Ich helfe gerade einen Freund bei seinen Kinder Kettenkarussell ein LED Problem zu lösen.
Es sind so genannte RGB Bubbles verbaut mit einen WS2812b IC pro LED Bubble.
Sobald das Karussell sich dreht, flackern die LEDs verrückt rum.
Als ersten Übeltäter hatte ich die Motor Kabel in Verdacht , da diese nicht geschirmt waren, diese haben wir gegen geschirmte getauscht, auch haben wir die LED Kabel mit geschirmten Kabeln angeschlossen.
Die LEDs haben 12v betriebsspannung, und als Controller nutzen wir ein ESP32.
Wie kann ich das Signal irgendwie entstören ? Evtl. Die Signal Spannung erhöhen nach dem ESP , und vor der ersten LED wieder auf original Spannung runter ? Oder optokoppler zum entkoppeln ?
Ich würde als erstes die Stromversorgung des ESP und der LEDs kontrollieren. Sie muss stabil sein. Am ESP mit weniger als 100mV Ripple - auch während WLAN Aktivität.
Dann kontrolliere die Signalqualität der Datenleitung am Eingang der LEDs.
Wurden die Leitungen entsprechend ihrem Wellenwiderstand terminiert, falls länger als 30 cm?
Ist ein anständiger Pegelwandler vorhanden (nicht diese 1-Transistor Dinger für I2C), oder sicher gestellt, dass die neuen zu 3,3V kompatiblen WS2812 v5 verwendet wurden?
Hier das ist das Bild vom Schaltkasten Vom Antrieb!
Im YouTube Video sieht man das Problem, sobald der Frequenz umrichter arbeitet geht es los mit dem Problem sobald das Karussell steht ist wieder alles super.
Ich würde als erstes die Stromversorgung des ESP und der LEDs
kontrollieren. Sie muss stabil sein. Am ESP mit weniger als 100mV Ripple
auch während WLAN Aktivität.
Dann kontrolliere die Signalqualität der Datenleitung am Eingang der
LEDs.
Wurden die Leitungen entsprechend ihrem Wellenwiderstand terminiert,
falls länger als 30 cm?
Ist ein anständiger Pegelwandler vorhanden (nicht diese 1-Transistor
Dinger für I2C), oder sicher gestellt, dass die neuen zu 3,3V
kompatiblen WS2812 v5 verwendet wurden?
Lies die empfohlene Webseite. Ich habe das dort hin geschrieben, weil ich es nicht jedem einzeln wiederholt erklären will. Dafür ist das Thema zu umfangreich und die Infos von dir zu mager.
Gibt es von den RGB Bubbles einen Schaltplan, bzw. kannst den aufnehmen? Weil, wichtig wäre, ob die intern Stützkondensatoren haben und wenn ja, wie groß. Nächster Punkt wäre, wie die Datenleitungen bei den Bubbles gelöst sind. Sind da irgendwelche Bustreiber oder ist das 1:1, wie bei den WS 2812
Gibt es von den RGB Bubbles einen Schaltplan, bzw. kannst den aufnehmen?
Weil, wichtig wäre, ob die intern Stützkondensatoren haben und wenn ja,
wie groß. Nächster Punkt wäre, wie die Datenleitungen bei den Bubbles
gelöst sind. Sind da irgendwelche Bustreiber oder ist das 1:1, wie bei
den WS 2812
Habe mal ein wenig gesucht , und raus bekommen das es gar keine WS sondern UCS1903 Treiber sind. Diese sind aber vom Protokoll gleich wie ws2812
Naja, so wie die UCS1903 Treiber hier betrieben werden - mit einem Widerstand in der Versorgungsspannung - ist es nicht ganz klar wieviel Vdd nun eigentlich am IC ankommt.
Lt. Datenblatt wahrscheinlich 4,5V...5,5V. Ebenso findet sich im Datenblatt der Hinweis, dass der Signalpegel für "High" minimal 0,7 * Vdd sein sollte. Wenn man jetzt mal Vdd mit 5V annimmt, wären das immer noch 3,5V. Ein ESP wird maximal 3,3V liefern können.
Ich würde da auf jeden Fall zwischen ESP32 und der ersten LED einen Pegelwandler auf 5V schalten. Das ergibt auch eine größere Toleranz gegen Störungen.
Von wievielen Bubbles reden wir überhaupt und wie weit sind die ca auseinander (wegen der Länge der Datenleitungen?
Hier sind halt 2 besch. Umstände gleichzeitig eingetroffen. Amateurhafte Jubelelektronik und eine EMV-Schleuder.
Ist der Lenze nach Herstellerempfehlung verbaut, oder so, das er nur irgendwie funktioniert?
Von anderen Herstellern und Baureihen kenne ich Entstörglieder für den FU. Die hatten die selben Außenmaße und wurden zwischen Schaltschrankchassis und den Fuß es FU verbaut. Es ist zu lange her, so das ich mich nicht mehr erinnere, ob die motorseitig oder an der Spannungsversorgung gesessen haben. Desweiteren wirst du wohl um ein vernünftig geschirmtes Kabel nicht herumkommen.
Versuche rauszufinden, wo die Störungen eingekoppelt werden. Betreibe die Bubbles mal versuchsweise kurzzeitig mit einer Autobatterie. Wenn sie dann stabil arbeiten, weißt du, wo deine Baustelle ist.
Nächster Ansatz wäre, was macht der ESP, wenn sein Funksignal gestört wird? Arbeitet der autark weiter, oder fällt er ins Koma und verharrt im letzten Zustand? Auch da teste mal eine andere Signalquelle. Ein bisschen Bitwackeln kannst du auch mit einem Arduino und der Neopixel Lib veranstalten.
Von wievielen Bubbles reden wir überhaupt und wie weit sind die ca
auseinander (wegen der Länge der Datenleitungen?
Hier sind halt 2 besch. Umstände gleichzeitig eingetroffen. Amateurhafte
Jubelelektronik und eine EMV-Schleuder.
Ist der Lenze nach Herstellerempfehlung verbaut, oder so, das er nur
irgendwie funktioniert?
Von anderen Herstellern und Baureihen kenne ich Entstörglieder für den
FU. Die hatten die selben Außenmaße und wurden zwischen
Schaltschrankchassis und den Fuß es FU verbaut. Es ist zu lange her, so
das ich mich nicht mehr erinnere, ob die motorseitig oder an der
Spannungsversorgung gesessen haben. Desweiteren wirst du wohl um ein
vernünftig geschirmtes Kabel nicht herumkommen.
Versuche rauszufinden, wo die Störungen eingekoppelt werden. Betreibe
die Bubbles mal versuchsweise kurzzeitig mit einer Autobatterie. Wenn
sie dann stabil arbeiten, weißt du, wo deine Baustelle ist.
Nächster Ansatz wäre, was macht der ESP, wenn sein Funksignal gestört
wird? Arbeitet der autark weiter, oder fällt er ins Koma und verharrt im
letzten Zustand? Auch da teste mal eine andere Signalquelle. Ein
bisschen Bitwackeln kannst du auch mit einem Arduino und der Neopixel
Lib veranstalten.
Der FU inkl. Motor wurde vom Vorgänger so übernommen, denke aber das dieser Korrekt montiert ist. Wir haben lediglich die Schalter welche im Schaltschrank wurden verlegt.
Es sind in den aufgängen insgesamt 186 Bubbles in 6 strängen zu jeweils 31 stück paraell 3 Reihen rechts und 3 reihen links.
Leitungslänge zum 1. Bubble ca 2 Meter. die Bubbles untereinander sind 10cm auseinander und bubble in bubble verbunden.
wir müssen leider auf ein ESP32 zugreifen, da dieser das signal auch noch in den Oberen Teil per wlan sendet, da es keine möglichkeit gibt schleifringe zu montieren. Da ist aber der ESP noch nicht da, sonst hätte man es auch direkt sehen können ob es vom netzteil kommt. Da dieser mit akku betrieben wird.
Ich werde mal die Firma Lenze kontaktieren, ob es ein entstörglied gibt. denke dass dieser ansatz der richtige ist. Werde Morgen auch mal das Oszi anklemmen und schauen wo die störsignale rein hauen.
Leitungslänge zum 1. Bubble ca 2 Meter. die Bubbles untereinander sind
10cm auseinander und bubble in bubble verbunden.
Genau da würde ich ansetzen! Die längste Datenleitung ist hier auch die wackligste, da über ein 2 Meter Stück nur ein nicht konformer 3,3V Pegel geht. Versuche den ESP auch 10 cm ans erste Bubble zu setzen.
Dann der angesprochene Levelshifter.
Bei 2 Meter wäre eigentlich die sauberste Lösung, RS485 Übertragung, als differentielles Signal. Der macht dir dein Levelshifting nebenbei gleich mit, wenn du an den ESP einen 3485 (die 3,3V Version schaltest und unmittelbar vor den ersten Bubble dann einen 485. Da kann die Busleitung auch bis zu 500m lang werden.
Ich habe das so für Einbauspots gemacht (WS2814) und von Spot zu Spot die Datenleitung ebenfalls differentiell ausgelegt. Bei mir laufen die Spots über 24V. Das ist auch über Stunden stabil, bei extra provokativ 5m Abständen zum Testen :-)
Naja, so wie die UCS1903 Treiber hier betrieben werden - mit einem
Widerstand in der Versorgungsspannung - ist es nicht ganz klar wieviel
Vdd nun eigentlich am IC ankommt.
Die Schaltung ist aus dem "Datenblatt" des Herstellers kopiert:
Überprüfe mal mit welcher Frequenz die WS2812b arbeiten 400 oder 800kHz? Dazu schaut man im Quellcode für den ESP32 nach. Ausprobieren ob sich die Frequenz wechseln lässt. Wenn nicht einen Teststrang RGB LEDs mit der anderen Frequenz kaufen und anschliessen. Problem weg? LEDS austauschen.
Falls nicht FU gegen Pure Sinus FU (China) tauschen. Achtung TÜV!
Die LEDs haben 12v betriebsspannung, und als Controller nutzen wir ein
ESP32.
Nun, die WS2812 reagieren sehr allergisch, wenn das Timing nicht stimmt. Zuerst sollte man daher prüfen, ob das Signal frei von Jitter ist, z.B. könnte der FU in den Funk reinstrahlen und massenweise Interrupts erzeugen.
Man könnte den Funk ja erstmal ausschalten, ob das was ändert.
Wir setzen z.B. Motoren von Berger Lahr ein. Zum Motor geht ein dickes orangenes Kabel, zweifach geschirmt. Der äußere Schirm liegt auf Gehäuse (Schutzleiter).
Der Fehler liegt m.E. in den Logigpegeln.
High muss mindestens 0,7xVDD sein.
Bei 6V VDD wären das 4,2V.
Der ESP packt aber nur 3,3V am Ausgang.
Ist also out of Spec und wenn dann wegen lausiger Kabelverlegung die FU Störungen einstreuen, gibts Aussetzer.
Also einfach einen kräftigen Treiber / Level Shifter am ESP zum ersten UCS1903.
Spannungsversorgung und Masse für den ESP am ersten pixel abzweigen, nicht am Netzeil. sonst addiert sich der spannungsabfall auf der Masse auf das Logiksignal.
Pegelwandler in die Datenleitung bauen.
Serienterminierung ca. 50Ohm nach dem Pegelwandler um reflexionen am leitungsende zu verringern.
Versorgung für den ESP und Signal kann ggf in einer gemeinsamen geschirmten leitung mit dem ersten Pixel verbunden werden.
Hier eine sehr billige Pegelanpassung. Bringt nicht so Viel Störabstand wie richtige 5V pegel, aber die Signale liegen schonmal im zulässigen Bereich bei 5V versorgung der LED-Controller.
Leider erst heute dazu gekommen weiter zu basteln, Phänomen tritt nur bei dem ESP auf welcher mit Netzteil versorgt wird. Der 2. im Kopf des Karussells wird per Akku gespießt da läuft alles.
Also erst mal als Fehler Ursache das Netzteil abgeklemmt und auch dort ein Akku angeschlossen, Fehler blieb LEDs flackern , dann einen Pegelwandler Kondensatoren usw. Getestet Fehler blieb. Die Frequenz runter gesetzt und es wurde weniger.
Dann testweise den esp direkt an der ersten led gehangen Fehler weg ! Haben jetzt 4 esp32 bestellt, inkl pegelwandler! Diese werden dann von dem ESP32 im kassenhaus per WLAN versorgt , da 6 Tasten angeschlossen sind für Licht Programme.
Hier mal ein Ergebnis, zwar noch mit dem Fehler aber das wird die Tage behoben.
Wenn du mehrere Meter weit mit den Signalen willst und eine rauhe (EMV belastete Umgebung) hast, empfehle ich dir RS485). Das ist ein differenzielles Signal, was sehr schnell und störsicher ist. 500m sind machbar.
Wird im industriellen Steuerungsbereich auch gerne verwendet. Die ICs dazu gibt es nicht nur von Maxim. Ich nehme gerne die von Maxlinear. Auf 3,3V Seite einen 3485 und auf Stripeseite einen 485 mit 5V Spannungsregler.
Für den ESP8266 habe ich ein Universalboard, was u.a. als Bestückungsoption auch RS485 hat ;-)
Der FU inkl. Motor wurde vom Vorgänger so übernommen, denke aber das
dieser Korrekt montiert ist. Wir haben lediglich die Schalter welche im
Schaltschrank wurden verlegt.
Böse Falle,
da fehlt mit hoher Wahrscheinlichkeit sogar die ordentliche Dokumentation aka Schaltplan, Konformitätserklärung etc pp.
Nimm Dir mal die Handbücher des FU zur Hand und lies sie sorgfältig durch.
Alleine die davon unabhängige Tatsache, dass im Schaltschrank eine Wago-Klemme herum baumelt zeigt mir, dass es der Errichter der Anlage nicht sonderlich genau genommen hat.
Wir setzen in unseren Anlagen für die Antriebe 40kW etc pp ebenfalls Umrichter ein. Und auch bei uns flackern die LED-Leuchtmittel gelegentlich.
Und auch von extern bezogene Steuerungen mit Umrichter (von einem Menschen ohne tatsächliche Fachkenntnisse abgenommene Teile) weisen gravierende Aufbaumängel auf.
Das geht schon bei der Bemessung der Schutzleiter los.
Aber auch bei dem eigentlich notwendigen RCD gehts weiter. Mittlerweile weiß man, dass allstromsensitive RCDs notwendig sind. Die Ableitströme sind zudem bei FUs nicht unerheblich.
Alleine wie bei Audioleitungen abzuschirmen ist in der Regel nicht ausreichend. Auch hier können Dir die Anwendungsingenieure bei Lenze bestimmt weiterhelfen.
Um die Ursache klarer zu identifizieren: betreibe die LEDs mal mit einem Akku oder einer Batterie ohne jegliche Verbindung zum Antrieb und dessen Einspeisung und beobachte, was sich im Betrieb tut.
dachte immer das das Signal nicht so anfällig sei.
Ja nun, 5V WS2812 die mindestens 3.4V sehen wollen um zuverlässig high zu erkennen, an 3.3V ESP zu betreiben, war schon ohne Motoren Glücksache.
Wenn man dann noch den Fehler macht, Leitungen irgendwolang zu verlegen "weil alles miteinander verbundene ja die gleiche Spannung hat" bewirkt halt noch mehr Empfindlichkeit.
Und auf Abblockkondensatoren zu verzichten "weil es ja im Probeaufbau auch ging" is begging for problems.
Nicht ohne Grund gibt es Schulungen um EMV zu beherrschen und ist Elektronikentwicklung anspruchsvoll.
Aber schön, dass die Beachtung der simplen Grundlagen bei dir schon zum Erfolg führt, es kann problematischer sein, 230V~ Hochstrom und 3.3V Niedrigstsoannung nah beieinander zu betreiben.
