Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schutzplatinen für ws2812b


von Febru F. (Firma: google) (febru) Flattr this


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Hallo,


ich als blutiger Anfänger möchte gerne mein erstes Projekt mit meinen 
ws2812b Streifen umsetzen. Ich habe gelesen, dass die ersten Leds sehr 
empfindlich sind, was Spannungsspitzen angeht.

Ich habe daher die Schutzplatinen von LED-Studien gefunden: 
https://shop.led-studien.de/de…/sonstiges/ws2812-protect

Die werden aber, bei über 10mal neu einspeisen relativ kostspielig. Hat 
hier jemand eine alternative Idee?

Ich betreibe die Streifen mit dem Diamex Controller: 
https://www.amazon.de/gp/produ…tle_o00_s00?ie=UTF8&psc=1

Daher kommt sowas, wie ich es bei Arduino häufig gemacht wird, mit 
Steckbrett eher weniger in Frage. Ich würde da gerne was haben, was ich 
als blutiger Anfänger auch direkt einbauen kann.
Ich habe mir überlegt einen Widerstand mit 270 Ohm direkt vor dem 
Streifenstück, in die Datenleitung zu legen/löten.
Kann ich das so machen, oder habe ich da was komplett falsch verstanden?


Vielen Dank für eure Hilfe


Gruß

Febru

: Verschoben durch Moderator
von Erna (Gast)


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Woher vermutest du die Spannungsspitzen?

von Markus M. (adrock)


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Ich habe mir mal diese Platine angesehen.

Zuerst kommen zwei Dioden:

Eine vom Signal nach Masse in Sperrichtung -> Verhindert negativere 
Spannungen als ca. 0.7V am Eingang

Eine vom Signal nach +5V in Flussrichtung -> Verhindert Spannungen > ca. 
5.7V.

Und dann eben noch der 270 Ohm Widerstand in Reihe. Der verhindert 
zusätzlich ein "durchbrennen" der ersten LED falls die 
Versorgungsspannung der LEDs ausfällt.

Ohne diese Schutzschaltung könnte bei einem Ausfall der LED 
Versorgungsspannung die ersten LED über die Signalleitung zuviel Strom 
aufnehmen und sich dann verabschieden.

Ich denke die 270 Ohm in Reihe sind tatsächlich sinnvoll, den Rest kann 
man sich wohl auch sparen wenn man halbwegs achtsam ist wie man das 
ganze anschließt.

von Febru F. (Firma: google) (febru) Flattr this


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Danke für die schnelle und ausführliche Antwort.
Dann werde ich das so machen, mit den 270 Ohm.

Aber was meinst du genau mit ,,den Rest kann
man sich wohl auch sparen wenn man halbwegs achtsam ist wie man das
ganze anschließt."?
Einfach alles anschließen. Netzteil am Controller und am Streifen und 
dann das Netzteil einstecken, oder? Sonst muss ich doch dort nichts 
beachten oder sehe ich das falsch?

Danke für die Antwort.

von Markus M. (adrock)


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Ja, ich meinte damit nichts verpolen etc. Aber dagegen dürften die 
Dioden auf der Schutzplatine auch nicht helfen, höchstens mit 
Rauchzeichen :-)

von Febru F. (Firma: google) (febru) Flattr this


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Das stimmt :D
Rein theoretisch reicht es doch, wenn ich einen Widerstand vor dem 
ersten Streifen schalte, wo soll denn da die Spannungsspitze herkommen.
Oder brauche ich auch einen, zwischen 2 Streifen, auf der Datenleitung, 
wenn ich dort die Spannung nur frisch einspeise, aber die Datenleitung 
durchziehe?

von Teo (Gast)


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Felix B. schrieb:
> zwischen 2 Streifen, auf der Datenleitung,
> wenn ich dort die Spannung nur frisch einspeise,

Nein, nur wenn du die Daten dort frisch einspeist....
Ansonsten gibt die LED, an der die Spannung am Datenpin ansteht, nicht 
weiter. Es geht also wenn, nur immer die erste LED kaputt.

von Markus M. (adrock)


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Felix B. schrieb:

> Rein theoretisch reicht es doch, wenn ich einen Widerstand vor dem
> ersten Streifen schalte, wo soll denn da die Spannungsspitze herkommen.

Richtig.

> Oder brauche ich auch einen, zwischen 2 Streifen, auf der Datenleitung,
> wenn ich dort die Spannung nur frisch einspeise, aber die Datenleitung
> durchziehe?

Problematisch wäre es, wenn Du die Masse der zwei Streifen nicht 
verbinden würdest. Das wirst Du doch aber tun? Es gab hier schon diverse 
Diskussionen darüber, wie man WS2812x Streifen am besten mit mehreren 
Einspeisungen versorgt um den zwangsläufig auftretenden Spannungsabfall 
möglichst gleichmäßig zu halten und so Problemen und allzu starken 
Abweichungen in der Helligkeit vorzubeugen.

So wie hier würde ich es NICHT machen:

https://www.xgadget.de/anleitung/ws2812b-maximale-laenge-stromversorgung/

Warum? Weil auch auf der Masseleitung des Streifens ein Spannungsabfall 
auftritt, der schlimmstenfalls die Masse der letzten LED soweit anhebt, 
dass der folgende Streifen (der mit einer "frischen" Masse versorgt 
wird) das Potential falsch erkennt, auf jeden Fall wird der Ausgang - 
bezogen auf das saubere Massesignal - sehr verrauscht sein, da ja alle 
LEDs PWM machen und dementsprechend der Spannungsabfall auf der Masse 
auch entsprechende Spitzen ausweist.

Hier wurden Probleme schonmal diskutiert:

Beitrag "Fehlfarben in der LED Installation"

Wieviele Streifen mit wievielen LEDs jeweils willst Du denn aufbauen?

Gruß
Markus

von Joachim B. (jar)


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Markus M. schrieb:
> Eine vom Signal nach Masse in Sperrichtung -> Verhindert negativere
> Spannungen als ca. 0.7V am Eingang

und wer Schottky BAT42 nimmt drückt den offset auf ca. 0,3V, Si Dioden 
können auch mal 1V haben

von Febru F. (Firma: google) (febru) Flattr this


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Also sollte ich die Masse der beiden Streifen noch verbinden?
Ehrlich gesagt wollte ich es genau so machen, wie es das Bild bei dem 
Link zeigt.
Ich will die Led Streifen in zwei Richtungen verlegen. Die Datenleitung 
spalte ich auf. Die beiden Seiten sollen identisch lang sein und 
identisch viele Leds haben, sonst bekomme ich dann ja auch Probleme.
Jede Seite soll von einem 150W 5V Netzteil betrieben werden. Jedes 
Netzteil hat zwei DC Ausgänge.

Ich lade mal ein Bild hoch, das verdeutlicht es glaube ich besser, wie 
ich es mir gedacht habe.
Ich hoffe das ist nicht komplett falsch und achtet bitte nicht auf 
formale Punkte, was Schaltpläne oder ähnliches angeht. Das habe ich mir 
so als Laie gedacht.

Zur Erklärung:
- die pinken Streifen sollen die ws2812b mit 60led/m (18W/m) darstellen
- die grauen Streifen sollen die ws2812b mit 30led/m (9W/m) darstellen
- die cm Angaben in den Streifen sind die optimalen Werte, je nachdem 
wie
  sie dann liegen, wird auf volle 10cm auf- oder abgerundet
- die grüne Leitung soll die Datenleitung sein, und die schwachen grünen
  Pfeile die Datenrichtung zeigen
- Die Zahlen 1-10 stehen für die Anschlüsse mit -V (habe die 
Verbindungen
  aufgrund der Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet)
- Die Zahlen mit 1*-10* stehen für die Anschlüsse mit +V
- Der schwarze Kasten, am Anfnag der Datenleitung soll der Widerstand 
sein
- WK... steht dafür, dass ich hier Wago-Klemmen nutzen will
- Die Verbindung vom ersten Netzteil (N1) zum Controller war schlecht
  gezeichnet, ich hoffe man erkennt, wie ich es verbinden will
- Die cm und Querschnittsangaben sind nur für mich, damit ich weiß wie
  viele Kabel und welche ich brauche

Nochmals vielen Dank für die ausführliche Erklärung und Hilfe!

von Febru F. (Firma: google) (febru) Flattr this


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Hallo Markus,

ich habe mir den Thread mal angeschaut, konnte aber ehrlich geasagt 
nicht so extrem viel mitnehmen.
Ich soll also die Masseleitung der ganzen Streifen verbinden und 
zusätzlich die Masse noch mit einspeisen?
Also sprich ich soll nicht nur die Datenleitung, sondern auch die 
Masseleitung durchziehen? Speise aber ganz normal die Spannung ein.
Somit sind bei mir dann, am neuen Streifen, 2 Kabel an GND gelötet, die 
Datenleitung durchgezogen und +5V aber immer neu eingespeist?

Beitrag #6603831 wurde vom Autor gelöscht.
von Markus M. (adrock)


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Okay, also rechnen wir erstmal die ungefähre Summe der LEDs pro Seite:

(0,86+1,42)*60 = 137
(1,52+0,37+1,9+1,54)*30 = 160

Also ~300 LEDs/Seite, macht 18A (90W) pro Seite.

Um eine gleichmäßige Helligkeit zu bekommen, müsste man eigentlich am 
Anfang der Streifen (also dort wo Du auch die Daten einspeist) GND 
("Minus") einspeisen und bei "5*" Vcc ("Plus").

Nun ist allerdings zu befürchten, das bei max. 18A der Spannungsabfall 
über die Gesamtlänge des Streifens zu groß wird. Ideal wäre es, wenn Du 
Deine Anordnung erstmal testen könntest.

Also die Streifen auf die gewünschte Länge bringen und so 
zusammenschalten wie es später sein soll und am Anfang GND und am Ende 
+5V einspeisen. Dann alle LEDs auf max. Helligkeit bei weiß schalten und 
die Spannung am Anfang und Ende messen (wenn Du ein Messgerät hast).

Das Datenblatt sagt das mindestens 3,5V benötigt werden, allerdings kann 
dann schon Deine erste LED auf Dauer leiden wenn das Datensignal vom 
Controller mit 5V kommt.

Ich würde in jedem Fall statt den 270 Ohm eher einen 470 Ohm Widerstand 
nehmen (direkt in die Datenleitung vor der ersten LED) und damit den 
obigen Aufbau mal testen. Wenn alles zur Zufriedenheit funktioniert 
kannst Du es so lassen.

Falls der Spannungsabfall doch zu groß für eine fehlerfreie Funktion 
wird, könnte es etwas tricky werden, hier der Vorschlag aus dem anderen 
Thread:

"Noch ein Tipp zur Leitungsführung, falls es doch unbedingt ein
Streifen sein muss:

Du kannst die Leiterbahnen auf den Streifen verstärken, indem du dicke
Kabel parallel verlegst und alle 10cm mit dem Streifen verbindest. Achte
darauf, dass die Fläche zwischen den Leitungen so klein wie möglich ist,
denn das hat einen direkten Einfluss auf die Abstrahlung
elektromagnetischer Störungen.

Du wärst nicht der erste, der sich mit so einer schicken Beleuchtung
unabsichtlich sämtliche Funknetze blockiert hat."

Allerdings ist das wahrscheínlich nicht ganz einfach zu realisieren. 
Wenn es garnicht anders geht, würde ich an folgenden Stellen einspeisen 
(siehe Grafik, Schwarz=Minus, Rot=Plus), an den gelben Stellen einen 
Widerstand 470 Ohm. Aber wahrscheinlich EMV technisch unschön (siehe 
Zitat oben). In diesem Fall sind die Versorgungsleitungen zwischen den 
Streifen an den Einspeisestellen NICHT zu verbinden.

: Bearbeitet durch User
von Joachim B. (jar)


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Felix B. schrieb:
> Also sollte ich die Masse der beiden Streifen noch verbinden?

Masse(GND) ist -Versorgung und die müssen immer an jeden Stripe!
Masse(GND) wird auch für Daten- und Clock- Signale benötigt vom 
Controller, denn sonst gibt es keinen Bezugspunkt für die Signale!

Sorry ich blicke durch deine Schaltung nicht durch, ich hoffe du kannst 
mit der Erklärung was anfangen.

von Febru F. (Firma: google) (febru) Flattr this


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Alles klar, vielen Dank für eure Hilfe!

von Wolfgang (Gast)


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Felix B. schrieb:
> Einfach alles anschließen. Netzteil am Controller und am Streifen und
> dann das Netzteil einstecken, oder?

Mit dieser Anschlussreihenfolge kann es leicht passieren, dass du schon 
die Bedingung provozierst, die viele LED-Controller am Anfang der Kette 
zum Sterben bringt. Wenn das Netzteil am Controller eingesteckt ist, das 
vom Streifen aber noch nicht und der Controller schon Daten ausgibt, 
liegt die Ausgangsspannung des Controllers (3.3V od. 5V) bereits über 
der maximalen Eingangsspannung des WS2812b (-0.5V ... VDD+0.5V), weil 
VDD noch 0V ist und damit nur -0.5 .. +0.5V am Eingang zulässig sind - 
und schon ist es passiert.

von Wolfgang (Gast)


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Joachim B. schrieb:
> Masse(GND) ist -Versorgung und die müssen immer an jeden Stripe!

Es gibt nicht DIE Masse. Auf jeder Leitung, auf der Strom von den LEDs 
fließt, gibt es einen Spannungsabfall, den man sich bei der Verdrahtung 
bewusst machen muss.
Die Masse vom steuernden µC muss an die Masse des ersten 
LED-Steuerchips.

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