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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Lauflicht aus 10 Leuchten über Zweidraht-Leitung mit Strom und Daten versorgen


Autor: Karl-alfred Römer (karl-alfred_roemer)
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Die Leuchten sollen mit 12V betrieben werden, max 250mA schlucken und 
miteinander mit Zweidraht-Leitungen verbunden werden. (also Zwei Kabel 
vorne rein und wieder hinten raus)  Die max Kabellänge zwischen zwei 
Leuchten soll ca 15m betragen.

Das mit der Stromversorgung ist ja kein Problem, aber wie kann man den 
einzelnen Leuchten sagen, wann sie mit Leuchten an der Reihe sind?

Man könnte natürlich in jede Leuchte eine DCF77-Uhr einbauen und dann 
jedem Leuchtmittel sagen (per DIP-Schalter oder so), zu welcher Sekunde 
es zu leuchten hat, aber das scheint mir zu aufwendig.

Das Signal, welche Leuchte an der Reihe ist, müsste am besten auch über 
die Zweidraht-Stromversorgungsleitung erfolgen.  Habt ihr eine Idee, wie 
man das machen könnte?

Vielen Dank schon mal im Voraus
und
viele Grüße
Karl

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Autor: Klugscheisser (Gast)
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Drei Leitungen und WS2811+Lampentreiber

Autor: Joe F. (easylife)
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Idee:
Jede Leuchte leuchtet nachdem sie Strom bekommt für eine gewisse, 
festeingestellte Zeit. Die Stromversorgung zu den nächsten Leuchten 
unterbricht sie so lange.
Wenn sie "fertig mit leuchten" ist, schaltet sie die Versorgungsspannung 
auf den Ausgang zur nächsten Leuchte und macht dann nichts mehr, bis ihr 
die Versorgungsspannung "abgedreht" wird.
Die nächste Leuchte fängt dann für eine Weile zu leuchten usw...

Spezialfall ist die allererste Leuchte in der Kette. Sie muss entweder 
nach einer vordefinierten Zeit den Zyklus neu starten (10x eigene 
Leuchtdauer), da sie ja ständig Strom bekommt kann sie sich nicht auf 
diesen "Takt" synchronisieren.
Oder: die erste Leuchte ist in der Lage zu erkennen, wenn auch die 
letzte Leuchte aufgehört hat zu leuchten (kein Stromfluss mehr messbar), 
und startet dann von vorne.

: Bearbeitet durch User
Autor: LED_Junk (Gast)
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Autor: Thomas Eckmann (Firma: Thomas Eckmann Informationst.) (thomase)
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Karl-alfred R. schrieb:
> Das Signal, welche Leuchte an der Reihe ist, müsste am besten auch über
> die Zweidraht-Stromversorgungsleitung erfolgen.  Habt ihr eine Idee, wie
> man das machen könnte?

DCC. Was Modellbahnloks zum Fahren bringt, lässt auch deine Leds 
leuchten.

Autor: Cyborg (Gast)
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Karl-alfred R. schrieb:
> Das Signal, welche Leuchte an der Reihe ist, müsste am besten auch über
> die Zweidraht-Stromversorgungsleitung erfolgen.  Habt ihr eine Idee, wie
> man das machen könnte?

Modulation, allerdings müsste man etwas über das zeitliche Leuchtschema
wissen. D.h. wann, wie lange und welche Lampen sollen zeitlich
überschneidend leuchten. Wenn es nicht zu komplex ist kann man eine 
Schrittsteuerung mit Ausgabematrix bauen. Ansonsten braucht man einen 
Controller, der dann aber auch Leuchtdaten benötigt, die er abarbeiten
kann. Auf die Versorgung kann man ein Datensignal modulieren, dass bei
den Lampen ausgekoppelt, verstärkt und demoduliert bzw. dekodiert
wird. Ist natürlich ein bisschen Anspruchsvoll, aber machbar.

Autor: Karl-alfred Römer (karl-alfred_roemer)
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Vielen Dank für die vielen Antworten!  :)

Die Lösung 'WS2811+Lampentreiber' benötigt zwar drei Leitungen, aber 
trotzdem  gefällt sie mir am besten, da die Teile anscheinend extrem 
billig sind und volle Flexibilität bringen.

Als Lampentreiber würde ich einfach einen N-Kanal-MOSFET mit 
entsprechend berechnetem Vorwiderstand für die LEDs nehmen.

Was mich etwas irritiert:
Im Datasheet https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/WS2811.pdf steht 
folgender Satz:

"Any two point the distance more than 10m transmission
signal without any increasecircuit"

Ich verstehe das so, dass zwischen jedem Punkt der Lauflichtkette Kette 
mit mehr als 10 Metern Abstand das Übertragungssignal (vermutlich die 
Datenleitung) keine Verstärkung benötigt.
Aber irgendwie macht das keinen Sinn.

Das hieße ja, dass die einzelnen Punkte mehrere Kilometer voneinander 
entfernt sein müssten und KEINE Verstärkung brauchen, währen bei 
Abständen von weniger als 10m eine Verstärkung erforderlich wäre.

Autor: Wolfgang (Gast)
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Cyborg schrieb:
> Auf die Versorgung kann man ein Datensignal modulieren, dass bei
> den Lampen ausgekoppelt, verstärkt und demoduliert bzw. dekodiert
> wird. Ist natürlich ein bisschen Anspruchsvoll, aber machbar.

Andersrum ist es einfacher. Das Datensignal wird als Versorgung benutzt. 
Dann muss man da nichts verstärken werden und auf fertige oder 
Selbstbaumodule wurde schon verwiesen (DCC).

Autor: Wolfgang (Gast)
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Karl-alfred R. schrieb:
> Aber irgendwie macht das keinen Sinn.

Sprich mal mit dem Übersetzer. Der meint das nicht so.

Bis 10m ist ok, bei größerer Entfernung soll ein Verstärker 
(Signalregenerator) dazwischen.

Autor: Josef T. (t_joe)
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Hab mal schnell nachgerechnet, hab hoffentlich um die Zeit und auf die 
schnelle keinen Fehler gemacht, aber bei einer Leitungslänge von 135m 
und 1,5mm Querschnitt kommen an der letzten Lampe nur noch 11,2V an! Und 
auch nur dann, wenn nur diese leuchtet und 250mA zieht! Nur mal so zur 
Info!

Gruß

Autor: Cyborg (Gast)
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Karl-alfred R. schrieb:
> increase circuit"

Autor: c-hater (Gast)
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Karl-alfred R. schrieb:

> "Any two point the distance more than 10m transmission
> signal without any increasecircuit"

Da konnte einfach ein Chinese nicht gut genug englisch. Möglicherweise 
wurde es sogar überhaupt nur mit Google-Translate oder sowas ähnlichem 
übersetzt, weil gerade kein billiger Chinese mit hinreichenden 
Englischkenntnissen greifbar war.

> Aber irgendwie macht das keinen Sinn.

Genau so ist das. Aber natürlich: Man kann trotzdem dahinterkommen, was 
hier tatsächlich gemeint ist. Wenn man will...

Das ist noch der einfachere Fall, wenn der Übersetzungsfehler sofort 
klar und offensichtlich sind. Leider ist das längst nicht immer so 
einfach zu erkennen wie in diesem Fall...

Autor: W.A. (Gast)
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Josef T. schrieb:
> ... aber bei einer Leitungslänge von 135m und 1,5mm Querschnitt kommen
> an der letzten Lampe nur noch 11,2V an!

So ist das mit dem Spannungsabfall. Deshalb verwendet man bei langen 
Leitungen gewöhnlich höhere Spannungen oder speist eine höhere Spannung 
ein und regelt nahe beim Verbraucher.

Vielleicht handelt es sich bei den Leuchten aber auch um LEDs, die 
sinnvoller mit einem geregelten Strom betrieben werden.

Autor: MaWin (Gast)
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Joe F. schrieb:
> Idee:

Hatte dieselbe Idee.

Josef T. schrieb im Beitrag #47313
> Hab mal schnell nachgerechnet, hab hoffentlich um die Zeit und auf
> die schnelle keinen Fehler gemacht, aber bei einer Leitungslänge von
> 135m und 1,5mm Querschnitt kommen an der letzten Lampe nur noch 11,2V
> an! Und auch nur dann, wenn nur diese leuchtet und 250mA zieht!

Nicht schlimm.

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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c-hater schrieb:

> weil gerade kein billiger Chinese mit hinreichenden
> Englischkenntnissen greifbar war.

Ich könnte mir vorstellen, das es in China mehr Menschen gibt,
die Englisch sprechen können, als in England. :-)

Autor: Karl-alfred Römer (karl-alfred_roemer)
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Ich habe mir inzwischen bei Amazon ein "WS2812 B Stripe 2m 60 LED´s mit 
integrierten WS2811 Controller " bestellt und testweise an ein 14m 
langes 3x1,5 Adriges Kabel angeschlossen. Funktioniert einwandfrei.

Kann ich davon ausgehen, dass es auch dann noch funktioniert, wenn ich 
zwischen jedes einzelne LED (mit integriertem WS2811) diese 14m Kabel 
dazwischen schalte?  Müsste doch eigentlich, weil ja jeder dieser 
Controller eine eigene Signalaufbereitung hat. Sehe ich das richtig? 
Oder gibt es dann noch andere Probleme, vom Spannungsabfall über die 
gesamten 140m und 10 Stecker mal abgesehen.

: Bearbeitet durch User
Autor: Frank K. (fchk)
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Karl-alfred R. schrieb:
> Ich habe mir inzwischen bei Amazon ein "WS2812 B Stripe 2m 60 LED´s mit
> integrierten WS2811 Controller " bestellt und testweise an ein 14m
> langes 3x1,5 Adriges Kabel angeschlossen. Funktioniert einwandfrei.

Funktioniert zufällig einwandfrei. Der Hersteller hat 10m als 
Maximaldistanz spezifiziert und nicht 14m, und der kennt seine Leds 
garantiert besser als Du.

> Kann ich davon ausgehen, dass es auch dann noch funktioniert, wenn ich
> zwischen jedes einzelne LED (mit integriertem WS2811) diese 14m Kabel
> dazwischen schalte?

Vielleicht.

> Müsste doch eigentlich, weil ja jeder dieser
> Controller eine eigene Signalaufbereitung hat. Sehe ich das richtig?

Bis 10m ja.

> Oder gibt es dann noch andere Probleme, vom Spannungsabfall über die
> gesamten 140m und 10 Stecker mal abgesehen.

Nein.

Du könntest noch die Kapazität des Kabels messen (zwischen Datenleitung 
und GND) und schauen, ob Du unter 200pF bleibst. Das steht auch im 
Datenblatt drin.

fchk

Autor: Karl-alfred Römer (karl-alfred_roemer)
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Vielen Dank für die Antwort. Dass das mit den 14m Zufall sein könnte, 
habe ich auch schon befürchtet. Aber ich hielt es auch für möglich, dass 
der Hersteller 10m garantiert unter allen normalen Umständen. Unter 
positiven Umständen könnte es auch beliebig mehr sein.

Ich habe im Moment leider kein Messgerät, mit dem man Kapazitäten messen 
kann.  Aber eins meiner beiden Messgeräte muss eh bald ersetzt werden, 
da schon über 10 Jahre alt und es hat schon manchmal seine Macken. Wäre 
jetzt vielleicht ein guter Anlass.

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