Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LED Zuleitungen reduzieren.


von Nico (secretduck)


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Hallo liebes Forum,
Aktuell arbeite ich an einem Projekt für meine doch recht große 
Modelleisenbahn. Ziel ist es 10 Leds auf einer Platine, welche maximal 
15x7mm groß sein darf, mit nur drei oder maximal 4 Zuleitungen zu 
steuern. Die Zuleitung verläuft durch einen 1.6mm breiten und 1mm dicken 
Mast. Dieser Mast wird dann mit einer FR4 Platine ausgestattet welche 
die 3 Kontakte in die Anlagenplatte führt. Das händische Verlöten von 
Kupferlackdraht ist mir persönlich blöd und in der Stückzahl in welcher 
ich vorhabe die Anzeigen zu verbauen, extrem zeitraubend.

Die LEDs haben alle verschiedene Farben und würden von JLCPCB bestückt 
werden.

Meine Idee wäre, einen MC auf einer externen Steuerungsplatine zu 
verbauen und diese dann mit VCC, GND und einer DATA Leitung durch den 
Mast in die LED Platine zu verbinden. Also quasi wie jede LED einfach 
einzeln zu verbinden, was aber aufgrund der geringen Platzverhältnisse 
und dem großen Aufwand nicht möglich wäre. Außerdem wäre es dann keine 
Herausforderung mehr :). Auf der Platine soll dann wieder ein winziger 
MC sitzen, welcher die Signale decodiert und die entsprechenden LEDs 
einschaltet. Auf der Steuerungsplatine wird für jede LED eine 
Schraubklemme verbaut. Wenn auf diesem Kontakt der Stromkreis durch 
einen externen Decoder geschlossen wird, soll die entsprechende LED auf 
der LED Platine leuchten.

Das Thema WS812 habe ich mir schon angesehen, aber aufgrund 
verschiedenster Gründe, welche zu umfangreich wären um sie alle zu 
nennen, wieder verworfen.

Was sagt ihr zu dieser Idee? Habt ihr andere Vorschläge? Was denkt ihr, 
wie kann ich diese Aufgabe am besten meistern?

Ich freue mich über hilfreiche Antworten, Tipps, Vorschläge aber auch 
über Kritik.

von F. (radarange)


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Charlieplexing. Deine 10 LEDs können mit 4 GPIOs und daher auch 4 
Leitungen angesteuert werden.
Kein Microcontroller auf der Anzeige-Platine notwendig.
Die Verbindung durch den Mast lässt sich zum Beispiel mit einer 
doppelseitigen Flex-Platine umsetzen, ist aber natürlich alles relativ 
empfindlich.

von Gerald B. (gerald_b)


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WS2812 gibts im Miniformat 2020
https://www.mouser.com/pdfDocs/WS2812B-2020_V10_EN_181106150240761.pdf?srsltid=AfmBOoqjFuQkvhiO6k2oJdbcn1ipMcWNtQHW78UZNzL1wJN8pcqg7NCx
3 Leitungen Masse +5V und Data reichen. Die werden Daisy Chain, wie auf 
den Stripes verschaltet. Masse und ´5V parallel und Data ain Input der 
Ersten, Optput der ersten an Input der 2. usw. Kannste auch 
Kupferlackdraht für die paar cm im Mast nehmen.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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> Das Thema WS812 habe ich mir schon angesehen, aber aufgrund
> verschiedenster Gründe, welche zu umfangreich wären um sie
> alle zu nennen, wieder verworfen.
Nenne mal bitte die vermeintlich wichtigen. Diese LEDs würden Dein 
Problem zuverlässig lösen und der Programmieraufwand bzw. der ständige 
Refresh beim Charlieplexing ist mehr Arbeit als die Ansteuerung der 
seriell gesteuerten LEDs.

von Harald K. (kirnbichler)


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Gerald B. schrieb:
> WS2812 gibts im Miniformat 2020
> 
https://www.mouser.com/pdfDocs/WS2812B-2020_V10_EN_181106150240761.pdf?srsltid=AfmBOoqjFuQkvhiO6k2oJdbcn1ipMcWNtQHW78UZNzL1wJN8pcqg7NCx

Die gibt sogar noch viel kleiner, mit 1.1 mm Kantenlänge.
https://cdn-shop.adafruit.com/product-files/5849/SK6805-EC10-000_REV.01_EN.pdf

Aber der Threadstarter mag auch dieses Mal nicht darauf eingehen, warum 
diese LEDs nicht für ihn in Frage kommen, das war bei der letzten 
Signalselsbtbaudiskussion genau das gleiche.

Hier hieß der Threadstarter zwar anders, aber ich habe das starke 
Gefühl, daß da eine enge Verwandtschaft besteht:

Beitrag "Platinen Anschluss?"

von Nico (secretduck)


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Danke für eure Antworten,

F. schrieb:
> Charlieplexing. Deine 10 LEDs können mit 4 GPIOs und daher auch 4
> Leitungen angesteuert werden

Gute Idee, allerdings habe ich auch diese Möglichkeit schon umfangreich 
durchdacht. Es muss wirklich jede der 10 LEDs einzeln ansteuerbar sein 
und auch bis zu drei verschiedene LEDs sollen kombiniert werden können.

Gerald B. schrieb:
> WS2812 gibts im Miniformat 2020

Für meine Prototypen habe ich bereits WS2812 im 1010 Format und mit 
einer unglaublichen Höhe von 0,33mm verwendet.

Ben B. schrieb:
> Nenne mal bitte die vermeintlich wichtigen. Diese LEDs würden Dein
> Problem zuverlässig lösen und der Programmieraufwand bzw. der ständige
> Refresh beim Charlieplexing ist mehr Arbeit als die Ansteuerung der
> seriell gesteuerten LEDs.

Natürlich, sehr gerne. Ich habe die Ws2812 Thematik schon sehr intensiv 
durchgearbeitet. Hauptproblem sind die schon gut sichtbaren, einzelnen 
Lichtpunkte welche bei geringen Leuchtstärken sehr deutlich sichtbar 
sind. Die Leuchtstärke kann ich aber nicht erhöhen, weil sie sonst durch 
die sehr dünnen Sonnblenden scheinen würden. Ich habe in die Richtung 
auch schon versucht mit Harz die LEDs zu verblenden oder die Blenden in 
mehreren Schichten mit einem sehr gut deckenden Lack zu lackieren. 
Erfolglos. Wenn ich die Blenden breiter gestalte, sehen sie sehr 
unrealistisch aus.

Ich habe bereits Prototypen mit "normalen" LEDs fertiggestellt. Sie 
treffen genau meine Erwartungen, allerdings mit mit den oben 
beschriebenen Nachteilen.

Im Bereich der Programmierung bin ich noch ein ziemlicher Neuling. Aber 
momentan hatte ich die Idee, mit dem MC auf der Steuerungsplatine 
vielleicht Stromstöße zu senden. Also das zb 8 Stromstöße gesendet 
werden und der MC auf der LED Platine erkennt dann, dass zwischen 5 und 
10 Stöße gesendet wurden und schaltet die zugehörige LED 1. Das geht 
dann mit jeder Led und verschiedenen Werten immer so weiter. -Nur ein 
Gedächnisprotokoll-

Was sagt ihr zu meiner Idee? Habt ihr noch Fragen?

von Nico (secretduck)


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Harald K. schrieb:
> Aber der Threadstarter mag auch dieses Mal nicht darauf eingehen, warum
> diese LEDs nicht für ihn in Frage kommen, das war bei der letzten
> Signalselsbtbaudiskussion genau das gleiche.

Lieber Harald, natürlich möchte ich auf die Probleme eingehen, um euch 
die Problematik vorzuzeigen. Wie schon im letzen Beitrag von mir 
beschrieben, sollen die LEDs nur mit einem Zehntel der eigentlich 
maximalen Leuchtkraft leuchten, da es sonst unrealistisch wirkt und das 
oben genannte Problem mit dem Durchscheinen der LEDs eintritt. Wenn ich 
die LEDs dann aber herunterdimme sind die einzelnen Lichpunkte vorallem 
bei den grünen und weißen Farbmischungen sehr deutlich sichtbar. Ich 
habe sie schon versucht zu verblenden aber aufgrund der geringen 
Platzverhältnisse ist das nur sehr schwer möglich. Oft war das nur 
gering aufgrtragene Harz schon im Weg um die Platinen ins dafür 
vorgesehene Gehäuse zu verbringen.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Also geht es Dir nicht um die Leitungen zwischen einem µC auf der 
LED-Platine, sondern um die Kommunikation mit diesem µC auf der 
LED-Platine, der dann wiederum die LEDs einfach mit seinen GPIOs 
einschaltet?

Wenn ich das so korrekt verstanden habe, kannst Du Dir da fast jedes 
Bussystem aussuchen. I2C, UART/RS232 mit 5V (oder 3,3), CAN würde auch 
gehen... kommt auf die verwendeten Controller an. Kannst natürlich auch 
ein eigenes Protokoll oder 1-Wire nehmen, was mit Impulsen und Pausen 
arbeitet, das ist alles Deinen Programmierkünsten überlassen.

von F. (radarange)


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Nico schrieb:
> Gute Idee, allerdings habe ich auch diese Möglichkeit schon umfangreich
> durchdacht. Es muss wirklich jede der 10 LEDs einzeln ansteuerbar sein
> und auch bis zu drei verschiedene LEDs sollen kombiniert werden können.

Sind sie doch.
Da nimmst du effiziente LEDs und einen Microcontroller, der seine 
Ausgänge auch ordentlich treiben kann, dann ist eine hohe 
Multiplexfrequenz kein Problem und führt auch nicht zu unangenehmem 
Flimmern.

Nico schrieb:
> Im Bereich der Programmierung bin ich noch ein ziemlicher Neuling. Aber
> momentan hatte ich die Idee, mit dem MC auf der Steuerungsplatine
> vielleicht Stromstöße zu senden. Also das zb 8 Stromstöße gesendet
> werden und der MC auf der LED Platine erkennt dann, dass zwischen 5 und
> 10 Stöße gesendet wurden und schaltet die zugehörige LED 1. Das geht
> dann mit jeder Led und verschiedenen Werten immer so weiter. -Nur ein
> Gedächnisprotokoll-
> Was sagt ihr zu meiner Idee? Habt ihr noch Fragen?


Du machst dir Gedanken über die absolut falschen Sachen.
Die wichtigste Frage ist, wie du so viele LEDs auf so kleiner Fläche 
ansteuern willst. Es wird ja schon schwierig, da einen Microcontroller 
draufzusetzen und das entsprechend anzuschließen. Klar geht das mit 
einer 6-lagigen Platine, aber du wirst schon Schwierigkeiten haben, 
jemanden dazu zu bringen, so ein winziges Ding überhaupt zu bestücken, 
das macht nämlich nur Ärger.
Jetzt gibt's also folgende Möglichkeiten:
1) MCU auf LED-Platine, der mit 10 GPIOs die 10 LEDs treibt
2) 11 Leitungen durch den Mast, um jede LED einzeln anzusteuern
3) Multiplexing, braucht 7 Leitungen
4) Charlieplexing, braucht 4 Leitungen
5) Individuell adressierbare LEDs, braucht 3-4 Leitungen, je nachdem, 
was man nimmt

Die Kommunikation zwischen Microcontrollern ist übrigens absolut kein 
Problem. Da kann man sich einfach irgendein Protokoll aussuchen, 
meinetwegen auch einen langsamen UART in eine Richtung. Wir brauchen ja 
überhaupt keine Rückmeldung. Das ist in sehr kurzer Zeit programmiert, 
das Problem hier ist die starke Miniaturisierung.
Wenn du sowieso Probleme damit hast, dass dir LEDs zu hell sind, dann 
ist Multiplexing oder Charlieplexing ja optimal für dich, dadurch werden 
sie automatisch etwas dunkler.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Nico schrieb:
> Gute Idee, allerdings habe ich auch diese Möglichkeit schon umfangreich
> durchdacht. Es muss wirklich jede der 10 LEDs einzeln ansteuerbar sein
> und auch bis zu drei verschiedene LEDs sollen kombiniert werden können.

Du solltest evtl. charlieplexing nochmal und deutlich umfangreicher 
durchdenken.
Bei meinem ollen VU-Meter leuchten alle moeglichen LED-Kombinationen 
"gleichzeitig":

Beitrag "VU-Meter mit Attiny13a statt LM3916"

Und wenn man sich etwas anstrengt, werden wahrscheinlich auch noch 2 
verschiedene Helligkeiten fuer jede LED unabhaenging moeglich sein.

Guck' mal das Schaltbild (vumeter.pdf) an. Den linken Teil - also die 12 
LEDs und 4 Widerstaende musst du irgendwie auf deine Miniplatine 
quetschen, der Rest kann ja dann am anderen Ende des Masts rumoxidieren. 
Auch der Laie erkennt sofort: Da sind 4 Leitungen zwischen der linken 
und der rechten Haelfte des Schaltbilds.

Statt dem ganzen Analogkrams in der Schaltung (alles was unterhalb des 
attiny gemalt ist) koenntest zu z.b. den PB4 des attiny mittels eines 
seriellen (UART) Protokolls ansteuern, "gschwind" die Software anpassen 
und schon ist's fertig.
Oder irgendwas mit einem moderneren µC...

Gruss
WK

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Naja wenn er bereits einen µC auf seiner LED-Platine hat, dann wäre es 
ja kein Problem, die LEDs damit per PWM zu dimmen wenn sie ihm zu hell 
sind.

Welche µCs sind das eigentlich und wie möchte er die programmieren wenn 
er da noch keine großen Kenntnisse hat? AVR-Controller und Arduino?

von Nemopuk (nemopuk)


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Nico schrieb:
> Was sagt ihr zu dieser Idee?

Ich kann die Lage erst einschätzen, wenn ich weiß, warum du die WS2812 
ausgeschlossen hast.

Nico schrieb:
> Es muss wirklich jede der 10 LEDs einzeln ansteuerbar sein

Leuchtet mir nicht ein. Wenn die LEDs mit 2 mA hell genug sind, kann sie 
problemlos 1:10 multiplexen.

von Harald K. (kirnbichler)


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Nemopuk schrieb:
> wenn ich weiß, warum du die WS2812
> ausgeschlossen hast.

Schrieb er, bei geringer Helligkeit würden die Einzel-LEDs als solche 
erkennbar werden:

> Hauptproblem sind die schon gut sichtbaren, einzelnen
> Lichtpunkte welche bei geringen Leuchtstärken sehr deutlich
> sichtbar sind.

Wobei mir dabei unklar ist, ob er das auch auf die sk6805-10 bezieht, 
die ja nur 1.1mm Kantenlänge haben. Wenn man deren Oberfläche mattiert 
bzw. einen nicht völlig opaken Lack verwendet, sollte die 
Lichtverteilung eigentlich kein Thema sein.

von F. (radarange)


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RGB-LEDs können schon ein Problem sein, wenn komische Farben gemischt 
werden sollen und dann auch noch eine geringe Helligkeit gefragt ist. 
Ein dunkles "warmweiß" mit einer WS2812 sieht tatsächlich echt nicht gut 
aus und im Modellmaßstab kann es durchaus sein, dass das dann unschön 
auffällt.
Aber ist ja egal, Charlieplexing sollte bei 10 modernen LEDs überhaupt 
kein Problem sein. Da nimmt man einen Microcontroller, dessen GPIO 
ordentlich treiben kann und dann großzügig niedrige Vorwiderstände, ewig 
leben müssen die LEDs auch nicht und durch das Tastverhältnis vertragen 
die auch ein wenig mehr Strom.

von Nemopuk (nemopuk)


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Ich kann mir gerade auch nicht vorstellen, was daran so schwer sein 
soll, einen funktionierenden Diffusor vor die LEDs zu packen. Und wo das 
Problem bei Charlieplexing sein soll, weiß der Geier.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Ich weiß im Moment nicht mal, ob er sowas wie Charlieplexing oder 
Multiplexing überhaupt braucht, wenn er auf seiner LED-Platine bereits 
einen extra µC für die LEDs hat.

Bei Multicolor-LEDs ist mir teilweise auch schon aufgefallen, daß die 
einzelnen Farben irgendwelche Linseneffekte haben. Wenn man einen 
Diffusor davor setzt, hat man keine einheitliche Farbe, sondern bunte 
Farbverläufe auf dem Diffusor und das wird nicht mal durch Anschleifen 
der LED deutlich besser.

von Nico (secretduck)


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Ben B. schrieb:
> Also geht es Dir nicht um die Leitungen zwischen einem µC auf der
> LED-Platine, sondern um die Kommunikation mit diesem µC auf der
> LED-Platine, der dann wiederum die LEDs einfach mit seinen GPIOs
> einschaltet?

Kann man so sagen, ja. Aber bei mir sind alle Ideen von euch sehr 
willkommen.

F. schrieb:
> Sind sie doch.
> Da nimmst du effiziente LEDs und einen Microcontroller, der seine
> Ausgänge auch ordentlich treiben kann, dann ist eine hohe
> Multiplexfrequenz kein Problem und führt auch nicht zu unangenehmem
> Flimmern.

Die Idee klingt auch sehr interessant und extrem vielversprechend.

F. schrieb:
> Die wichtigste Frage ist, wie du so viele LEDs auf so kleiner Fläche
> ansteuern willst. Es wird ja schon schwierig, da einen Microcontroller
> draufzusetzen und das entsprechend anzuschließen.

Ja, da hast du recht. Es kommt nämlich noch besser (oder kleiner) Die 
kleinsten Anzeigen sollen dann nämlich nur mehr 7x7mm messen, allerdings 
auch nur mehr 3 Leds tragen. Zwecks der Platzverhältnisse habe ich 
eventuell an die Verlegung des MCs auf die Rückseite der Platine 
gedacht.

Dergute W. schrieb:
> Du solltest evtl. charlieplexing nochmal und deutlich umfangreicher
> durchdenken.

Das ist allerdings sehr richtig. Ich lasse mich gerne eines Besseren 
belehren, wenn es mir weiterhilft.




Ganz zum Schluss würde ich noch gerne ein paar Dinge aufschreiben welche 
ich ganz cool finden würde:

1. 4 Helligkeitsstufen welche mittels Drucktaster auf der 
Steuerungsplatine gewählt werden können.

2. 3 Stufen der sanften ein und ausblendung. 1 LED Modus, sofortiges 
umschalten, 2 Glühbirnen Modus, sanftes ein und ausblenden, 3 Glühbirnen 
Modus langsam, exakt wie bei 2 nur noch langsamer.

3. Wenn eventuell nur drei Leitungen mit der LED Platine verbunden 
werden müssen. (Hardware bereits vorhanden)


Vielen Dank für eure zahlreichen Antworten

von Nico (secretduck)


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Ben B. schrieb:
> Bei Multicolor-LEDs ist mir teilweise auch schon aufgefallen, daß die
> einzelnen Farben irgendwelche Linseneffekte haben. Wenn man einen
> Diffusor davor setzt, hat man keine einheitliche Farbe, sondern bunte
> Farbverläufe auf dem Diffusor und das wird nicht mal durch Anschleifen
> der LED deutlich besser.

Ben, du hast es auf den Punkt gebracht. Das habe ich vergessen zu 
erwähnen. Die WS2812 wurden bereits angeschliffen und mit einer Kuppel 
aus transparentem Harz welches Matt aushärtet, überdeckt.
Fazit: Das Blau rechts und das Gleb links ist fast schon noch 
auffälliger.

Ben B. schrieb:
> Welche µCs sind das eigentlich und wie möchte er die programmieren wenn
> er da noch keine großen Kenntnisse hat? AVR-Controller und Arduino?

Ja genau. Wie für die WS2812 möchte ich die Prototypen auf einem Arduino 
programmieren. Für die WS2812 habe ich das auch geschafft ^^

: Bearbeitet durch User
von Gerald B. (gerald_b)


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Neuer Versuch, selber Ansatz:
Der WS2814 ist das Treiber IC, ohne LEDs, analog zum WS2811.
Der WS2814 ist eigentlich für RGBW, kann aber 4 eigenständige LEDs 
treiben. Mit dem WS2814F gibt es eine Gehäusevariante FSOP8, die 
Kleinste unter mehreren Varianten. Ich persönlich habe schon mit Suffix 
C im SOP 8 Gehäuse gearbeitet.
Wenn du vorne deine LEDs drauf machst und auf die Rückseite 4 ICs, hast 
du 16 Kanäle, und 15 wolltest du. Jeweils 100nF KerKo als Puffer-C neben 
jedem WS2814 nicht vergessen ;-)
Falls es Schwierigkeiten geben sollte, mit der doppelseitigen 
Bestückung, machst du 2 Subboards mit jeweis 0,6mm Dicke und Dukos mit 
0,7mm Durchmesser. Auf ein Board kommen die LEDs, auf das andere die 
Treiber. Dann legst du beide Boards übereinander, steckst 0,5mm 
versilberten Draht in die Dukos und verlötest beide Platinen 
übereinander. Castellated Holes (Briefmarkendesign mit aufgeschnittenen 
Dukos am Rand, wie bei den ESP Boards ginge natürlich auch.
Das hat dann den selben Effekt. ICs unten und LEDs oben und ist mit 
1,2mm Gesamtdicke auch nicht dicker, wie sonst eine Platine.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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0. Vergiss das Multi-/Charlieplexing wenn Du schon einen µC mit
   einer LED pro GPIO auf Deiner LED-Platine hast.

> 1. 4 Helligkeitsstufen welche mittels Drucktaster auf der
> Steuerungsplatine gewählt werden können.
Erfordert mindestens 2 Bit Datentransfer von der Steuerungsplatine zur 
LED-Platine.

> 2. 3 Stufen der sanften ein und ausblendung. 1 LED Modus,
> A sofortiges umschalten, 2 Glühbirnen Modus, sanftes ein und
> ausblenden, 3 Glühbirnen Modus langsam, exakt wie bei 2 nur
> noch langsamer.
Das ist alles Deinen Programmierkünsten überlassen und ich würde das mit 
dem Controller auf der LED-Platine machen (per Software-PWM). Dem musst 
Du dann nur noch über einen Datenbus von der Steuerungsplatine aus 
mitteilen, was er mit welcher LED machen soll und die Programmierung des 
LED-Controllers muss non-blocking sein, d.h. alle Funktionen müssen 
gleichzeitig ausgeführt werden können. Also eine Funktion mit einer LED 
darf z.B. nicht die Software-PWM der anderen LEDs blockieren, sollte mit 
Arduino LEDC oder analogWrite kein Problem sein.

> 3. Wenn eventuell nur drei Leitungen mit der LED Platine
> verbunden werden müssen. (Hardware bereits vorhanden)
Kein Problem, schränkt Dich auf einen 1-Wire-Datenbus ein,
ist aber problemlos machbar.

Welche Controller verwendest Du denn und womit willst Du sie 
programmieren?

von Jörg R. (solar77)


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Nico schrieb:
> Ben B. schrieb:
>> Bei Multicolor-LEDs ist mir teilweise auch schon aufgefallen, daß die
>> einzelnen Farben irgendwelche Linseneffekte haben. Wenn man einen
>> Diffusor davor setzt, hat man keine einheitliche Farbe, sondern bunte
>> Farbverläufe auf dem Diffusor und das wird nicht mal durch Anschleifen
>> der LED deutlich besser.
>
> Ben, du hast es auf den Punkt gebracht. Das habe ich vergessen zu
> erwähnen. Die WS2812 wurden bereits angeschliffen und mit einer Kuppel
> aus transparentem Harz welches Matt aushärtet, überdeckt.
> Fazit: Das Blau rechts und das Gleb links ist fast schon noch
> auffälliger.

Von den WS2812 würdest keine 10 Stück auf deine 15x7mm bekommen. Von den 
WS2812B-2020 schon 10 Stück, aber nicht in einer Reihe.

Wie sollen die LEDs angeordnet werden?

: Bearbeitet durch User
von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Ich glaube, er will gar kein Multicolor,
er scheint einfarbige LEDs genommen zu haben.

von F. (radarange)


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Nico schrieb:
> F. schrieb:
>> Die wichtigste Frage ist, wie du so viele LEDs auf so kleiner Fläche
>> ansteuern willst. Es wird ja schon schwierig, da einen Microcontroller
>> draufzusetzen und das entsprechend anzuschließen.
>
> Ja, da hast du recht. Es kommt nämlich noch besser (oder kleiner) Die
> kleinsten Anzeigen sollen dann nämlich nur mehr 7x7mm messen, allerdings
> auch nur mehr 3 Leds tragen. Zwecks der Platzverhältnisse habe ich
> eventuell an die Verlegung des MCs auf die Rückseite der Platine
> gedacht.

Natürlich muss der Microcontroller auf die Rückseite, anders geht's 
nicht.
Aber dann such doch mal einen geeigneten Microcontroller, der auf deine 
15x7-Platine passt und mit dem du die ganzen LEDs noch angeschlossen 
bekommst. Das geht schon, keine Frage. Aber layoute das doch mal mit 
einem entsprechenden ATTiny als Grundlage. Du willst auf jeden Fall 
einen Controller nehmen, den du mit dem Arduino-Ökosystem programmieren 
kannst.
Dann wirst du sehen: Geht alles, ist aber viel Aufwand.

Multiplexing löst die ganze Sache relativ elegant.

Nico schrieb:
> 1. 4 Helligkeitsstufen welche mittels Drucktaster auf der
> Steuerungsplatine gewählt werden können.

Bei Multiplexing/Charlieplexing kein Problem

> 2. 3 Stufen der sanften ein und ausblendung. 1 LED Modus, sofortiges
> umschalten, 2 Glühbirnen Modus, sanftes ein und ausblenden, 3 Glühbirnen
> Modus langsam, exakt wie bei 2 nur noch langsamer.

Wie schön du die Helligkeitsstufen hinkriegst (und das ist ja wichtig, 
damit das bei langsamer Helligkeitsänderung immer noch als fließend 
wahrgenommen wird), hängt davon ab, wie hoch deine Multiplexfrequenz 
ist. Muss man ausprobieren, gegebenenfalls direktere GPIO-Ansteuerung 
verwenden, um Zyklen zu sparen. Sollte aber kein fundamentales Problem 
sein.

> 3. Wenn eventuell nur drei Leitungen mit der LED Platine verbunden
> werden müssen. (Hardware bereits vorhanden)

Du musst wissen, was du willst. Als nächstes kommt dann die Beschwerde, 
dass ein Microcontroller auf der Platine ja nen Euro extra kostet und 
das doppelseitige Bestücken und Vereinzeln dieser Winzplatine nochmal 
100 Euro extra, ja, so ist das Leben halt.

von F. (radarange)


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Ben B. schrieb:
> Kein Problem, schränkt Dich auf einen 1-Wire-Datenbus ein,
> ist aber problemlos machbar.

Als Kommunikationsprotokoll lässt sich alles nehmen. Ich empfehle einen 
UART mit niedriger Baudrate, wenn man das schon machen will. Dank 
niedriger Baudrate kommt man auch problemlos mit den internen 
RC-Oszillatoren aus.
1-Wire ist kompliziert und super langsam und hier soll ja nicht ein MCU 
die Ansteuerung aller LED-Platinen übernehmen, sondern ein MCU die 
Ansteuerung einer LED-Platine. Adressieren muss man die LED-Platine also 
nicht.
Ein langsamer UART überträgt Daten zuverlässig und ist sehr leicht 
programmiert, außerdem benötigt er keine Timer oder anderen Kram. Die 
"modernen" ATTinys haben glaube ich alle einen Hardware-UART.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Nico schrieb:
> kleinsten Anzeigen sollen dann nämlich nur mehr 7x7mm messen, allerdings
> auch nur mehr 3 Leds tragen. Zwecks der Platzverhältnisse habe ich
> eventuell an die Verlegung des MCs auf die Rückseite der Platine
> gedacht.

Wenn du den µC mit auf die LED-Platine bauen willst, wirds bei deinen 
Groessenvorstellungen wohl nicht anders gehen. Dumm nur, dass dann auch 
der Platz fuer die LEDs dank der noetigen Durchkontaktierungen knapp 
wird. Dagegen helfen dann "Vias-mit-Faxen" (buried, plugged, oder wie's 
sonst grad so heisst). Das wird dann halt nur unangenehm teuer. Und 
irgendwie muss der µC auch noch irgendwann mal mit Software aufgefuellt 
werden, d.h. irgendwie mit einem Programmer verbunden werden...

Nico schrieb:
> Ich lasse mich gerne eines Besseren
> belehren,
Besser ist's, sich selbst zu belehren, anstatt drauf zu warten, dass es 
ein Anderer tut.


Nico schrieb:
> ich ganz cool finden würde:
> 1..2..3.

Ist alles schon irgendwie per Software machbar. Aber halt 
programmiertechnisch ggf. nicht so ganz ohne...

Gruss
WK

von Nico (secretduck)


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Gerald B. schrieb:
> Der WS2814 ist das Treiber IC, ohne LEDs, analog zum WS2811.
> Der WS2814 ist eigentlich für RGBW, kann aber 4 eigenständige LEDs
> treiben. Mit dem WS2814F

Ahh sehr interessant. Da könnte man die "normalen" LEDs dann an den 
Anschlüssen für rot Gelb und Grün bzw. Weiß anschließen und in der 
Helligkeit im Arduino Sketch einstellen wenn ich das richtig verstehe? 
Das WS2814F ist für meine Platzverhältnisse recht groß. Ich bin aber auf 
den WS2811N gestoßen welcher augenscheinlich noch kleiner sein sollte, 
aber einen Ausgang weniger hat. Ich werde die Chinesischen Hyroglyphen 
mal entschlüsseln.

Ben B. schrieb:
> Das ist alles Deinen Programmierkünsten überlassen und ich würde das mit
> dem Controller auf der LED-Platine machen (per Software-PWM). Dem musst
> Du dann nur noch über einen Datenbus von der Steuerungsplatine aus
> mitteilen, was er mit welcher LED machen soll und die Programmierung des
> LED-Controllers muss non-blocking sein, d.h. alle Funktionen müssen
> gleichzeitig ausgeführt werden können. Also eine Funktion mit einer LED
> darf z.B. nicht die Software-PWM der anderen LEDs blockieren, sollte mit
> Arduino LEDC oder analogWrite kein Problem sein.

Da muss ich wohl meine Programmier Fähigkeiten auf ein neues Level 
bringen. Der MC sollte sich im Bereich maximal 4x4mm bewegen um ihn auf 
der Vorderseite lokalisieren zu können.

Jörg R. schrieb:
> Von den WS2812 würdest keine 10 Stück auf deine 15x7mm bekommen. Von den
> WS2812B-2020 schon 10 Stück, aber nicht in einer Reihe.
>
> Wie sollen die LEDs angeordnet werden?

Doch das geht sich mit bereits verwendeten 1010er LEDs aus. Die 
Anordnung steht bereits fest und ist auch ertestet.

Ben B. schrieb:
> Ich glaube, er will gar kein Multicolor,
> er scheint einfarbige LEDs genommen zu haben.

Ja genau einfärbige LEDs sind vollkommen ausreichend. Leidiglich eine 
LED muss in zwei Farben leuchten, was sich aber dank DoppelLEDs recht 
einfach realisieren lässt. Siehe: 
https://www.lcsc.com/product-detail/C404277.html

F. schrieb:
> Wie schön du die Helligkeitsstufen hinkriegst (und das ist ja wichtig,
> damit das bei langsamer Helligkeitsänderung immer noch als fließend
> wahrgenommen wird), hängt davon ab, wie hoch deine Multiplexfrequenz
> ist. Muss man ausprobieren, gegebenenfalls direktere GPIO-Ansteuerung
> verwenden, um Zyklen zu sparen. Sollte aber kein fundamentales Problem
> sein.

Klingt sehr interessant. In das Thema Charlieplexing werde ich mich 
morgen mal einlesen.

F. schrieb:
> Als nächstes kommt dann die Beschwerde,
> dass ein Microcontroller auf der Platine ja nen Euro extra kostet

In den meisten Fällen ist das so, ja. ich bezahle aber lieber ein paar 
Euro mehr pro Stück als den Lötkolben in die Hand zu nehmen und mich mit 
dem heißen Werkzeug erstens 100mal zu verbrennen, zweitens kalte 
Lötstellen zu haben und mit Lötzin und Lötpaste zu hantieren und zu 
guter letzt irgendwelche haudünnen Drähte zu verbauen, welche schon 
reißen, wenn man sie nur ansieht. Löten in den Massen-Nein danke.

Dergute W. schrieb:
> Besser ist's, sich selbst zu belehren, anstatt drauf zu warten, dass es
> ein Anderer tut.

Genau finde ich auch. Bei diesem Projekt sind mir aber meine Ideen 
ausgegangen und deswegen lasse ich mich gerne mit euren Ideen berieseln.

Dergute W. schrieb:
>> ich ganz cool finden würde:
>> 1..2..3.
>
> Ist alles schon irgendwie per Software machbar. Aber halt
> programmiertechnisch ggf. nicht so ganz ohne...

Eine Herausforderung ist das Projekt von Anfang an, aber genau das 
gefällt mir richtig gut. Ständig was neues zu lernen und den Horizont zu 
erweitern.

von F. (radarange)


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Nico schrieb:
> Eine Herausforderung ist das Projekt von Anfang an, aber genau das
> gefällt mir richtig gut. Ständig was neues zu lernen und den Horizont zu
> erweitern.

Also jetzt machst du mal Folgendes: Such dir einen geeigneten 
Microcontroller und mach mal ein Platinenlayout damit. Dann können wir 
mal weiter darüber reden, denn so ist das irgendwie unsinnig. Du suchst 
eine Herausforderung, der wirklich herausfordernde Teil, nämlich das 
alles auf die Platine zu quetschen, ist dir aber noch überhaupt nicht 
bewusst. Dann geht's jetzt los. :)
Beim Preis für die Bestückung wirst du dann mit den Ohren schlackern, 
denn je kleiner es wird, umso fürstlicher lassen sich die Bestücker das 
bezahlen.

von Björn W. (bwieck)


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Das grösste Problem wird sein die ganzen WS-LEDS über sehr dünne 
Leitungen zu versorgen. Es wird also viele Kondensatoren brauchen und 
damit eine Herausforderung für das Netzteil.
Aber mal sehen was passiert.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Nico schrieb:
> In das Thema Charlieplexing werde ich mich morgen mal einlesen.

Ein Beispielprojekt kann ich dir hier anbieten:

https://github.com/darc-s09/thermometer-bausatz

Dort hatten wir ausreichend Pins, sodass ich die LEDs in zwei 
6er-Gruppen aufgeteilt habe, die je 3 Pins brauchen. Die machen auch 
zwei Helligkeitsstufen gleichzeitig (also verschiedene LEDs verschieden 
hell).

Für die Kommunikation würde ich schlicht Standard-UART nehmen: dann 
kannst du das einfach vom PC aus alles ausprobieren mit einem simplen 
USB-("TTL"-)Seriell-Wandler.

Gerade geschaut, QFN-Gehäuse gibt es halt nicht mit allzu wenigen Pins. 
Bei den 8-Pinnern ist man dann schnell bei SOIC und damit ziemlich groß 
(ein SOT-23-6 reicht ja nicht).  Wenn du einen ATtiny406 im 3x3 
QFN-Gehäuse nimmst, dann hättest du sogar wirklich genügend Pins, um 
ohne Multi- oder Charlieplexing auszukommen.

von Harald K. (kirnbichler)


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Jörg W. schrieb:
> Wenn du einen ATtiny406 im 3x3
> QFN-Gehäuse nimmst

... oder einen CH32V002/3. Der hat dann ebenfalls 20 Pins, womit sich 
jede LED auch einzeln ansteuern ließe.

Den CH32V002 gibt es laut Datenblatt auch im QFN-12, das ist dann nur 
noch 2x2 mm groß, allerdings kenne ich keine Bezugsquelle.

: Bearbeitet durch User
von Jörg R. (solar77)


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Nico schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Von den WS2812 würdest keine 10 Stück auf deine 15x7mm bekommen. Von den
>> WS2812B-2020 schon 10 Stück, aber nicht in einer Reihe.
>>
>> Wie sollen die LEDs angeordnet werden?
>
> Doch das geht sich mit bereits verwendeten 1010er LEDs aus. Die
> Anordnung steht bereits fest und ist auch ertestet.

Das ist ja eine vollkommen unwichtige Information. Bloß keine weiteren 
Informationen liefern, die könnten am Ende noch hilfreich sein.

Die Information hätte in den Eröffnungsthread gehört, spätestens aber 
nach dem 2ten Kommentar in dem ein LED Vorschlag gemacht wurde.

Jetzt liefere wenigstens detaillierte Informationen zu den bereits 
ausgewählten LEDs.

Deine Titelzeile ist auch wenig aussagekräftig. Anschlüsse zu reduzieren 
suggeriert mir das es eine Schaltung gibt, die aber verändert/verbessert 
werden soll. Wie sieht die Schaltung aus?

: Bearbeitet durch User
von Gerald B. (gerald_b)


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Nico schrieb:
> Gerald B. schrieb:
>> Der WS2814 ist das Treiber IC, ohne LEDs, analog zum WS2811.
>> Der WS2814 ist eigentlich für RGBW, kann aber 4 eigenständige LEDs
>> treiben. Mit dem WS2814F
>
> Ahh sehr interessant. Da könnte man die "normalen" LEDs dann an den
> Anschlüssen für rot Gelb und Grün bzw. Weiß anschließen und in der
> Helligkeit im Arduino Sketch einstellen wenn ich das richtig verstehe?
> Das WS2814F ist für meine Platzverhältnisse recht groß. Ich bin aber auf
> den WS2811N gestoßen

Ja, jeder LED Ausgang kann 256 Helligkeitsstufen (1 byte)
Der WS2811 ist im DFN Gehäuse. Das ist für mich kein bauelement, das ist 
Feinstaub :P
Aber wenn du bestücken lässt und die dafür keine Mondpreise aufrufen, 
warum nicht...
Du kannst Deine Signale alle in einer Reihe hintereinander schalten. 
Dann braust du zwar statt 3, 4 Leitungen, den Data Output dann 
weiterführen zum nächsten Signal...
Da brauchst du keine zig µC, einer reicht, für die ganze Kette.
Da es aber bei einer Bahnanlage vorkommen kann, das es von einem Signal 
zum nächsten mehr als 10-20 cm Datenleitung sein können, ist es nicht 
von Schaden, die Datensignale am Ausgang in RS485 zu wandeln und am 
nächsten Eingang dann wieder zurück zu wandeln. Ich habe das für 
Deckenspots so gemacht. Jeder Spot hat 2x MAX485, einen WS2814 und 4 
Schaltregler für eine RGBW Power-LED. Da waren die Spots auch jeweils ca 
1 Meter auseinader. Bis 500m Abstand sind da theoretisch möglich :-)
Du kannst, wenn du 1x so einen Bus hast, auch in jedes Modellhaus so 
eine Platine setzen und verschiedene Räume, die Fenster zufällig ein und 
ausschalten. Oder Straßenlaternen usw.

von Daniel S. (supernova01)


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Nico schrieb:
> Programmier Fähigkeiten

Jo, nicht nur das, aber mach das mal.

Nico schrieb:
> lokalisieren

du meintest eher platzieren, oder?

F. schrieb:
> Charlieplexing.

Nico schrieb:
> Gute Idee, allerdings habe ich auch diese Möglichkeit schon umfangreich
> durchdacht.

Nico schrieb:
> Klingt sehr interessant. In das Thema Charlieplexing werde ich mich
> morgen mal einlesen.

Du schreibst zu viel nebensächliches Zeug, kannst und weißt viel zu 
wenig und du widersprichst dir ständig selbst. Arbeite dich doch erstmal 
in die Fachthemen ein, bevor du dir noch mehr Möglichkeiten aufzählen 
lässt die du nicht verstehst, das bringt doch nichts...

Nico schrieb:
> lasse ich mich gerne mit euren Ideen berieseln.

Wenn du eine Berieselung möchtest, geh doch einfach mal duschen.

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


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Nico schrieb:
> Im Bereich der Programmierung bin ich noch ein ziemlicher Neuling. Aber
> momentan hatte ich die Idee, mit dem MC auf der Steuerungsplatine
> vielleicht Stromstöße zu senden.
Warum nimmst du statt der "Stromstöße" nicht sowas simples wie eine 
serielle Schnittstelle? Funktioniert zigmilliardenfach ganz problemlos 
und das Beste: du bezahlst die beim Kauf des µC sowieso, es kostet 
nichts zusätzlich, wenn du die dann auch verwendest.

> Meine Idee wäre
Mach doch mal eine Skizze (mechanisch und elektrisch) statt nur mit 
Prosa um dich zu werfen und auf das Kopfkino der möglichen Helfer zu 
vertrauen.

Daniel S. schrieb:
> Arbeite dich doch erstmal in die Fachthemen ein
In dem viertel Jahr seit dem letzten Thread zum selben Thema wäre dafür 
einiges an Zeit gewesen. Irgendwie sieht das hier für mich aus wie eine 
Totgeburt mit Ansage.

von Peter N. (alv)


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Wenn die Leds zu "punktiert" leuchten, wie wärs mit einem kleinen 
O-Led-Display?
Angesteuert mit SPI oder I²C (= wenig Leitungen), kann man dann alles 
anzeigen, was man möchte.

von Harald K. (kirnbichler)


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Peter N. schrieb:
> Wenn die Leds zu "punktiert" leuchten, wie wärs mit einem kleinen
> O-Led-Display?

Das ist viel zu groß; die kleinsten halbwegs verfügbaren Displays haben 
0.42" Diagonale, und außerdem sind sie monochrom.

Der Threadstarter ist auch noch nicht auf die Rückfrage eingegangen, ob 
er seine "LED-Separation", die er bei großen WS2812-LEDs wahrnimmt (und 
nicht nur er, das können auch andere sehen) denn auch wirklich bei 
SK6805-10 wahrzunehmen meint.

Ich habe leichte Zweifel daran; tatsächlich sogar daran, daß er so eine 
LED überhaupt mal selbst irgendwo angeschlossen und angesteuert hat.

von David G. (Firma: 10.08.1985) (follow2000)


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Hi Nico,

ich habe eine Frage zu deinen "Skills":-)
Hast du schon mal eine Platine in einem Layout Programm erstellt ?
Hast du schon mal einen MC Programmiert ?
Hast du dich ins Charlieplexing mal eingelesen und es verstanden?

Ich lese da was von Stromstößen zum einschalten/dimmen, dann könnte man 
interpretieren das du von dem was du da möchtest noch wenig bis keine 
Erfahrung hast.

Versteh mich nicht falsch. Viele suchen in diesem Forum einfach jemanden 
der das mal "schnell" für sie umsetzt soll weil es ja was ganz tolles 
ist.

Wenn man weiß mit wem man es zu tun hat kann man auch schneller HELFEN 
:-)

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Nico schrieb:
> Habt ihr andere Vorschläge? Was denkt ihr,
> wie kann ich diese Aufgabe am besten meistern?

Mit 3 Stück WS2811 im SOP-8 könntest du 9 LEDs über eine Datenleitung 
steuern. Mehr bekommst du davon räumlich nicht auf 15x7mm unter.

von Jobst M. (jobstens-de)


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F. schrieb:
> Dank
> niedriger Baudrate kommt man auch problemlos mit den internen
> RC-Oszillatoren aus.

Das ist nicht richtig! Wurde hier schon zigfach diskutiert.
Die (prozentuale) Abweichung ist unabhängig von der Geschwindigkeit.
Wenn der Takt um 10% daneben liegt, funktioniert weder 1Bd, noch 
115200Bd.
Wenn der RC-Osc. ausreichend genau ist, funktionieren auch höhere 
Baudraten.


Ben B. schrieb:
> 0. Vergiss das Multi-/Charlieplexing wenn Du schon einen µC mit
>    einer LED pro GPIO auf Deiner LED-Platine hast.

Vergiss einen µC mit einer LED pro GPIO, wenn Multi-/Charlieplexing Dein 
Problem löst! Ich denke nicht, dass der TO es unbedingt darauf anlegt 
einen uC auf das LED-Board zu setzen.


Nico schrieb:
> Es kommt nämlich noch besser (oder kleiner) Die
> kleinsten Anzeigen sollen dann nämlich nur mehr 7x7mm messen, allerdings
> auch nur mehr 3 Leds tragen. Zwecks der Platzverhältnisse habe ich
> eventuell an die Verlegung des MCs auf die Rückseite der Platine
> gedacht.

Bei 3 LEDs ergibt der µC auf dem LED-Board überhaupt gar keinen Sinn 
mehr, da sich dadurch keine Leitungen einsparen lassen.

In allen Fällen würde ich einen µC unter der Platte vorsehen, der die 
ankommenden Signale in Charlieplexing umsetzt und mit 4 Leitungen zu den 
LEDs überträgt. Für die Signale mit 3 LEDs kann das selbe Board dann 
ebenfalls eingesetzt werden.


Gruß
Jobst

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


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Jobst M. schrieb:
> Wenn der Takt um 10% daneben liegt, funktioniert weder 1Bd, noch
> 115200Bd.
Logisch, denn 10% Fehler bleiben 10% Fehler. Egal ob 1 Bd oder 1 MBd.

> Wenn der RC-Osc. ausreichend genau ist, funktionieren auch höhere
> Baudraten.
Jetzt bist du selber in die Falle getappt, denn dann funktionieren 
alle Baudraten.

Es reicht in der Praxis aber, wenn der RC-Oszillator ausreichend 
stabil ist, wenn also die Versorgungsspannung und die Temperatur nicht 
zu sehr (oder eher "zu schnell") schwanken.
Denn man kann (zumindest bei niedrigen Baudraten) die Baudrate des 
Empfängers recht einfach an die Sendebaudrate anpassen. Ich beginne 
dafür einfach jedes Telegramm mit einem 0x7f, dann kann ich die Dauer 
für 8 Bits mit 2 Interrupts auf fallende Flanken am RX-Pin ermitteln 
(oder mit 2 Capture-Events). Diesen Wert "geschickt umgerechnet" ergibt 
dann den Vorteiler für den Baudratengenerator.

: Bearbeitet durch Moderator
von Udo S. (urschmitt)


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Lothar M. schrieb:
> Ich beginne
> dafür einfach jedes Telegramm mit einem 0x7f, dann kann ich die Dauer
> für 8 Bits mit 2 Interrupts auf fallende Flanken am RX-Pin ermitteln
> (oder mit 2 Capture-Events). Diesen Wert "geschickt umgerechnet" ergibt
> dann den Vorteiler für den Baudratengenerator.

Das ist clever.

von Udo S. (urschmitt)


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Nico schrieb:
> Auf der Steuerungsplatine wird für jede LED eine
> Schraubklemme verbaut.

Wieso das? Wenn du schon die Leds über ein serielles Protokoll 
ansteuerst, dann kannst du das auch fortführen und alle (oder mehrere) 
dieser Platinen an einen Bus hängen.
Die Leds sollen doch bestimmt eh über einen Rechner gesteuert werden und 
nicht über hunderte von Schaltern.

von Rahul D. (rahul)


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Nico schrieb:
> Das Thema WS812 habe ich mir schon angesehen, aber aufgrund
> verschiedenster Gründe, welche zu umfangreich wären um sie alle zu
> nennen, wieder verworfen.

Vielleicht damit?
https://github.com/cmfcmf/rp2040-ws2811-client

von Max G. (l0wside) Benutzerseite


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Aus den Angaben lese ich heraus, dass H/V-Hauptsignale entstehen sollen. 
Diese haben im Orignal 1.250 mm x 640 mm, also bei 1:87 14,4 mm x 7,4 
mm. Das stimmt relativ gut mit den Angaben des TO überein.

Ein Hauptsignal braucht aber keine mehrfarbigen LEDs. Bis auf ganz 
exotische Signale kann bei der großen Bahn jeder Lichtpunkt genau eine 
Farbe anzeigen. Das spricht m.E. dafür, einfarbige LEDs zu verwenden und 
die Ansteuerung im Schirm selbst zu machen.

Konkret braucht es für ein Hauptsignal:
* 1x rot (Hp0) - wenn auch Hp00 und/oder Notrot gezeigt werden soll, 
noch ein oder zwei mehr.
* 1x gelb (Hp2)
* 1x grün (Hp1, Hp2)
* 3x weiß (Ra1 und Kennlicht)

Damit komme ich auf maximal 7 LEDs und 6 verschiedene Signalbilder 
(Kennlicht, Hp0/Hp00, Notrot, Hp1, Hp2, Ra1). Dafür reichen 6 Ausgänge 
deines µC. Da Notrot m.E. ein bisschen übertrieben ist, reichen 
vielleicht auch 5.

Falls du auch noch das Vorsignal auf der gleichen Leiterplatte haben 
willst (bei Kompaktschirmen durchaus plausibel), brauchst du zusätzlich 
noch eine gelbe und eine grüne LED, insgesamt also 9 (und damit 7 oder 8 
Signalbilder).

Wenn du auch vier statt drei Leitungen durch den Mast ziehen kannst, 
bietet sich ein I2C-Port Expander zur Ansteuerung an. Den TCA6408A gibt 
es in UQFN mit 2,6 mm x 1,8 mm, das sollte noch auf deinen Signalschirm 
passen. Der hat 8 Ausgänge und sollte den Signalschirm steuern können.

Falls du noch Fahrtrichtungsanzeiger, Zs8 und ähnliche Dinge anzeigen 
willst, wird es natürlich aufwändiger. Vielleicht erklärst du mal, was 
du genau vorhast.

Das alles ist nicht ganz trivial umzusetzen, aber durchaus machbar.

von Jobst M. (jobstens-de)


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Lothar M. schrieb:
>> Wenn der RC-Osc. ausreichend genau ist, funktionieren auch höhere
>> Baudraten.
> Jetzt bist du selber in die Falle getappt, denn dann funktionieren
> alle Baudraten.

Falle? Natürlich funktionieren dann alle Baudraten. Ich wollte damit nur 
zum Ausdruck bringen, dass die (unsinnige) Einschränkung auf niedrige 
Baudraten dann unnötig ist.
Wenn man möchte, kann man dies natürlich auch falsch verstehen.

Lothar M. schrieb:
> Es reicht in der Praxis aber, wenn der RC-Oszillator ausreichend
> stabil ist, wenn also die Versorgungsspannung und die Temperatur nicht
> zu sehr (oder eher "zu schnell") schwanken.

Nö, das ist völlig egal, solange man sich innerhalb der zulässigen 
Toleranz befindet, kann sich die Taktfrequenz beliebig schnell 
verändern.
Die Taktfrequenz der beiden UARTs dürfen sich um 5% unterscheiden. 
Schwanken beide Seiten, müssen beide innerhalb von 2,5% bleiben.
Aber wenn eine Seite +2,4% hat und die andere -2,4% und sich das während 
der Kommunikation schlagartig tauscht, werden die Daten dennoch 
unbeschadet ankommen.

Natürlich kann man, wie von Dir geschildert, auch ein Autobaud-feature 
einbauen und damit der sich ändernden Taktfrequenz entgegen arbeiten. 
Andere Protokolle nutzen zur zeitlichen Vermessung ein "U". Auch das "A" 
in AT bei den Modems wurde dazu genutzt. Aber darum ging es auch gar 
nicht.

Gruß
Jobst

von Christian M. (christian_m280)


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Daniel S. schrieb:
> F. schrieb:
>> Charlieplexing.
>
> Nico schrieb:
>> Gute Idee, allerdings habe ich auch diese Möglichkeit schon umfangreich
>> durchdacht.
>
> Nico schrieb:
>> Klingt sehr interessant. In das Thema Charlieplexing werde ich mich
>> morgen mal einlesen.
>
> Du schreibst zu viel nebensächliches Zeug, kannst und weißt viel zu
> wenig und du widersprichst dir ständig selbst.

Im Sommer hat er sich doch schon "eingelesen":
Beitrag "Re: Platinen Anschluss?"

Gruss Chregu

von Rainer W. (rawi)


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Jobst M. schrieb:
> Falle? Natürlich funktionieren dann alle Baudraten. Ich wollte damit nur
> zum Ausdruck bringen, dass die (unsinnige) Einschränkung auf niedrige
> Baudraten dann unnötig ist.

Die verstärkten Probleme bei höheren Baudraten entstehen, wenn die 
Granularität des Baudratengenerators zu schlängt und die Baudrate nicht 
mehr richtig eingestellt werden kann. Dann kommt zum relativen Fehler 
zusätzlich der Diskretisierungsfehler.

von Daniel S. (supernova01)


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Lothar M. schrieb:
> Totgeburt

Gehirnoperationen für Anfänger.

Christian M. schrieb:
> hat er sich doch schon "eingelesen"

Hm...

von Jobst M. (jobstens-de)


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Rainer W. schrieb:
> Die verstärkten Probleme bei höheren Baudraten entstehen, wenn die
> Granularität des Baudratengenerators zu schlängt und die Baudrate nicht
> mehr richtig eingestellt werden kann.

Es gibt auch UARTs mit fraktionalem Teiler.

Gruß
Jobst

von Axel R. (axlr)


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Rot grün gelb (blau gratis). Dann braucht man gelb nicht mischen.
https://www.reichelt.de/de/de/shop/produkt/entwicklerboards_-_led_rgby_3-pin-282622

Oder ist die schon wieder zu groß?
Dann halt 0402er LEDs quer untereinander in den passenden Farben 
anordnen.
Gibt’s denn da mal wenigstens ein einziges Foto solch eines 
Modell-Signals? Das bekommt man doch hin!

Das man die einzelnen Farbpunkte einer RGB bei Mischfarben sieht, mag 
ich gern glauben. Dann muss man diesen Ansatz halt verwerfen und 
diskrete LEDs verwenden. Die gibt es ja nun zum Glück in winzig-klein. 
0402 ist ja nun, für mein Verständnis, durchaus noch händisch 
verarbeitbar. Wenn man sich darüber einig geworden ist, kann man auch 
den Rest designen.

Ich kann mir vorstellen, das RGBWW (warmweiß) auch gelb aussieht. Die 
hab ich jetzt nicht in 1010 oderso rausgesucht, wirds vielleicht auch 
geben.
Gibts denn ne technische Zeichnung vom „Signalturm“? Dann kann man das 
vielleicht Lasern (lassen) oder die Platine gleich als SignalMast 
„ausformen“, müsste man sehen und anfassen.
Technisch kein Ding. Trau‘ ich mir zu. Wird aber sicher keine Unterlagen 
geben, bisher, mit denen man starten kann. Die braucht man als erstes. 
Vorher braucht man hier garnicht weitermachen. Gebastelt haben wir vor 
35 Jahren. Da hätten wir zur Not n Relais abgewickelt und den CuL Draht 
durch den Mast gezogen. Ja - LEDs gab’s da nicht in den heutigen 
Ausführungen, schon klar.
Viel Erfolg und Spaß beim Basteln. Bin gespannt, was hier am Ende bei 
rauskommt.

von Ron-Hardy G. (ron-hardy)


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3 Adern reichen:
Beitrag "JACDAC Protokoll"

von Ron-Hardy G. (ron-hardy)


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3 Adern reichen:
Beitrag "JACDAC Protokoll"

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


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Jobst M. schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> Es reicht in der Praxis aber, wenn der RC-Oszillator ausreichend
>> stabil ist, wenn also die Versorgungsspannung und die Temperatur nicht
>> zu sehr (oder eher "zu schnell") schwanken.
> Nö, das ist völlig egal, solange man sich innerhalb der zulässigen
> Toleranz befindet, kann sich die Taktfrequenz beliebig schnell
> verändern.
Sage ich ja auch: während der Übertragung darf die Toleranz für die 
fehlerfreie Übertragung nicht überschritten werden.

Nehmen wir aber mal an, es wäre ein RC-Oszillator, der über den gesamten 
Temperaturbereich um +-10% schwanken kann. Fazit: taugt nicht für RS232.

Wenn ich aber sicherstellen kann, dass die Temperatur und die 
Versorgungsspannung immer stabil ist, dann taugt die Schnitte doch 
wieder.

Und mit der Autobaud-Geschichte reicht es eben aus, dass diese 
"Stabilität" nur während der Übertragung eines Telegramms gewährleistet 
ist. Denn mit Beginn des nächsten Telegramms kalibriere ich den 
Baudratenteiler ja wieder anhand des ersten übertragenen Bytes.

Deshalb habe ich für die Lösung mit dem Autobaud fein säuberlich 
zwischen "dauerhaft *genau*" und "während der Übertragung *stabil*" 
unterschieden.

Jobst M. schrieb:
> Es gibt auch UARTs mit fraktionalem Teiler.
Man kann auch an der Oszillatorkalibrierung herumschrauben.

: Bearbeitet durch Moderator
von Axel R. (axlr)


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Ich hab mal schnell selbst nachgesehen.
https://share.google/images/jID7BZPFsCOOQfh7e
Wird mir doch niemand erzählen wollen, hier diese LEDs nicht 
unterzubringen? Unten ist sogar n viereckiges Gehäuse, wo der Rest 
reinpasst. Selbst die Drähte bekommt man da durch den Mast gefädelt.
Also: immer davon ausgehend, es handle sich um solch ein Signal.
Hätte ich im ersten Post oder wenigstens auf Nachfrage schonmal gezeigt.

Oder ist es sowas?
https://ebay.us/m/SXjT3o

Edit
Ein son Signal kostet jetzt nicht tatsächlich 35€?!?
https://ebay.us/m/CmKxD3

: Bearbeitet durch User
von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Max G. schrieb:
> Konkret braucht es für ein Hauptsignal:

Du hast Hl und Ks vergessen. ;-)

Die optionalen grünen und gelben Balken bei Hl gehen ja noch, die gelben 
oder weißen Ziffern bei Ks könnten schon eine Herausforderung sein.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Du hast H/V vergessen, Du alter Ossi Du. ;)

Sowas wie Fahrtrichtungsanzeiger (Zs2) oder die 
Geschwindigkeits(vor)anzeiger (Zs3/Zs3v) kriegt man vielleicht mit einem 
kleinen OLED-Display in der jeweiligen Farbe hin, wenn man die Displays 
klein genug bekommt. Ansonsten mit entsprechenden Blenden vor einer 
Lichtquelle, das ginge auch bei sowas wie dem Gegengleisanzeiger (Zs6).

Man könnte sich auch die Mühe machen, und die dafür nötigen sehr kleinen 
Lichtpunkte mit Glasfasern darzustellen, dann braucht man aber etwas 
Platz wo man das entstandene Bündel auffächern und beleuchten kann.

von Max G. (l0wside) Benutzerseite


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Jörg W. schrieb:
> Du hast Hl und Ks vergessen. ;-)
>
> Die optionalen grünen und gelben Balken bei Hl gehen ja noch, die gelben
> oder weißen Ziffern bei Ks könnten schon eine Herausforderung sein.

Nein, habe ich nicht :)
Die angegebenen Maße passen nicht zu einem Hl-Schirm (der ist länger) 
und auch nicht zu einem Ks-Schirm (der ist kürzer).

Die Blende würde ich als Stencil lasern lassen, dort kann man 
entsprechend feine Strukturen für überschaubares Geld herstellen lassen. 
Für Ersatzsignal usw. genügt dann eine LED für alle drei Punkte.

Für die Leuchtstreifen der Hl fehlt mir dagegen die Fantasie, wie man 
die (vorbildgerecht) realisieren soll, die werden schon extrem filigran.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Max G. schrieb:
> Für die Leuchtstreifen der Hl fehlt mir dagegen die Fantasie, wie man
> die (vorbildgerecht) realisieren soll, die werden schon extrem filigran.

Gleiches für die Geschwindigkeitsziffern bei Ks.  Solange die nur einen 
Wert anzeigen sollen, kann man sie vielleicht auch als gelaserte Blende 
machen und dann nur eine (streuende) LED dahinter.

von Max G. (l0wside) Benutzerseite


Angehängte Dateien:

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Jörg W. schrieb:
> Gleiches für die Geschwindigkeitsziffern bei Ks.  Solange die nur einen
> Wert anzeigen sollen, kann man sie vielleicht auch als gelaserte Blende
> machen und dann nur eine (streuende) LED dahinter.

Ja.

Anbei ein schnell zusammengehauener Entwurf für das Platinchen, das 
H/V-Vor- und Hauptsignal sowie Kennlicht beherrscht. Zs1 braucht noch 
eine weitere LED in der Mitte.

Richtungs- und Geschwindigkeitsanzeiger (die es auch im H/V-System gibt) 
mit verschiedenen Werten werden aber echt kompliziert.
Ein Zs3 (Geschwindigkeitsanzeiger) ist dreieckig und dürfte ca. 8 mm x 8 
mm groß sein. Der Platz für die Leuchtziffer ist dann so im Bereich 4 mm 
x 6 mm. Die Leuchtziffern haben 4x9 Pixel. 0201 dürfte zu groß sein, 
01005 könnte gehen. Da wird aber JLCPCB die Hand aufhalten, das ist kein 
Standardprozess mehr.
Die kleinsten OLED sind 0,32", also ca. 8 mm diagonal und damit zu groß.

Alternativ kann man mit Lichtleitern arbeiten. Das wird aber extrem 
fummelig.


Irgendwo oben im Thread hatte sich jemand über 35 EUR für ein Signal 
beschwert. Beim zu treibenden Aufwand finde ich das billig.

von Tilo R. (joey5337) Benutzerseite


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Ich möchte nochmal die Verwendung von WS2812 o.ä. anregen, allerdings in 
einer Reverse-Mount-Option.
D.h. die LEDs werden  auf der Rückseite der Platine montiert, und die 
Platine hat entsprechende Aussparungen.

Die Vorderseite der Platine ist dann flach und kann mit einem Papier 
beklebt werden. Das macht dann die Lichtmischung. Man kann es auch 
vorher bedrucken oder bemalen um die Lichtauslasspunkte klein zu machen 
und exakt zu positionieren.

Wenn dann immer noch mehr Diffusor notwendig ist, dann würde ich 
3-dimensionale Teile drucken und auf das Papier kleben. Die müssen ja 
nicht mal durchsichtig sein, weißes PLA müsste schon reichen. Die LEDs 
sollten hell genug sein, Effizienz ist da nicht wichtig.

von Rahul D. (rahul)


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Tilo R. schrieb:
> Ich möchte nochmal die Verwendung von WS2812 o.ä. anregen, allerdings in
> einer Reverse-Mount-Option.

Wie groß sollen die LEDs dann sein?
Die, die ich auf die Schnelle gefunden habe, haben ein 6028-Geäuse und 
sind doch ziemlich groß.
Den Betrieb von WS2814 (bzw. deren Controller / Protokoll) hatten schon 
mehrere vorgeschlagen...
Die WS2811-Controller bekommt man auch lose und kann daran LEDs 
beliebiger Farbe anschließen und ansteuern.

von Max G. (l0wside) Benutzerseite


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Die haben 5 mm x 4 mm und können drei Kanäle ansteuern. Natürlich kann 
man das machen, aber sonderlich überzeugend finde ich den Ansatz nicht - 
es passen einfach nicht genügend der Ansteuerungen auf die Leiterplatte.

von Rahul D. (rahul)


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Max G. schrieb:
> Die haben 5 mm x 4 mm und können drei Kanäle ansteuern. Natürlich kann
> man das machen, aber sonderlich überzeugend finde ich den Ansatz nicht -
> es passen einfach nicht genügend der Ansteuerungen auf die Leiterplatte.

Ich gehe mal davon aus, dass du die WS2811-Controller meinst.
Deswegen hatte ich auch den Github-Link gepostet mit dem Raspberry Pico 
Pi.
Der kann mehr.

von Axel R. (axlr)


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Max G. schrieb:
> Anbei ein schnell zusammengehauener Entwurf für das Platinchen, das
> H/V-Vor- und Hauptsignal sowie Kennlicht beherrscht. Zs1 braucht noch
> eine weitere LED in der Mitte.

Wir wissen ja garnicht, was der TO nun genau für ein Signal hat. Am Ende 
muss es garnicht soo genau sein, sondern es reicht ein gelbes und ein 
rotes Lämpchen aus.

Ich kann nur appelieren, dass sich der TO noch mal zu Wort meldet und 
hier endlich etwas Licht ins dunkle bringt.

Seine Aussage
1
Hallo liebes Forum,
2
Aktuell arbeite ich an einem Projekt für meine doch recht große 
3
Modelleisenbahn. Ziel ist es 10 Leds auf einer Platine, welche maximal 
4
15x7mm groß sein darf, mit nur drei oder maximal 4 Zuleitungen zu 
5
steuern.
lässt ja tatsächlich auf eine voll ausgestattes Signal-Dinges 
schliessen.

: Bearbeitet durch User
von Bauform B. (bauformb)


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Für 9 oder 12 LEDs gibt es genau passende Chips: LP5009, LP5012 oder 
IS31FL3099. Die brauchen maximal 2 Cs und 1 R und sind 3x3mm klein. 
Trotzdem sollte kein Bestücker ein Problem damit haben. Der IS31 wirkt 
etwas rustikaler, braucht aber nur ein einziges Abblock-C.

Die 9 Ausgänge liefern Konstantstrom, das spart die Widerstände und man 
kann die Helligkeit in 256 Stufen einstellen, auch ohne PWM. Die Daten 
kommen per I2C rein, das kostet leider 4 Adern, dafür müssen nur bei 
einer Änderung Daten gesendet werden; das Programm wird einfacher. Wer 
Blinklicht braucht, bekommt das auch gratis per Hardware.

von Axel R. (axlr)


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Ich hab hier noch aus einem Consumergerät 2x2mm RGBs mit passendem 
PWM-Controller gefunden.
Das CentStück dient als Maßstab.

KTD2061 steht auf dem kleinen IC.

https://www.mouser.de/ProductDetail/Kinetic-Technologies/KTD2061EUAC-TR?qs=uwxL4vQweFP18kM%2FMMXPuw%3D%3D

von Harald K. (kirnbichler)


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Rahul D. schrieb:
> Die, die ich auf die Schnelle gefunden habe, haben ein 6028-Geäuse und
> sind doch ziemlich groß.

SK6805-10, die wurden schon etliche Male erwähnt, die sind 1.1x1.1x0.3mm 
groß. Werden genauso angesteuert wie die üblichen WS2812-LEDs, 
Datenblatt hab' ich vor zwei Tagen schon verlinkt.

jlcpcb kann die wohl auch bestücken (von Hand möchte man die nicht 
unbedingt verarbeiten, das dürfte doch der meisten Leute Lötkünste arg 
fordern)

von Joachim B. (jar)


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F. schrieb:
> Charlieplexing. Deine 10 LEDs können mit 4 GPIOs und daher auch 4
> Leitungen angesteuert werden.
> Kein Microcontroller auf der Anzeige-Platine notwendig.
> Die Verbindung durch den Mast lässt sich zum Beispiel mit einer
> doppelseitigen Flex-Platine umsetzen, ist aber natürlich alles relativ
> empfindlich.

oder mit vier verschiedenfarbigen Lackdrähten
https://www.fohrmann.com/de/kupferlackdraht-duenn-in-verschiedenen-farben.html

sind aber auch empfindlich, aber mit Vorsicht zu verarbeiten und evtl. 
mit feinem Schrumpfschlauch zumindest aussen sicher.

von Rahul D. (rahul)


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Harald K. schrieb:
> SK6805-10, die wurden schon etliche Male erwähnt, die sind 1.1x1.1x0.3mm
> groß.

Das sind aber nicht die, die ich meinte. Die sind ja für die 
Top-Montage.
Ich meinte den Vorschlag mit der rückseitigen Durchlicht-Montage.
Die LEDs haben längere Beinchen als normale SMD-LEDs, damit man sie auf 
der Platinen Rückseite montieren kann und sie dann durch ein Loch in der 
Platine leuchten.

von Harald K. (kirnbichler)


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Rahul D. schrieb:
> Das sind aber nicht die, die ich meinte. Die sind ja für die
> Top-Montage.

Ja, die anderen aber nehmen viel mehr Platz weg, weil sie deutlich 
größer sind. Und wie sieht der Footprint davon aus?

Und man müsste ein ziemlich großes Loch durch die Platine bohren/fräsen, 
damit die Dinger überhaupt durchpassen.

Wirklich gewonnen ist damit nach meiner Einschätzung nichts, jedenfalls 
nicht, wenn es um den Maßstab H0 (1:87) geht.

Für Spur 0 (1:48) oder Spur G (1:22) würde das anders aussehen, nur hat 
man weiterhin das Problem der viel zu weit auseinanderliegenden 
Einzel-LEDs in diesem Gehäuse.


Auf eine auf der Vorderseite nur mit 0.3mm hohen LEDs bestückte Platine 
könnte man, wenns nötig ist, flächig eine Folie aufkleben, die z.B. 
runde Löcher an den Stellen hat, an denen die LEDs sichtbar sein sollen.

Ein ganz anderer Vorschlag:
Das Signal und der Signalmast werden aus dünnem Metallblech gelasert, 
mit  Löchern, durch die die LEDs scheinen sollen.

Die LEDs lässt man auf Flexfolienleiter bestücken, der sich dann zu 
einem schmalen drei- oder vieradrigen Kabel verjüngt, das am Mast 
herabgeführt wird, um dort zu einem FFC-Steckverbinder zu werden, oder 
am unteren Ende, das dann irgendwo in der Modellandschaft verschwindet, 
noch einen µC zur Ansteuerung trägt, und irgendwelche Anschlüsse nach 
Wunsch.

jlcpcb kann sowas anfertigen.

Und wie sieht es mit den Größenverhältnissen aus?
Skalieren wir das ganze doch mal, um einen Bezug zur Originalgröße zu 
erhalten:

1.1 mm Kantenlänge, Maßstab 1:87 (H0) - so eine LED hat also knapp 96 mm 
Kantenlänge. Das dürfte passen, oder sogar kleiner sein als manche 
Anwendungen.

Wenn LED und Folienleiter zusammen 0.6 mm dick sind, sind das skaliert 
etwa 52 mm - das dürfte auch dem anspruchsvolleren Modellbahnbauer kein 
Magendrücken bereiten.

von Rainer W. (rawi)


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Jobst M. schrieb:
> Es gibt auch UARTs mit fraktionalem Teiler.

Ja, haben aber nicht alle.

von Rahul D. (rahul)


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Harald K. schrieb:
> Text, dem ich zustimm...

Ich würde die LEDs auch von vorne bestücken (lassen).
Die WS2811-kompatiblen mit den "Kontakt-Fähnchen" verwende ich als 
Hausbeleuchtung in Spur-N-Gebäuden.
[OT]
Für die Lok-Fahrtrichtungbeleuchtung verwende ich bi-color LEDs in 0603 
oder 0605 natürlich ohne Controller...
[/OT]

Harald K. schrieb:
> Ein ganz anderer Vorschlag:
> Das Signal und der Signalmast werden aus dünnem Metallblech gelasert,
> mit  Löchern, durch die die LEDs scheinen sollen.

"Früher" hat man sowas (selber) in Messing geätzt.
Ich weiß nicht, wie gut man so eine Blende mit einem DLP-/SLA-3D-Drucker 
hinbekommt. Da könnte man dann auch gleich den Sonnenschirm für die 
Leuchten mitdrucken (und ein Gehäuse für die Platine).

von Harald K. (kirnbichler)


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Rahul D. schrieb:
> Ich weiß nicht, wie gut man so eine Blende mit einem DLP-/SLA-3D-Drucker
> hinbekommt.

Das könnte funktionieren, sofern das Display des Druckers eine 
brauchbare Auflösung hat. Das könnte sogar richtig gut funktionieren.

Modelle zum 'runterladen gibt es dafür, z.B. das hier:

https://cults3d.com/en/3d-model/game/railway-signal-resin-3d-print-stl-files-pre-supported

(Da sieht man auch Bilder, wie das dann als Druck aussieht)

von Rahul D. (rahul)


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Harald K. schrieb:
> Modelle zum 'Runterladen gibt es dafür, z.B. das hier:
90ct? Das gilt doch als fast kostenlos.

Bei dem Signal würde es sich ja anbieten, die Platine für die Zuleitung 
so breit zu gestalten, dass sie als Vorderseite des Gitermastes 
verwendbar ist, und man nur noch die restlichen Ausstattungsteile 
ankleben muss.
Bei einer Ansteuerung per Lichterkettenprotokoll braucht man nur zwei 
Leitungen (dIN und dOUT) und zwei Versorgungsflächen (5V und GND) auf 
einer doppelseitigen Platine.

von Christian M. (christian_m280)


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Harald K. schrieb:
> Da sieht man auch Bilder, wie das dann als Druck aussieht

Bei denen die scharf sind ja!

Gruss Chregu

von Rahul D. (rahul)


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Christian M. schrieb:
> Bei denen die scharf sind ja!

Damit darfst du dich gerne an den Ersteller wenden.
Das ist weder hier, noch dort eine Fotocommunity.

von Harald K. (kirnbichler)


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Christian M. schrieb:
> Bei denen die scharf sind ja!

Was Du alles herausfindest ... aus Dir wird sicherlich noch mal was.


Daß ich das als ziemlich willkürlich ausgesuchtes Beispiel verlinkt 
habe, dürfte den meisten hier klar sein.

von Nico (secretduck)


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Hallo zusammen,

Ich melde mich nach einer intensiven beruflichen Phase zurück. Mein 
Projekt geriet deswegen in den letzten Monaten etwas ins Stocken, aber 
ich habe mich heute endlich an den Schaltplan setzen können.

Im Anhang findet ihr das aktuelle Ergebnis.

Kurz zur Schaltung (Basis WS2814F):

-Ich gehe davon aus, dass der WS2814F ein Low-Side-Treiber ist und die 
LEDs über die Kathode ansteuert. (Chinesisches Datenblatt ist sehr 
schwer zu lesen)

-Alle LEDs sind identisch, erhalten aber noch farbspezifische 
Vorwiderstände zur Strombegrenzung (Richtigstellung der Helligkeit). Die 
verschieden farbenen LEDs werden auch noch ergänzt.

-Das Feintuning der Helligkeit (Color-Balancing) plane ich grundsätzlich 
durch die farbspezifischen Vorwiderstände. Wenn doch notwendig, sekundär 
über die Pulsweitenmodulation (PWM) des Controllers, da ihr ja gemeint 
habt, dass die PWM die Lebensdauer der LEDs beeinträchtigen kann.

-Die restliche Peripherie (Kondensatoren, etc.) entspricht den 
Herstellervorgaben aus dem Datenblatt.

Allerdings habe ich entdeckt, dass der WS2814F eine Höhe von ca 1mm 
aufweist. Das ist schon sehr hoch, wenn man bedenkt, dass die Höhe die 
Dicke des Schirms beeinflusst. Darum habe ich noch den WS2811n 
angesehen, welcher aber leider nur über drei Ausgänge verfügt.

Was sagt ihr zur Projektentwicklung?
Ich freue mich auf euer Feedback!

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Nico schrieb:
> -Ich gehe davon aus, dass der WS2814F ein Low-Side-Treiber ist und die
> LEDs über die Kathode ansteuert. (Chinesisches Datenblatt ist sehr
> schwer zu lesen)

Bis auf das Package und den Auxiliary Data Input ist der wie der WS2814
https://www.superlightingled.com/PDF/SPEC/WS2814-RGBW-Datasheet.pdf

: Bearbeitet durch User
von Rahul D. (rahul)


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Nico schrieb:
> -Alle LEDs sind identisch, erhalten aber noch farbspezifische
> Vorwiderstände zur Strombegrenzung (Richtigstellung der Helligkeit). Die
> verschieden farbenen LEDs werden auch noch ergänzt.

Nico schrieb:
> -Das Feintuning der Helligkeit (Color-Balancing) plane ich grundsätzlich
> durch die farbspezifischen Vorwiderstände. Wenn doch notwendig, sekundär
> über die Pulsweitenmodulation (PWM) des Controllers, da ihr ja gemeint
> habt, dass die PWM die Lebensdauer der LEDs beeinträchtigen kann.

Vorwiderstände sind bei Konstantstromquellen überflüssig.
Die Helligkeit stellt man per Software ein ("256 Gray level").

von Rainer W. (rawi)


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Rahul D. schrieb:
> Vorwiderstände sind bei Konstantstromquellen überflüssig.

Nicht nur das. Falls so ein Widerstand so groß gewählt wird, dass er die 
Helligkeit beeinflusst, kann die Konstantstromquelle nicht mehr richtig 
arbeiten.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

im 001.png ist der Wurm drinnen bei der VDD der beiden Chipse und beim 
R9.

Gruss
WK

von Rahul D. (rahul)


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Dergute W. schrieb:
> im 001.png ist der Wurm drinnen bei der VDD der beiden Chipse und beim
> R9.

komische Schaltung...
Die WS281x-Contrller brauchen per 100Ohm-Widerstand kaskadiert werden 
(DOUT - 100Ohm - DIN). Ein RC-Glied würde doch nur die Flanken 
"schleifen".

Falls es jemandenn interessiert:
Ich habe mit WS2811 schon diverse Modellbahnhäuschen (Spur N) 
elektrifiziert.
So kann man dann auch mal ein Wohnhaus mit einem "Fernsehsimulator" oder 
eine Werkstatt mit einem Schweisslicht ausrüsten.

von Rainer W. (rawi)


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Rahul D. schrieb:
> Die WS281x-Contrller brauchen per 100Ohm-Widerstand kaskadiert werden

Komischer Satz - nix verstehen.

Dergute W. schrieb:
> im 001.png ist der Wurm drinnen

Noch vorm ersten Kaffee?
Hast du vergessen, wie Links funktionieren? ;-)

Nico schrieb:
> 001.png

Die Beschaltung des DIN von U3 ist wahrlich schief gegangen. Der DOUT 
vom U4 kann nie gegen die 100Ω von R9 gegenan treiben. Mindestens 
überschreitet der Strom sämtliche Grenzwerte des DOUT vom U4. Und ja, 
VDD sollten beide irgendwie bekommen.

: Bearbeitet durch User
von Nico (secretduck)


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Rainer W. schrieb:
> Die Beschaltung des DIN von U3 ist wahrlich schief gegangen. Der DOUT
> vom U4 kann nie gegen die 100Ω von R9 gegenan treiben. Mindestens
> überschreitet der Strom sämtliche Grenzwerte des DOUT vom U4. Und ja,
> VDD sollten beide irgendwie bekommen.

Ah, da ist mir ein Fehler unterlaufen. Ich werde den Schaltplan im 
nächsten Beitrag aktualisieren.

Rahul D. schrieb:
> Vorwiderstände sind bei Konstantstromquellen überflüssig.
> Die Helligkeit stellt man per Software ein ("256 Gray level").

Notiert. Es wurde in diesem Thread aber auch schon erwähnt, dass die 
Helligkeitseinstellung per PWM die Lebenszeit der LEDs verkürzt. Habe 
ich das richtig verstanden?

Ich verstehe aber euren Input noch nicht ganz. Wenn ich die 
Vorwiderstände entferne, zerschießt es mir ja logischerweise die Leds. 
Oder meint ihr damit, dass die Vorwiderstände so gewählt werden sollten, 
dass sie den Strom begrenzen, aber nicht die Helligkeit beeinflussen?

von Rahul D. (rahul)


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Nico schrieb:
> Notiert. Es wurde in diesem Thread aber auch schon erwähnt, dass die
> Helligkeitseinstellung per PWM die Lebenszeit der LEDs verkürzt. Habe
> ich das richtig verstanden?
Wenn man LEDs (dauerhaft) mit einem zu hohen Strom betreibt, mögen die 
das nicht.
Im Datenblatt der jeweiligen LED steht normalerweise das 
Puls-Pause-Verhältnis für den maximalen Strom.

> Ich verstehe aber euren Input noch nicht ganz. Wenn ich die
> Vorwiderstände entferne, zerschießt es mir ja logischerweise die Leds.
Du solltest dir mal die Funktion einer Konstantstromquelle angucken.
(den blauen Text kann man anklicken...)

> Oder meint ihr damit, dass die Vorwiderstände so gewählt werden sollten,
> dass sie den Strom begrenzen, aber nicht die Helligkeit beeinflussen?
DIE SIND BEI VERWENDUNG EINER (STEUERBAREN ) KONSTANTSTROMQUELLE WIE DEN 
WS281X-CHIPS ÜBERFLÜSSIG ODER SOGAR HINDERLICH, wie Rainer schon 
schrieb:

Rainer W. schrieb:
> Nicht nur das. Falls so ein Widerstand so groß gewählt wird, dass er die
> Helligkeit beeinflusst, kann die Konstantstromquelle nicht mehr richtig
> arbeiten.

: Bearbeitet durch User
von Rahul D. (rahul)


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Rainer W. schrieb:
> Komischer Satz - nix verstehen.

Das war verwirrter-Yoda-Mode ;)
"Zum Kaskadieren kann man 100Ohm zwischen DOUT und dem nächsten DIN 
schalten." war gemeint.

von Stephan S. (uxdx)


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Rahul D. schrieb:
> Das war verwirrter-Yoda-Mode ;)
> "Zum Kaskadieren kann man 100Ohm zwischen DOUT und dem nächsten DIN
> schalten." war gemeint.

Wozu 100-Ohme, Dout und Din werden doch direkt verbunden

von Rahul D. (rahul)


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Stephan S. schrieb:
> Wozu 100-Ohme, Dout und Din werden doch direkt verbunden

Sieh dir den Schaltplan des TO an! Da wird einer überflüssigerweise 
verwendet.
Ich verwende bei meinen Schaltungen auch keinen.

von Rainer W. (rawi)


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Stephan S. schrieb:
> Wozu 100-Ohme, Dout und Din werden doch direkt verbunden

Guckst du Datenblatt WS2814 S.5, nennt sich Serienterminierung und hilft 
bei längeren Leitungen, die auf einer Modellbahnanlage durchaus 
vorkommen können, gegen störende Signalreflektion. Für eine LED-Kette, 
wo die Controller dicht beieinander sitzen, hast du Recht.

: Bearbeitet durch User
von Nico (secretduck)


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Danke für die Antworten. Anbei der aktualisierte Schaltplan. Der 
Schaltplan wurde auch schon auf dem Steckbrett gesteckt und funktioniert 
hervorragend.
Der WS2814 hat schon eine große Höhe, aber um diese werde ich vermutlich 
nicht herumkommen. Würdet ihr noch Verbesserungen vornehmen?

: Bearbeitet durch User
von H. H. (hhinz)


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Nico schrieb:
> Anbei der aktualisierte Schaltplan.

C1 ist falsch angeschlossen, und zu einsam.

von Dergute W. (derguteweka)


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H. H. schrieb:
> Nico schrieb:
>> Anbei der aktualisierte Schaltplan.
>
> C1 ist falsch angeschlossen, und zu einsam.

der R9 oxidiert da auch eher nicht nutzbringend rum, ist so mein 
Eindruck.

Gruss
WK

von H. H. (hhinz)


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Dergute W. schrieb:
> der R9 oxidiert da auch eher nicht nutzbringend rum, ist so mein
> Eindruck.

Ist eine Empfehlung von World-Semi, aus dem Datenblatt.

von Nico (secretduck)


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H. H. schrieb:
> C1 ist falsch angeschlossen, und zu einsam.

Dergute W. schrieb:
> der R9 oxidiert da auch eher nicht nutzbringend rum, ist so mein
> Eindruck.

Alles laut Schaltplan des Herstellers, siehe Anhang. Was würdet ihr 
anders machen? Den Widerstand weglassen und den Kondensator größer 
wählen?

von H. H. (hhinz)


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Nico schrieb:
> Alles laut Schaltplan des Herstellers, siehe Anhang.

Nö. Schau dir den nochmal genau an.

von Nico (secretduck)


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H. H. schrieb:
> Nö. Schau dir den nochmal genau an.

Ah ja, danke!

von Dergute W. (derguteweka)


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H. H. schrieb:
> Dergute W. schrieb:
>> der R9 oxidiert da auch eher nicht nutzbringend rum, ist so mein
>> Eindruck.
>
> Ist eine Empfehlung von World-Semi, aus dem Datenblatt.

Ralf Schuhmacher?
Im Geschirrspuelmittel??
In der Versorgungsspannung???

Fragen ueber Fragen...

Gruss
WK

von Rainer W. (rawi)


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Nico schrieb:
> Der WS2814 hat schon eine große Höhe, aber um diese werde ich vermutlich
> nicht herumkommen.

Du könntest den Chip IN die Platine legen. Bei einer Stärke des 
Platinenmaterials von 1mm würde er dann nur etwa 0,2 mm (Pin-Dicke + 
Lötzinn) auftragen.

von H. H. (hhinz)


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Rainer W. schrieb:
> Du könntest den Chip IN die Platine legen. Bei einer Stärke des
> Platinenmaterials von 1mm würde er dann nur etwa 0,2 mm (Pin-Dicke +
> Lötzinn) auftragen.

Und mit dem gängigen 0,8mm FR4...

von Gerald B. (gerald_b)


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Na so ganz richtig ist das mit R9 lediglich für U3.
Für U4 bitte nochmal das Selbe und dann keine Verbindung mehr zwischen 
Vdd von U3 und U4.
So isses jedenfalls in der AppNote dargestellt.

von Rainer W. (rawi)


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Nico schrieb:
> 004.png

Wenn du jetzt noch den Knoten raus machst und R9/C1 wie im Datenblatt 
anordnest, wird das auch lesbar.

Allerdings ist der Plan immer noch falsch. Guck dir einfach einmal die 
Versorgung des WS2814F im Datenblatt bei der 5V Variante an. Jeder der 
Treiber soll seinen EIGENEN 100Ω Widerstand und seinen EIGENEN 
Abblockkondensator bekommen.

: Bearbeitet durch User
Beitrag #7980069 wurde vom Autor gelöscht.
von Rainer W. (rawi)


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H. H. schrieb:
> Und mit dem gängigen 0,8mm FR4...

... wäre es nicht anders ;-)

von Nico (secretduck)


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Langsam wirds peinlich, jetzt aber hoffentlich xD

von H. H. (hhinz)


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Nico schrieb:
> Langsam wirds peinlich, jetzt aber hoffentlich xD

Könnte sein, dass noch ein weiter 100 Ohm Widerstand sinnvoll wäre. 
Kommt halt aufs Layout an.

von Gerald B. (gerald_b)


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H. H. schrieb:
> Könnte sein, dass noch ein weiter 100 Ohm Widerstand sinnvoll wäre.
> Kommt halt aufs Layout an.

Nicht bei seinen paar Millimetern. Ich würde eher noch ein Lötauge für D 
out U3 vorsehen. Das kostet nichts, wenn man es nicht benutzt. 
Allerdings ärgert man sich schwarz, wenn man damit die Option, das Ganze 
mit mehreren Signalen, als Bus zu betreiben, verschenkt

von Rainer W. (rawi)


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Nico schrieb:
> Langsam wirds peinlich, jetzt aber hoffentlich

Beinahe:

VDD vom U4 (Pin 7) ist nicht (richtig) angeschlossen, d.h. die erzeugte 
Netzliste wird falsch sein.

: Bearbeitet durch User
von Nico (secretduck)


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Gerald B. schrieb:
> Ich würde eher noch ein Lötauge für D
> out U3 vorsehen. Das kostet nichts, wenn man es nicht benutzt.
> Allerdings ärgert man sich schwarz

Danke für die gute Idee, Erledigt.

Rainer W. schrieb:
> VDD vom U4 (Pin 7) ist nicht (richtig) angeschlossen, d.h. die erzeugte
> Netzliste wird falsch sein.

Zum Glück habe ich beim aktuellen Schaltplan die Netzprüfung für mich 
entdeckt. :)

Liebes Forum,
Die Schaltung funktioniert einwandfrei.
Allerdings möchte ich keine Arduinos verwenden, sondern meine eigene 
Platine verwenden. Um diese zu produzieren, habe ich gerade eine 
Schaltung aufgebaut, welche den Arduino "abbildet" und darunter einen 
Step-Down Regler gezeichnet, damit die Platine mit 12V problemlos 
betrieben werden kann. Der Regler hat mit 1A auch genug Leistung um alle 
Bauteile mit entsprechender Spannung zu versorgen.

Das Programm hat mir mein Bruder bereits geschrieben.

Was sagt ihr zum Schaltplan?

: Bearbeitet durch User
von Rahul D. (rahul)


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U7 soll wohl ein Steckverbinder sein, oder?
Übliche Bezeichnungen sind eher "J" (für "Jack"), "P" (für "Plug") oder 
"X".
Was soll da alles angeschlossen werden?

WS281x-LED-Controller brauchen nur eine Signallleitung ("DIN") und die 
Stromversorgung. Damit kann man dann quasi beliebig viele LEDs 
ansteuert, die mit DOUT auf DIN hintereinander geschaltet sind.

von Rainer W. (rawi)


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Nico schrieb:
> Was sagt ihr zum Schaltplan?

Gnd oben und VCC unten ist für ein Bauteil Symbol ETWAS 
gewöhnungsbedürftig (U8).

Auch bei X1 gilt: Gnd der Lastkapazitäten nach unten.

Was soll H1 sein - keine Typenbezeichnung und ein absolut nichtssagendes 
Symbol.

Wozu an vielen Stellen die doppelten Pin-Nummern?

Wenn du den Steckverbinder U7 ein klein wenig nach oben schiebst, kannst 
du dir viel Knickelei bei den XTAL-Leitungen ersparen.

Das Layout vom Schaltregler mit seinen 2,25 MHz sollte halbwegs sauber 
sein, damit er vernünftig arbeitet und du deine Umgebung nicht zu sehr 
störst ;-)

: Bearbeitet durch User
von Rahul D. (rahul)


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Rainer W. schrieb:
> Was soll H1 sein - keine Typenbezeichnung und ein absolut nichtssagendes
> Symbol.

Ein "Header" als ISP-Anluss vielleicht.

Rainer W. schrieb:
> Das Layout vom Schaltregler mit seinen 2,25 MHz sollte halbwegs sauber
> sein, damit er vernünftig arbeitet und du deine Umgebung nicht zu sehr
> störst ;-)

Hoffentlich gibt es dafür ein Refenzlayout, das man so übernehmen kann.

von Rainer W. (rawi)


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Rahul D. schrieb:
> Ein "Header" als ISP-Anluss vielleicht.

Gut möglich - warum also keine Beschriftung?

Rahul D. schrieb:
> Hoffentlich gibt es dafür ein Refenzlayout, das man so übernehmen kann.

Deine Hoffnung wird erfüllt: Datenblatt TPS62163 Kap. 11 Layout auf S.26 
;-)
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps62160.pdf

: Bearbeitet durch User
von Rahul D. (rahul)


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Rainer W. schrieb:
> Deine Hoffnung wird erfüllt: Datenblatt TPS62163 Kap. 11 Layout auf S.26
> ;-)
> https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps62160.pdf

Dann wäre die nächste Hoffnung, dass das TO das auch so übernimmt.
Dass er Vorschläge ungern übernimmt, hat er ja schon mehrfach bewiesen.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Nico schrieb:
> Was sagt ihr zum Schaltplan?

Jeder Versorgungsanschluss bekommt einen Abblockkondensator, also 
sowohl Vcc als auch AVcc.  Der kommt direkt neben den entsprechenden 
Pin.

von Rainer W. (rawi)


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Nico schrieb:
> Was sagt ihr zum Schaltplan?

Warum verwendest du eigentlich für Gnd überall die Erdungssymbole?
Gnd ist doch wahrscheinlich nur das Bezugspotential in deiner 
Schaltung/Anlage und nicht geerdet, oder?

: Bearbeitet durch User
von Gerald B. (gerald_b)


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Jörg W. schrieb:
> Jeder Versorgungsanschluss bekommt einen Abblockkondensator, also
> sowohl Vcc als auch AVcc.  Der kommt direkt neben den entsprechenden
> Pin.

Naja, wenn er nichts analoges veranstalten will ist AVCC abzublocken 
jetzt nicht soo wichtig. Ich würde VCC zusätzlich zum 100n KerKo noch 
mit einem 22µ KerKo oder einem 47µ Elko abblocken, wenn der Schaltregler 
nicht gerade 1 cm daneben sitzt.
Was ist eigentlich der Sinn, dieser Controllerplatine?
Nur die paar LEDs selbstständig blinken zu lassen? Das kann auch ein 8 
beiniger ATinny. Ein ESP01 mit WLED draufgeflasht und Levelshifter 
dahinter, könnte das auch und kann dann sogar per WLAN gesteuert werden.
Ansonsten kann man ja noch ein paar Digitalausgänge mit Treiberstufen 
versehen, für Weichenantriebe, o.ä.
Die Treiber braucht man ja nicht bestücken, wenn man die auf dem 
entsprechenden Subboard nicht braucht.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Gerald B. schrieb:
> Naja, wenn er nichts analoges veranstalten will ist AVCC abzublocken
> jetzt nicht soo wichtig.

AVCC ist VCC für Port C. Das muss man auch dann genauso abblocken wie 
jeden anderen Versorgungspin, wenn man nichts Analoges machen will.

Bei AREF muss man nichts machen, wenn man den ADC nicht braucht.

von Rainer W. (rawi)


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Gerald B. schrieb:
> Ein ESP01 mit WLED draufgeflasht und Levelshifter
> dahinter, könnte das auch und kann dann sogar per WLAN gesteuert werden.

Wer will schon dutzende bis hunderte von Aktuatoren seiner 
Modellbahnanlage im WLAN haben, zumal bei einer digital gesteuerten 
Anlage die Daten für den Fahrbetrieb typischerweise mit über den 
Fahrstrom verteilt werden.

: Bearbeitet durch User
von Nico (secretduck)


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Rahul D. schrieb:
> U7 soll wohl ein Steckverbinder sein, oder?
> Übliche Bezeichnungen sind eher "J" (für "Jack"), "P" (für "Plug") oder
> "X".
> Was soll da alles angeschlossen werden?

Genau, U7, CN 1 und U11 sind Schraubklemmen. U7 empfängt alle Signale 
von kippschaltern, welche Extern auf GND gezogen werden, CN 1 empfängt 
die 12V und U7 ist die Ausgangsklemme zu dem LEDs.

Rainer W. schrieb:
> Gnd oben und VCC unten ist für ein Bauteil Symbol ETWAS
> gewöhnungsbedürftig (U8).
>
> Auch bei X1 gilt: Gnd der Lastkapazitäten nach unten.
>
> Was soll H1 sein - keine Typenbezeichnung und ein absolut nichtssagendes
> Symbol.
>
> Wozu an vielen Stellen die doppelten Pin-Nummern?

Die verdrehten Symbole habe ich aus Platzgründen so gesetzt :)
H1 ist die 6 polige ISP Schnittstelle.
Das war von EasyEDA so vorgegeben.

Rahul D. schrieb:
> Hoffentlich gibt es dafür ein Refenzlayout, das man so übernehmen kann.

Ja genau, das Layout des U10 ist dem, des Datenblatts nachempfunden. 
(siehe Anhang.

Jörg W. schrieb:
> Jeder Versorgungsanschluss bekommt einen Abblockkondensator, also
> sowohl Vcc als auch AVcc.  Der kommt direkt neben den entsprechenden
> Pin.

Sehr gut, setze ich gleich um.

Rainer W. schrieb:
> Warum verwendest du eigentlich für Gnd überall die Erdungssymbole?
> Gnd ist doch wahrscheinlich nur das Bezugspotential in deiner
> Schaltung/Anlage und nicht geerdet, oder?

Das ist sehr richtig, da in Herstellerzeichngen auch immer verwendet und 
einfach zu entschlüsseln, habe ich das auch verwendet.

Gerald B. schrieb:
> 22µ KerKo oder einem 47µ Elko abblocken, wenn der Schaltregler
> nicht gerade 1 cm daneben sitzt.
> Was ist eigentlich der Sinn, dieser Controllerplatine?
> Nur die paar LEDs selbstständig blinken zu lassen?

Sehr gut, ich setzte einen 22u Kerko pralell zum 100n. AVCC bekommt wie 
erwähnt einen eigenen 100n.
Der Sinn hinter der Platine ergibt sich ganz einfach daraus, dass 
momentan drei Litzen aus dem Signal kommen und ich damit logischerweise 
nichts anfangen kann. Im Programm kann dann zu jedem der 14 Zustände 
beliebige LEDs mit einstellbarer Helligkeit und optionalem blinken, 
zugewiesen werden.

Gerald B. schrieb:
> Das kann auch ein 8
> beiniger ATinny.

Der würde dann aber für die 14 Eingänge einen Port Extender brauchen.

Gerald B. schrieb:
> Ansonsten kann man ja noch ein paar Digitalausgänge mit Treiberstufen
> versehen, für Weichenantriebe, o.ä.
> Die Treiber braucht man ja nicht bestücken, wenn man die auf dem
> entsprechenden Subboard nicht braucht.

Das ist eine wirklich gute Idee, da ich aber nur die Signalsteuerung an 
sich auf einem möglichst kleinen Board brauche, eher überflüssig, bzw. 
wird sie nie verwendet.

Jörg W. schrieb:
> Bei AREF muss man nichts machen, wenn man den ADC nicht braucht.

Ja sehr richtig, analogRead wird im Programm nicht aufgerufen. Angeblich 
aber für die Störunterdrückung sinnvoll.

Rainer W. schrieb:
> Wer will schon dutzende bis hunderte von Aktuatoren seiner
> Modellbahnanlage im WLAN haben, zumal bei einer digital gesteuerten
> Anlage die Daten für den Fahrbetrieb typischerweise mit über den
> Fahrstrom verteilt werden.

Hast du schon recht, ja. WLAN ist für ein so ein "einfaches" Projekt ein 
wenig zu viel. Da die Ansteuerung über normale Kippschalter erfolgt, 
muss die ganze Steuerungsplatine nur recht klein und zuverlässig sein.

Ich werde eure Vorschläge in der heutigen Spätschicht nach Möglichkeit 
umsetzen und euch den Schaltplan und eventuell ein Layout vorstellen.
Vielen Dank für eure Meinungen.

von Rainer W. (rawi)


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Nico schrieb:
> Die verdrehten Symbole habe ich aus Platzgründen so gesetzt :)

Das ist doch kein Grund, Symbole auf den Kopf zu stellen. Warum 
spiegelst du es nicht?

> Da die Ansteuerung über normale Kippschalter erfolgt,
> muss die ganze Steuerungsplatine nur recht klein und zuverlässig sein.

Du solltest dir Gedanken um deine Verkabelung machen. Du willst nicht 
den Controller dicht beim Lichtsignal montieren und dann "armdicke" 
Kabelbündel zu irgendwelchen Schaltern verlegen. Günstiger und bei 
Änderungen flexibler wird es wohl sein, die Kippschalterzustände am 
Bedienpanel mit einem Controller in Datenpakete zu verpacken und nur 
diese Datenpakete über die Anlage zu schicken.

: Bearbeitet durch User
von Rahul D. (rahul)


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Nico schrieb:
> Der Sinn hinter der Platine ergibt sich ganz einfach daraus, dass
> momentan drei Litzen aus dem Signal kommen und ich damit logischerweise
> nichts anfangen kann. Im Programm kann dann zu jedem der 14 Zustände
> beliebige LEDs mit einstellbarer Helligkeit und optionalem blinken,
> zugewiesen werden.

Willst du für jedes deiner Signale so eine Platine einsetzen?

von Harald K. (kirnbichler)


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Nico schrieb:
> Ja genau, das Layout des U10 ist dem, des Datenblatts nachempfunden.
> (siehe Anhang.

Das ist kein Layout, sondern nur die Beschaltung.

Du willst Seite 26 im Datenblatt ansehen.

von Nico (secretduck)


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Rainer W. schrieb:
> Du solltest dir Gedanken um deine Verkabelung machen. Du willst nicht
> den Controller dicht beim Lichtsignal montieren und dann "armdicke"
> Kabelbündel zu irgendwelchen Schaltern verlegen. Günstiger und bei
> Änderungen flexibler wird es wohl sein, die Kippschalterzustände am
> Bedienpanel mit einem Controller in Datenpakete zu verpacken und nur
> diese Datenpakete über die Anlage zu schicken.

Sehr gute Idee, für den Anfang, möchte ich aber bei meiner 
Steuerungsplatine bleiben. Später möchte ich dann eine große Platine 
erstellen um mehrere Signale auf einmal steuern zu können.

Rahul D. schrieb:
> Willst du für jedes deiner Signale so eine Platine einsetzen?

Korrekt, für den Anfang und die ersten Signale auf meiner Schauanlage 
schon.

Harald K. schrieb:
> Das ist kein Layout, sondern nur die Beschaltung.

Sorry, ja sehr richtig.

von Nico (secretduck)


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So, ich habe den Schaltplan jetzt geupdatet. Die Schraubklemme U1 nimmt 
die 12Vauf und stellt den GND Anschluss für die kleinen Kippschalter 
bereit. An U11 möchte ich nämlich nur das Signal anschließen.

Auch die GND Zeichen habe ich getauscht.

Laut Design Manager ist die Schaltung unauffällig. Wäre nur noch super, 
wenn die Platine, sobald von JLCPCB hergestellt und bestückt, auch die 
richtige Funktion erfüllt.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Sofern du keine externe Kommunikation brauchst, die auf genaue 
Frequenzen angewiesen ist, kannst du auf den Quarz problemlos 
verzichten. Ab Werk läuft der Controller eh mit internem RC-Oszillator; 
um den Quarz zu benutzen, müsstest du Fuses umprogrammieren.

Solltest du später mal sowas wie RS-422 machen wollen, kann das ein 
Thema sein, aber für derartige Kommunikation hast du ja im Moment eh 
nichts vorgesehen.

von Nico (secretduck)


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Jörg W. schrieb:
> Sofern du keine externe Kommunikation brauchst, die auf genaue
> Frequenzen angewiesen ist, kannst du auf den Quarz problemlos
> verzichten. Ab Werk läuft der Controller eh mit internem RC-Oszillator;
> um den Quarz zu benutzen, müsstest du Fuses umprogrammieren.

Sehr gut, danke für die Information, ich werde die Schaltung morgen am 
Breadboard aufbauen und mal sehen, was passiert wenn ich den Quarz 
weglasse und den Chip entsprechend programmiere. Usbasp kam bereits 
heute an.

Ich war in den letzten Stunden nicht ganz untätig und habe alle Bauteile 
auf die Platine gebracht, da mir die Beschirftungen mehr im Weg als 
hilfreich waren, habe ich sie kurzerhand entfernt. Für euch habe ich die 
Bauteilbezeichnungen wieder professionell markiert. Ich hoff das Layout 
gefällt euch. Kritische Bauteile, bei denen es um Geschwindigkeit geht, 
habe ich sehr nah zusammen gesetzt. Ich denke aber bei gerade mal 
36x25mm Platinenmaß.

von Chris K. (kathe)


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Nico schrieb:
> Ich hoff das Layout
> gefällt euch.

Die 5 Pins auf die untere Anschlussleiste, um was hadnelt es sich ?
Wenn möglich breiter routen.

Was ist da los beim untersten aüsersten Pin zum Mikrocontroller ?
Wieso soviele Layer changes ?

Ich erkenne nicht den Unterschied zwischen Signallanes und Powerlanes 
die normalerweise mit einer "Breiteren Leiterbahn" geroutet sind

von Rainer W. (rawi)


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Nico schrieb:
> Ich hoff das Layout gefällt euch.

Die Strompfade von U10 solltest du dir noch einmal vorknöpfen. C6 liegt 
besser direkt oberhalb von U10 und L1 drehst du besser um 180°. Dort wo 
hochfrequent Strompulse fließen (L1, C6), müssen die Leiterbahnen kurz 
und breit sein. Damit die Stromschleifen möglichst wenig abstrahlen, 
muss die Fläche klein werden.

Nebenbei:
Das exposed Pad dient normalerweise als Wärmeübertrager und dient der 
Anbindung von Kupferfläche zur Kühlung, auch wenn das bei deinem Strom 
eher unkritisch ist.

Harald K. schrieb:
> Du willst Seite 26 im Datenblatt ansehen.

> Für euch habe ich die Bauteilbezeichnungen wieder professionell
> markiert.
R4=R3 ?
Blende besser nur den Layer aus, wenn dich die Bezeichnungen stören. 
Löschen ist keine gute Option.

: Bearbeitet durch User
von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Zusaetzlich zum schon geschrubenen:
Mir kommen die vias arg klein vor, mal so mit real existierenden vias 
auf real existierenden PCBs verglichen.
Die Masse am Quarz und dessen Umgebung ist auch eher kagge, naja 
eigentlich halt ueberall.
Und mich wuerden diese sichtbaren Unterbrechungen zwischen Leiterbahn 
und Pad etwas nervoes machen, auch wenn's nur "die Software" ist.

Gruss
WK

von Harald A. (embedded)


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Wenn ich die Portpins so durchzähle könntest Du auch einen ATTINY3227 
verwenden - Achtung, die Wortwahl ATTINY ist übrigens etwas ungeschickt 
vom Marketing, denn die neue Serie hat nur noch wenig mit den älteren 
doch sehr limitierten Chips zu tun.

- Kleiner (4x4mm)
- vollständig Arduino-integriert, sehr gute Lib
- einen riesigen Berg an integrierten Funktionen
- ein einziger Pin zum Programmieren (Reset-Pin)
- relativ normaler UART TTL Adapter zum Programmieren reicht
- kein Bootloader erforderlich
- 1,8…5V fähig
- guter Abgleich, Quarz kann ggf. entfallen


Zum Schaltnetzteil:
- Das Layout in diesem Bereich muss massiv überarbeitet werden, schau in 
die Beispiele vom Datenblatt
- Nur ein 17V Max Typ? Wirklich? Mit nur einer keramischen Kapazität am 
Eingang und langer Zuleitung kann Dir recht schnell eine 
Überspannungssituation entstehen, siehe auch:
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/an88f.pdf
In einem anderen Thread habe ich gerade noch ein „professionell“ 
designtes Gerät mit genau diesem Fail repariert.

- Als Alternative inkl. Spule würde ich vorschlagen:
https://www.lcsc.com/product-detail/C7296200.html
https://www.lcsc.com/product-detail/C964123.html

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Nico schrieb:
> So, ich habe den Schaltplan jetzt geupdatet.

Mindestens bei den großen Kondensatoren fehlt die Angabe der 
Nennspannung. Denke an das Voltage Derating bei MLCCs.

p.s.
Du tust dir einen großen Gefallen, wenn du den Wert der Eingangspannung 
im Schaltplan vermerkst - spätestens, wenn du nach längerer wieder auf 
den Plan guckst, wirst du die Information zu schätzen wissen.

von Gerald B. (gerald_b)


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Na ja, das Routing des Schaltreglers hat noch ganz viel Luft nach oben 
;-)
Lurze Wege sind nur die halbe Miete.
Guck dir mal das hier an: 
https://www.lothar-miller.de/s9y/archives/46-EMV-Optimiertes-Schaltreglerlayout.html
- Die Sense Leitung hast du genau unter der Drossel durchgeführt
- stromführende Leitungen sollte man dicker machen, als einfache 
Signalleitungen
- Platz hast du, nutze ihn für Masseflächen
- da es im Datenblatt einen Layoutvorschlag gibt, warum nutzt du ihn 
nicht?
Dein Schaltregler wird schon irgendwie funktionieren, nur nicht so 
störungsarm, wie er eigentlich könnte.
Hat der Schaltregler ein Exposed Pad? (die Fläche unter dem Gehäuse)
Der kleine Klecks dient zum Auflöten, so wie du layoutet hast, ist er 
zur Kühlung weitestgehend sinnfrei. Geh so breit wie möglich zur Seite 
weg, mache gleich außerhalb des Lötpads ein paar Thermal Vias und binde 
die Unterseite ebenfalls zur Kühlung mit ein

von Bauform B. (bauformb)


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Nico schrieb:
> Rahul D. schrieb:
>> Willst du für jedes deiner Signale so eine Platine einsetzen?
>
> Korrekt, für den Anfang und die ersten Signale auf meiner Schauanlage
> schon.

Dann reichen doch 10 oder 20mA? Wozu der Stress mit dem Schaltregler? 
Noch dazu als Eigenentwicklung und dann auch noch mit 2MHz auf klein 
optimiert? Ja klar, die Schraubklemmen brauchen so viel Platz :(

von Nico (secretduck)


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Chris K. schrieb:
> Die 5 Pins auf die untere Anschlussleiste, um was hadnelt es sich ?
> Wenn möglich breiter routen.

Alle 14 Eingänge der unteren Schrubklemme sind einfach nur 
Schaltkontakte. Sobald sie mit einem schalter auf gnd verbunden werden, 
aktiviert der Atmega das entsprechende Signalbild. Es sind also alles 
Steuerleitungen.

Chris K. schrieb:
> Was ist da los beim untersten aüsersten Pin zum Mikrocontroller ?
> Wieso soviele Layer changes ?

Meinst du Pin 32? da habe ich unabsichtlich vor dem Screenshot den Pfad 
ausgewählt.

Chris K. schrieb:
> Ich erkenne nicht den Unterschied zwischen Signallanes und Powerlanes
> die normalerweise mit einer "Breiteren Leiterbahn" geroutet sind

Power Lanes sind alle in 0.3mm breite ausgeführt. Signal Lanes sind 
grunsätzlich auch in 0.3mm ausgeführt, außer nicht anders möglich.

Rainer W. schrieb:
> Die Strompfade von U10 solltest du dir noch einmal vorknöpfen. C6 liegt
> besser direkt oberhalb von U10 und L1 drehst du besser um 180°. Dort wo
> hochfrequent Strompulse fließen (L1, C6), müssen die Leiterbahnen kurz
> und breit sein. Damit die Stromschleifen möglichst wenig abstrahlen,
> muss die Fläche klein werden.

Werde ich in Angriff nehmen.

Rainer W. schrieb:
> R4=R3 ?
> Blende besser nur den Layer aus, wenn dich die Bezeichnungen stören.
> Löschen ist keine gute Option.

Was meint du mit R3? R3 ist nicht existent. Werde ich mir merken.

Harald A. schrieb:
> Wenn ich die Portpins so durchzähle könntest Du auch einen ATTINY3227
> verwenden - Achtung, die Wortwahl ATTINY ist übrigens etwas ungeschickt
> vom Marketing, denn die neue Serie hat nur noch wenig mit den älteren
> doch sehr limitierten Chips zu tun.
>
> - Kleiner (4x4mm)
> - vollständig Arduino-integriert, sehr gute Lib
> - einen riesigen Berg an integrierten Funktionen
> - ein einziger Pin zum Programmieren (Reset-Pin)
> - relativ normaler UART TTL Adapter zum Programmieren reicht
> - kein Bootloader erforderlich
> - 1,8…5V fähig
> - guter Abgleich, Quarz kann ggf. entfallen

Eine gute Idee, allerdings sprechen zwei Punkte dagegen.
1. Der MC ist auf JLCPCB (wo die Platine bestückt werden soll) nicht 
verfügbar
2. Sind meine Fähigkeiten was den Umgang mit MC angeht, leider sehr 
begrenzt.

Rainer W. schrieb:
> Du tust dir einen großen Gefallen, wenn du den Wert der Eingangspannung
> im Schaltplan vermerkst - spätestens, wenn du nach längerer wieder auf
> den Plan guckst, wirst du die Information zu schätzen wissen.

Sehr guter Tipp! Danke, werde ich gleich umsetzen.

Gerald B. schrieb:
> Na ja, das Routing des Schaltreglers hat noch ganz viel Luft nach oben
> ;-)
> Lurze Wege sind nur die halbe Miete.
> Guck dir mal das hier an:
> 
https://www.lothar-miller.de/s9y/archives/46-EMV-Optimiertes-Schaltreglerlayout.html
> - Die Sense Leitung hast du genau unter der Drossel durchgeführt
> - stromführende Leitungen sollte man dicker machen, als einfache
> Signalleitungen
> - Platz hast du, nutze ihn für Masseflächen
> - da es im Datenblatt einen Layoutvorschlag gibt, warum nutzt du ihn
> nicht?
> Dein Schaltregler wird schon irgendwie funktionieren, nur nicht so
> störungsarm, wie er eigentlich könnte.
> Hat der Schaltregler ein Exposed Pad? (die Fläche unter dem Gehäuse)
> Der kleine Klecks dient zum Auflöten, so wie du layoutet hast, ist er
> zur Kühlung weitestgehend sinnfrei. Geh so breit wie möglich zur Seite
> weg, mache gleich außerhalb des Lötpads ein paar Thermal Vias und binde
> die Unterseite ebenfalls zur Kühlung mit ein

Danke für deinen Beitrag. Den von dir verlinkten Schaltregler habe ich 
mir angesehen. Leider wird aber nur von 24V eingangsspannung gesprochen, 
was passiert, wenn ich nur mit 12v oder gar 10v komme?
Den gesamten Schaltregler werde ich mir in den nächsten Stunden 
vorknöpfen.

Bauform B. schrieb:
> Dann reichen doch 10 oder 20mA? Wozu der Stress mit dem Schaltregler?

Leider nein, da bei maximal 20 aktiven LEDs ein gemessener verbrauch von 
360mA bei 5V zustande kommt.

: Bearbeitet durch User
von Harald K. (kirnbichler)


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Nico schrieb:
> Leider nein, da bei maximal 20 aktiven LEDs ein gemessener verbrauch von
> 360mA zustande kommt.

Ist das ein Flakscheinwerfer?

Ich dachte, es geht um ein Signal für eine Modelleisenbahn. Die 
bisherige Beschreibung lässt auf H0 tippen - Du willst da keine 
gleißenden Signalfackeln stehen haben, sondern lediglich sinnvoll hell 
leuchtende Signale.
Sofern Du keine ultra-low-efficiency-LEDs einsetzt, reicht als 
Arbeitsstrom bei heutigen LEDs irgendwas unter 1 mA.

von Nico (secretduck)


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Harald K. schrieb:
> Ist das ein Flakscheinwerfer?
>
> Ich dachte, es geht um ein Signal für eine Modelleisenbahn. Die
> bisherige Beschreibung lässt auf H0 tippen - Du willst da keine
> gleißenden Signalfackeln stehen haben, sondern lediglich sinnvoll hell
> leuchtende Signale.
> Sofern Du keine ultra-low-efficiency-LEDs einsetzt, reicht als
> Arbeitsstrom bei heutigen LEDs irgendwas unter 1 mA.

Haha, sehr gute Beschreibung, ;)

Nein, Spaß beiseite. Der WS2814 ist leider ein Konstantstromtreiber, 
worauf ich weiter oben im Thread schon hingewiesen wurde. Im 
Durchschnitt gibt er 16,5mA aus. 16,5x20 sind laut Adam Riese 330mA plus 
MC kommen wir auf die erwähnten 360 gemessenen mA. Dazu habe ich auch 
schon recheriert, aber bis auf die Helligkeit per PWM dimmen, wird mir 
wohl nichts anderes über bleiben, wenn ich richtig recheriert habe. 
Thema bei der Helligkeitsregulierung ist aber auch, dass zwar der 
Durchschnittsstrom gesenkt wird, aber der Peak bei 16,5mA (max 17,5mA 
laut DB) bleibt.

Beitrag #7981769 wurde vom Autor gelöscht.
von Nico (secretduck)


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Harald A. schrieb:
> Zum Schaltnetzteil:
> - Das Layout in diesem Bereich muss massiv überarbeitet werden, schau in
> die Beispiele vom Datenblatt
> - Nur ein 17V Max Typ? Wirklich? Mit nur einer keramischen Kapazität am
> Eingang und langer Zuleitung kann Dir recht schnell eine
> Überspannungssituation entstehen, siehe auch:
> 
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/an88f.pdf
> In einem anderen Thread habe ich gerade noch ein „professionell“
> designtes Gerät mit genau diesem Fail repariert.
>
> - Als Alternative inkl. Spule würde ich vorschlagen:
> https://www.lcsc.com/product-detail/C7296200.html
> https://www.lcsc.com/product-detail/C964123.html

Danke Harald. Im Anhang habe ich den Schaltplan laut Datenblatt mal 
aufgezeichnet. U2 sollte damit mit 1100kHz arbeiten. Dazu habe ich ein 
wenig recheriert und herausgefunden, dass 1100kHz im vergleich zu 500kHz 
mehr rauschen, mehr Wärme und eventuell kritisches Elektrisches Rauschen 
erzeugen kann. Ich denke aber, dass du das bewusst bedacht hast und 
diese Fakten für meine Schaltung überflüssig sein werden. Stimmt das so?

von Harald A. (embedded)


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Man muss bei 1.1MHz schon sauber arbeiten, halte Dich an die Vorschläge 
im Datenblatt und studiere den Aufbau des Evalkits. Habe es hier nicht 
konkret recherchiert, aber meist ist das Evalkit inkl. Gerberfiles gut 
dokumentiert.

Nicht wundern, die Umsetzung in einem Evalkit kann von den Empfehlungen 
im Datenblatt abweichen. Liegt daran, dass die das Design eines solchen 
Kits meist fremdvergeben und das eben nicht die gleichen Leute machen, 
die das Datenblatt geschrieben haben. Wenn Du dann einen eigenen 
Mittelweg gehst ist alles gut.

von Rainer W. (rawi)


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Nico schrieb:
> Was meint du mit R3? R3 ist nicht existent.

Im letzten, davor von dir gezeigten Schaltplan schon

Nico schrieb:
> Screenshot_2025-12-17_161513.png

von Harald A. (embedded)


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Nico schrieb:
> 1. Der MC ist auf JLCPCB (wo die Platine bestückt werden soll) nicht
> verfügbar
22 Stück sind am Lager, nicht viel, das stimmt. Und etwas teuer. 
Ansonsten vorher kaufen, einfach Stückzahl eingeben, Pre-Order und schon 
wandern die auf dein eigenes Lager. Bei solchen Teilen dauert die 
Beschaffung meist nicht lange. Ist überhaupt eine gute Sache für 
Bauteile, bei denen man Gefahr läuft, dass die zum Zeitpunkt der 
Bestückung nicht mehr am Lager sind. Man bezahlt die 1:1 und die kosten 
dann später nichts extra.

ATTINY3226 bliebe noch, hat 4 Pins weniger.

von Harald A. (embedded)


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Wenn Du Dir den ganzen Stress mit einem eigenen DCDC sparen willst 
kannst Du auch einfach so einen Trümmer einsetzen:
https://www.lcsc.com/product-detail/C909662.html

Sind wie RECOM oder TRACO, halt nur wesentlich billiger. 1A-Versionen 
findet man auch auf LCSC. Für Industrieeinsatz wäre ich skeptisch aber 
für privat sind absolut okay.

Ich hatte auch ursprünglich gedacht, dass Du noch im 
Miniaturisierungs-Modus bist, aber wenn ich da die Reihenklemmen sehe 
scheint das ja schon alles egal zu sein.

von Nico (secretduck)


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Harald A. schrieb:
> Man muss bei 1.1MHz schon sauber arbeiten, halte Dich an die Vorschläge
> im Datenblatt und studiere den Aufbau des Evalkits.

Habe ich gemacht. Wenn man das ganze Layout aber aufbaut wie in der 
Empfehlung, hat man annähernd die selbe größe wie der:
https://www.lcsc.com/product-detail/C909662.html

Harald A. schrieb:
> Ich hatte auch ursprünglich gedacht, dass Du noch im
> Miniaturisierungs-Modus bist, aber wenn ich da die Reihenklemmen sehe
> scheint das ja schon alles egal zu sein.

Ich bin tatsächlich noch immer im Miniatursierungsmodus unterwegs :)
Die Reihenklemme ist ein kompromiss aus einfachem Anschluss und größe. 
Ich wüsste nicht wie ich da maximal 14 Litzen sonst mit der Platine 
verbinden sollte. Da das Steuermodul sowieso unter der Anlagenplatte 
verbaut ist, sind Platinen für Signale mit ca. 35x25mm wleche 4 Schirme 
tragen sehr verkraftbar. Die Platinen für Signale welche beispielsweise 
nur einen Schirm haben, möchte ich dann sowieso kleiner gestalten. Für 
den Fall bin ich auch noch nach der Suche nach geeigneten kleineren 
Schaltreglern des selben Typen, welche dann aufgrund des minderen 
Stromverbrauchs, niedere Anforderungen und daher vielleicht auch eine 
kleinere Größe haben. Da möchte ich mich immer an der Größe der 
Schraubklemmen orientieren.

Harald A. schrieb:
> 22 Stück sind am Lager, nicht viel, das stimmt. Und etwas teuer.
> Ansonsten vorher kaufen, einfach Stückzahl eingeben, Pre-Order und schon
> wandern die auf dein eigenes Lager.

Hast du schon Recht, ja. Aber dadurch dass die Atmega328pb-au in 
größerer Stückzahl un zu geringeren Preis verfügbar sind, werde ich bei 
denen bleiben.



Ganz nebenbei habe ich die Schaltung mal mit allen 5 WS2814 und allen 20 
LEDs aufgebaut und getest. Zum testen hatte ich leider nur einen 
Atmega328p bei der Hand. Ich denke ob ich das Programm auf einen 
Atmega328p oder Atmega328pb brenne, wird egal sein, solange ich den 
Controllertyp in der IDE umstelle bevor ich mit dem USBasp brenne. Liege 
ich da mit meiner Vermutung richtig?

von Harald A. (embedded)


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Nico schrieb:
> Die Reihenklemme ist ein kompromiss aus einfachem Anschluss und größe.
> Ich wüsste nicht wie ich da maximal 14 Litzen sonst mit der Platine
> verbinden sollte.

Sorry, wenn ich den entscheidenden Teil überlesen habe, aber was spräche 
gegen Steckverbinder wie JST XH? Fertig konfektionierte Leitung oder 
selber crimpen, gute Crimpzange kostet nur ein paar Euros. Oder JST SH, 
ist aber schon echt klein und nicht mehr schön manuell zu crimpen.

> bin ich auch noch nach der Suche nach geeigneten kleineren
> Schaltreglern des selben Typen, welche dann aufgrund des minderen
> Stromverbrauchs, niedere Anforderungen und daher vielleicht auch
> eine kleinere Größe haben. Da möchte ich mich immer an der Größe
> der Schraubklemmen orientieren.

Den Satz verstehe ich nicht, was ist ein kleiner Schaltregler, der sich 
an der Größe einer Schraubklemme orientiert?

: Bearbeitet durch User
von Nico (secretduck)


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Harald A. schrieb:
> Sorry, wenn ich den entscheidenden Teil überlesen habe, aber was spräche
> gegen Steckverbinder wie JST XH? Fertig konfektionierte Leitung oder
> selber crimpen, gute Crimpzange kostet nur ein paar Euros. Oder JST SH,
> ist aber schon echt klein und nicht mehr schön manuell zu crimpen.

Die Version habe ich schon auf einer Steuerplatine verbaut. Fazit: Das 
verlöten der Litzen mit denen aus dem vorgefertigten Stecker unter der 
Anlage war schwer verheerend. Die Litzen oft unter der Anlage dann 
selbst zu crimpen stelle ich mir ebenfalls sehr schwierig vor. In der 
aktuellen Bauform mit Schraubklemmen, messe ich einfach nur die 
benötigte Kabellänge vom Decoder, isoliere es beiseitig ab und schraube 
die Klemme zu. Fertig. Wahnsinniger Comfort.

Harald A. schrieb:
> Den Satz verstehe ich nicht, was ist ein kleiner Schaltregler, der sich
> an der Größe einer Schraubklemme orientiert?

Die Außenmaße des aktuellen Schaltreglers sind recht groß. Manche 
Signale bekommen dann eine Steuerungsplatine welche nur 4 anstatt 14 
Anschlüssen bekommt dementsprechend wäre es super, wenn die Platine 
mitschrumpfen würde.

: Bearbeitet durch User
von Harald A. (embedded)


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Okay. Wenn 300mA reichen ist einer der kleinsten Schaltregler der 
MAXM15063 - der hat die Spule huckepack oben drauf. Fehlen nur noch 3 
MLCCs. Nicht zu verwechseln mit dem fast gleichnamigen MAX15062, der hat 
keine Spule huckepack (nur zur Vorsicht, das geht - insbesondere bei der 
Googlesuche - oft durcheinander).

: Bearbeitet durch User
von Nico (secretduck)


Angehängte Dateien:

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Falls euch das interessieren sollte:
Die Aktuelle Spannungsregelung wird von dem von Harald empfohlenen 
(DANKE) Spannugnsregler dominiert und von ein paar Bauteile ergänzt. 
Kurz zu den Bauteilen:

-D1 = 1N5819WS zur Absicherung gegen Verpolung
-D2 = SMBJ36A zur Absicherung gegen Spannungsspitzen beim Ein oder 
Ausstecken des Netzteils
-C5 = Laut Datenblatt zum Betrieb bei 24v empfohlen
-C4 = Laut Datenblatt
-C6 = Laut Datenblatt

Sollte mit meinen Ergänzungen eine gut abgesicherte Quelle für 5V sein.

von Harald A. (embedded)


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von Peter N. (alv)


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Nico schrieb:
> Die Aktuelle Spannungsregelung wird von dem von Harald empfohlenen
> (DANKE) Spannugnsregler dominiert und von ein paar Bauteile ergänzt.

Verstehe ich da was nicht?
D1 ist falsch gepolt (oder ist es eine Z-Diode, die einen Teil der 36V 
wegfressen soll?).
D2 ist falsch gepolt. Es kommt nie mehr als UF am Spannungsregler an.
C5 ist falsch gepolt (C4 und C6 vermutlich auch, aber da fällts nicht 
auf :) ).

von Rahul D. (rahul)


Lesenswert?

Peter N. schrieb:
> Verstehe ich da was nicht?
Nee, du liegt richtig
> D1 ist falsch gepolt (oder ist es eine Z-Diode, die einen Teil der 36V
> wegfressen soll?).
D1 ist laut Bezeichnung eine Schottky-Diode - nix mit "einen Teil 
wegfressen", sondern alles bei richtiger Polung.

> D2 ist falsch gepolt. Es kommt nie mehr als UF am Spannungsregler an.
> C5 ist falsch gepolt (C4 und C6 vermutlich auch, aber da fällts nicht
> auf :) ).

Irgendwie beschleicht mich immer mehr das Gefühl, dass das hier das 
Projekt eines eher ahnungs- und planlosen Mittelstufenschülers ist.

von Rainer W. (rawi)


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Nico schrieb:
> 014.png

Was würdest du an Pin 1 von U3 dran schreiben, wenn dort wirklich eine 
negative Spannung gegenüber Gnd angeschlossen werden müsste?
Normalerweise verwendet man in einer Schaltung nur EIN Bezugspotential 
für Spannungsangaben, sofern nichts anders vermerkt ist. Lange Rede 
kurzer Sinn: Am Pin 1 müsste "0 V" stehen, weil zu Gnd eine 
Potentialdifferenz von 0V besteht.

Es fehlt immer noch die Angabe der Nennspannung an den Kondensatoren.

: Bearbeitet durch User
von Harald A. (embedded)


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D1 und D2 sind falsch gepolt

von Rahul D. (rahul)


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Harald A. schrieb:
> D1 und D2 sind falsch gepolt

ja, und die Kondensatoren auch. Hatte Peter schon geschrieben.

von Gerald B. (gerald_b)


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Statt D1 eine Sicherung. D2 dient gleichzeitig mit als Verpolschutz, 
wenn man nicht gerade die bidirektionale Ausführung nimmt.
Bei den µC-Eingängen für die Schalter würde ich noch RC-Glieder 
vorsehen. Solange der Controller nur als besserer Decoder arbeitet, ist 
das eigentlich kein Thema, aber falls das Projekt mal wächst und die 
Controller untereinander kommunizieren sollen, kann derartiger Störnebel 
an den Eingängen zum Problem werden. Ok, man kann Kontaktprellen u. dgl. 
auch per Software abfangen, aber wenn man mit "Gattergräbern" 
aufgewachsen ist, ist das so "drin" Probleme dort wo sie entstehen, 
anzugehen ;-)

von Nico (secretduck)


Angehängte Dateien:

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Rahul D. schrieb:
> Irgendwie beschleicht mich immer mehr das Gefühl, dass das hier das
> Projekt eines eher ahnungs- und planlosen Mittelstufenschülers ist.

Mag vielleicht sein, ich nenne das aber eher eine dokumentierte 
Lernkurve. Wenn ich es wissen würde, würde ich nicht um euren Rat 
fragen. :)

Rainer W. schrieb:
> Am Pin 1 müsste "0 V" stehen, weil zu Gnd eine
> Potentialdifferenz von 0V besteht.

Erledigt.

Gerald B. schrieb:
> Kontaktprellen u. dgl.
> auch per Software abfangen

Genau so wurde es bereits gelöst. Welche widerstände, würdest du 
trotzdem empfehlen und wie verschalten? Für jeden eingang einen pullup?

Gerald B. schrieb:
> Statt D1 eine Sicherung. D2 dient gleichzeitig mit als Verpolschutz

Genau das habe ich in den letzten Stunden gemacht. Siehe Anhang.
Kleine Doku zu den verwendeten Bauteilen:

U2 ist eine Polyfuse mit mit einer Absicherung von 300mA. 360mA bei 5V 
entsprechen bei 12V ca. 160mA und bei 24V ca. 80mA (Verlust von 10% 
bereits berechnet)

Bei D2 handelt es sich um eine TVS Diode, welche auch gleich als 
Verpolschutz dient. Sie beginnt bei 28V zu arbeiten. Bei 34.4V arbeitet 
sie zuverlässig und schützt somit den Spannungsregler, welcher bis 36V 
verwendet werden darf.

C5,C6 dienen als Pufferung der 12 bzw. 24V. Sie sind für maximal 50V 
(C6-35V) ausgelegt. Wobei C6 mit seiner Größe schon ein wahnsinniger 
Brocken ist.

C4 laut Datenblatt.

Ich hoffe der aktuelle Schaltplan ist für jeden ein Schritt in die 
richtige Richtung und vielleicht überzeugt er auch Rahul, das Projekt 
für sich in die Oberstufe zu überstellen. :)

: Bearbeitet durch User
von Nico (secretduck)


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So, leider wieder spät geworden. :(

Trotzdem habe ich mich die letzten Stunden reingehangen und die Platine 
fertig gemacht. Was sagt ihr dazu?

von Rahul D. (rahul)


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[OT]
Nico schrieb:
> Wenn ich es wissen würde, würde ich nicht um euren Rat
> fragen. :)

Man kann auch Dinge selbver nachlesen, wenn einem Fachbegriffe wie 
"Konstantstromquelle" erzählt werden.

von Harald A. (embedded)


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@Nico: Mach Dir nichts draus, selbst wenn Du 100% weißt wie es geht 
kommt hier IMMER jemand um die Ecke und findet ein Haar in der Suppe. 
Wenn es fachlich nichts auszusetzen gibt geht es um Rechtschreibung, 
Uhrzeit, Unterforum, JPG-Größe, Bildformate, Schärfe, Aufteilung, 
Labels, etc. pp.

von Harald A. (embedded)


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Wenn ich 019.PNG so sehe: Gönne Dir eine 4-Lagen Platine. Kostet 
heutzutage fast nichts mehr (insbesondere bei unter 100x100). Werden 
zwar einige herummaulen, dass das Verschwendung sei aber bei der 
Packungsdichte macht das schon Sinn. Obere Mittellage komplett GND, 
untere Mittellage komplett 5V.

Siehe auch Bild, die GND-Führung ist gruselig.

: Bearbeitet durch User
von Rahul D. (rahul)


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[Offtopic]
Harald A. schrieb:
> @Nico: Mach Dir nichts draus, selbst wenn Du 100% weißt wie es geht
> kommt hier IMMER jemand um die Ecke und findet ein Haar in der Suppe.

Ja, natürlich. Man kann aber auch fragen, was man an Eigenleistung / 
technischem Verständnis erwarten kann (deswegen hatte ich die Frae nach 
dem Alter gestellt).
Normalerweise wird in Foren nach Hilfe und nicht nach kompletten 
Lösungen oder dem Vermitteln von Grundlagen gefragt.
Eher war es doch bisher so, dass jemand sich mit einem Thema beschäftigt 
hat, aber (Verständnis-) Probleme dabei hatte, die er dann auch 
beschreiben kann.
Auf die Lösungsanfrage "Wie könnte ich dieses Problem beheben?" gab es 
diverse Vorschläge.

Harald A. schrieb:
> Unterforum
Naja, wenn man z.B. etwas verkaufen will, ist doch das Unterforum 
"Markt" bestens dazu geeignet. Warum gibt es wohl die Beschreibung der 
jeweiligen Unterforen?


Harald A. schrieb:
> JPG-Größe, Bildformate, Schärfe,
Zumm Bildformat steht doch extra in dem Bereich über diesem 
Texteingabefeld, welches Dateiformat sich wofür am besten eignet.
Über die Schärfe braucht man sich wohl kaum unterhalten: Wenn ein Bild 
derart unscharf ist, dass man den Inhalt nur erahnen kann, hilft das 
niemanden, oder?

Du traust also jemandem, der Dioden und Kondensatoren falsch polt zu, 
einen MHz-DCDC-Wandler zu layouten? Ganz mein Humor.
Der Hinweis zum empfohlenen Layout im Datenblatt kam ja schon einigen.
[/Offtopic]

: Bearbeitet durch User
von Harald A. (embedded)


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Oh, Du fühltest dich angesprochen? Tut mir leid. Worüber regst Du dich 
eigentlich auf? Er möchte - vom Ursprung her - etwas möglichst klein 
bauen. Und mangels Kenntnissen sollte man ihm von gewissen Bauteilen 
abhalten weil die nur von „Experten“ verarbeitet werden dürfen? Mit dem 
Rat des Forums bekommt er das hin, mag sein dass der Wandler durch keine 
EMV-Prüfung käme oder relativ schlecht performt aber dadurch wird keine 
Zombi-Apokalypse ausgelöst, versprochen.

von Rahul D. (rahul)


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Harald A. schrieb:
> Oh, Du fühltest dich angesprochen?
Jein. Ich habe mich hier im Thread etwas engagiert.
> Tut mir leid. Worüber regst Du dich eigentlich auf?
Wenn du das aufregen nennst, hast du noch keinen echten Choleriker 
erlebt.

Harald A. schrieb:
> Mit dem
> Rat des Forums bekommt er das hin
Der Rat des Forums war "Sieh dir das Layout im Datenblatt an!".
Warum sollte man - völlig unerfahren - gerade sowas neu erfinden?

Harald A. schrieb:
> mag sein dass der Wandler durch keine
> EMV-Prüfung käme oder relativ schlecht performt aber dadurch wird keine
> Zombi-Apokalypse ausgelöst, versprochen.
Um sich dann zu wundern, dass im Umkreis der Eisenbahn sämtlicher Funk 
gestört wird?

Harald A. schrieb:
> Und mangels Kenntnissen sollte man ihm von gewissen Bauteilen
> abhalten weil die nur von „Experten“ verarbeitet werden dürfen?
Die Kenntnisse kann man sich aneignen.

von Nico (secretduck)


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Harald A. schrieb:
> Wenn ich 019.PNG so sehe: Gönne Dir eine 4-Lagen Platine. Kostet
> heutzutage fast nichts mehr (insbesondere bei unter 100x100). Werden
> zwar einige herummaulen, dass das Verschwendung sei aber bei der
> Packungsdichte macht das schon Sinn. Obere Mittellage komplett GND,
> untere Mittellage komplett 5V.
>
> Siehe auch Bild, die GND-Führung ist gruselig.

Vielen Dank, muss ich mir heute im Nachtdienst ansehen.

Harald A. schrieb:
> @Nico: Mach Dir nichts draus, selbst wenn Du 100% weißt wie es geht
> kommt hier IMMER jemand um die Ecke und findet ein Haar in der Suppe.

Danke, das habe ich mittlerweile schon mitbekommen :)

Rahul D. schrieb:
> Man kann auch Dinge selbver nachlesen, wenn einem Fachbegriffe wie
> "Konstantstromquelle" erzählt werden.

Sorry, von einer Konstantstromquelle war mir bis zum ersten Zeitpunkt 
der Erwähnung nichts bekannt.

Zurück zum Thema:
Ich habe die Schaltung ja am Breadboard aufgebaut. Alles Einwandfrei 
(DANKE für eure Hilfe). Allerdings ist mir eine einzige Sache 
aufgefallen: Wenn mehrere LEDs aktiv sind blitzen die LEDs hin und 
wieder ganz kurz. Grund dafür dürften (habe ich recheriert @Rahul) kurze 
Spannungseinbrüche sein. Sobald ich einen 10uF Kondensator zu den 100nF 
dazuhänge ist das Problem eleminiert. Ich würde die 100nF gerne durch 
10uF im 0603 Format ersetzen. Allerdings habe ich auch gelesen (@Rahul) 
dass vorallem kleine Kondensatoren mit einer so hohen Kapazität nicht so 
schnell reagieren können. Ich werde versuchen beide Kondensatoren auf 
die kleine Platine zu quetschen. Dann sollten die 100nF die kleineren 
Spitzen abfangen und die 10uF als Backup dienen. Denkt ihr dass 
eventuell 1000uF auf der Steuerungsplatine in 30cm Entfernung, sinnvoll 
oder eher überflüssig wären?

: Bearbeitet durch User
von Gerald B. (gerald_b)


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Ob die Polyfuse vor der TVS Diode eine so gute Idee ist, würde ich 
bezweifeln. Gesetzt den Fall, sie spricht bei Überspannung an:
28V x 0,08A sind etwas über 2 Watt, was die TVS dann verheizen muß. Bei 
einer Schmelzsicherung ist es sehr kurzzeitig mehr, aber nach dem Impuls 
hat sie Zeit zum auskühlen. In dieser Konstellation hier aber nicht

von Harald A. (embedded)


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1000uF in 30cm Entfernng werden nicht sonderlich nützlich in Sachen 
„Spitzen abfangen“ sein. Wenn 10uF in 0603 hilfreich sind dann packe die 
mit drauf. 100nF kannst Du auch in 0402 zusätzlich draufmachen, wenn Du 
eh bestücken lässt. Sind bei JLC als Basic Part verfügbar.

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Nico schrieb:
> 020.png

Noch etwas für die Nachtschicht:
C1 und C2 hängen jetzt am falschen Ende der 100Ω Widerstände (R1 bzw. 
R9).

Nico schrieb:
> 005.png

Hier war es noch richtig.

p.s.
Warum änderst du dauernd die Name der Bauteile?

: Bearbeitet durch User
von Nico (secretduck)


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Gerald B. schrieb:
> Ob die Polyfuse vor der TVS Diode eine so gute Idee ist, würde ich
> bezweifeln. Gesetzt den Fall, sie spricht bei Überspannung an:
> 28V x 0,08A sind etwas über 2 Watt, was die TVS dann verheizen muß. Bei
> einer Schmelzsicherung ist es sehr kurzzeitig mehr, aber nach dem Impuls
> hat sie Zeit zum auskühlen. In dieser Konstellation hier aber nicht

Danke für die Info, also würdest anstatt der Polyfuse eine 
Schmelzsicherung verwenden?

Harald A. schrieb:
> 1000uF in 30cm Entfernng werden nicht sonderlich nützlich in
> Sachen „Spitzen abfangen“ sein. Wenn 10uF in 0603 hilfreich sind dann
> packe die mit drauf. 100nF kannst Du auch in 0402 zusätzlich
> draufmachen, wenn Du eh bestücken lässt. Sind bei JLC als Basic Part
> verfügbar.

Momentan bin ich beschäftigt, werde mir dann aber das Layout ansehen und 
versuchen die 10uF irgendwie hinzubekommen.

Rainer W. schrieb:
> Nico schrieb:
>> 020.png
>
> Noch etwas für die Nachtschicht:
> C1 und C2 hängen jetzt am falschen Ende der 100Ω Widerstände (R1 bzw.
> R9).
> Nico schrieb:
>> 005.png
>
> Hier war es noch richtig.
> p.s.
> Warum änderst du dauernd die Name der Bauteile?

Ah ja, danke für die Info. Die Bauteilnummern habe ich geändert, damit 
nicht bemängelt wird, dass es zB. einen R3 aber keinen R1 gibt.

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