Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik WS2811 mit 24V


von André (Gast)


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Hallo liebe Freunde,

ich habe de Schaltung im Anhang einmal nachgebaut und sie funktioniert 
super, allerdings nur dann, wenn der LED-Strip nur 12V benötigt. Da ich 
aber ein LED-Strip habe der 24V benötigt funktioniert die Schaltung 
nicht mehr. Es leuchten ständig alle LEDs. Hat jemand eine Idee, welche 
Widerstände ich mit welchem Wert austauschen muss? Ich bin echt am 
verzweifeln.

Lieben Gruß André

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

der WS2811 verträgt nur maximal 12V an seinen Ausgängen. RGB 12V Anode 
also an Deine 24V und Q1/R1 getrennt mit 10-12V versorgen.

Ich hoffe, der WS2811 lebt noch...

Gruß aus Berlin
Michael

: Bearbeitet durch User
von André (Gast)


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Hey, ja der lebt noch ;)

ich habe ihn auch an 5V angeschlossen, genau so wie den Arduino, da ich 
den WS2811 mit den Arduino steuere, doch nun brauche ich eine 
Möglichkeit  meine RGBWW-Strips dort anzuschließen, die benötigen aber 
24V

Lieben Gruß

von Joe F. (easylife)


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Was für einen Mosfet hast du denn genommen? Der mag die 24V vermutlich 
auch nicht am Gate...

von André (Gast)


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den IRF 540 N

von Joe F. (easylife)


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André schrieb:
> den IRF 540 N

Ja, 20V, mehr nicht.

Versuchs mal so, wie im Anhang.

Vielleicht besser
R1=68 Ohm und
R2=180 Ohm,
ansonsten alles wie im Anhang.

: Bearbeitet durch User
von Conny G. (conny_g)


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Der Mosfet schaltet durch, wenn sein Pegel am Gate seine 
Schwellenspannung übersteigt.
Das passiert dann, wenn Q1 soweit durchschaltet bzw. die Spannung über 
ihn soweit sinkt, dass die Spannung über R3 über die Schaltschwelle des 
Mosfet geht.
Also ist die Frage, wann bei Q1 etwas passiert.

Szenario "gesperrt" / LED aus bei 12V: Ausgang des WS2811 auf HIGH. Wenn 
Du den WS2811 an 5V hast, dann sind das 5V. Die Differenz von dort zu 
den 12V sind 7V.
R1/R2 bilden einen Spannungsteiler, an R1 hast Du dann 0,6V, an R2 6,4V. 
Der Q1 ist ein PNP, er braucht 0,65 BE-Spannung um durchzuschalten, bei 
0,6V bleibt er also gesperrt.

Szenario "offen" / LED ein bei 12V: Ausgang des WS2811 auf LOW, also die 
Basis des Q1 an 0V.
R1/R2 Spannungsteiler, an R1 1,1V, an R2 11V, der Strom durch BE von Q1 
23mA, mal die Verstärkung von 125 ... er ist voll durchgesteuert.
Damit sinkt die Spannung CE auf die Durchlassspannung von 0,25V und der 
Spannungsteiler aus CE von Q1 und dem Widerstand R3 zieht das Gate des 
Mosfet auf 11,75V, Mosfet leitet, LEDs an.

Szenario "gesperrt" / LED aus bei 24V: Ausgang des WS2811 auf HIGH. Wenn 
Du den WS2811 an 5V hast, dann sind das 5V. Von dort nach 24V ist die 
Differenz 19V.
R1/R2 Spannungsteiler, an R1 hast Du dann 1,7V, das ist über den 0,65V 
BE-Spannung um durchzuschalten, Q1 schaltet durch.

Und genau das ist das Problem.
Du musst den Spannungsteiler R1/R2 auf die 19V berechnen, damit R1 unter 
0,6V geht und der Strom durch den WS2811 auf 20mA.

Wenn Du für R2 1500 Ohm nimmst, dann ist die Spannung über R1 0,6V 
(unter der Schaltschwelle des Transistors) und der Strom durch den 
WS2811 12mA (ausreichend für Q1 um ganz durchzuschalten).

von Conny G. (conny_g)


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Joe F. schrieb:
> André schrieb:
>> den IRF 540 N
>
> Ja, 20V, mehr nicht.
>
> Versuchs mal so, wie im Anhang.
>
> Vielleicht besser
> R1=68 Ohm und
> R2=180 Ohm,
> ansonsten alles wie im Anhang.

Oh ja, das habe ich nicht berücksichtigt.
In meinem Vorschlag liegen am Mosfet beim Durchschalten von Q1 mehr als 
20V an, das ist ungesund.
Also ist Joe's Lösung besser.

Mann könnte natürlich in meiner Lösung über dem MOSFET noch einen 
Widerstand einbauen, der die 4V schluckt, aber warum nicht gleich dort 
nur 5V verwenden so wie Joe vorschlägt.

: Bearbeitet durch User
von André (Gast)


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Hey, erst mal vielen lieben Dank für eure Antworten, ich werde die 
Schaltung von Joe gleich morgen ausprobieren und melde mich dann wieder 
:-)

Vielen lieben Dank :)

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

Conny G. schrieb:
> Szenario "gesperrt" / LED aus bei 12V: Ausgang des WS2811 auf HIGH. Wenn
> Du den WS2811 an 5V hast, dann sind das 5V. Die Differenz von dort zu
> den 12V sind 7V.

der WS2811 hat Stromquellenausgänge, die abgeschaltet werden, also 
entweder ca. 18mA nach GND oder nichts.

Das ist auch aus dem (fragwürdigen) Datenbaltt irgendwie so rauszulesen. 
Auch daß ein Betrieb bis 12V zulässig ist. Den Text mit 24V und 
irgendeinen Widerstand nach Vcc am Anfang das Datenblattes habe ich 
nicht so richtig begriffen...

Gruß aus Berlin
Michael

von André (Gast)


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Hey, ich habe nun die Schaltung aufgebaut, doch leider leuchtet nun 
garkeine LED am Strip.

Wenn ich eine einfache LED an den Ausgängen des WS2811 klemme dann 
funktioniert die auch somit bekommt also der WS2811 Strom und ist heil, 
leider komme ich nicht weiter.

Hat jemand noch eine Idee?

von André (Gast)


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Hey Kommando zurück, ich hatte vergessen, die Masse von 5V mit der Masse 
von 24V zu verbinden, nun funktioniert alles wie es soll. Vielen lieben 
Dank nochmal :-)

Gibt es eigentlich irgendwo Elektronik-Kurse wo ich lernen kann, wie die 
Bauteile alle so richtig funktionieren? Würde gerne mein Wissen 
erweitern.

Bis bald :-)

André aus Rostock

von Planlos (Gast)


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Wieviele von den WS2811 brauchst du denn in deiner Schaltung?
Nur einen?
Wäre es dann eine Option, die PWM einfach selber zu machen, Logic-Level 
FET dahinter und gut?
Ansonsten kannst du die "Treiber" / Level-Shifter Schaltung vor dem 
Mosfet auch mit 5V oder 12V betreien (Bauteilwerte anpassen), und nur 
den LED-Strip mit 24 oder 48 oder 96 ... Volt.

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

@Planlos (Gast): den Vorschlag hatte ich als erstes gemacht. Bei 5V 
wären dann aber LogicLevel-FETs angesagt, bei 10-12V dürften fast alle 
FETs passen.

Gruß aus Berlin
Michael

von André (Gast)


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Insgesamt brauche ich 8 WS2811, ich hätte natürlich auch die WS2812B 
nehmen können, in denen ist ja eine RGB-Led und der IC bereits 
eingebaut, aber die WS2812B gibt es nicht mit RGBW, da ich aber WarmWeiß 
auch haben möchte und insgesamt 4 LED-Sprips verwenden möchte brauche 
ich 8 WS2811 um eben ein Kanal für WarmWeiß zu haben.

Aber wie gesagt, die Schaltung funktioniert super und darauf kann ich 
mein Projekt jetzt aufbauen. Vielen Dank nochmal :)

von Joe F. (easylife)


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André schrieb:
> da ich aber WarmWeiß
> auch haben möchte und insgesamt 4 LED-Sprips verwenden möchte brauche
> ich 8 WS2811 um eben ein Kanal für WarmWeiß zu haben.

Verstehe ich das richtig:
Hast du 4 LED Strips, mit jeweils 4 Kanälen (RGBW), also insgesamt 16 
Kanäle?
Dafür reichen dir eigentlich dann 6x WS2811 (=6x3 = 18 Kanäle).

Du solltest allerdings bedenken, dass mit diesem "Hack" jeder Kanal 20mA 
aus der 5V Versorgung zieht.
Das sind bei 16 Kanälen zusätzliche 400mA, bzw. 2 Watt...
Wenn deine Stromversorgung das hergibt, ok, einen einfachen LDO macht 
man damit je nach Eingangsspannung schon ziemlich warm.

Bei 16 Kanälen lohnt es sich wirklich, über eine geeignetere Lösung 
nachzudenken. Ich bin bisher davon ausgegangen, dass dieser Hack für 
lediglich einen Kanal gedacht ist.

Du könntest z.B. einen PCA9685 nehmen, der hat 16 Kanäle, und kann 
direkt 5V mit 10mA treiben.
Die PWM hat jeweils sogar 4096 Stufen. Angesteuert wird das Teil über 
I2C.
An den PCA9685 schließt du deine IRF540N FETs (Gate) dann einfach direkt 
an.
Fertig. Keine unnötigen Last-Widerstände und Transistoren.

Gibts hier für 2.60 EUR: 
https://hbe-shop.de/Art-1854074-NXP-PCA9685PW-LED-TREIBERRGBA28-TSSOP

: Bearbeitet durch User
von André (Gast)


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Stimmt, ich brauche nur 6 WS2811.

Aber mit dem PCA9685 kenne ich mich nicht aus, ich weiß nicht wie man 
den am Arduino anschließt und auch nicht wie man den Code dafür 
schreiben muss.

von Joe F. (easylife)


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Hier gibt es sogar ein fertiges Board:
https://www.adafruit.com/product/815

Und hier entsprechenden Source-Code (eine Library für den PCA9685):
https://github.com/adafruit/Adafruit-PWM-Servo-Driver-Library

Und ein Tutorial:
https://learn.adafruit.com/16-channel-pwm-servo-driver/using-the-adafruit-library
https://learn.adafruit.com/16-channel-pwm-servo-driver/overview

Mit der Library benötigst du dann noch genau 2 Funktionen 
(setPWMFreq(freq) und setPWM(channel, on, off)
Ausreden gibt es jetzt keine mehr. ;-)

: Bearbeitet durch User
von André (Gast)


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Ha, na ich kann es ja mal versuchen, obwohl Englisch nicht gerade meine 
Stärke ist ;-)

von Lattice User (Gast)


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André schrieb:
> aber die WS2812B gibt es nicht mit RGBW,

Von einem anderen Hersteller gibt es das:
SK6812RGBW

von André (Gast)


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Danke für die Info, ich werde mir mal den SK6812 angucken :)

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