Hallo, werte Gemeinde!
für ein privates Sound/Audio-Projekt habe ich eine Art Würfel gebaut,
von dem 3 Seitenflächen mit insgesamt 84 WS2812-SMD-LEDs beleuchtet
sind. Ansteuerung erfolgt mit 800kHz. Funktioniert gut. Schema im
angehängten Bild.
Kurze Info zu den LEDs: Es handelt sich dabei jeweils um einen RGB-Pixel
mit integrierter Ansteuerung. Der übernimmt PWM und eine Kaskadierung
(Was in DI kommt, wird 24 bits später nach DO weitergegeben) der LEDs -
allgemein sehr praktisch. Das Digitalsignal zeigt das zweite Bild.
Das ganze ist in einer Kunststoff (PE) Konstruktion eingebaut.
EMV-Abschirmung ist also nicht vorhanden. Die Datenleitungen sind
prinzipbedingt sehr lang (insgesamt ca. 4m, 5cm für jede
LED-zu-LED-Verbindung). Schaltet man das Ding an, kommt es zu Störungen
im Bildwiederholungstakt (ca. 50Hz) auf UKW im Radio (entschuldigt die
saloppe Formulierung, ich bin kein Funkexperte...). Mit nicht
angeschlossener Datenleitung tritt die Störung nicht auf (die LED
leuchten aber mit dem vorher dargestellten Bild weiter, an der
Stromversorgung liegt es also nicht).
Kann es sein, dass ich mir einen lambda/8 Sender gebaut habe? Für 800kHz
wäre das ja gerade ca. 4-5m Antennenlänge. Aber warum dann auf UKW...?
Weil es ein Rechtecksignal ist? Und außerdem liegt zwischen jedem
5cm-Datenleitungs-Abschnitt ja noch eine LED.
Was tue ich dagegen? Irgendwie einen Abschlusswiderstand einsetzen...?
Ich hoffe inständig auf jemanden, der da mehr als gefährliches
Halbwissen, so wie ich, hat.
Es grüßt, Tim
Entschuldigt. Ich bin zu vorschnell heute. Da kann man natürlich nichts
erkennen. In diesem Anhang das erste Bild, das im ersten Beitrag nicht
zu erkennen ist...
Schäm
Tim schrieb:> EMV-Abschirmung
Was ist denn eine elektromagnetische Verträglichkeit Abschirmung?
Elektromagnetische Wellen lassen sich abschirmen, aber bestimmt nicht
Verträglichkeit - welche auch immer.
Ein Rechteck-Signal hat aufgrund seiner "eckigkeit" Störungen auf sehr
hochfrequenten Harmonischen. Ich fürchte Abschirmen wird zuviel Aufwand
sein. Daher meine UNSAUBERE und FRICKEL (kein Gewehr für Funktion ^^)
IDEE Jeden Ausgang von den LEDs mit kleinem Cap (100 pF haben bei
einigen meiner Projekte Wunder bewirkt) "belasten" (für die LED sieht
das aus wie ein langes Kabel, dbl. sagt dir wieviel pf sie treiben
kann). Aus dem Rechteck wird dann mehr ein Dreieck bis Sinus mit weniger
Störabstrahlung. Wenn das Dbl schweigt wieviel pf dürfen dann würde ich
hald in 10 pf inkrementen den "sweetspot" suchen wo die Störung
reduziert ist, die Übertragung aber noch geht.
PS: Billo Teile können diese Belastung übel nehmen und den Dienst
quitieren, Benutzung also auf eigene Gefahr
Zur EMV-Abschirmung: Irgendwo aufgeschnappt und so weiter verwendet.
Sollte ich mir abgewöhnen.
Kondensator hört sich erstmal gar nicht schlecht an. Leider habe ich die
Platinen, auf denen die LEDs sitzen, alle schon angemalt (bis auf die
LEDs selbst natürlich), um bessere Reflektion zu erreichen (alles weiß).
Jedenfalls gestaltet sich eine nachträgliche Änderung sehr aufwändig.
Gibt es noch andere Vorschläge außer die Oberwellen vom Rechtecksignal?
Das Switching von deinen Datenleitungen wird immer Störungen erzeugen.
Entweder schirmst du diese ab (Alufolie drumwickeln reicht manchmal
schon) oder reduzierst die "geschwindigkeit" des Spannungsanstiegs
(google mal "slew-rate limiter", so wird das "richtig" gemacht, die caps
sind nur ein quick&dirty hack)
Max D. schrieb:> Entweder schirmst du diese ab (Alufolie drumwickeln reicht manchmal> schon)
Dabei ist aber eine einwandfreie Verbindung mit einem definierten
Potential (z.B. Masse) schwierig, weil die Alufolienoberfläche oxidiert.
Alternativ zu den erwähnten Kondensatoren, deren Nutzen/Auswirkung von
vielen Faktoren abhängt, könnte man auch Widerstände (vielleicht so 33R
- 1k) in die seriellen Verbindungen zwischen den einzelnen
Ausgabeeinheiten (also zwischen DO und dem nächsten DI, möglichst dicht
an DO) einfügen und damit den Ausgangswiderstand der Treiber erhöhen und
(zusammen mit der Eingangskapazität des nächsten Bausteins) die
Anstiegsrate mindern. Einen passenden R Wert kann man bei Kenntnis der
Eingangskapazität von DI berechnen.
Viel Erfolg!
bimmyundjimmy
Ah ja! Das mit dem Tiefpass aus Eingangskapazität und Widerstand hört
sich gut an. Ich werde es bei der nächsten Verbindung aus den Teilen
berücksichtigen. Ich werde dann mal die Antwort auf verschiedene
Widerstände am Oszi angucken.
Vielen Dank euch :-)
Falls keine Änderung am Aufbau mehr möglich ist, könntest Du auch
ausprobieren, die Ansteuerfrequenz (z.Z. 800 kHz) zu modulieren (z.B.
zwischen 750 und 850 kHz wobbeln), um die Störleistung auf einen
breiteren Frequenzbereich zu spreizen.
Viel Erfolg
bimmyundjimmy
Ui das wird schwierig. Ich steuer die LEDs mit einer Assembler-Routine
und Bit-Banging an, die zeitlich gerade so hinkommt. Da noch zu wobbeln
wird nicht möglich sein. Dann muss ich das mit einem Timer versuchen.
Trotzdem eine schöne Idee. Es lohnt sich offenbar, sich mal ein bischen
eingehender mit HF auseinanderzusetzen...
bimmyundjimmy schrieb:> Max D. schrieb:>> Entweder schirmst du diese ab (Alufolie drumwickeln reicht manchmal>> schon)> Dabei ist aber eine einwandfreie Verbindung mit einem definierten> Potential (z.B. Masse) schwierig, weil die Alufolienoberfläche oxidiert.
Das Alu muss man nicht zwingend erden, allein die tatsache dass es da
ist schluckt schon einen Teil der Störungen (Stichwort: Kapazitiver
Spannungsteiler)
1.Jeder Draht ist eine schöne Antenne.
2.Solange Du steile Imulse hast, erzeugst Du besonders schöne
Oberwellen.
3.Ohne den Aufbau zu sehen, hilft nur meine trübe Glaskugel. Da würde
ich die Verbindungsleitungen zum Test mal, verdrillen damit sich die
Strahlung etwas aufhebt. Manchmal helfen auch ein paar Klappferritte die
Induktivität Deiner Leitungen zu erhöhen um damit die steilen
Impulsflanken etwas zu beeinflussen.
4.Sind Stützkondensatoren 33-100nF auf jedem Modul in der
Versorgungsleitung?
Große Hoffnung habe ich nicht, weil einfach die ausreichende Abschirmung
deiner ganzen Leitungen fehlt und es NICHT NUR um wenige mA Steuerströme
sondern auch um größere Lastsprünge für die vielen LEDs geht.
Max D. schrieb:> Das Alu muss man nicht zwingend erden, allein die tatsache dass es da> ist schluckt schon einen Teil der Störungen (Stichwort: Kapazitiver> Spannungsteiler)
Kannst Du das etwas näher ausführen?
Angenommen, ein Objekt und die störende Leitung bilden einen Kondensator
und Du bringst einen leitenden "Schirm" ungeerdet zwischen diese, dann
hast Du doch die Strecke durch das Dielektrikum (Luft) sogar (um die
Dicke des Schirms) verringert.
Viele Grüße
bimmyundjimmy
oszi40 schrieb:> 1.Jeder Draht ist eine schöne Antenne.> 2.Solange Du steile Imulse hast, erzeugst Du besonders schöne> Oberwellen.> 3.Ohne den Aufbau zu sehen, hilft nur meine trübe Glaskugel. Da würde> ich die Verbindungsleitungen zum Test mal, verdrillen damit sich die> Strahlung etwas aufhebt. Manchmal helfen auch ein paar Klappferritte die> Induktivität Deiner Leitungen zu erhöhen um damit die steilen> Impulsflanken etwas zu beeinflussen.> 4.Sind Stützkondensatoren 33-100nF auf jedem Modul in der> Versorgungsleitung?>> Große Hoffnung habe ich nicht, weil einfach die ausreichende Abschirmung> deiner ganzen Leitungen fehlt und es NICHT NUR um wenige mA Steuerströme> sondern auch um größere Lastsprünge für die vielen LEDs geht.
1. Ich dachte, das kurze Schema oben reicht. Es sind eben viele LEDs
aneinandergehängt, ähnlich dieser LED Strips die es überall gibt.
2. Klar.
3. Versorgungsleitungen hatte ich verdrillt, um so etwas zu vermeiden.
Die Datenleitungen nicht - fließt ja kein Strom drüber, dachte ich mir.
4. Je Modul 100nF direkt an der LED.
Tja, Abschirmung wird dann wohl die einzige Lösung sein...
bimmyundjimmy schrieb:> Max D. schrieb:>> Das Alu muss man nicht zwingend erden, allein die tatsache dass es da>> ist schluckt schon einen Teil der Störungen (Stichwort: Kapazitiver>> Spannungsteiler)>> Kannst Du das etwas näher ausführen?>> Angenommen, ein Objekt und die störende Leitung bilden einen Kondensator> und Du bringst einen leitenden "Schirm" ungeerdet zwischen diese, dann> hast Du doch die Strecke durch das Dielektrikum (Luft) sogar (um die> Dicke des Schirms) verringert.>> Viele Grüße> bimmyundjimmy
Wenn er sein ganzes Kabel in Alufolie wickelt, dann hat die folie zu
jedem Draht eine gewisse (für das bsp. irrelevante) Kapazität. Wenn
jetzt die Datenleitung ihren Pegel ändert (z.B. 5V->0V) dann versucht
sie über diese eingekoppelte Kapazität auch die Folie zu verschieben.
Jedoch hat die folie auchnoch eine gewisse kapazität zu den beiden
Versorgungsleitungen (etwa die gleiche wie zu der Datenleitung).
Schlussendlich wird sich also die Spannung an der Folie um etwa ein
drittel der änderung der Datenleitung bewegen (eben der genannte
Kapazitive Spannungsteiler). In der Praxis kann das sogar noch weniger
sein, da die Folie auchnoch gegen die sie umgebenden Dinge eine
Kapazität hat und damit der Einfluss der Datenleitung noch weiter sinkt
(nicht umsonst funktioniert ein Handy in einem (stehenden) Auto nicht so
gut, obwohl die Masse des Handys und des Autos nicht verbunden sind).
Leute, die mit LEDs zu tun haben verheizen lieber etwas Leistung über
Widerstände statt mit PWM viele Störungen zu erzeugen, die sie dann
mühsam abstellen müssen :-) Genau an diesem wunden Punkt bist Du jetzt
auch.
plan.png
(29 KB)
led_senden.png
(8,3 KB)
