Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LED mit langer Datenleitung


von Bob E. (embedded_bob)


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Hallo zusammen,

wir verwenden einen ESP32 zur Ansteuerung verschiedener LED. Zwischen 
LED und ESP32 sind Buffer verbaut (SN74LVC3G17). Die Datenleitungen sind 
teilweise recht nah beieinander. Wenn die Datenleitungen kurz sind 
(~1.5m) geht es gut und ohne Probleme. Sobald die Datenleitungen (und 
LED Anzahl höher?) aber länger werden flackern die LED extrem. Woran 
kann das liegen? Ich weiß dass die Datenleitungen nicht so lang sein 
dürfen, hab aber schon Beiträge gelesen wo diese deutlich länger waren. 
Ist der Buffer geeignet für diese Anwendung? Wie könnte ich das Signal 
verstärken zusätzlich? Ist der ESP32 in der Lage 4 verschiedene LED 
Steuersignal auszusenden? Oder kommt man da schon an die Grenze

Danke vorab
Bob

von Gerald B. (gerald_b)


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Du könntest das Signal differentiell per RS485 übertragen. Die 
Richtungsumschaltung brauchst du nicht, die wird fest verdrahtet. So 
lassen sich derartige ICs prima als Expander missbrauchen ;-)

Beitrag #7134067 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Bob E. (embedded_bob)


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Glüxpilz schrieb im Beitrag #7134067:
> Was für LEDs?
> WS2812 oder SK6111?

Hi sorry, das hab ich nicht erwähnt. Es sind die SK6812

> Da rauschen die Daten mit 600kHz über die Strippe, mit langer Leitung
> ist da nichts zu machen.
> Bring den Controller dichter an die LEDs, das hilft ohne Ende!

Ja das versuche ich aktuell

von Bob E. (embedded_bob)


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Gerald B. schrieb:
> Du könntest das Signal differentiell per RS485 übertragen. Die
> Richtungsumschaltung brauchst du nicht, die wird fest verdrahtet. So
> lassen sich derartige ICs prima als Expander missbrauchen ;-)

Und da geht jeder RS485 Transceiver?

von Stefan F. (Gast)


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Bob E. schrieb:
> Ist der Buffer (SN74LVC3G17) geeignet für diese Anwendung?

Ja

> Wie könnte ich das Signal verstärken zusätzlich?

Verstärken würde es noch schlimmer machen. Du musst Reflexionen 
reduzieren, indem du die Leitung mit einem passenden Widerstand 
abschließt.

http://stefanfrings.de/mikrocontroller_buch/Einstieg%20in%20die%20Elektronik%20mit%20Mikrocontrollern%20-%20Band%202.pdf
Kapitel 9.4

> Ist der ESP32 in der Lage 4 verschiedene LED Steuersignal auszusenden?

Ja

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Bob E. schrieb:
> Woran kann das liegen?
Fehlende (Serien-)Terminierung.
Nimm einfach mal ein Oszi und miss, was die LED direkt an ihrem 
Dateneingang sieht. Vergleiche, ob es zu dem passt, was im Datenbatt 
steht.

von Falk B. (falk)


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von Stefan F. (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Beitrag "Re: Esp8266 mit ca. 13 m ws2812b"

Der dort gezeigte Pegelwandler taugt schlecht, bitte nicht nachbauen. 
Das von TO genannte IC ist besser. Und auf die Serienterminierung für 
die Lange Leitung wird dort gar nicht eingegangen.

von Bob E. (embedded_bob)


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Lothar M. schrieb:
> Bob E. schrieb:
>> Woran kann das liegen?
> Fehlende (Serien-)Terminierung.
> Nimm einfach mal ein Oszi und miss, was die LED direkt an ihrem
> Dateneingang sieht. Vergleiche, ob es zu dem passt, was im Datenbatt
> steht.

Tatsächlich haben wir einen Peak bei den steigenden Flanken und leichte 
Störungen in der Low-Phase des Signals. Der Peak entsteht durch die 
langen Leitungen die wie ein Kondensator wirken oder?

von Bob E. (embedded_bob)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> Beitrag "Re: Esp8266 mit ca. 13 m ws2812b"
>
> Der dort gezeigte Pegelwandler taugt schlecht, bitte nicht nachbauen.
> Das von TO genannte IC ist besser. Und auf die Serienterminierung für
> die Lange Leitung wird dort gar nicht eingegangen.

Super, dann können wir das schon mal ausschließen

von Stefan F. (Gast)


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Bob E. schrieb:
> Der Peak entsteht durch die
> langen Leitungen die wie ein Kondensator wirken oder?

Lange Leitungen wirken wesentlich komplexer, als ein simpler 
Kondensator. Dazu gibt es ganze Fachbücher, aber auch kurze Artikel im 
Internet.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Bob E. schrieb:
> Tatsächlich haben wir einen Peak bei den steigenden Flanken
Wie hoch?
Zeig doch mal das Oszi-Bild.

> und leichte Störungen in der Low-Phase des Signals.
Mit einer Massefeder direkt zwischen den bdeiden Pins an der LED 
gemessen? Zeig doch mal das Oszi-Bild.

Denn wen du da Störungen hast, dann könnte schlicht auch die 
Masseanbindung zu schlecht sein und _irgendwelche Ausgleichsströme über 
die Masseleitung fließen.

von Bob E. (embedded_bob)


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Lothar M. schrieb:

> Denn wen du da Störungen hast, dann könnte schlicht auch die
> Masseanbindung zu schlecht sein und _irgendwelche Ausgleichsströme über
> die Masseleitung fließen.

Und wie kann man dem entgegen kommen? Daran haben wir nämlich auch schon 
gedacht

von Stefan F. (Gast)


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Bob E. schrieb:
> ann könnte schlicht auch die
>> Masseanbindung zu schlecht sein und _irgendwelche Ausgleichsströme über
>> die Masseleitung fließen.

> Und wie kann man dem entgegen kommen? Daran haben wir nämlich auch schon
> gedacht

Steht in dem PDF, das ich dir bereits empfahl.
http://stefanfrings.de/mikrocontroller_buch/Einstieg%20in%20die%20Elektronik%20mit%20Mikrocontrollern%20-%20Band%202.pdf
Kapitel 9.4

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Bob E. schrieb:
> Und wie kann man dem entgegen kommen?
Mit guter und strukturierter Verkabelung. Da hatten wir nor nicht allzu 
langer Zeit mal einen Thread, da war sowohl die Datenintegrität wie auch 
die Versorgung das Thema: Beitrag "WS2812b flackern / 3600 LED Matrix"

(Achtung: in dem Thread ist zwar drin, was beachtet werden muss, er ist 
aber nichts für weichherzige Gemüter und nimmt deshalb auch ein 
tragisches Ende...)

: Bearbeitet durch Moderator
von Bob E. (embedded_bob)


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Lothar M. schrieb:

> (Achtung: in dem Thread ist zwar drin, was beachtet werden muss, er ist
> aber nichts für weichherzige Gemüter und nimmt deshalb auch ein
> tragisches Ende...)

Ja merke ich.. kann bei der Anzahl an Beiträgen leider nicht die 
„Lösung“ ausfindig machen. Weiß diese jemand ? Ging es auf die 
Widerstände hinaus ?

von Stefan F. (Gast)


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Bob E. schrieb:
> Weiß diese (Lösung) jemand ? Ging es auf die
> Widerstände hinaus ?

Wie gesagt, steht in dem PDF. Dort habe ich die Erkenntnisse aus 
mehreren Diskussionen zusammen getragen.

von Bob E. (embedded_bob)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Bob E. schrieb:
>> Weiß diese (Lösung) jemand ? Ging es auf die
>> Widerstände hinaus ?
>
> Wie gesagt, steht in dem PDF. Dort habe ich die Erkenntnisse aus
> mehreren Diskussionen zusammen getragen.

Danke, war sehr hilfreich. Werde da noch öfter rein schauen :)

von Rolf Z. (Gast)


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Hallo Bob,
ich habe auch LEDs (Neopixel) mit langen Kabeln, über 50 Meter 
angeschlossen. Siehe unter Beitrag:
- Neo Pixel info - Rolf Z.
Gruß
Rolf

von Wolfgang (Gast)


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Rolf Z. schrieb:
> ich habe auch LEDs (Neopixel) mit langen Kabeln, über 50 Meter
> angeschlossen. Siehe unter Beitrag:
> - Neo Pixel info - Rolf Z.

Du bist hier im Internet. Hast du einen Link zu dem Beitrag?

von Jörg R. (solar77)


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Rolf Z. schrieb:
> Hallo Bob,
> ich habe auch LEDs (Neopixel) mit langen Kabeln, über 50 Meter
> angeschlossen. Siehe unter Beitrag:
> - Neo Pixel info - Rolf Z.

Ist es so schwer einen Link anzugeben?

Beitrag "Neo Pixel info"

Und wenn Du schon Werbung für Deinen Thread machst solltest Du auch 
einen Schaltplan liefern;-)

von Michael B. (laberkopp)


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Bob E. schrieb:
> Woran kann das liegen?

Reflektionen, ground bounce.

https://www.ti.com/lit/pdf/szza008

> Wie könnte ich das
> Signal verstärken zusätzlich?

Bau Serienwiderstände passend zur Leitungsimpedanz rein.

von Rolf Z. (Gast)


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Hallo Jörg,
einen Schaltplan hab ich nicht. Wie man aus meinem Beitrag am Schluss 
lesen kann, wurden die LED-Module mit den MAX485 angeschlossen. Das 
Datenblatt für den MAX sagt alles für die Anschlüsse. Stromversorgung 
für die LEDs sind 5V und für den Arduino 12V. Wichtig ist, 
Masseverbindung LED und Arduino nicht vergessen.
Gruß
Rolf

von Noch ein Kommentar (Gast)


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Falls das Problem die Kopplungen zwischen den nahe beieinander liegenden 
Leitungen sind, könntest du verdrilltes Telefonkabel benutzen.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Rolf Z. schrieb:
> einen Schaltplan hab ich nicht.
Genau so fangen 5 Jahre später Probleme an.

> Wie man aus meinem Beitrag am Schluss lesen kann, wurden die LED-Module
> mit den MAX485 angeschlossen.
Und du willst das mit einem nicht verdrillten Kabel machen. Da musste 
ich dem Thread dort noch eine Anmerkung hinzufügen: 
Beitrag "Re: Neo Pixel info"

von Rolf Z. (Gast)


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Lothar M. schrieb:
>> einen Schaltplan hab ich nicht.
> Genau so fangen 5 Jahre später Probleme an.

Das darf natürlich nicht sein. Ein vorläufiges Schaltbild habe ich. Die 
Lampen werden im Frühjahr 2023 in ein Gehäuse mit Klemmen usw. 
eingebaut, erst dann ist es sinnvoll ein ordentliches Schaltbild zu 
zeichnen.

Lothar M. schrieb:
> Und du willst das mit einem nicht verdrillten Kabel machen. Da musste
> ich dem Thread dort noch eine Anmerkung hinzufügen:
> Beitrag "Re: Neo Pixel info"

Danke, ich habe was dazu geschrieben.

Beitrag #7286400 wurde von einem Moderator gelöscht.
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