Maximaler Stromverbrauch bei meiner selbst gebauten Spiegelbeleuchtung

[Charlie B. (charlie_baker)]

Hallo zusammen!

Ich würde gerne meinen Spiegel im Bad mit einer rückseitigen Beleuchtung 
versehen. Dafür habe ich bereits einen Mikrocontroller programmiert, den 
ich nun in meine Smart Home Plattorm (Home Assistant) als Zigbee Gerät 
integrieren kann. So weit so gut! :-)

Der nächste Schritt wäre jetzt die richtigen LED Streifen zu kaufen und 
vor allem mit der Länge des Streifens nicht über die Limitierungen 
heraus zu schießen.

Bei dem Mikrocontroller handelt es sich um einen ESP32-C6 (der Beetle 
von DFRobot: 
https://www.berrybase.de/dfrobot-beetle-esp32-c6-wifi-6-bluetooth-5-zigbee-3.0-thread-risc-v-13-io-ports-3.3v), 
dieser soll mit einem USB Kabel dauerhaft mit Strom versorgt werden. In 
der aktuellen Schaltung zweige ich am VIN Pin des Controllers Strom ab, 
hebe die Spannung mittels step-up converter auf 12 V und versorge damit 
ein aktuell noch winzig kleines Stück LED Streifen mit Strom (zu 
Testzwecken).

Da ich wenig Lust habe jetzt noch eine zusätzliche Stromversorgung 
miteinzubauen, würde ich den LED Streifen gerne weiterhin direkt vom USB 
versorgen. Folgende Fragen hätte ich an euch:

- wie viel Watt oder Ampere sollte ich für den LED Streifen maximal 
einplanen, um nichts kaputt zu machen? Abhängig davon würde ich dann 
einen passenden Streifen auswählen (ich hatte z.B. diesen mit 9W/m im 
Auge: https://amzn.eu/d/1ZfFJ3n), bzw. ihn auf die maximal versorgbare 
Länge zuschneiden. Rein optisch könnten auch 50cm LED Streifen schon 
ausreichen

- macht es einen Unterschied, ob ich ein USB 2.0, 3.0 oder 3.1 Kabel 
verwende? Also was ich damit meine ist: Kann durch ein 2.0 Kabel 
wirklich technisch weniger Strom fließen als durch ein 3.1 Kabel? Die 
Stromversorgung für das USB Kabel käme von einer solchen Steckdose mit 
3.4A: 
https://www.heimwerkerhit.de/230v-steckdose-imabo-mit-1xUSB-A-1xUSB-C-bis-3-4-A-10211.html

- könnte der ESP32 bei der Stromversorgung des LED Streifens ein 
begrenzender Faktor sein oder "schleift" er den Strom vom USB einfach 
nur auf den VIN Pin durch?

Danke schon mal für eure Hilfe!!

[Joachim B. (jar)]

vielleicht hilft dir dieses Video
https://www.youtube.com/watch?v=RO3cKsHvQIo
USB Steckdose untersucht

[Sherlock 🕵🏽‍♂️ (rubbel-die-katz)]

Die meisten ESP Boards brauchen mindesten 4,5V und nehmen zeitweise 500 
mA auf. Damit sind gewöhnliche USB  Kabel bereits fast voll ausgelastet. 
Wenn du noch großartig Last drauf legst, hast du keine 4,5 V mehr.

Gehe das "Problem" anders an: Verwende ein 12V Netzteil passend für die 
Beleuchtung und zweige dort etwas für den Mikrocontroller ab. Umd lege 
das Netzteil nicht zu knapp aus, denn am oberen Ende ist der 
Wirkungsgrad oft schlecht (wird warm).

[Jörg R. (solar77)]

5V LED-Streifen kenne ich nur als WS2812B. Die Standard-LED-Bänder haben 
12V bzw. 24V. WS2812B LEDs sind jetzt auch nicht so gut geeignet um sie 
z.B. als Schminkbeleuchtung einzusetzen, Stichwort Farbtemperatur bzw. 
CRI.

Du solltest auch erstmal festlegen wieviel Licht, und damit Leistung, 
benötigt werden. Das Netzteil als Maßstab zu nehmen ist der falsche Weg.

[Harald K. (kirnbichler)]

Charlie B. schrieb:
> dieser soll mit einem USB Kabel dauerhaft mit Strom versorgt werden. In
> der aktuellen Schaltung zweige ich am VIN Pin des Controllers Strom ab,
> hebe die Spannung mittels step-up converter auf 12 V

Es dürfte sinnvoller sein, dieses Konzept zu überdenken und ein 
12V-Netzteil zu verwenden, an dem ein DC-DC-Wandler hängt, der die 5V 
für Deinen ESP32 erzeugt.

[Rainer W. (rawi)]

Charlie B. schrieb:
> Die Stromversorgung für das USB Kabel käme von einer solchen Steckdose
> mit 3.4A:

Aus den USB-Anschlüssen der Steckdose kommen nur 5V raus. Ob du die 
dauerhaft mit 3.4A belasten darfst, weiß nur der Hersteller. Dann wärest 
du mit der Gesamtleistung auf 17W begrenzt.
Mit USB-PD kämest du über 100W, allerdings dann bei 20V.
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/com/1809251.htm

[J. S. (jojos)]

Diese COB Streifen sind schon recht gut, ich würde aber eher neutralweiß 
nehmen. Bzw. sollte es zur Hauptbeleuchtung passen. Ich habe LED Spots 
auf eher Kalt gestellt, und noch alte Halogenspots (nach 5 Jahren 
endlich in Betrieb genommen 😊), das harmoniert überhaupt nicht.

Sollen die LED durch den Spiegel leuchten, ist das ein 
teildurchläsdiger? Durch normale Spiegel kommt kein Licht durch. Würde 
mich dann interessieren wie es aussieht.
Ich werde jetzt eine seitliche Auflichtbeleuchtung mit Diffusor 
anbringen, mit neutralweiss, 30 mm breiten Streifen und gut 30 W/m. Bzw 
auf die Länge bei 60 cm haben die etwa 24 W pro Seite.

[Charlie B. (charlie_baker)]

Danke erstmal euch allen für euer schnelles Feedback!!

Sherlock 🕵🏽‍♂️ schrieb:
> Die meisten ESP Boards brauchen mindesten 4,5V und nehmen zeitweise 500
> mA auf. Damit sind gewöhnliche USB  Kabel bereits fast voll ausgelastet.
> Wenn du noch großartig Last drauf legst, hast du keine 4,5 V mehr.

also hängt es doch auch von den Kabeln ab? Das hätte ich tatsächlich 
nicht gedacht. Da müsste ich mir also ggf. dann doch ein USB 3.0 Kabel 
raus suchen.

Sherlock 🕵🏽‍♂️ schrieb:
> Gehe das "Problem" anders an: Verwende ein 12V Netzteil passend für die
> Beleuchtung und zweige dort etwas für den Mikrocontroller ab. Umd lege
> das Netzteil nicht zu knapp aus, denn am oberen Ende ist der
> Wirkungsgrad oft schlecht (wird warm).

Harald K. schrieb:
> Es dürfte sinnvoller sein, dieses Konzept zu überdenken und ein
> 12V-Netzteil zu verwenden, an dem ein DC-DC-Wandler hängt, der die 5V
> für Deinen ESP32 erzeugt.

Wenn irgendwie möglich würde ich darauf gerne verzichten. Ist 
tatsächlich eher aus optischen Gründen: Ich hätte ungern einen großen 
Stecker in der Wand neben dem Spiegel stecken, der dann dauerhaft eine 
der zwei verfügbaren Steckdosen belegt. Ich würde außerdem gerne alles 
hinter dem Spiegel unterbringen / verstecken (ca. 1cm Abstand zwischen 
Spiegel und Wand) und die Lösung mit dem USB Kabel in der Steckdose 
würde einerseits keinen Stecker belegen und andererseits auch weniger 
wuchtig aussehen. Deswegen wäre ich, wenn es irgendwie geht, bereit dann 
eher die Lichtleistung entsprechend zu reduzieren.

*Was ich grundsätzlich auch noch komplett vergessen hatte zu sagen*: die 
Beleuchtung ist nur dafür gedacht, um kurzzeitig ein bisschen Licht zu 
machen, wenn man nachts ins Bad geht (Bewegungsmelder vorhanden). Für 
den normalen Gebrauch des Bads am Tag gibt es genug andere Beleuchtung, 
die aber nachts etwas unangenehm ist. Es reicht also wirklich 
vergleichweise wenig Licht. Außerdem habe ich eine Dimmerschaltung am 
ESP32, um das Licht zusätzlich nochmal deutlich reduzieren zu können.

Jörg R. schrieb:
> 5V LED-Streifen kenne ich nur als WS2812B. Die Standard-LED-Bänder haben
> 12V bzw. 24V. WS2812B LEDs sind jetzt auch nicht so gut geeignet um sie
> z.B. als Schminkbeleuchtung einzusetzen, Stichwort Farbtemperatur bzw.
> CRI.

Entsprechend meiner geplanten Nutzung ist auch die Farbechtheit nicht 
sehr entscheidend. Aber einen 5V LED Streifen könnte ich natürlich auch 
benutzen, wenn das helfen würde! Dann könnte ich mir auch den step-up 
sparen. Vielleicht dann doch auch ein Streifen mit weniger LEDs, damit 
der Stromverbrauch nicht so hoch ist (wie dieser z.B. 
https://amzn.eu/d/0A3jdA9)

Wie gesagt, Farqualität und Helligkeit sind für mich wirklich nicht 
entscheidend. Am wichtigsten wäre mir die Kompaktheit des ganzen.

Rainer W. schrieb:
> Aus den USB-Anschlüssen der Steckdose kommen nur 5V raus. Ob du die
> dauerhaft mit 3.4A belasten darfst, weiß nur der Hersteller. Dann wärest
> du mit der Gesamtleistung auf 17W begrenzt.

Würdest du also sagen, dass das Kabel und der ESP32 hier eher kein 
begrenzender Faktor wären? Ich glaube nicht, dass ich an die 3.4A mit 
meiner geplanten Nutzung auch nur ansatzweise heran käme. Dieser 5V 
Streifen hier: https://amzn.eu/d/fl7Q6mU ist z.B. mit 10W Höchstleistung 
für die 2m angegeben. Ich würde aber sicher maximal 1m davon für den 
Spiegel verwenden. Damit käme ich dann auf 5W/5V = 1A bei maximaler 
Beleuchtungsstärke, bzw. 2A, falls ich doch die ganzen 2m installieren 
sollte.

J. S. schrieb:
> Sollen die LED durch den Spiegel leuchten, ist das ein
> teildurchläsdiger? Durch normale Spiegel kommt kein Licht durch. Würde
> mich dann interessieren wie es aussieht.

Nein, ist alles nur standard Zeug ;-) das Licht soll nur von hinter dem 
Spiegel seitlich raus leuchten. Ich habe mal ein Foto von dem Spiegel 
und den zwei Steckdosen angehangen.

[Manfred P. (pruckelfred)]

Charlie B. schrieb:
> *Was ich grundsätzlich auch noch komplett vergessen hatte zu sagen*:

.. dass Du in sinnloser Weise mit einem µC spielen willst, weil Smart 
Home in Mode ist.

> die
> Beleuchtung ist nur dafür gedacht, um kurzzeitig ein bisschen Licht zu
> machen, wenn man nachts ins Bad geht (Bewegungsmelder vorhanden).

Für "nachts im Bad" braucht man eher ein Watt anstatt mehrere. Der 
Bewegungsmelder verbraucht vermutlich mehr, als wenn man 1 Watt 
dauerhaft leuchten ließe.

[Charlie B. (charlie_baker)]

Manfred P. schrieb:
> Charlie B. schrieb:
>> *Was ich grundsätzlich auch noch komplett vergessen hatte zu sagen*:
>
> .. dass Du in sinnloser Weise mit einem µC spielen willst, weil Smart
> Home in Mode ist.

Jeder darf hier seine Meinung haben. Kann ich aber auch verstehen, ist 
100% in Mode gerade.

Ist Smart Home grundsätzlich überhaupt sinnvoll? Zu 99,9% definitiv 
nein.

Es ist aber einfach ein Hobby, das Spaß macht. Und im Vergleich zu sehr 
sehr sehr vielen anderen viel teureren und viel sinnloseren Hobbies und 
Zeitvertreiben, denen so viel mehr Menschen nachgehen, lernt man hier 
sogar noch was. Zum Beispiel über Mikrocontroller und Elektronik! Ich 
für meinen Teil beschäftige mich ja immerhin noch damit solche zigbee 
Geräte selbst zu bauen (die zigbee Programmierung ist außerdem auch sehr 
spannend!) anstatt einfach nur eine 150€ Kamera nach der anderen zu 
kaufen und sinnlos in mein Smart Home zu integrieren...

Trotzdem verstehe ich nicht woher diese anscheinend tief sitzende 
Ablehnug kommt, dass so eine Beleidigung oder ich sag mal Abwertung hier 
jetzt nötig war.

Manfred P. schrieb:
>> die
>> Beleuchtung ist nur dafür gedacht, um kurzzeitig ein bisschen Licht zu
>> machen, wenn man nachts ins Bad geht (Bewegungsmelder vorhanden).
>
> Für "nachts im Bad" braucht man eher ein Watt anstatt mehrere. Der
> Bewegungsmelder verbraucht vermutlich mehr, als wenn man 1 Watt
> dauerhaft leuchten ließe.

Ich nutze zigbee Bewegungsmelder von IKEA. Diese laufen rund 2 Jahre 
lang mit 2 1,2V AAA IKEA Batterien: 
https://www.ikea.com/de/de/p/ladda-akku-aufladbar-hr03-aaa-1-2-v-90509819/
Die haben zusammen 1800mWh, wenn ich mich jetzt nicht verrechnet habe. 
Die könnten also ca. 2 Stunden lang 1W liefern. Stattdessen läuft er 
aber wie gesagt ca. 2 Jahre. Das ist die Superpower von Zigbee.

[Charlie B. (charlie_baker)]

Joachim B. schrieb:
> vielleicht hilft dir dieses Video
> https://www.youtube.com/watch?v=RO3cKsHvQIo

danke für den Link! Hab mir das Video angesehen. War wirklich sehr 
informativ und spannend :-)

[J. S. (jojos)]

Pippilicht wird bei mir aktiviert wenn „alles Aus“ geschaltet wurde. Ein 
BWM unter dem Bett aktiviert das, dann werden Diele und Bad mit 
minimaler Helligkeit eingeschaltet. Außerdem das Radio und die 
Spiegelbeleuchtung nicht eingeschaltet. Hat sich bestens bewährt.
Die Smarthome Kritiker sind hier sehr fantasielos, ich frage mich auch 
immer was die mit μC und Elektronik machen. Immer noch Röhrenradios 
bauen?
In den entsprechenden Foren wird das konstruktiver Diskutiert, hier 
kannst Du das vergessen.

[Rainer W. (rawi)]

Charlie B. schrieb:
> also hängt es doch auch von den Kabeln ab? Das hätte ich tatsächlich
> nicht gedacht.

Falsch gedacht.
Der Strom von 0.5A ist der durch eine USB 2.0 Schnittstelle nach 
Spezifikation garantiert lieferbare Mindeststrom. In wie weit sich die 
Kabel in ihrem Leiterquerschnitt und -material daran orientieren, ist 
ein ganz anderes Thema.
Ein ESP8266 braucht von den 500 mA beim Senden knapp 400.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Charlie B. schrieb:
>
> Sherlock 🕵🏽‍♂️ schrieb:
>> Die meisten ESP Boards brauchen mindesten 4,5V und nehmen zeitweise 500
>> mA auf. Damit sind gewöhnliche USB  Kabel bereits fast voll ausgelastet.
>> Wenn du noch großartig Last drauf legst, hast du keine 4,5 V mehr.
>
> also hängt es doch auch von den Kabeln ab? Das hätte ich tatsächlich
> nicht gedacht.

Es liegt auch nicht am Kabel. Ein USB2 Port (das meint Datenport) 
kann spezifikationsgemäß maximal 500mA liefern. Wieviel das Kabel und 
vor allem die Steckverbinder aushalten ist eine andere Frage. Mit 
wieviel Spannungsabfall an Kabel und Steckverbindern deine Elektronik 
zurecht kommt, eine weitere. USB-Netzteile mit USB-A Ausgang gibt es 
seriös bis 2A.

Wenn das eine Steckdose mit eingebautem USB-Netzteil ist, kann sie 
wahrscheinlich auch 2A. Und das ohne irgendwelche Spirenzchen wie 
Aushandlung des Stroms oder harte Abschaltung bei 500mA + epsilon.

> Was ich grundsätzlich auch noch komplett vergessen hatte zu sagen: die
> Beleuchtung ist nur dafür gedacht, um kurzzeitig ein bisschen Licht zu
> machen, wenn man nachts ins Bad geht (Bewegungsmelder vorhanden).
> Es reicht also wirklich vergleichweise wenig Licht.

Dann brauchst du auch keinen Stepup auf 12V. 1W für die LED sollten 
dicke reichen. Ich gehe nachts aufs Klo mit einem 230V EL-Licht als 
Beleuchtung. Das ist glaube ich mit 0.15W angegeben.

[Rainer W. (rawi)]

Manfred P. schrieb:
> Der Bewegungsmelder verbraucht vermutlich mehr, als wenn man 1 Watt
> dauerhaft leuchten ließe.

Unsinn - miss einfach einmal nach, welche Leistung ein Bewegungsmelder 
aufnimmt und setze das in Relation zu den 1 Watt.
Solche Dinger leben mehrere Monate aus LiIon-Akkus in AA-Größe (z.B. bei 
WLAN-Kameras von Alarmanlagen). Bei zwei Akkus mit angenommenen 2200mAh 
stehen 18Wh zur Verfügung. Wie lange kann man damit wohl eine 1W-Leuchte 
betreiben?

[Charlie B. (charlie_baker)]

Axel S. schrieb:
> Wenn das eine Steckdose mit eingebautem USB-Netzteil ist, kann sie
> wahrscheinlich auch 2A. Und das ohne irgendwelche Spirenzchen wie
> Aushandlung des Stroms oder harte Abschaltung bei 500mA + epsilon.

alles klar, ich glaube dann werde ich mal einen versuch starten mit 
meinem geplanten Aufbau. Danke euch allen für eure Hilfe! :-)
Ich berichte dann später hier in dem Thread mal wie es gelaufen ist!

[Sherlock 🕵🏽‍♂️ (rubbel-die-katz)]

Charlie B. schrieb:
> also hängt es doch auch von den Kabeln ab? Das hätte ich tatsächlich
> nicht gedacht.

Ja ganz sicher. Wenn Kabel und Stecker zusammen nur 0,2 Ohm haben, dann 
bist du schon für den ESP alleine an der Grenze der zulässigen 
Spannungsschwankungen.

Die Stromaufnahme der LEDs habe ich dabei noch gar nicht berücksichtigt!

> Da müsste ich mir also ggf. dann doch ein USB 3.0
> Kabel raus suchen.

Das ist kein Garant für bessere Qualität. Man hofft es natürlich, aber 
bei den Chinesen bekommt man für mehr Geld oft nur mehr Gummi.

> Ich hätte ungern einen großen Stecker in der Wand
> neben dem Spiegel stecken

Ist nicht nötig. Die Spannung bestimmt nicht die Größe des Netzteils, 
sondern die Leistung und ob es sicher gebaut ist. Ein 12V Netzteil mit 
20 Watt muss nicht größer sein, als ein 5V Netzteil mit 20 Watt.

Ladegeräte für Smartphones mit Power-Delivery können in der Regel 12V 
liefern. Du brauchst dazu am anderen Ende des Kabel allerdings ein "PD 
Triggerboard".

> Außerdem habe ich eine Dimmerschaltung am ESP32, um das Licht
> zusätzlich nochmal deutlich reduzieren zu können.

Was nichts daran ändert, dass das Netzteil die maximale Leistung liefern 
können muss.

Manfred P. schrieb:
> Für "nachts im Bad" braucht man eher ein Watt anstatt mehrere.

Und dafür gibt es batteriebetriebene Lampen mit Bewegungsmelder, die 
ihrem Zweck prima erfüllen. Kompakter und billiger geht es nicht.

Oder man steckt ein Orientierungslicht in eine Steckdose. Die nehmen 
heutzutage weniger als 100 mW auf. Manche haben sogar einen 
Dämmerungsschalter mit drin, und mache sind als Zwischenstecker gemacht, 
so dass die Steckdose weiter benutzbar bleibt.