Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik ESP 32 Schaltung


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von KillBill G. (killbill_g)


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Servus,

ich hoffe mal ich bin hier richtig :).
Ich bin momentan dabei ein kleines Projekt mit Arduino und einem ESP32 
(AZ-Delivery DevKit C V4) umzusetzen. Es geht um ein VU-Meter dessen 
Ausgabe über zwei WS2812B LED-Streifen erfolgen soll. Der Input kommt 
über Klinke oder ein Mikro und lässt sich mittels eines Knopfes 
umschalten.

Ich bin Neuling und dementsprechend unfähig, sollte außerhalb meiner 
Frage irgendwas mit der Schaltung nicht in Ordnung sein, bitte melden 
:).

Die beiden LED-Streifen werden jeweils 20-30 LEDs haben (bin mir da noch 
nicht ganz sicher).

Jetzt zu meiner Frage:
Die LED-Streifen werden mit 5 V betrieben und eine einzelne LED braucht 
bis zu 6omA (20mA pro Farbe). Der ESP32 kann zwar 5V  bereitstellen, 
aber nur ca. 500mA-600mA (es stehen leider keine genauen Daten auf dem 
Datenblatt :/). Dementsprechend gehe ich mal davon aus, dass ein 
Netzteil benötigt wird. Wie müsste das dimensioniert werden? Und auf wie 
viele LEDs müsste ich pro Streifen zurückschrauben um auf das Netzteil 
verzichten zu können (Unter 10 LEDs möchte ich eigentlich nicht)? Das 
wäre mir natürlich lieber.

Schon mal im Vorraus vielen Dank und ich wünsche noch eine schöne 
Restwoche.

VG
Nils

von Frank M. (ukw) (Moderator) Benutzerseite


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Du hast alle Zahlen, jetzt muss man doch nur noch rechnen:
1
10 LEDs: 10 x 60 mA = 600mA
2
20 LEDs: 20 x 60 mA = 1,2A
Passe die Rechnung an Deine Vorstellungen an.

P.S.

Wenn Du die LEDs nicht mit maximaler Helligkeit befeuerst, sondern z.B. 
mit max. 128 statt 255 als Wert, reduziert sich die Stromaufnahme auf 
die Hälfte, wobei die LEDs wegen der Kennlinie des menschlichen Auges 
weit heller als "halb hell" erscheinen. Dann könnten die 10 LEDs 
durchaus vom ESP32-Board versorgt werden. Der ES32 braucht natürlich 
auch noch was.

P.P.S

Benutzt Du nur eine Farbe der möglichen 3 (RGB), reduziert sich der 
Stromverbrauch ebenso auf ca. ein Drittel. Keine Ahnung, ob Du die LEDs 
in Weiß erstrahlen lassen möchtest.

: Bearbeitet durch Moderator
von KillBill G. (killbill_g)


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Vielen Dank :). Ein bisschen blöd komme ich mir jetzt schon vor. Ich bin 
irgendwie davon ausgegangen, dass die LEDs in Reihe geschaltet sind. Na 
ja ...

von Frank M. (ukw) (Moderator) Benutzerseite


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KillBill G. schrieb:
> Vielen Dank :). Ein bisschen blöd komme ich mir jetzt schon vor.
> Ich bin irgendwie davon ausgegangen, dass die LEDs in Reihe geschaltet
> sind. Na ja ...

Vom Datentransport her gesehen sind sie in Reihe geschaltet, von der 
Stromversorgung aber parallel.

von KillBill G. (killbill_g)


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Das macht Sinn. Sonst könnte man die ja auch gar nicht kappen. Das kommt 
halt davon wenn man seine eigene Schaltung nicht versteht :D. Vielen 
Dank nochmal.

von fop (Gast)


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A propos Stromversorgung :
Der ESP-32 ist ein Käfer mit 3,3V. 5V vom Taster werden ihm gar nicht 
bekommen.

von fop (Gast)


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Äh und der ESP-32 stellt vermutlich gar keine Energieversogung bereit. 
Sonst müsste da ja irgendwo die Stelle sein, um die Brennstäbe rein zu 
schieben ;-)

Ne, die Platine gibt die 5V weiter, die von der USB-Buchse kommen. Da 
kannst Du dann ein Netzteil mit bis zu ca. 2A anstöpseln.
Auf der Platine ist noch ein Spannungsregler, der für den ESP aus den 5V 
3,3V macht.

von Schlaumaier (Gast)


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fop schrieb:
> A propos Stromversorgung :
> Der ESP-32 ist ein Käfer mit 3,3V. 5V vom Taster werden ihm gar nicht
> bekommen.

Und ich habe schon gedacht ich hätte die 5 Volt Versorgungsleitung für 
den ESP übersehen.

von Schlaumaier (Gast)


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Schlaumaier schrieb:
> Und ich habe schon gedacht ich hätte die 5 Volt Versorgungsleitung für
> den ESP übersehen.

Ich finde sie immer noch nicht.

von Andreas B. (bitverdreher)


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Schlaumaier schrieb:
> Und ich habe schon gedacht ich hätte die 5 Volt Versorgungsleitung für
> den ESP übersehen.
Die dann auf den Spannungsregler geht...

Edit: Jetzt sehe ich was Du meinst: Auf dem Fritzig Schaltplan fehlen 
die 5V Versorgung für den ESP.

: Bearbeitet durch User
von Schlaumaier (Gast)


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Andreas B. schrieb:
> Die dann auf den Spanungsregler geht...

Genau dahin. Vin bei meinen Bezeichnet. Aber ich habe auch einen mit 
USB-Anschluss. Ergo muss der ein Spannungsregler/Wandler an Board haben.

von fop (Gast)


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Ja, auf den Boards ist meist ein Spannungsregler mit drauf. In Deiner 
Zeichnung ist auch einer angedeutet : das schwarze Bauteil zwischen den 
2 orangen mit Strich.

Der hängt zwischen VIN und 3V3. Macht also aus der Spannung an der USB 
Buchse 3,3V. Aber halt nur an seinem Ausgang. Willst Du andere Signale 
an Deinen ESP anschliessen, so sollten die sich potentialmässig zwischen 
GND und 3V3 bewegen.

Es gibt zwar 3,3V-Mikrocontroller mit 5V-toleranten I/O-Pins, aber der 
ESP32 gehört IMHO nicht dazu.

Genau genommen solltest Du auch die Signale vom Mikro und der 
Klinkenbuchse entsprechend aufbereiten. Sonst hast Du ein Potential 
unter GND am Eingang.

von KillBill G. (killbill_g)


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Ich füge mal Bilder bei woher ich meine Informationen ziehe.

Der Arduino Uno aus dem Beispiel läuft tatsächlich mit 5V und nicht 
3,3V, das war mir nicht bewusst.
Was würdest du jetzt empfehlen? Die LEDs brauchen nunmal 5V, ich bin 
gerade von den vielen Antworten etwas verwirrt.

Der ESP32 hat ja auch einen 5V Pin.

: Bearbeitet durch User
von fop (Gast)


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Was empfehle ich ?
Nimm ruhig ein 5V Netzteil. Ob Du es an der USB-Buchse oder am 
Steckbrett anschliesst sollte egal sein.

Zum Taster : normalerweise nimmt man einen Widerstand nach 
Versorgungsspannung (Pull Up) und zieht den Eingangspin mit dem Taster 
nach Masse (GND) wenn jemand drückt. Egal, Hauptsache, Du verwendest 
hier die 3,3V statt der 5V.

Die WS2812B werden mit 5V versorgt. Das bleibt so. Vermutlich kommt die 
erste LED mit dem niedrigeren HIGH-Pegel einfach so klar. Wenn nicht, 
kannst Du probieren, die 470 Ohm Widerstände gegen welche mit weniger 
Widerstand ersetzen.

Die Analogeingänge könntest Du jeweils mit einem Kondensator von 100nF 
in Reihe und zwei gleich großen Widerständen, sagen wir mal so 47k Ohm 
um 3,3V/2 tanzen lassen. Die Schaltung brauchst Du zweimal, einmal für 
den Mikrofoneingang und einmal für den Klinkeneingang.

von KillBill G. (killbill_g)


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Nochmal vielen Dank, dass du dir hier so bereitwillig Zeit nimmst und 
dich von mir ausquetschen lässt.
Ich habe die Schaltung nochmal ein wenig angepasst.
Bist du dir sicher, das die beschriebenen Input Schaltungen nötig sind?. 
Ein Bekannter von mir hat mal ein ähnliches Projekt gemacht (zumindest 
die selben Inputs) und er hatte das Mikro und die Buchse ohne 
Widerstände und Kondensatoren verkabelt, hat auch funktioniert. Ich habe 
die passenden teile dazu gerade leider nicht zur Hand und müsste die 
erst bestellen.
Ich hänge seine Schaltung mal an.

VG
Nils

von Schlaumaier (Gast)


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KillBill G. schrieb:
> Ich habe die Schaltung nochmal ein wenig angepasst.

Sie ist aber immer noch nicht richtig.

Die + u. - Leitungen müssen miteinander verbunden werden. Also obere 
Reihe + mit unterere Reihe Plus, dasselbe für Minus. Es besteht keine 
Verbindung innerhalb des Boards.

von Werner P. (werner4096)


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Schlaumaier schrieb:
> KillBill G. schrieb:
>> Ich habe die Schaltung nochmal ein wenig angepasst.
>
> Sie ist aber immer noch nicht richtig.
>
> Die + u. - Leitungen müssen miteinander verbunden werden. Also obere
> Reihe + mit unterere Reihe Plus, dasselbe für Minus. Es besteht keine
> Verbindung innerhalb des Boards.

Warum soll er jetzt die 5V mit den 3,3V vom ESP Modul verbinden?

Die beiden GND sollte er allerdings schon verbinden.

Was halt nicht klar aus der Schaltung hervorgeht ist die 
Spannungsversorgung des ESP Moduls. Ich denke das wird USB sein.

von Schlaumaier (Gast)


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Werner P. schrieb:
> Warum soll er jetzt die 5V mit den 3,3V vom ESP Modul verbinden?
>
> Die beiden GND sollte er allerdings schon verbinden.

Ok hast recht. Ich habe übersehen das der untere Rote mit den 3.3 Volt 
von ESP verbunden ist .  Habs nicht gezoomt.

von Schlaumaier (Gast)


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Liegt vermutlich daran das ich das Mikrofon an 5 Volt gehängt hätte.

So ein Teil z.b.

Ebay-Artikel Nr. 164195671960

Zitat: "extrem geringer Stromverbrauch 3.3 bis 5 Volt"

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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KillBill G. schrieb:
> Dementsprechend gehe ich mal davon aus, dass ein
> Netzteil benötigt wird. Wie müsste das dimensioniert werden?

USB 2.0 Ports liefern bis zu 500 mA. Davon braucht der ESP32 Chip 
bereits etwas mehr als 400 mA. Somit bleibt für die LEDs fast nichts 
mehr übrig. Ohne Netzteil geht es daher nicht zuverlässig.

von Schlaumaier (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> KillBill G. schrieb:
>> Dementsprechend gehe ich mal davon aus, dass ein
>> Netzteil benötigt wird. Wie müsste das dimensioniert werden?

Ausreichend. Ich bin der Meinung das mehr besser ist als Weniger. Ich 
würde irgendwo bei 2 A landen schätzte ich.

Einfache Rechnung :

400 mA Esp
100 mA Schalter , Mikro etc.

2 x 10 = 20 LED * 60 mA ja LED  = 1200 mA

Sind zusammen 1700 mA mit ein bissen Reserve sind die 2A = 2000 mA gute 
geschätzt.

Rechne halt je nach Bedarf selbst.

von Forist (Gast)


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KillBill G. schrieb:
> VU_2_Bild.PNG
> VU_Kollege.PNG

Wer soll sich durch diesen Leitungssalat durch wühlen?

Wozu wurden eigentlich Schaltpläne erfunden?
Die sind nicht patentrechtlich geschützt und dürfen von jedermann 
verwendet werden.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Forist schrieb:
> Wer soll sich durch diesen Leitungssalat durch wühlen?
> Wozu wurden eigentlich Schaltpläne erfunden?

Du bist einfach nur zu alt.

Aber: Was hat deine Frage mit Mikrocontroller und Digitaler Elektronik 
zu tun?

von Andreas B. (bitverdreher)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Aber: Was hat deine Frage mit Mikrocontroller und Digitaler Elektronik
> zu tun?
Auch dort werden Schaltpläne und nicht diese unsäglichen Fritzig 
Malereien verwendet. Davon bekommt man wirklich Augenkrebs 
(altersunabhängig).

von Joachim B. (jar)


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KillBill G. schrieb:
> Ich hänge seine Schaltung mal an.

???
wurde ja schon angemerkt, Fritzchen != Schaltbild

von Heinz R. (heijz)


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Die WS2812B kommen übrigens nicht mit den 3,3V des ESP32 klar - manchmal 
funktioniert es, manchmal nicht

Du brauchst einen Levelshifter oder andere Tricks wie z.B. eine Diode 
für die Spannungsversorgung der ersten LED

https://forum.arduino.cc/t/ws2812-am-d1-mit-3-3v-betreiben/555956/10

von Joachim B. (jar)


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Heinz R. schrieb:
> Du brauchst einen Levelshifter

stimmt, immer wieder auf das Datenblatt zu verweisen ist mühsam.
Vih vom WS2812B ist 0,7x VCC und das ergibt beim WS mit 5V einen mindest 
highpegel von 3,5V der nicht sicher aus einem ESP rauskommt.
Am einfachsten
https://de.wikipedia.org/wiki/Pegelumsetzer#/media/Datei:Bidirektionaler_pegelumsetzer_wikide.svg

mit einem BS170 oder BS138
alternativ
fertig mit 4 Kanäle Beispiel o.ä.
https://learn.sparkfun.com/tutorials/bi-directional-logic-level-converter-hookup-guide/all

ohne Spannungsregler, die Spannungen werden von beiden Seiten LV und HV 
ja geliefert

Vorteil man kann die bi-dir benutzen falls I2C auch mal genutzt werden 
soll und die Daten auch andersrum fliessen!

: Bearbeitet durch User
von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Joachim B. schrieb:
> Vih ist 0,7 · VCC und das ergibt mit 5V einen mindest
> highpegel von 3,5V

Das ist übrigens bei den meisten CMOS Mikrochips so. Mir fallen als 
Ausnahme spontan nur die AVR und 74HCTxx ein.

Ein weiterer Kandidat bei dem das oft missachtet wird ist der PCF8574.

Da ich diese ganz kleinen MOSFET in der Regel nicht auf Vorrat habe, 
benutze ich NPN Transistoren als Pegelwandler. Auch bei dieser Schaltung 
ist es unschädlich, wenn eine der beiden Seiten keine 
Versorgungsspannung hat.

: Bearbeitet durch User
von Joachim B. (jar)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Da ich diese ganz kleinen MOSFET in der Regel nicht auf Vorrat habe

ach kein Problem, kann für wirklich kleines Geld als 10 oder 20 Stk. 
Briefsendung geordert werden!

Ebay-Artikel Nr. 162742687119
Ebay-Artikel Nr. 331954340847

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