Kundenspezifischer Stromverteilungsblock WS2812B

Deine Diagramme sind etwas verwirrend. Der Aufwand wird geschätzt, aber das entscheidende Bit, das fehlt, ist, wie die Sicherungsblöcke verdrahtet sind.

Betrachten Sie die folgenden zwei Schemata:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Der einzige Unterschied ist die Sicherungsposition. Aus Sicht der Stromversorgung (was Sie "live" nennen) befindet sich die Sicherung entweder vor dem LED-Streifen oder danach . Sie sind funktionell gleich. Wenn der Strom durch den Stromkreis über die Sicherungsleistung ansteigt, öffnet und unterbricht er den Stromkreis.

Ich verstehe nicht, wie der "Sicherungsblock" verdrahtet werden soll. Typischerweise hat ein Sicherungsblock Schlitze zum Beispiel zum Einsetzen von Glaspatronensicherungen, ist aber selbst kein Verteilerblock. Ein typischer Sicherungsblock könnte im Wesentlichen sein:

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Auf beiden Seiten hätten Sie einfach Schraub- / Spaten- / Federklemmen, Polklemmen oder was auch immer, um die Drähte zu befestigen.

Ein Klemmenblock, wie Sie ihn unten in Ihren Diagrammen haben, wird üblicherweise verwendet, um Verbindungen zwischen Drähten herzustellen. Aber wie die Terminals miteinander verbunden sind, ist sehr unterschiedlich. Ein "Verteilerblock" würde normalerweise mehrere Klemmen haben, die elektrisch miteinander verbunden sind, während "Klemmenblock" nur ein allgemeinerer Begriff für diese Steckverbinder ist.

Hier ist zum Beispiel ein Klemmenblock, bei dem zwei Drähte miteinander verbunden werden können, aber jeder Satz von zwei Schrauben isoliert ist:

Im Vergleich zu einem Verteilerblock (oder einer Schiene), der normalerweise zum Verbinden mehrerer Erdungen in einem Leistungsschalterfeld verwendet wird:

Da Sie anscheinend mehrere Sicherungen und LED-Streifen haben, gehe ich davon aus, dass jeder Streifen durch eine Sicherung geschützt werden soll, die gesamte Installation jedoch von einer einzigen Stromversorgung gespeist wird.

Das wäre wie folgt verbunden:

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Sie müssen bestimmen, wie Ihre speziellen Komponenten angeschlossen sind, und sie mit diesem vorgeschlagenen Schema vergleichen.

Normalerweise werden WS281B- LEDs (das ist das Datenblatt des Controllers) basierend auf 60 mA pro Pixel (20 mA pro LED) lose berechnet. Bei 120 Pixeln pro Streifen sind das 7,2 A, was bei 5 V 36 W sind. Das ist ziemlich viel mehr als die 1,25 A und 6,25 W, die Sie verwendet haben. (Diese werden aufgrund der Popularität von Adafruits Vertrieb und Support auch allgemein als „NeoPixels“ bezeichnet. Ich bin nicht angeschlossen.)

Wenn zwei dieser Streifen wie von Ihnen erwähnt zu einer "Extrusion" kombiniert werden, benötigt jeder maximal 14,4 A oder 72 W.

Vier dieser Profile würden dann 288 W benötigen, was die Zahl ist, die Sie zuerst mit Ihren Netzteilspezifikationen aufgeführt haben. Ich denke also, dass Ihre Mathematik letztendlich richtig ist, auch wenn die Zahlen pro Streifen, die Sie später auflisten, niedrig sind.

Ein 300-W-Netzteil sollte in der Lage sein, seine Nennleistung kontinuierlich zu liefern, sodass Ihr Projekt theoretisch problemlos funktioniert. Sie sollten die Dokumentation des Netzteils überprüfen, um zu sehen, wofür es tatsächlich ausgelegt ist (sind es beispielsweise 300 Watt, aber nur bei einem bestimmten Arbeitszyklus?). Betrachten Sie zum Beispiel das Netzteil LRS-350-5 von Meanwell . Es ist ein Mitglied ihrer "350-Watt"-Netzteillinie, aber wenn Sie sich die Spezifikationen genau ansehen, ist die 5-V-Variante nur für 300 W gut.

Im Allgemeinen mag ich mindestens 20 % Headroom, daher würde ich für dieses Projekt ein Netzteil empfehlen, das wirklich für ein 350-W-Netzteil ausgelegt ist. (Vielleicht ein Meanwell SE-450 , der für 375 W bei 5 V ausgelegt ist.) Er wird kühler und länger laufen, und ich würde mich sicherer fühlen. Wenn Sie jedoch nicht erwarten, dass die LED-Streifen die meiste Zeit in vollem Weiß laufen, ist dies möglicherweise in Ordnung.

Einige letzte Gedanken: 5 Volt vom Netzteil zu den Streifen haben aufgrund des Widerstands zwangsläufig einige Spannungsabfälle. Auffälliger von der ersten bis zur letzten LED in einem bestimmten Streifen. Ihr dicker Draht hilft dabei, dies erheblich zu reduzieren (vom Netzteil zum Streifen), aber wenn Sie die Spannung an verschiedenen Punkten in Ihrem System messen, stellen Sie möglicherweise fest, dass die niedrigste Spannung an der letzten LED in einem Streifen liegt (nicht Seien Sie überrascht, wenn es nur 4 V sind). Aus diesem Grund sehen Sie möglicherweise eine rosa oder rote Abstufung in den Streifen von einem Ende zum anderen, wenn sie eigentlich vollständig weiß sein sollten. Um dies auszugleichen, versuchen Sie sicherzustellen, dass beide Enden des Streifens mit Strom versorgt werden und dass die Stromverteilungskabel so kurz wie möglich sind. Alternativ können Sie Netzteile mit geringerer Wattleistung näher an jedem Streifen verwenden.

Nachtrag:

Warum Power-LED-Streifen von beiden Enden?

Sie haben in einem Kommentar zur Stromversorgung beider Enden eines LED-Streifens einige Verwirrung geäußert.

Stellen Sie sich einen LED-Streifen nicht als LEDs vor, die durch Kupferbahnen verbunden sind, sondern als LEDs, die durch niederohmige Widerstände verbunden sind:

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

_{Strombegrenzungswiderstände nicht gezeigt.}

Wenn Sie einen sehr langen Streifen oder sehr dünne Kupferspuren haben, sehen Sie möglicherweise einen merklichen Spannungsabfall an der letzten LED (am weitesten von der Versorgung entfernt). Ich habe einige schnelle Berechnungen durchgeführt und würde zustimmen, dass Sie Ihre Streifen wahrscheinlich nicht an beiden Enden mit Strom versorgen müssen. Beachten Sie nur, dass es bei langen (4+ Meter) Strips manchmal notwendig ist, beide Enden an die Stromversorgung anzuschließen, um dieses Problem zu vermeiden. Im Zweifelsfall messen!

Redundante Sicherungen?

Indem Sie einen Sicherungsblock sowohl auf der "Live"- als auch auf der "Return"-Seite haben (nennen wir sie positiv und negativ, da wir mit DC arbeiten), haben Sie effektiv:

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Dies scheint nur Ihre Verkabelung zu erschweren. Wenn Sie sich besser fühlen, wenn Sie zwei Sicherungen anstelle von einer im Stromkreis haben, liegt das an Ihnen. Aber aus meiner Sicht fügen Sie einfach unnötigerweise zusätzliche Fehlerquellen hinzu.

Sie haben erwähnt, dass Sie sich entschieden haben, die LED-Streifen nur an einem Ende mit Strom zu versorgen, um den Verdrahtungs- und Lötaufwand zu reduzieren. Ich denke, das ist angesichts des Herstellervermerks und der Streifenlänge (ich nehme an, sie sind 2 Meter oder weniger) vollkommen akzeptabel. Sie können einen der Sicherungsblöcke vollständig eliminieren. Zum Beispiel würde ich einfach die Minuspole der Verteilerblöcke (oder jedes LED-Streifens) direkt an die Stromversorgung anschließen. Der Sicherungsblock auf der positiven Seite ist ausreichend.

Mehrere Drähte von einem Terminal

Ihr letztes Bild zeigt, wie Sie die Drähte vom positiven Sicherungsblock auf zwei Anschlüsse verdoppelt haben, und Sie äußern Bedenken darüber. Ich nehme an, Sie betreiben LED-Streifen von jedem dieser Drähte (ein Gehäuse oder "Aluminium-Extrusion" auf jedem Draht).

Das damit einhergehende Problem besteht darin, dass eine Sicherung jetzt mit zwei parallelen Streifen in Reihe geschaltet ist. Wenn ein Streifen 14,4 A zieht, dann ziehen zwei parallel 28,8 A. (Der Stromverbrauch ist additiv, wenn Lasten parallel geschaltet werden.) Dies bedeutet, dass eine 20-A-Sicherung durchbrennt, wenn tatsächlich kein Problem besteht; Mit anderen Worten, die Sicherung wird für die Last zu klein dimensioniert .

Eine einzelne Sicherung sollte in Reihe mit der zu schützenden Last geschaltet werden.

Einige zusätzliche Tipps/Hilfe

• Diagramme : Sie sollten etwas Zeit investieren, um sich mit Schaltplänen und Schaltplänen vertraut zu machen. Es wird Ihre Frage klarer machen und den Ingenieuren genau mitteilen, wie Ihr Projekt verbunden ist. Siehe diese Frage und Antwort für Ideen.

• Drahtstärke : Ihre Drahtstärken scheinen für Ihr Projekt angemessen zu sein. Vielleicht möchten Sie nach „Drahtstrombelastbarkeit“, „Leitfaden zur Drahtgröße“ oder „Auswahl der Drahtstärke“ suchen. Es gibt zahlreiche Diagramme, die Ihnen allgemeine Richtlinien darüber geben, wie viel Strom verschiedene Drahtstärken sicher handhaben können (basierend auf Länge, Umgebungstemperatur, ob der Draht gebündelt oder zur Kühlung Luft ausgesetzt ist, und zulässigem Temperaturanstieg).

  Wenn Sie sich Ihr Diagramm ansehen, haben Sie insgesamt acht Verbindungen vom positiven Sicherungsblock. Unter der Annahme, dass diese alle mit LED-Streifen verbunden sind, die jeweils 14,4 A ziehen können, sind das insgesamt 115,2 A. Der einzelne Draht von Ihrer Stromversorgung zum positiven Sicherungsblock muss dann in der Lage sein, diesen Strom sicher zu führen. Ihre Wahl von 10 AWG ist hier gut (vorausgesetzt, es handelt sich um eine kurze Länge).

• Serie/Parallel : Ich denke, wenn Sie ein gutes Verständnis von Serien-/Parallelschaltungen haben, können Sie Ihre eigene Frage zu den Sicherungen beantworten und wie Sie sie gemäß Ihrem Diagramm an einen oder zwei LED-Streifen angeschlossen haben. All About Circuits ist ein guter Ausgangspunkt.
• Firmware vs. reale Welt : Sie haben in einem Kommentar erwähnt, dass Sie nur 200 von 255 für Ihre Helligkeit verwenden. Das ist gut, aber hypothetisch, was passiert, wenn Ihre Programmierung einen Fehler hat? Was passiert, wenn jemand anderes Ihren Code ändert und denkt, dass 200 zu dunkel ist? Ich würde ein System nicht unbedingt so entwerfen, dass es von einer Firmware-Beschränkung abhängt. Das Einbeziehen von Sicherungen ist eine lobenswerte Entscheidung. Ich habe zahlreiche Steuerungssysteme auf seltsame Weise versagen lassen, bei denen das Ausgangssignal entweder nicht funktioniert oder falsch interpretiert wird. Wenn in einem meiner Projekte meine Beleuchtung aufgrund von Rauschen oder einem Softwarefehler mit 100% Helligkeit arbeitet, möchte ich auf keinen Fall, dass die Verkabelung die Schwachstelle ist. Mein Rat ist, ein System elektrisch so zu konzipieren, dass es mit seinem vollen Potenzial sicher arbeitet, und es dann in der Firmware nach Bedarf einzuschränken.

• Sprache und Fragen : Hier sind einige allgemeinere Ratschläge. Die StackExchange-Sites sind dazu gedacht, eine einzelne Frage zu stellen und mindestens eine gute Antwort zu erhalten, die diese Frage definitiv beantwortet. Kommentare sind für kleinere Erläuterungen und für Benutzer zur Kritik oder Klärung gedacht. Längere Diskussionen, in denen zusätzliche Details zu einem Projekt ans Licht kommen, eignen sich leider nicht für das Q&A-Format. Ich schlage vor, wenn Sie eine weitere Frage zu diesem Projekt haben, stellen Sie eine neue Frage, die sich auf den spezifischen Teil davon konzentriert. Sie erhalten viel bessere Ergebnisse mit viel weniger zu lesen! (Entschuldigung, dass dies eine sehr lange Antwort geworden ist!) Hier musste ich zahlreiche Bedenken ansprechen, die alle separate Fragen sein könnten (und sollten).

  Zu guter Letzt versuchen Sie bitte, so gut Sie können, Großschreibung, Rechtschreibung und Formatierung vorzunehmen. (Ich weiß nicht, ob Englisch für Sie eine Zweitsprache ist oder nicht.) Zum Beispiel wird das Pronomen "I" im Englischen großgeschrieben. Dadurch werden die Fragen leichter lesbar und die Liebe zum Detail trägt wesentlich dazu bei, dass Ihre technischen Anforderungen klar und schnell kommuniziert werden. Sie können meine Änderungen an Ihrer Frage überprüfen, um einige der Änderungen zu sehen.