Hallo allerseits,
für eine Art "mobile Lichtinstallation" möchte ich mir einen Dodekaeder
aus Platinen bauen, auf dem insgesamt knapp 500 adressierbare
8mm-RGB-LEDs verbaut werden (ähnlich den WS2812, maximal 60 mA, 5V).
Das ganze soll mit einem ESP8266 angesteuert werden, und an einer
Powerbank laufen.
Jetzt habe ich aber das Problem, dass die LEDs, wenn alle gleichzeitig
mit voller Helligkeit laufen, knapp 30 Ampere verbrauchen.
Zwar sollen nie alle LEDs gleichzeitig laufen, aber trotzdem sind wir
weit von dem entfernt, was eine Powerbank mit maximal 2,4A an einem
USB-Port bereitstellen kann...
Deswegen wäre meine erste Frage, ob es eine einfache Möglichkeit gibt,
aus einer Anzahl von parallel geschalteten 18650-Akkus mehr als 2,4A bei
5V zu ziehen. Bei 8A kämen wir der Sache schon deutlich näher... Wäre
ein Step-Up-Modul eine Möglichkeit?
Außerdem hatte ich die Idee, über insgesamt 10
Doppelschichtkondensatoren mit je 4F bei 5,5V, also insgesamt 40F bei
5V, einen Energiepuffer für die LEDs bereitzustellen, damit zumindest
Effekte wie "Funkeln" oder "Stroboskop" kurzzeitig möglich sind.
Zusätzlich würde ich den ESP8266 so programmieren, dass er den
Stromverbrauch der LEDs abschätzt und sie dementsprechend weniger hell
ansteuert.
Der Aufbau sollte grob folgender sein:
Powerbank in der Tasche, daran einerseits eine Leitung zum ESP8266, der
auf einem eigenen Board sitzt, und über einen Elko (1000 µF, 6,3V) und
den dahinterliegenden Spannungsregler vor den Lastspitzen geschützt ist.
Außerdem führt von der Powerbank ein ca. 6 Meter langes Kabel (2x
1,5mm²) zum Dodekaeder, auf dem dann die Doppelschichtkondensatoren und
die LEDs sitzen.
Nun ist die Frage: Kann das so klappen, oder muss ich mir eine andere
Form der Energieversorgung überlegen?
Was muss noch in die Schaltung, damit das ganze sicher ist? Ich brauche
wohl einen Ladewiderstand, damit der von der Powerbank abgegebene Strom
begrenzt wird... Aber wo packe ich den hin? Direkt zur Zuleitung zum
Dodekaeder, und damit vor der Gesamtkonstruktion? Oder sollte jeder
Supercap einzeln begrenzt werden, so dass die Powerbank die Spannung für
die LEDs auch ohne den Widerstand liefern kann?
Brauche ich noch weitere Bauteile? Vermutlich noch eine Diode, um die
Powerbank vor der Ladung der Supercaps zu schützen, oder?
MfG,
Bastian
Bastian M. schrieb:> Deswegen wäre meine erste Frage, ob es eine einfache Möglichkeit gibt,> aus einer Anzahl von parallel geschalteten 18650-Akkus mehr als 2,4A bei> 5V zu ziehen.
Sicher, mit passenden 18650er kannst du auch 20A aus einem ziehen. Nur
nicht lange, deswegen wäre Parallelschalten zur Kapazitätssteigerung ne
gute Idee.
Oder besser Seriell, schau mal bei den Modellbau-Akkupacks und dazu bei
den Modellbauladegeräten. Dann hast du ernsthaft Strom für günstig.
Dazu dann noch nen Leistungsfähiget Step-Down-Wandler und dann klappt
das zumindest mit dem Strom.
Powerbänke würde ich nicht nutzen. Zu teuer und zu empfindlich für
ernsthaften Strombedarf.
Bastian M. schrieb:> Außerdem hatte ich die Idee, über insgesamt 10> Doppelschichtkondensatoren mit je 4F bei 5,5V, also insgesamt 40F bei> 5V, einen Energiepuffer für die LEDs bereitzustellen
Vorsicht, nicht alle Doppelschichtkondensatoren sind niederohmig,
sondern eher für Entladungen im Zeitraum von Minuten bis Stunden oder
mehr gedacht.
2A sollten aber für eine 18650 Li-Zelle kein größeres Problem sein.
Am besten erkundigst du dich mal bei den Modellbauern Abteilung
Elektroflieger. Die lutschen ihre Akkus ja regelmäßig in wenigen Minute
leer. Da sind also hohe Ströme unterwegs, und diese Leute wissen auch,
wo sie geeignete Akkus günstig bekommen. Wegen der Gewichtsersparnis,
geht es da aber wohl eher in Richtung Li-Poly anstelle von Rundzellen.
P.S.:
Kondensatoren als Speicher haben noch ein weiters Problem, denn
prinzipiell liefern sie nur Energie, wenn sich gleichzeitig dabei ihre
Spannung erniedrigt!
Bei chemischen Zellen ist das nicht so, denn deren Spannung hängt in
erster Linie von den elektrochemischen Potentialen der verwendeten
Stoffe ab.
Diese können bis zum bitteren Ende recht konstant sein. Das
elektrochemische Potential von Eisen z.B. hängt nicht davon ab, wie groß
der Nagel ist.
Der in der Praxis auch bei elektrochemischen Zellen zu beobachtende
Rückgang der Spannung mit fortschreitender Entladung beruht auf
störenden Nebeneffekten, weil z.B. beim Bleiakku während der Entladung
die Säurekonzentration abnimmt.
Es gibt aber Systeme, wie z.B. NiCd-Akkus, bei denen das nicht der Fall
ist, und die ihre Spannung beibehalten.
Für grosse Spannungskonstanz bekannt sind z.B. Quecksilberbatterien, und
die ebenfalls auf Hg-Chemie basierendenden Normalelemente, die sehr
präzise und konstante Spannungen abgeben.
Bastian M. schrieb:> Außerdem hatte ich die Idee, über insgesamt 10> Doppelschichtkondensatoren mit je 4F bei 5,5V, also> insgesamt 40F bei 5V, einen Energiepuffer für die> LEDs bereitzustellen, [...]
Warum so schüchtern?
Eaton "PowerStor" (TM) gibt es bis 3000F; allerdings
wirst Du wegen der Spannung mehrere in Reihe schalten
müssen.
Danke für den Hinweis mit den Modelbau-Batterien, die hatte ich gar
nicht auf dem Schirm...
Bisher bin ich nur von den 3,7 Volt eines 18650 ausgegangen, und da
hätte ich einen Step-Up-Converter gebraucht, und die gibt es leider
nicht mit genügend Leistung.
Ich werde mir nochmal die Variante mit den LiPo (2S oder 3) angucken und
mich mach passenden Step-Down-Convertern umgucken.
Machen die Supercaps dann trotzdem Sinn, oder sollte ich sie einfach
weglassen?
Ich würde als konstante Stromlieferfähigkeit 15A anvisieren, und müsste
dann die restlichen 15A trotzdem irgendwie kurzzeitig puffern...
Bastian M. schrieb:> Ich würde als konstante Stromlieferfähigkeit 15A anvisieren
Was du uns nicht verraten willst: wie lange soll die Installation denn
mit den Akkus laufen?
Ich fürchte es würde eher Sinn machen, einen Tesla zu kaufen und die
Batterie auszubauen...
Georg
Ach solange die ihre Zauberkammern selber bauen... Dabei lernt man
zwangsläufig das Magie real nicht zum Ziel führt, aber Wissenschaft
tatsächlich Ergebnisse bring.
test schrieb:> das Magie real nicht zum Ziel führt
Doch, tut sie: wie man an dem Artikel sieht kann man gut bis sehr gut
davon leben. Und in Zeiten von Donald Trump haben Fakten und
wissenschaftliches Vorgehen sowieso jedes Ansehen eingebüsst.
Georg
Allenfalls waere auch zu ueberlegen ob jede LED mit 20mA bestromt werden
muss. Und mit welcher Schaltung die bestromt werden sollen ?
Seriewiderstand fuer jede einzeln ?
Hallo,
> Bastian M. schrieb:> Bisher bin ich nur von den 3,7 Volt eines 18650 ausgegangen, und da> hätte ich einen Step-Up-Converter gebraucht, und die gibt es leider> nicht mit genügend Leistung.
bei deinem Projekt scheint es mir, dass ein einfaches Konzept und
einfacher Aufbau viel wichtiger ist, als ein maximaler Wirkungsgrad.
2 Lithiumakkus in Reihe machen Stepup-Wandler überflüssig. Ob du dann
noch einen Step-Down brauchst, um evt. paar zehn Prozent mehr
Wirkungsgrad zu erhalten, mußt du selber wissen. 18650-Zellen sind nun
auch wieder nicht so teuer, als dass man nicht einfach paar mehr nehmen
kann.
> Machen die Supercaps dann trotzdem Sinn, oder sollte ich sie einfach> weglassen?
Die machen das ganze Konzept nur wieder komplizierter.
Mit pararellel geschalteten Lithium-Akkus kannst du kurzfristig hundert
Ampere und mehr raus holen.
https://www.akkuline.de/test/lg-inr18650hg2-test.aspx?id=2151> Ich würde als konstante Stromlieferfähigkeit 15A anvisieren, und müsste> dann die restlichen 15A trotzdem irgendwie kurzzeitig puffern...
Oben gezeigte Akkus (nur so als Beispiel) bringen 20A als Dauerlast und
30A sind als kurzzeitige Belastung auch möglich. Bei Paralellschaltung
wird alles noch einfacher. Wenn die Laufzeit der Installation nicht nur
sehr kurz sein soll, wäre Parallelschaltung eh das Mittel der Wahl.
Gruß Öletronika
Hallo Bastian.
Bastian M. schrieb:> für eine Art "mobile Lichtinstallation" möchte ich mir einen Dodekaeder> aus Platinen bauen, auf dem insgesamt knapp 500 adressierbare> 8mm-RGB-LEDs verbaut werden (ähnlich den WS2812, maximal 60 mA, 5V).
Das ist zumindest für die Prototypen eine Menge Handarbeit.
>> Das ganze soll mit einem ESP8266 angesteuert werden, und an einer> Powerbank laufen.>> Jetzt habe ich aber das Problem, dass die LEDs, wenn alle gleichzeitig> mit voller Helligkeit laufen, knapp 30 Ampere verbrauchen.
Dann brauchst Du halt einen großen passenden Akku. Oder einen passenden
235V ~ Anschluss plus Netzteil.
Zweiter punkt: Soviel LED Leistung macht auch viel Verlustleistung.
Mach Dir doch auch mal Gedanken, wie Du das ganze kühlen willst.
> Deswegen wäre meine erste Frage, ob es eine einfache Möglichkeit gibt,> aus einer Anzahl von parallel geschalteten 18650-Akkus mehr als 2,4A bei> 5V zu ziehen. Bei 8A kämen wir der Sache schon deutlich näher... Wäre> ein Step-Up-Modul eine Möglichkeit?
Das (direkte) Paralellschalten von Akkus ist selten eine gute Idee. Dann
eher in Reihe. Die Reihenschaltung von Akkus erhöt die Gesamtspannung.
Dann bräuchtest Du, um auf Deine LED Spannung zu kommen, einen Step-down
Wandler....ABER.....wenn Du LEDs auch in Reihe schaltest, steigt die
Spannung, die Du dafür benötigst, auch wieder....
Das Stichwort in Deinem Falle ist "Multiplexing". Das lässt alle LEDs
leuchten, und reduziert die Stromaufnahme. Das dumme daran ist aber,
dass die LEDs dabei auch dunkler sind.
Einen Step-Up oder Step-down Regler, je nach Situation, wirst Du wohl
trotzdem brauchen.
> Nun ist die Frage: Kann das so klappen, oder muss ich mir eine andere> Form der Energieversorgung überlegen?
Grundsätzlich ja. Aber der Teufel sitzt im Detail.
Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.l02.de
Aaalso, der Zweck der Sache ist folgender: Auf Technoparties ist es
ünlich, dass die Feiernden bunte, leuchtende Dinger zum Hochhalten
selber basteln und mitbringen. In der Masse sieht das dann sehr schön
aus, wenn alle im Takt wippen.
Auf diesem Bild hier kann man das ganz gut erkennen:
http://www.technocity.berlin/wp-content/uploads/2018/06/20160703_031804-001.jpg
Und hier in bewegter Form:
https://www.youtube.com/watch?v=7oS-mOgDe-A
Und so ein Ding möchte ich mir eben auch bauen. Eine passende
Teleskop-Angelrute hab ich schon hier, jetzt geht es um den Aufbau an
der Spitze.
Also keine Angst, es wird nix esoterisches, tatsächlich bin ich jetzt
wieder von der Dodekaeder-Form weg, sondern bastel einfach 12 schmale
Platinen mit jeweils 32 LED kreisförmig aneinander.
Damit sind wir bei 384 LEDs und knapp über 23 Ampere.
Die LEDs haben einen eingebauten Microcontroller, der die Steuerdaten
verarbeitet (alle LEDs werden in Serie angesteuert) und die LEDs
antreibt, und der braucht 5V.
Ein Step-Down-Converter ist deswegen leider notwendig, eine einfache
Serienschaltung der Batterien und Anpassung der LED-Widerstände bringt
uns leider nicht weiter...
Als Wandler würde ich dann so einen hier nehmen, der hat auch gleich ein
kühlendes Gehäuse:
https://de.aliexpress.com/store/product/Free-Shipping-DC-DC-Converter-Regulator-48V-to-12V-10A-120W-Step-Down-Waterproof-Car-Power/1918167_32516634808.html
Dazu 9-15 18650-Akkus, hier würde ich die NCR18650B von Panasonic
nehmen, die gibt es als geschützte Version und die haben 3400mAh. Davon
dann jeweils in Serie und dann die Dreierpacks parallel, oder doch
andersherum?
Ja, so kann das werden...
Bastian M. schrieb:> Auf Technoparties ist es üblich, dass Feiernde bunte, leuchtende> Dinger zum Hochhalten selber basteln und mitbringen.
Oder auch nur Knicklichter in den Mund rein, und damit rumspielen.
Bastian M. schrieb:> Eine passende Teleskop-Angelrute hab ich schon hier
Teleskop-Auszug haben doch alle richtigen Ruten? Egal. Jedenfalls
kann so eine Rute kräftig schwingen. Daß das von Dir erwünscht ist
würde ich bezweifeln. Schon bedacht? Lösung?
Zur Elektrik:
Ja, wie nun? Also schon auch Serienschaltung? Wie viele LEDs in Serie
sind denn geplant? (Überbrückung mit Transistoren bzw. FETs, einzelne
LEDs der Serienschaltung auszublenden, wäre erst recht noch komplex.)
Das bestimmt alles die Komplexität der Ansteuerung, und natürlich den
nötigen Versorgungsaufwand. Hierbei muß man konkret werden. Und auch
falls wirklich nie alle zusammen leuchten sollen: Wie viele maximal?
VG
Wie gesagt, die LEDs haben einen eingebauten Mikrocontroller, der die
Ansteuerung übernimmt. Nach außen hin haben die als Anschlüsse "Data in,
Data out, +5V, GND". Zusätzliche Transistoren werden nicht benötigt.
Und ein bisschen Schwingung ist erwünscht, ich habe aber sowieso vor,
die obersten Elemente der Angel zu entfernen, da sonst das Kabel gar
nicht in der Mitte durch passt...
