch eine CE-Spannung ab. Strom mal Spannung ergibt die Leistung, die der Transistor in Wärme umsetzen muß.

Ein bipolarer Transistor, der als Schalter arbeiten soll, wird entweder gesperrt oder gesättigt durchgeschaltet betrieben, weil entweder der Strom oder die Spannung minimal ist, was zu einer geringen Wärmeentwicklung führt.

Aus meiner Bastelkiste habe ich einen BC167B entnommen und mit C an PS ON, mit E an GND (Netzteil und Arduino) und mit B über 10k an 3,3V vom Arduino angeschlossen. Dann läuft das Netzteil. Ohne Basisverbindung geht das Netzteil in Standby.

Was macht Dein ATX?