16x16 Pixel RGB LED Tisch als Matrix

Unterbodenbeleuchtung, Pimp my room, usw.

Moderator: T.Hoffmann

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Säbelzahnhamster
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So, 25.12.16, 15:38

Einen wunderschönen ersten Weihnachtstag!

Ich habe mir als Projekt gesetzt eine 16x16 große RGB LED Matrix als Tisch zu bauen. Da ich aber Neuling bin was sowas angeht und moment in der Lehre zum IT-Systemelektroniker bin bräuchte ich da etwas Unterstützung.

Grundlegendes zur Matrix: Wie gesagt soll sie 16x16 Pixel umfassen, sprich 256 LEDs und jede davon soll einzeln angesprochen werden können. Da ich eine 5m Rolle von den WS2812B hier rumfliegen werde ich diese verwenden. Was mir noch fehlt sind ein passender Controller und ein Netzteil.

Wenn ich mich nicht täusche dann bräuchte ich ein 5V 15A Netzteil (256*0,06A=15,36A), allerdings habe ich irgendwo aufgeschnappt dass auch ca. 2/3 davon reichen, da die LEDs eh selten mit eben diesem max. Strom von 60mA je LED betrieben werden.
Als Controller steht zur Auswahl ein Arduino, wobei dieser keinen Betrieb ohne PC erlaubt richtig? Als Alternative gäbe es dann den Diamex-LED-Player für WS2812, der einen "Standalone"-Betrieb erlaubt was ich ganz praktisch finde.

Ich habe mal einen kleinen Plan erstellt, der zeigt, wie ich die einzelnen Komponenten verdrahtet hätte (s. Anhang). Wäre nett wenn mir einer sagen könnte ob man das so machen kann oder ob da noch Fehler bestehen.

Dann bleibt mir noch eine Frage: Welchen Kabelquerschnitt sollte ich nehmen für die Verbindungen zwischen den einzelnen LEDs?

Ich bedanke mich schon mal für jede Antwort und wünsche noch schöne Feiertage! :)
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Natürlich mit entsprechenden Farben: Rot (+), Schwarz (-) und Grün (DIn bzw. DOut)
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Borax
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Mo, 26.12.16, 01:05

Hallo Säbelzahnhamster
welcome on board!
Wenn ich mich nicht täusche dann bräuchte ich ein 5V 15A Netzteil
Ja. Das solltest Du auch nehmen. Möglicherweise sind ja doch mal (wenn auch nur kurzzeitig) alle LEDs voll an.
Als Controller steht zur Auswahl ein Arduino, wobei dieser keinen Betrieb ohne PC erlaubt richtig
Nein. Geht auch ohne. Hängt rein von der Programmierung ab. Nur ein Arduino hat keinen großen Speicher. Man kann da selbst eine SD Card anschließen (ist durchaus möglich) aber auch nicht ganz so einfach. So gesehen würde ich Dir eher den Diamex empfehlen. Gerade wenn Du keine große Programmiererfahrung hast.
Welchen Kabelquerschnitt sollte ich nehmen für die Verbindungen zwischen den einzelnen LEDs?
Für die Datenleitung reicht was ganz dünnes (z.B. 0.14mm²). Für die Stromversorgung eher 0.75mm², je nach Länge. Und die Stromversorgung 'sternförmig' verkabeln: Jedes 16 Pixel Stück bekommt seine eigene Leitung (Plus und Minus) zum Netzteil.
Data out muss nicht wieder zurück zum Controller.
Säbelzahnhamster
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Mo, 26.12.16, 03:25

Vielen Dank Borax!

Denke ich werde auf den Diamex zurückgreifen, da ich in der Tat noch nie mit Arduino gearbeitet habe und vom Programmieren auch nicht so viel Ahnung habe. Das schaue ich mir mal später in Ruhe an ^^
Borax hat geschrieben: Und die Stromversorgung 'sternförmig' verkabeln: Jedes 16 Pixel Stück bekommt seine eigene Leitung (Plus und Minus) zum Netzteil.
Data out muss nicht wieder zurück zum Controller.
Das verstehe ich nicht ganz mit dem "sternenförmigen" Verkabeln. Nur mal rein theoretisch, müsste das nicht auch so funktionieren wie ich es im Plan gemacht habe? Hier wird die Spannung ja auch für jede Reihe neu eingespeist und fließt dann über eine gemeinsame Masse zurück.
oscar
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Mo, 26.12.16, 15:48

Die Masseleitung muß dann nach der Hälfte der LEDs 8A und nach der letzten LED 16A abkönnen.
Borax
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Mo, 26.12.16, 23:54

... und dafür reicht dann ein 0.75mm² Kabel nicht mehr. Da muss es dann schon mind. ein 2.5mm² sein... Außerdem sind die Leiterbahnen auf den Stripes nicht für so hohe Ströme ausgelegt.
Säbelzahnhamster
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Di, 27.12.16, 16:38

Ich danke euch für eure Antworten!

Das heißt, ich muss die 5V und GND Leitung für jede Reihe zurück zur Stromquelle führen?
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Achim H
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Di, 27.12.16, 21:43

Nicht zwingend.

Ich würde das so machen:

Der Schaukasten befindet sich im Tisch.
Das Netzgerät kommt in irgendeine Ecke.
Von dort aus 2 Stück Kupfergewebekabel (6mm²) bis zum Schaukasten verlegen und diese links und rechts ankleben/nageln oder sonstwie befestigen.
Die 16x16 Matrix kommt dazwischen.
Die Leds sind untereinander verdrahtet, Plus und Minus werden durchgeschliffen.
Mit 0,5mm² werden die Plus-Anschlüsse von jeder Zeile (16 Leds) zu der Seite verlegt, wo sich das Pluskabel vom Netzgerät befindet.
Mit 0,5mm² werden die Minus-Anschlüsse von jeder Zeile (16 Leds) zu der Seite verlegt, wo sich das Minuskabel vom Netzgerät befindet.
Mit einem 40mm Stahlnagel kannst Du ins Kupfergewerbeband ein Loch bohren, das abisolierte Ende des 0,5mm² Kabel dort einstecken und anschließend verlöten.

Link zu Netproshop: 6mm² Kupfergewebeband (3,55 EUR je Meter + Versandkosten)

Der zulässige Spannungsabfall sollte normalerweise kleiner 3% der Nennspannung sein.
5V x 0,03 [3%] = 0,15V

Berechnete Spannungsverluste:
0,5mm² (max. 25cm lang): max. 0,018V @ max. 1A
6mm² (max. 1,5m lang): max. 0,137V @ max. 15,36A --> besser wären 10mm²
max. 0,018V + max. 0,137V = max. 0,155V --> entspricht max. 3,1% --> sollte noch gehen.
Säbelzahnhamster
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So, 01.01.17, 21:35

Sorry für die verspätete Antwort!
Achim H hat geschrieben:Ich würde das so machen:
Ich habe mir mal deinen Rat zu Herzen genommen und eine kleine Skizze dazu angefertigt. Hierbei habe ich jetzt mal die Datenverbindungen der LEDs außer Acht gelassen, da diese ja nicht schwer zu verkabeln sind. Hauptproblem bei mir sind lediglich die Stromversorgung und die Dimensionierung dieser.

So wie ich das jetzt verstanden habe, kommt eine Leitung z.B. links und die andere nach oben. Von da aus gehen dann die Leitungen jeweils einer Zeile zu den 6mm² "Hauptversorgungsleitungen". Aber das sieht man ja soweit alles am Bild. Wenn noch Fragen sind gerne raus damit.
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IMG_20170101_211947.jpg
Borax
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So, 01.01.17, 23:40

Sollte passen. Ich würde aber (wie Achim auch schon vorgeschlagen hat) die 6mm² Plus und 6mm² Minus Leitung rechts und links setzen. So dass dann nur sehr kurze 0.5mm² Leitungen zu den Stripes nötig sind. Bei den Stripes ist es egal, ob Plus (bzw. Minus) links oder rechts angeschlossen sind. Die laufen einfach durch. Ist quasi eine große Parallelschaltung. Nur Di und Do müssen in Reihe angeschlossen werden.
Um es noch mal auf die erste Zeichnung zu beziehen:
RGB_LED_Tisch_Anschluss.png
RGB_LED_Tisch_Anschluss.png (115.48 KiB) 6438 mal betrachtet
Säbelzahnhamster
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Mo, 02.01.17, 00:31

Super ich danke euch!
Borax hat geschrieben:Sollte passen. Ich würde aber (wie Achim auch schon vorgeschlagen hat) die 6mm² Plus und 6mm² Minus Leitung rechts und links setzen.
Ja gut stimmt schon, ist besser ^^ Da hatte ich im Eifer des Gefechts nicht dran gedacht. Ich werde mich die Tage mal ran setzen :)
Säbelzahnhamster
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Mo, 02.01.17, 00:49

Eins noch zum Thema Netzteil:

Habe jetzt dieses hier gefunden: https://m.reichelt.de/?ARTICLE=147887&P ... GwodiIgGQg
Denke das kann man nehmen oder?

Und dann habe ich noch eine Frage. Der normale Haushalt ist ja i.d.R. mit 16A Sicherungen abgesichert. Wenn ich jetzt ein 15A Netzteil anschließe, heißt das, dass ich sozusagen nur noch etwa 1A "frei" habe? Das kann ich mir aber irgendwie nicht vorstellen, deswegen schätze ich mal, dass die Eingangsspannung bzw. -strom hoch transformiert wird.
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Achim H
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Mo, 02.01.17, 02:10

Ein 75W Netzgerät (5V @ max. 15A) reicht nicht, wenn max. 15,36A erwartet werden.

Die Höhe des Stroms am Ausgang eines Netzgerät hat gar nichts mit dem maximalem Strom am 230V Netz zu tun. Da die Spannung gewandelt wird, darf im Gegenzug der Strom größer sein. Maximal darf das Stromnetz mit 230V x 16A = 3680W Leistung belastet werden.

Bei einem Wirkungsgrad von (Wert nur als Beispiel) 80% dürfte das 5V Netzgerät maximal
3680W x 0,8 [80%] / 5V = 588,8A haben, bevor die 16A Sicherung aufgrund einer Überlastung anspringt. Und davon bist Du kilometerweit entfernt.
oscar
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Mo, 02.01.17, 02:11

Säbelzahnhamster hat geschrieben:Und dann habe ich noch eine Frage. Der normale Haushalt ist ja i.d.R. mit 16A Sicherungen abgesichert. Wenn ich jetzt ein 15A Netzteil anschließe, heißt das, dass ich sozusagen nur noch etwa 1A "frei" habe?
Wenn der "normale Haushalt" mit 5V betrieben würde, ja.
Was steht denn bei dem Netzteil vor 15A? 5V, genau. Und davor? 75W. 5V*15A=75W. Und bei 230V? Bitte selber ausrechnen.
Säbelzahnhamster
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Mo, 02.01.17, 02:22

Jetzt wo ich die Antworten lese war die Frage schon etwas bescheuert von mir :D
Ich danke euch.
Achim H hat geschrieben:Ein 75W Netzgerät (5V @ max. 15A) reicht nicht, wenn max. 15,36A erwartet werden.
D.h. lieber auf ein 16A Netzteil zurückgreifen?
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Achim H
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Mo, 02.01.17, 02:45

Da wir nicht wissen, wieviel Leistung der Controller verursacht, sind 16A schon die unterste Grenze.

Ob Du ein 16A oder ein 25A Netzgerät verwenden möchtest, ist so ziemlich egal.
Das Netzgerät liefert immer nur soviel Strom, wie die angehängte Last auch benötigt.

Wenn das Netzgerät ein Poti zum justieren der Ausgangsspannung hat (typ. +/-10%), umso besser. Stellt man die Spannung etwas höher ein, ist der Spannungsabfall so ziemlich vernachlässigbar. In diesem Fall könntest Du auch dünneres Kabelmaterial als 6mm² verwenden.

Damit noch 5V an den Ledleisten ankommen:
Bei 5,23V reichen 4mm² (Leitungsverluste: max. 3,53W).
Bei 5,35V reichen 2,5mm² (Leitungsverluste: max. 5,38W).
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