Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LED Streifen (WS2812B) mit Strom Versorgen und an NodeMCu anschließen -Teil 2


von Ness (Gast)


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Im vorherigen Thread haben wir einigermaßen geklärt, welche Teile 
benötig werden. Nach geraumer Zeit liegen diese bei mir enldich vor. Nun 
geht es um das genaue Zusammensetzen, bei dem ich dringend eure erneute 
Hilfe benötigen würde. Mein Ziel ist es, den LED-Streifen sicher zum 
Leuchten zu bringen und über meinen Mac mittels des Node MCU v3 
anzusteuern. Genaue Daten zum anvisierten Projekt: 
https://github.com/scottlawsonbc/audio-reactive-led-strip

von Ness (Gast)


Angehängte Dateien:

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Hier die Teile

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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https://github.com/scottlawsonbc/audio-reactive-led-strip/blob/master/images/breadboard-led-strip.jpg

Zeigt eigentlich alles Wichtige. Ob der Pegelwandler wirklich notwendig 
ist, wage ich zu bezweifeln.

von Joachim B. (jar)


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Sebastian R. schrieb:
> 
https://github.com/scottlawsonbc/audio-reactive-led-strip/blob/master/images/breadboard-led-strip.jpg
>
> Zeigt eigentlich alles Wichtige. Ob der Pegelwandler wirklich notwendig
> ist, wage ich zu bezweifeln.

zweifel ruhig, meine WS2812B hielten sich strickt an ihr Datenblatt,

Vih = 0,7 x 5V = 3,5V was der ESP32 nicht ausgab

von Karl (Gast)


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Meine liefen trotz Datenblatt auch mit 3,3V. Also einfach ausprobieren. 
Wenns nicht geht kann man den Pegelwandler immer noch nachrüsten.

von Reiner Gast (Gast)


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Joachim B. schrieb:
> Sebastian R. schrieb:
>>
> 
https://github.com/scottlawsonbc/audio-reactive-led-strip/blob/master/images/breadboard-led-strip.jpg
>>
>> Zeigt eigentlich alles Wichtige. Ob der Pegelwandler wirklich notwendig
>> ist, wage ich zu bezweifeln.
>
> zweifel ruhig, meine WS2812B hielten sich strickt an ihr Datenblatt,
>
> Vih = 0,7 x 5V = 3,5V was der ESP32 nicht ausgab

Naja, wenn ich das Datenblatt schaue, dann find ich folgenden Satz 
darin:
"Electrical Characteristics(TA=-20~+70℃,VDD=4.5~5.5V,VSS=0V,unless 
otherwise specified)"

Kreativ ausgelegt bedeutet das, dass die Versorgungsspannung auch "nur" 
4,5 Volt betragen darf.

Damit wäre ViH = 0,7 * 4,5 = 3,15V...
Und damit sollte es auch ohne Pegelwandler gehen, wenn die 
Versorgungsspannung der WS2812 entsprechend niedrig ist.

von Thomas F. (thomas_82)


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Sebastian R. schrieb:
> Zeigt eigentlich alles Wichtige. Ob der Pegelwandler wirklich notwendig
> ist, wage ich zu bezweifeln.


Bei mir laufen WS2812B China Stirpes mit dem NodeMCU V1 problemlos, den 
esp32 hab ich allerdings noch nicht getestet, aber bei Verwendung von 3. 
Anbieter Libraries laufen gefühlt sehr wenige auf dem esp32 problemlos

von Hardy F. (hardyf)


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Und für was möchtest du das kleine Netzteil nutzen ?

Für einen Meter  LEDs dürfte das grenzwertig werden...

: Bearbeitet durch User
von Joachim B. (jar)


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Reiner Gast schrieb:
> Kreativ ausgelegt bedeutet das, dass die Versorgungsspannung auch "nur"
> 4,5 Volt betragen darf.
> Damit wäre ViH = 0,7 * 4,5 = 3,15V...
> Und damit sollte es auch ohne Pegelwandler gehen, wenn die
> Versorgungsspannung der WS2812 entsprechend niedrig ist.

stimmt absolut, nur kann es bei längeren Stripes durchaus hilfreich sein 
den Spannungabfall auf den Stripes zu kompensieren, also an die 
Obergrenze zu gehen statt an die Untergrenze.

Es gibt viele Möglichkeiten und wenn das gewählte vorhandene Netzteil 
nicht einstellbar ist und die Spannung 5,2V ist?

wer würde da 0,7V x 10A vernichten wollen um auf die 4,5V zu kommen und 
sich dabei noch Probleme auf den letzten Metern vom Stripe einhandeln 
wollen?

: Bearbeitet durch User
von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Hardy F. schrieb:
> Für einen Meter  LEDs dürfte das grenzwertig werden...

0.06A*144... Sind immerhin knapp 9A. Ich glaube auch, dass das nichts 
wird.

von Reiner Gast (Gast)


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Joachim B. schrieb:
> stimmt absolut, nur kann es bei längeren Stripes durchaus hilfreich sein
> den Spannungabfall auf den Stripes zu kompensieren, also an die
> Obergrenze zu gehen statt an die Untergrenze.

Bei langen Strips ist es ratsam regelmäßig die Versorgung neu 
einzuspeisen, da die Leiterbahnen auf den Strips auch nicht ewig 
belastbar sind.

> Es gibt viele Möglichkeiten und wenn das gewählte vorhandene Netzteil
> nicht einstellbar ist und die Spannung 5,2V ist?
>
> wer würde da 0,7V x 10A vernichten wollen um auf die 4,5V zu kommen und
> sich dabei noch Probleme auf den letzten Metern vom Stripe einhandeln
> wollen?

Alternativ könnte ich mir auch vorstellen (nur so eine Idee und 
ungetestet!!!), dass durch Anheben des Groundlevels des ESP (Diode 
zwischen ESP GND und GND der Schaltung) der notwendige Spannungslevel 
für die WS2812 erreicht werden kann ohne die Versorgungsspannung für die 
Strips reduziert wird.

von Ness (Gast)


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Okay, aber wie stecke ich das alles zusammen? ^^

von Ness (Gast)


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Mir wurde halt empfohlen, noch einen Kondensator/ Widerstand/ 
Pegelwandler einzubauen- aber wo? Habe das noch nie gemacht...

von Ness (Gast)


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@Sebatian R.- Und wie meinst du das mit der kanppen Versorgung? Wird 
mein Netzteil nicht ausreichen?

von Stefan F. (Gast)


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Ich habe das Gefühl, dass es hier an den grundsätzlichen Grundlagen 
mangelt. Da du mit den verlinken Informationen sowie den Hinweisen hier 
nicht klar kommst wirst du diese Teile wohl eine Weile zur Seite legen 
müssen und erst mal mit ganz einfachen Schaltungen beginnen müssen.

http://stefanfrings.de/mikrocontroller_buch/index.html

Dieses Buch führt Dich in die Grundlagen ein. Wenn du damit durch bist, 
wirst sehr schnell herausfinden, wie deine Bauteile zusammen gehören.

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Ness schrieb:
> @Sebatian R.- Und wie meinst du das mit der kanppen Versorgung? Wird
> mein Netzteil nicht ausreichen?

Definitiv nicht.

Wie viel Strom kann das Netzteil liefern? 1A? Dann kannst du etwa ein 
Zehntel des Streifens damit versorgen.

Aber das ist anscheinend nicht das einzige, an dem es scheitern wird...

von Ness (Gast)


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@ Sebastian R. |Können wir das nicht alles überspringen? :D Ich müsste 
nur wissen- wie ich meine Led's mit genügend Strom versorgen kann- und 
wie das alles auf der Steckplatine rauf muss (Mir ist klar, dass ein 
Bild dazu gegeben war, aber mir wurde halt gesagt, dass ein Kondensator 
etc. noch hilfreich wären).

von Ness (Gast)


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@Stefanus F. |Schön, dich auch wieder zu sehen =). Ich glaube, wir haben 
uns schon mal getroffen.

von Stefan F. (Gast)


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Ness schrieb:
> Können wir das nicht alles überspringen?

Nein. Wenn du dein Netzteil hoffnungslos überlastest geht es innerhalb 
der ersten Sekunden kaputt und dann geht gar nichts mehr.

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Die korrekte Versorgung des Strips würde mindestens ein Netzteil mit 50W 
(5V/10A) voraussetzen. Das wäre dann ein Industrieschaltnetzteil für 
Gehäuseeinbau.

Um so ein Netzteil anzuschließen und sicher zu betreiben, braucht man 
gute Kenntnisse im Umgang mit Elektronik und besonders im Umgang mit 
Netzspannung. Die 230V sind erst einmal nicht berührungsgeschützt und 
können einen bei Unwissenheit und/oder Unachtsamkeit sehr schnell aus 
den Latschen hauen.

Darüber hinaus ist der Strip ansich nicht in der Lage, 9A fließen zu 
lassen. Das ganze wird dann wohl sehr schnell sehr warm.

Das heißt, man müsste mindestens von beiden Seiten parallel einspeisen.


Viele ambitionierte Kunst- und Anfängerprojekte, welche diese LEDs und 
Strips beinhalten, scheitern oft daran, die Stromversorgung der LEDs 
korrekt zu dimensionieren.

Ich bin auch gerade an einem Projekt mit etwa 1000 dieser LEDs. Als 
Stromversorgung dienen ein Servernetzteil mit 500W und etwa 50 
Stepdown-Wandler. Das ganze zu Verdrahten wird ein Spaß, aber das ist 
die sinnvollste und günstigste Methode.

von Ness (Gast)


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> Die korrekte Versorgung des Strips würde mindestens ein Netzteil
> mit 50W
> (5V/10A) voraussetzen. Das wäre dann ein Industrieschaltnetzteil für
> Gehäuseeinbau.

Und ein Netzteil mit 9A würde nicht funktionieren?

von Stefan F. (Gast)


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> Und ein Netzteil mit 9A würde nicht funktionieren?

Nein. Ausserdem ist es keine gute Idee, Netzteile langfristig am oberen 
Limit zu betreiben. Wenn der LED Streifen 10A aufnimmt, sollte man ein 
Netzteil nehmen, dass mindestens 12A dauerhaft verträgt. Bei 
chinesischen Massstäben sollte man lieber eins nehmen, das für 20A 
beworben wird.

von Ness (Gast)


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Die Teile sehen eigentlich nicht so gefährlich aus ^^

von Ness (Gast)


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Stefanus F. schrieb:
>> Und ein Netzteil mit 9A würde nicht funktionieren?
>
> Nein. Ausserdem ist es keine gute Idee, Netzteile langfristig am oberen
> Limit zu betreiben. Wenn der LED Streifen 10A aufnimmt, sollte man ein
> Netzteil nehmen, dass mindestens 12A dauerhaft verträgt. Bei
> chinesischen Massstäben sollte man lieber eins nehmen, das für 20A
> beworben wird.

Ich habe mal einfach schnell gesucht- würde so eins hier gehen: 
https://www.reichelt.de/tischnetzteil-60-w-12-v-5-a-vt-3239-p215628.html?PROVID=2788&gclid=Cj0KCQiAheXiBRD-ARIsAODSpWOKzbyvW9FaLxwuNzer76WXcFDVaNvM_UGmQKMT4qC0Mg7F47uw6iEaAkGQEALw_wcB&&r=1 
?

von Stefan F. (Gast)


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> Die Teile sehen eigentlich nicht so gefährlich aus
Fliegenpilze sehen auch harmlos aus.

von Stefan F. (Gast)


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Ness schrieb:
> Ich habe mal einfach schnell gesucht- würde so eins hier gehen

Ich sehe keinen Sinn darin, Dir Bauteile zu empfehlen, mit denen du 
nicht umgehen kannst. Deswegen antworte ich darauf nicht.

Wenn 10A gebraucht werden und 9A zu wenig sind und 12A empfohlen werden, 
dann sind 5A .........

Lerne die Grundlagen, danach kannst du deine Frage selbst beantworten.

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Ness schrieb:
> Ich habe mal einfach schnell gesucht- würde so eins hier gehen:
> 
https://www.reichelt.de/tischnetzteil-60-w-12-v-5-a-vt-3239-p215628.html?PROVID=2788&gclid=Cj0KCQiAheXiBRD-ARIsAODSpWOKzbyvW9FaLxwuNzer76WXcFDVaNvM_UGmQKMT4qC0Mg7F47uw6iEaAkGQEALw_wcB&&r=1
> ?

Das sind 12V. Damit bekommst du das Netzteil nicht kaputt, aber deine 
LEDs.


Strom hat den Nachteil, dass man ihn nicht sieht. Und wenn man ihn 
spürt, kann es schon zu spät sein.

Wende dich an jemanden, der Ahnung von Elektronik hat. Er sollte binnen 
kürzester Zeit die notwendigen Komponenten finden und verwenden können.

von Ness (Gast)


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@Sebastian R. Und mit der Wärme??? Als ob... Dann würden die es hier 
nicht so einfach anbieten: https://www.adafruit.com/product/658. Mehr 
muss man nicht machen.

von Stefan F. (Gast)


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Ness schrieb:
> https://www.adafruit.com/product/658

Was habe ich Dir zu chinesischen Massstäben geschrieben?

Tu Dir selbst einen Gefallen und breche dein Vorhaben an dieser Stelle 
ab. Das ist ein Fass ohne Boden, Dir fehlt viel mehr, als die richtigen 
Produkte.

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Ness schrieb:
> @Sebastian R. Und mit der Wärme??? Als ob... Dann würden die es hier
> nicht so einfach anbieten: https://www.adafruit.com/product/658. Mehr
> muss man nicht machen.

Das Netzteil hat 5V und würde gerade so gehen. Ist aber auch nicht das 
Gelbe vom Ei.

Was auch immer das mit Wärme zu tun hat. Aber 9A bekommt man eben nicht 
durch zwei dünne Kupferstreifen.

: Bearbeitet durch User
von Joachim B. (jar)


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Sebastian R. schrieb:
> Das Netzteil hat 5V und würde gerade so gehen. Ist aber auch nicht das
> Gelbe vom Ei.

zumal DC Stecker dieser Art eben nicht bis 10A spezifiziert sind!

Das ist schon mal bewusste Schönrede, die 10A mögen ja eine Weile gehen, 
aber bei welchem Spannungsabfall?

von Ness (Gast)


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Okay, könnt ihr mir dann noch bitte einfach einen Steckplan geben? 
Einfach so?

von Markus M. (adrock)


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Der Streifen wird auch mit einem 9A Netzteil funktionieren, ABER Du 
musst Dir bewusst sein, dass es Probleme geben kann wenn Du alle LEDs 
auf maximaler Leistung betreibst - sprich R, G und B auf maximum (=255, 
helles weiss).

Aus Erfahrung kann ich sagen, dass das in den allerwenigsten Fällen 
wirklich notwendig ist, die LEDs sind auch so schon recht hell. Die 
Unterschiede am oberen Ende der Leistung sind auch nicht mehr so groß, 
hängt mit der Empfindlichkeit des Auges zusammen.

D.h. wenn Du Dir z.B. 80% als Limit setzt, wird der Streifen max. 0,048A 
* 144 = 7A aufnehmen.

Es wäre dann sinnvoll, wenn Du das gleich auf der untersten 
Softwareebene begrenzt, um zu verhindern dass bei einem Programmfehler 
Dein Netzteil überlastet wird.

Einspeisung an beiden Seiten mit wird aber Pflicht sein, sonst wird der 
Spannungsabfall zu groß werden. Wie dick das Kabel sein muss, hängt auch 
von der Länge ab. Bei 1m-2m könnten noch so 2mm² Querschnitt ausreichen.

Leider wird das Netzteil ein Problem werden, da die gängigen Netzteile 
nur max. um die 5A liefern können. D.h. Du müsstest dann Deine max. 
Leistung schon auf 50% reduzieren. Aber selbst das ist noch gut hell.

Zum Pegelwandler:

Den sollte man auf jeden Fall einbauen, sonst ärgert man sich warum 
nichts funktioniert oder es unzuverlässig funktioniert. Im einfachsten 
Fall kann das ein IC aus der 74HCT Serie sein, z.B. ein 74HCT04. Gibt es 
auch steckbar in einem DIP Gehäuse.

von Markus M. (adrock)


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Ach und was die Schaltung angeht, hier mal ein Beispiel mit einem 
74HCT125 als Levelshifter:

https://github.com/ntalekt/FauxMoESP_WS2812/blob/master/FauxMoESP_WS2812.png

Die Spannungsversorgung dürtfe soweit klar sein.

Von der NodeMCU wird der Ausgang D4 (welches auch ein serieller Ausgang 
TXD1 ist) an den Eingang (Pin 2) des 74HCT125 angeschlossen. Der Ausgang 
der 74HCT125 (Pin 3) geht dann zum LED-Streifen zum Dateneingang.

Es empfiehlt sich noch einen 330 Ohm Widerstand in die Datenleitung 
zwischen den 74HCT125 und den Streifen zu schalten. Wenn Du das nicht 
tust, kann die erste LED des Streifens sterben falls mal die 
Spannungsversorgung zum Streifen unterbrochen wird.

Pin 1 des 74HCT125 wird fest auf Masse gelegt um den Ausgang zu 
aktivieren. Pin 7 wird an Masse angeschlossen und Pin 14 an die 5V 
Versorgungsspannung.

von Spaßverderber (Gast)


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Markus M. schrieb:
> Ach und was die Schaltung angeht, hier mal ein Beispiel mit einem
> 74HCT125 als Levelshifter:

Was auch geht: WS2812B als Levelshifter.

Einfach noch ein Einzel-Pixel vor dem String einschleifen, das über eine 
Diode aus dem String-VCC versorgen.
Das erste Pixel hat dann eine VCC von (je nach Diode & Helligkeit) 4.5V, 
akzeptiert die 3.3V-Level vom ESP klaglos und gibt am Ausgang das Signal 
mit schönen 4.5V-Leveln weiter.

Markus M. schrieb:
> Es empfiehlt sich noch einen 330 Ohm Widerstand in die Datenleitung

Und/oder: noch eine 1N4148 am ersten Pixel zw. Data-IN und VCC. Geht als 
SMD direkt auf die String-Lötpads und verhindert Din>VCC...

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Ness schrieb:
> Okay, könnt ihr mir dann noch bitte einfach einen Steckplan geben?
> Einfach so?
1
NodeMCU -> Pegelwandler -> Widerstand -> Strip <+
2
                                        ^       | 
3
                                        |       |
4
                              Netzteil mit genug Strom

Notwendige Pinbelegungen findest du in der Dokumentation deines 
Projektes und der Pegelwandlerplatine.


Markus M. schrieb:
> Leider wird das Netzteil ein Problem werden, da die gängigen Netzteile
> nur max. um die 5A liefern können. D.h. Du müsstest dann Deine max.
> Leistung schon auf 50% reduzieren. Aber selbst das ist noch gut hell.

Naja. Nein.

Die LEDs werden mit PWM gedimmt, das heißt, im Mittel sinkt damit der 
Strom, aber die Spitzenströme sind immer noch 9A. Die Regelung vom NT 
mag das bestimmt auch nicht ewig.

Und wenn die Software oder die Hardware einen Fehler haben und alle LEDs 
auf volle Möhre an gehen, dann hat man hinterher auch nur einen Haufen 
Elektroschrott.

Um ein ausreichend dimensioniertes Netzteil kommt man nicht umher.

: Bearbeitet durch User
von Markus M. (adrock)


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Sebastian R. schrieb:
> Markus M. schrieb:
>> Leider wird das Netzteil ein Problem werden, da die gängigen Netzteile
>> nur max. um die 5A liefern können. D.h. Du müsstest dann Deine max.
>> Leistung schon auf 50% reduzieren. Aber selbst das ist noch gut hell.
>
> Naja. Nein.
>
> Die LEDs werden mit PWM gedimmt, das heißt, im Mittel sinkt damit der
> Strom, aber die Spitzenströme sind immer noch 9A. Die Regelung vom NT
> mag das bestimmt auch nicht ewig.

Stimmt, da hast Du leider Recht, mein Denkfehler. Es wird trotzdem zu 
Peaks kommen, da bräuchte man schon einen ziemlich dicken Kondensator.

Also an den TO: Du benötigst ein brauchbares Netzteil. Wahrscheinlich 
wird eines dieser Chinateile welches als 5V / 10A verkauft wird halbwegs 
funktionieren. Aber die Bewertungen z.B. auf Amazon zu den Dingern sind 
nicht allzu gut. Allerdings sehe ich keine einfache Alternative. Du 
könntest auch ein 12V / 6A Netzteil nehmen und dann mit einem DC-DC 
Wandler von 12V auf 5V umwandeln. Ist aber natürlich noch mehr Aufwand.

von Ness (Gast)


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@Sebastian R. Vielen Dank für deine Hilfe und für deine Hinweise, Danke 
:)

von Ness (Gast)


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Du natürlich auch, Markus

von Paul G. (paul_g210) Benutzerseite


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Stefanus F. schrieb:
>> Die Teile sehen eigentlich nicht so gefährlich aus
> Fliegenpilze sehen auch harmlos aus.

Deshalb haben die auch lauter weiße Punkte auf einem signalrotem 
Grund...

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