Led streifen mit 5V versorgen, signal aber nur 3,3V

Marcel schrieb:
> Wenn jetzt aus dem atmega-pin das LED-Signal auch nur 3,3V beträgt,
> funktioniert das?

Nein, das funktioniert nicht zuverlässig. Du brauchst einen Pegelwandler 
oder musst auf 4V erhöhen.

uln2003a?

none schrieb:
> uln2003a

Das ist ein Leistungstreiber mit Open-Kollktor-Darlington Ausgängen. 
Außerdem invertiert er das Signal.

Der ist völlig ungeeignet.

Marcel schrieb:
> Der LED-streifen wird weiterhin mit den 5V versorgt.
>
> Wenn jetzt aus dem atmega-pin das LED-Signal auch nur 3,3V beträgt,
> funktioniert das?

Versorgungsspannung des LED-Streifens und Ansteuersignal sind nicht 
voneinander abhängig. Zwischen ATmega und LEDs muss normalerweise 
irgendein Treiber sitzen, da so ein LED-Streifen gewöhnlich mehr Strom 
benötigt, als ein ATmega an seinem Pin liefern kann. Von der 
Spezifikation dieses Treibers hängt es ab, ob du den direkt mit den 3.3V 
des ATmega ansteuern kannst.
Ohne ein paar mehr Fakten zu deinem LED-Streifen und dessen Treiber ist 
das hier reine Kaffeesatzleserei.

sorry, habe den WS2812 überlesen.
Im Datenblatt sind die Pegelanforderungen für das Eingangssignal 
angegeben:

Input voltage level
V_IH > 0.7 VDD (=0.7 * 5V)
V_IL < 0.3 VDD (=0.3 * 5V)

Marcel schrieb:
> Wenn jetzt aus dem atmega-pin das LED-Signal auch nur 3,3V beträgt,
> funktioniert das?

Deine Frage muss besser heißen: Steht der Hersteller dafür gerade, dass 
es unter allen Betriebbedingungen funktioniert?

Und da 0.7 * 5V = 3.5V < 3.3V lautet die Antwort NEIN.
Du kannst Glück haben, dass es eventuell manchmal noch geht, aber mehr 
nicht.

tja da haben wir wieder die Thematik Theorie/Datenblatt und Realität.

Bei mir laufen 12m SK6812 mit einem ESP8266 als Signslgeber während die 
Stripes und der ESP direkt am 5V Netzteil hängen und das Steuersignal 
eben vom ESP kommt.

Läuft seit 2 Jahren störungsfrei und vollkommen normal.

Das war schon x-mal ein Thema hier im Forum, mit vielfältigen 
Lösungsvorschlägen.
Einer z.B. ist, eine einzelne WS2812 vor den Strang zu schalten, die 
aber von den 5V über eine Diode zu versorgen, so dass sie statt 5V nur 
mit 4.3V versorgt wird. Es kann auch die erste im Strang sein, deren VCC 
man vom Rest abtrennt und die Diode in die VCC-Leitung von der zweiten 
zur ersten LED legt. 5V VCC wird dann an der zweiten LED eingespeist.
Die kommt dann mit dem 3.3V Logiksignal klar und liefert selber 4.3V 
Logikpegel ab. Das wiederum reicht der zweiten LED und die liefert dann 
eh die 5V Pegel ab.

(Auch wenn dann die erste außerhalb der Spec betrieben wird: ein Versuch 
zeigte, dass so ein Strang auch noch unterhalb von 3V VCC funktioniert.)

Frank K. schrieb:
> Für solche Zwecke gibts Bausteine wie den 74LVC1T45. 5V an
> VCCA(1), 3.3V
> an VCCB(6), GND an GND(2), AVR Signal an B(4) rein, mit 5V Pegel an A(3)
> raus, DIR(5) auf GND.
>
> http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74lvc1t45.pdf
>
> fchk

Korrekt, aber es geht in diesem Fall einfacher, ein beliebiges 75HCT... 
Gatter reicht (nicht 74HC!).

Grund: Die erkennen ab 2V HIGH auch bei 5V, damit kann man auch bei 
5V-Versorgung mit 3V3 hineinfahren.

Möglich wäre ein 74HCT1G125:
http://www.farnell.com/datasheets/1245564.pdf

HildeK schrieb:
> Das war schon x-mal ein Thema hier im Forum, mit vielfältigen
> Lösungsvorschlägen.
> Einer z.B. ist, eine einzelne WS2812 vor den Strang zu schalten, die
> aber von den 5V über eine Diode zu versorgen, so dass sie statt 5V nur
> mit 4.3V versorgt wird. Es kann auch die erste im Strang sein, deren VCC
> man vom Rest abtrennt und die Diode in die VCC-Leitung von der zweiten
> zur ersten LED legt. 5V VCC wird dann an der zweiten LED eingespeist.
> Die kommt dann mit dem 3.3V Logiksignal klar und liefert selber 4.3V
> Logikpegel ab. Das wiederum reicht der zweiten LED und die liefert dann
> eh die 5V Pegel ab.
>
> (Auch wenn dann die erste außerhalb der Spec betrieben wird: ein Versuch
> zeigte, dass so ein Strang auch noch unterhalb von 3V VCC funktioniert.)

Oida...
Wer sowas baut, ist ein Makerpfuscher und hat keine Ahnung von 
Elektronik.

Michael B. schrieb:
> Du kannst das Ausgangssignal des ATmega mit einem Widerstand (z.B. 4k7)
> von 3.3V auf 4V hochziehen.

Ganz toll, damit betreibt man den Mikrocontroller außerhalb seiner 
Spezifikation. Er darf dabei so kaputt gehen, ohne dass du dich 
beschweren kannst.

Außerdem erwarte ich schlechte Flanken. Für solche schäbigen Workarounds 
ist die Übertragungsrate viel zu hoch.

Name: schrieb:
> Oida...
> Wer sowas baut, ist ein Makerpfuscher und hat keine Ahnung von
> Elektronik.

Wenn du namenloser Gast das sagst, dann wird es schon stimmen ...

Michael B. schrieb:
> aber:
> Du kannst das Ausgangssignal des ATmega mit einem Widerstand (z.B. 4k7
> ...
> von 3.3V auf 4V hochziehen.
Das ist sicher eine sehr bequeme Möglichkeit, den Signalpegel in den 
spezifizierten Bereich zu ziehen ?

Joachim S. schrieb:
> man ist auf der sicheren Seite, weil man die
> Spezifikation einhält,

Ja, du hasst recht: ich hatte für die untere Grenze für VCC 4.5V im 
Hinterkopf, tatsächlich sind es aber nur 3.5V.
Also, alles grün, man ist in Spec und die Variante ist die Einfachste!

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Ganz toll, damit betreibt man den Mikrocontroller außerhalb seiner
> Spezifikation. Er darf dabei so kaputt gehen, ohne dass du dich
> beschweren kannst.

Wegen 250µA durch die Schutzdiode geht da gar nichts kaputt.

Wer die Innenschaltung des GPIO vom µC verstanden hat, der darf das.
Selbst Atmel schlägt das in einer AppNote vor - ich such sich jetzt aber 
nicht raus.

Wolfgang schrieb:

> Wegen 250µA durch die Schutzdiode geht da gar nichts kaputt.

Sehr wahrscheinlich nicht, insofern hast du Recht. Es ist halt nur 
leider nicht spezifiziert...

> Selbst Atmel schlägt das in einer AppNote vor - ich such sich jetzt aber
> nicht raus.

Mach' mal bitte...

Ich hantiere jetzt nämlich seit 15 Jahren mit den Teilen. Ich habe in 
der ganzen Zeit NICHTS gefunden, wo Atmel irgendwas zur 
Strombelastbarkeit der Schutzdioden garantiert, dafür aber in JEDEM DB 
Spannungsbegrenzungen, die nahelegen, dass man die Schutzdioden wohl 
möglichst nicht in den leitenden Zustand bringen sollte, zumindest 
jedenfalls nicht dauerhaft...

c-hater schrieb:
> Mach' mal bitte...
Das ist die AppNote "AVR182: Zero Cross Detector"
Da schicken sie allerdings Netzspannung über einen Widerstand auf den 
GPIO
http://ww1.microchip.com/downloads/en/Appnotes/Atmel-2508-Zero-Cross-Detector_ApplicationNote_AVR182.pdf

HildeK schrieb:
> Wenn du namenloser Gast das sagst, dann wird es schon stimmen ...

Ganz unrecht hat er nicht. Ich bin bei dem Thread hier immer wieder 
erstaunt wie viel Energie in halbgare Lösungen investiert wird. Obwohl 
es doch so schöne fertige und preiswerte Lösungen wie die 74LVC.. gibt!

Andre schrieb:
> Ich bin bei dem Thread hier immer wieder
> erstaunt wie viel Energie in halbgare Lösungen investiert wird.
Was ist an eine (Schutz)-Diode und einem Pull-up Widerstand halbgar?

Ok, das hat jetzt mit Mikrocontroller oder digitaler Elektronik nicht 
direkt etwas zu tun, aber ein bisschen Kennnisse in Analogelektronik 
können manch aufwändigeres Transistorgrab (74LVC..) als übertrieben 
erscheinen lassen.

c-hater schrieb:
> Ich habe in
> der ganzen Zeit NICHTS gefunden, wo Atmel irgendwas zur
> Strombelastbarkeit der Schutzdioden garantiert, dafür aber in JEDEM DB
> Spannungsbegrenzungen, die nahelegen, dass man die Schutzdioden wohl
> möglichst nicht in den leitenden Zustand bringen sollte, zumindest
> jedenfalls nicht dauerhaft...

Für eine *Spannu#ng* ist das klar, einen Strom konnte man angeben und 
einen Maximalwert wäre auch feststellbar von denen.

Xilinx (klar, ist hier nicht in der Diskussion) hat mal für den Betrieb 
eines 1.8V-Eingangs an 3.3V eine Beispielschaltung angegeben. Der Strom 
war ca. 10mA ...

Wolfgang schrieb:

> 
http://ww1.microchip.com/downloads/en/Appnotes/Atmel-2508-Zero-Cross-Detector_ApplicationNote_AVR182.pdf

Danke, da steht doch tatsächlich ein ganzer Satz drin, wo sie irgendwas 
spezifizieren:

> The series resistor can also be modified to make the detection closer but
> note that the maximum current
> through the AVR’s clamping diode should not be higher than 1mA.

Ich frage mich, warum dieser Wert dann nicht einfach auch in den 
Datenblättern steht. Das ist doch was, worauf man in vielen Anwendungen 
aufbauen könnte. Das sollte also im DB stehen.

c-hater schrieb:
> Ich frage mich, warum dieser Wert dann nicht einfach auch in den
> Datenblättern steht. Das ist doch was, worauf man in vielen Anwendungen
> aufbauen könnte.

Ja ist schade. Vielleicht wollen sie sich dort künftige Änderungen offen 
halten.

c-hater schrieb:
> Das sollte also im DB stehen.
Sehe ich auch so.

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Vielleicht wollen sie sich dort künftige Änderungen offen halten.
Mit der Angabe eines garantierten, offiziell zulässigen Maximalwertes 
von z.B. 1mA würden sie sich IMHO nicht weh tun.

Joachim S. schrieb:
> Name: schrieb:
>> Wer sowas baut, ist ein Makerpfuscher und hat keine Ahnung von
>> Elektronik.
>
> Das habe ich sinngemäss schon mehrfach gelesen. Leider aber noch nie
> gepaart mit einer guten Begründung.

Man verheizt viele Watt in einer Diode, wenn man auch einen 
Pegelshiftern nehmen kann, der mit wenigen µW zurechtkommt?

Bei längeren Stripes kommt da schon einiges zusammen an Verlusten. Wenn 
du 5A hast, sind das mindestens 3,5W.
Allein der Kühler für die Diode ist teurer als ein Pegelshifter.

Dazu verbrennt man Spannung, die man speziell bei längeren Stripes schon 
mal gebrauchen kann. Die LED ganz hinten bekommen nämlich durch den 
Spannungsabfall weniger Spannung ab als die vorn, und umso weniger man 
hineinlässt, umso eher bekommt man hinten raus Probleme.

Blumpf schrieb:
> Bei längeren Stripes kommt da schon einiges zusammen an Verlusten. Wenn
> du 5A hast, sind das mindestens 3,5W.
> Allein der Kühler für die Diode ist teurer als ein Pegelshifter.

Warum sollte eine einzige WS2812 einer zum Absenken der VDD 
vorgeschalteten Diode einen Strom von 5A ab verlagen.
Du hast das Prinzip noch nicht verstanden.

Blumpf schrieb:
> Bei längeren Stripes kommt da schon einiges zusammen an Verlusten. Wenn
> du 5A hast, sind das mindestens 3,5W.

Wenn du 5A hast, ja.
Eine WS2812 hat aber maximal 60mA, mit 0.7V Flussspannung sind das 
gerade mal 42mW. Und du musst ja nur die erste LED in der Kette mit 
etwas weniger Spannung versorgen.  Das ist verkraftbar, spezielle wenn 
man den minimalen Aufwand dafür in Betracht zieht.

Jens G. schrieb:

> Und ich dachte, CMOS-Gegentaktendstufen (welche es ja sicherlich beim
> ATmega sind) lassen sich nicht einfach durch einen hochohmigen Pullup
> verscheißern.

Naja, es sind im Prinzip natürlich PushPull-Ausgänge, man kann sie aber 
auch als OpenDrain verwenden. Der Trick ist einfach: statt auf "aktiv 
High" schaltet man sie auf "Eingang".

Der OpenDrain-Ausgang wird also insgesamt so realisiert:

PORTXn auf Low initialisieren (nach Reset nichtmal nötig, da das der 
default-Wert ist) und dann nur noch mit DDXn hantieren. 1="Aktiv low"; 
0="high Z". Es ist im zweiten Fall also nur noch der (externe) Pullup 
wirksam.

Dass die Sache bezogen auf das DDXn-Bit invertiert ist, ist kein 
Problem, muss man halt bloß dran denken und entsprechend programmieren.

Blöd ist eher, dass viele Peripherie-Einheiten zwar PORTXn "übernehmen" 
können, um ihre Ausgaben zu tätigen, aber nicht DDXn. Sprich: Dieser 
Trick geht nur für Bit-Banging.

Einige wenige Peripherie-Einheiten haben allerdings auch direkte 
Unterstützung für OpenDrain-Funktionalität eingebaut. TWI und USI (im 
TWI-Mode).

Die Open drain Pins findet man wenn man einen Taster anschließt und sich 
wundert warum der nicht funktioniert:)

Wolfgang schrieb:
> Was ist an eine (Schutz)-Diode und einem Pull-up Widerstand halbgar?

Spontan fallen mir zwei Dinge ein: Man muss es im Programm 
berücksichtigen und den Pin statt auf High, auf Eingang konfigurieren. 
Damit funktionieren alle "schönen" Ansteuerungen über DMA & Timer nicht 
mehr.

Außerdem versaust du dir mit einem Pull-Up die Anstiegszeit. Das mag 
funktionieren, aber wenn zwischen Controller & LEDs mal 30cm Kabel 
liegen kann es dir auf die Füße fallen.

Wie gesagt, ich empfinde das als halbgar. Auch als Hobbyist kann man 
solide designen. Also im Fall LED Controller, einen sauberen 
Datenausgang mit Pegelwandler bauen. Gerne mit kleinem Serienwiderstand 
gegen Reflektionen und ner simplen Schutzdiode. Das kostet in den 
Bastler-Stückzahlen "nichts" und man bekommt ein Produkt dass sogar 
langlebiger als kommerzieller Kram ist.
Aber vielleicht habe ich ans "basteln" auch einfach andere Ansprüche.

Andre schrieb:
> Damit funktionieren alle "schönen" Ansteuerungen über DMA & Timer nicht
> mehr.

Die Einschränkung auf Grund von nicht funktionierender Ansteuerung per 
DMA kann ein ATmega verschmerzen ;-)