Probleme beim Verlängern eines 12-V-Stromkabels zu einem RGB-LED-Streifen

Ich benötige Rat zu folgendem Problem: Ich schließe einen 5 Meter langen WS2812B-basierten RGB-LED-Streifen an ein Verlängerungskabel an. Hierbei handelt es sich um eine 12V-Version, bei der zwei LEDs in ihrer Adressierung und IC gekoppelt sind. Es gibt 100 Adressen und 200 LEDs. Ich erzeuge das Steuersignal von einem Raspberry Pi.

  • Ich verbinde die Masse des GPIO des Pi und die Masse des externen 12-V-Netzteils (ein starkes 150-W-Laptop-Netzteil)
  • Ich verbinde GPIO 18 out (3,3 V) mit dem DI des LED-Streifens
  • Ich schließe die 12V an den LED-Streifen an
  • Das funktioniert

Jetzt möchte ich eine Verlängerung zwischen Netzteil und Pi an einem Ende und den LED-Streifen am anderen Ende einfügen. Ich habe mir dafür ein 3x 0,75mm 20 Meter Kabel gekauft. ( Hier ist die Produktbeschreibung auf Deutsch, falls Sie neugierig sind ).

  • Ich habe zwei Drähte zwischen der 12-V-Stromversorgung und den GND / 12-V-Pins des LED-Streifens eingefügt
  • Ich habe den dritten Draht zwischen GPIO-Ausgang und Digital In des Streifens eingefügt.
  • Das funktioniert nicht

Das einfache Einschalten des Streifens scheint in Ordnung zu sein; alle LEDs gehen an. Wenn ich das modulierende Programm auf dem Pi starte, flackern die ersten drei oder vier LEDs unregelmäßig, das war's. Jetzt habe ich alle möglichen Kombinationen ausprobiert, um herauszufinden, was los ist. Zum Beispiel,

  • Ich habe eine LLC eingefügt, um das digitale Ausgangssignal von 3,3 V auf 5 V anzuheben. Macht keinen Unterschied. Funktioniert nicht.
  • Ich habe nur die Leistung verlängert, aber das digitale Signal direkt ohne Verlängerung angeschlossen. Macht keinen Unterschied. Funktioniert nicht.
  • Ich habe nur die digitale Verbindung verlängert und das Netzteil direkt an der Leiste angeschlossen gelassen. Das funktioniert.

Dieses Ergebnis war für mich sehr überraschend. Ich bin irgendwie erleichtert, dass ich keine Probleme haben werde, das digitale Signal zu verlängern, aber jetzt bin ich verblüfft, warum die Stromverlängerung anscheinend nicht funktioniert. Mit einem Voltmeter habe ich gesehen, dass über die 20 m die Spannung von 12 V auf 9 V abfällt. Eine Kompensation durch Einstellung einer höheren Spannung am Adapter, zB 15 auf 18V, um am anderen Ende etwa 12V zu messen, änderte jedoch nichts an der Situation.

Meine Frage ist: Was ist der Grund für dieses Problem und was muss ich tun, um den Stromanschluss ordnungsgemäß um 20 Meter zu verlängern? Ist das einfach ein Fehler des Durchmessers oder sehe ich den falschen Kabeltyp? Denn selbst ein Standard 240V Eurokabel hat nur 0,75mm Durchmesser. (Auf Deutsch heißt dieser Kabeltyp H03VV-F). Das Kabel muss im Außenraum funktionieren.

Ich vermute, dass die Signalmarge aufgrund der Erdverschiebung durch den gemeinsamen Erdstrom verringert wird. Sie müssen getrennte Signalrückgaben sein. (0V)
@TonyEErocketscientist Könntest du mir das genauer erklären? Ich bin kein Experte für Elektronik, daher verstehe ich nicht wirklich, was "Signalrückgaben müssen getrennt werden" bedeutet oder wie ich dies erreichen würde. Danke

Antworten (2)

Der Spannungsabfall über 20 Meter Kabel variiert je nach Last, die Sie zweifellos je nach Anzahl und Farbe der eingeschalteten LEDs variieren werden. Die Spannungsänderung verursacht Probleme mit den LED-Controllern. Verwenden Sie einen lokalen Regler oder Kondensatoren oder beides. Oder verwenden Sie Standard-AC-Verlängerungen und lassen Sie die Stromversorgung lokal am Streifen.

Der Durchmesser des Kabels wirkt sich darauf aus, da ein Draht mit kleinerem Durchmesser einen höheren Widerstand hat und ein höherer Widerstand einen größeren Spannungsabfall bedeutet, wenn der Strom ansteigt.

Ich kann die Stromversorgung des Streifens nicht lokal halten, da sie sich in einem Gebäude befinden muss, während der Streifen außerhalb und in beträchtlicher Entfernung montiert ist (20 m sind mein Worst-Case-Szenario). Glauben Sie also angesichts dieser Einschränkung, dass die Verwendung eines größeren Durchmessers sie lösen könnte? Würden 1,5 mm funktionieren oder muss ich bereits auf 2,5 mm springen?
Verwenden Sie ein Netzteil mit externer Nennleistung oder ein Gehäuse mit externer Nennleistung. Sie könnten den Durchmesser des Drahtes erhöhen, aber Kupfer ist teuer. Verwenden Sie einen Online-Spannungsabfallrechner, um herauszufinden, welche Drahtstärke Sie benötigen würden.
Danke schön. Warum bestand das Problem Ihrer Meinung nach fort, als ich die Quellenspannung auf 17,5 V geändert und 12 V am Streifen gemessen habe?
(Ich konnte den beobachteten Abfall von etwa 3 V mit einem Online-Rechner überprüfen. Ich wusste nicht, dass dies ein solches Problem für DC ist, denn wenn ich AC 230 V in den Rechner stecke, ist der Abfall bei 0,75 mm Durchmesser vernachlässigbar.)
Weil höhere Spannung und niedrigerer Strom. 0,5 A durch ein 3-Ohm-Kabel ist nur ein Abfall von 1,5 V, während 9,5 A durch ein 3-Ohm-Kabel ein Abfall von 28,5 Volt ist. Beide haben 115 Watt (230 V * 0,5 A gegenüber 12 V * 9,5 A).
Das Problem ist @0__, dass Ihr LED-Streifen 0,5 A aufnehmen kann, während alle LEDs ausgeschaltet sind, 2 A, wenn nur 1 Farbe für alle LEDs eingeschaltet ist, und 6 A für alle eingeschaltet (voll weiß). Sie haben also eine Last, die bei 0,5 A einen Abfall von 1,5 V und bei 6 A einen Abfall von 18 V aufweisen kann. ***Dies sind alle Nummern außerhalb der Manschette, Ihre tatsächlichen Nummern werden variieren). Es würde also nicht ausreichen, die Spannung am Anfang des Drahtes einfach zu erhöhen.
Danke nochmal. Ich rechne 285 LEDs mit 4,75A max. Mein Versuch wird jetzt sein, ein 2,5-mm-Kabel zu verwenden, das an beiden Enden angeschlossen ist. Ich denke, das führt zu einer sicheren Mindestspannung von knapp unter 10 V an jedem Punkt.

Nur als Follow-up: Bevor ich ein neues Kabel bestellte, versuchte ich eine hackige Lösung, indem ich 2 und 2 Drähte eines 1,5-mm-Lautsprecherkabels auf 27 m zusammenfügte. Das funktioniert einfach , Sie können gelegentliches Flackern in ein paar LEDs sehen, aber die gesamte Adressierung ist korrekt. Die Spannung am Anfang des Streifens beträgt etwa 11,3 V. Das bestätigt also, dass der Durchmesser des Kabels wahrscheinlich das Problem war, und ich werde mich jetzt für ein 2,5-mm-H07RN-F-Kabel entscheiden, das an beiden Enden des Streifens angeschlossen ist, und das bewahrt hoffentlich die aktuelle "nur funktionierende" Situation.

Probleme beim Verlängern eines 12-V-Stromkabels zu einem RGB-LED-Streifen
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