Stromversorgung von 9216 LEDs bei 5 V, bei 24 V mit Konvertern

Ich kämpfe mit einer Stromversorgungsfrage. Ich möchte 9216 LEDs einschalten und steuern - Streifen mit 144 LEDs / Meter (WWA SK6812 - genau wie die RGB-Art). Diese werden mit 5 V betrieben und verbrauchen höchstens 43,2 Watt pro Meter (wenn die drei LEDs leuchten).

Im Moment habe ich zwei Lösungen, um dies zu lösen, aber ich bin mir nicht sicher, ob sie in Ordnung sind. Meine Bedenken sind folgende:

  • Ich will mein Leben nicht riskieren. In den Kabeln wird viel Strom fließen, und ich möchte wissen, was mich erwartet, wenn ich einen Stromschlag bekomme, und mich daher mit der richtigen Ausrüstung ausrüsten, um Unfälle zu vermeiden. Oder vielleicht bin ich einfach zu vorsichtig und habe meine alten Physikkurse falsch verstanden :).
  • Ich mache mir Sorgen um die Kabelheizung. Welche Art von Kabel sollte ich für die beiden verschiedenen Szenarien verwenden, wenn eines oder beide richtig sind?
  • Sollte ich abgeschirmte Kabel benötigen, um eine Datenbeschädigung zu vermeiden, da das Stromkabel in der Nähe des Datenkabels verläuft?
  • Wenn die Kabel zu lang sind, kann es zu Spannungsabfällen kommen?

Anbei finden Sie die Schaltpläne der beiden Lösungen, die ich mir ausgedacht habe. Ich bin wirklich kein Experte auf diesem Gebiet und möchte keine Fehler machen. Ich hoffe, es ist in Ordnung, eine Frage zu stellen, die wahrscheinlich nicht so kompliziert ist. Wenn Sie eine einfachere Lösung dafür haben, können Sie diese gerne teilen! :)

Beifall!

Schaltung mit 5V versorgt

Stromkreis mit 24V versorgt

BEARBEITEN
Verbesserungen nach der Antwort von Phil G

Vielen Dank Phil G. Ich schätze Ihre Hilfe sehr und das hat mir SEHR geholfen.

Ich habe gestern das Design dieses Netzteils überdacht. Basierend auf dem, was Sie über die Probleme gesagt haben, die beim Daisy-Chaining der Streifen auftreten können, habe ich eine Berechnung für die 5-V-Netzteile durchgeführt, die die Streifen parallel speisen.

Das Projekt hat sich ein wenig geändert und ich entschied mich stattdessen für 30 m mit 60 LEDs/m. Diese LED-Streifen ziehen 18 W pro Meter. Ich brauche 4 Meter zwischen den Netzteilen und der am weitesten entfernten Leiste.

Ich fühle mich mit AWG nicht wohl, da ich in Frankreich bin, also habe ich diese Formel gefunden, die für Niederspannung funktioniert:

S = 0,017 x L x I / PT

S = Kabelquerschnitt (in mm2) L = Länge des Kabels (hin und zurück, in Metern) I = Intensität (in Ampere) PT = zulässiger Spannungsabfall (in Volt)

Also bei 5 Volt führt jede der Leitungen 18W / 5V = 3.6AI möchte maximal 2.5% der Spannung verlieren. Dies ergibt 5 x 0,025 = 0,125 V. Für jede Stromleitung: S = 0,017 x (4 m x 2) x 3,6 A / 0,125 V = ~ 3,9 mm2

Dies ist nicht möglich, da die Kabel viel zu teuer und kaum handhabbar wären. Außerdem möchte ich die Dinge leicht halten, um die Ausrüstung wiederverwenden zu können. Die 5 Volt Netzteile sind zu groß.

Also ging ich zurück zur Konverterlösung mit zwei 24-V-500-W-Netzteilen. Dies beinhaltet längere Kabel, aber einen geringeren Strom. Ich würde maximal 9 m Kabel von den Netzteilen zu den LED-Streifen benötigen. Auf diese Weise brauche ich auch eine Klemmleiste, die alle Leitungen miteinander verbindet. Die Konverter sind ca. 4cm x 3cm x 2cm groß, also wirklich nicht so groß. Sie können direkt neben den LED-Streifen platziert werden und zwei von ihnen gleichzeitig mit Strom versorgen.

Bei 24 Volt führt jede der Leitungen 18 W * 2 / 24 V = 1,5 AI, möchte maximal 2,5 % der Spannung verlieren. Dies ergibt 24 x 0,025 = 0,6 V. Für jede Stromleitung: S = 0,017 x (9 m x 2) x 1,5 A / 0,6 V = ~ 0,765 mm2

Von den Netzteilen zu den Klemmenblöcken: Ich stecke höchstens 16 LED-Streifen an ein Netzteil -> 16 * 18 W / 24 V = 12 A Für jedes Kabel -> 0,017 x (0,3 mx 2) * 12 / 0,6 = 0,204 mm2

Von den Konvertern zu den LED-Streifen verwende ich ein Kabel pro Streifen. S = 0,017 x (0,5 m x 2) x 3,6 A / 0,125 V = ~ 0,48 mm2

Ich könnte Kabel mit 0,75 mm2 Querschnitt verwenden, aber weil ich die Spannungsabfälle so gering wie möglich halten möchte, werde ich wahrscheinlich 1 mm2 Kabel verwenden.

Hier sind die Schaltpläne als Zusammenfassung.

Glaubst du, dass es funktionieren würde?

Danke noch einmal!

Schaltpläne des besseren Stromkreises

Warum ist es Ihrer Meinung nach gefährlich, ein 5-V-Netzteil zu berühren?
Ich war mehr besorgt über den Stromdurchgang (70 Ampere) und die Erwärmung, die er erzeugen kann. Du denkst, es spielt keine Rolle?
Auch als Nebenbemerkung können Probleme auftreten, wenn Sie dies einschalten, wenn alles an einer (elektrischen) Gruppe angeschlossen ist. Zumindest in den Niederlanden haben wir 220 V * 16 A (Sicherung) = 3,520 W. Aber während der Stromversorgung oder wenn alle LEDs gleichzeitig leuchten, kann dies überschritten werden. Vielleicht kann jemand mit mehr Elektroerfahrung dazu mehr sagen.
@mrblack, du hast diese Worte verwendet I want to know what to expect if I get electrocuted........ der hohe Strom, der durch die Drähte fließt, wirft sicherlich ein Überhitzungsproblem auf
Stromschlag bedeutet speziell "durch Strom getötet", also ist es richtiger zu sagen, dass Sie wissen möchten, was Sie erwartet, wenn Sie einen Stromschlag erhalten. Bei 5 V wird Sie ein Schock nicht durch Stromschlag töten. Zu beachten ist, dass extreme Ströme selbst bei niedrigen Spannungen ein Risiko durch Blitz (elektrischer Feuerball), aus Materialien freigesetzte Fragmente darstellen können, wenn sie in einer Kurzschlusssituation abbrennen, und auch einen Spannungsimpuls aufgrund von Induktivität in einem erzeugen können Open-Circuit-Situation. Das Risiko ist vergleichsweise gering, aber befolgen Sie trotzdem die bewährten Verfahren: Vermeiden Sie Arbeiten unter Spannung, schließen Sie zuerst die Erde an, gefolgt von neutralen und dann stromführenden Drähten.
Es gibt so viele andere potenzielle Vorsichtsmaßnahmen zu treffen, dass ich nicht versuchen werde, sie aufzulisten, aber versuchen Sie, genug zu lernen, damit Sie mit Komponenten arbeiten können, die Sie verstehen, und lesen/sehen Sie sich auf jeden Fall einige elektrische Sicherheitsmaterialien an, bevor Sie anfangen, herumzuspielen.
Hmmm, die Dinge kommen hier entlang. Beachten Sie bei der Auswahl von Draht, dass sehr dünner Draht auch zerbrechlich ist. Wenn die Kosten Ihr Hauptanliegen sind, stöbern Sie herum, kalkulieren Sie den Preis und untersuchen Sie die Wiederverwertungsoptionen. Einige Arten und Größen von Draht sind billig, weil sie häufig verwendet werden, und nicht nur, weil sie klein sind. Wenn Sie Draht in einem Discounter in Haushalts-, Auto-, Elektronik- oder Restpostengeschäften finden, liegt der Preis oft bei oder unter dem Kupfergewicht.

Antworten (2)

Da diese bis zu 8,6 A pro Streifen ziehen, möchten Sie sie nicht wie im ersten Diagramm gezeigt verketten, da der erste der Kette 60 + A führt. Die zweite Anordnung ist das, was Sie brauchen, wobei nur die Datenverbindung verkettet und die Stromverbindungen parallel geschaltet sind. Die 24-5-V-Wandler sind nicht erforderlich, wenn Sie über eine 5-V-Versorgung verfügen, die für den Strom geeignet ist, außer wenn Sie lange Kabelwege haben. Sie haben nicht angegeben, um welche Drahtlänge es sich handelt, es gibt Strombelastbarkeitstabellen für die meisten Arten oder Drähte, die Ihnen die benötigte Drahtstärke mitteilen, aber bei Niederspannungsschaltkreisen bestimmt der akzeptable Spannungsabfall wahrscheinlich mehr als die Überlegung die Stärke der Heizung.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Dieser ist für Massivdraht, wird aber etwas anders oder verseilt sein. Was Sie tun müssen, ist die Drahtlängen für die physischen Positionen der LED-Streifenanschlüsse relativ zu Ihren Vorräten zu ermitteln und den Ohm/Fuß-Wert zu verwenden, um den Abfall über jeden Lauf zu ermitteln (vergessen Sie nicht, dass die Masseseite erfährt auch den gleichen Abfall wie die Versorgung). Es wird eine Frage der Wirtschaftlichkeit sein, ob es besser ist, eine starke Verkabelung zu haben oder die Konverter hinzuzufügen, um die Spannung in der Nähe des Streifens lokal zu reduzieren.

Nach dem, was Sie gesagt haben, habe ich meinen Stromkreis modifiziert und in der obigen Bearbeitung gepostet.

Sie benötigen auch eine ordnungsgemäße Sicherung für die Stromzufuhr zu jedem der Stromrichter. Wenn einer dieser Wandler mit kurzgeschlossenem Eingang ausfällt – oder wenn es Kurzschlüsse in der Verkabelung gibt – wird wahrscheinlich etwas in Brand geraten, da nichts hinter der Klemmenleiste 12 A Kurzschlussstrom am Eingang bewältigen kann. Nur eine Sicherung in jeder (+) Leitung von der Klemmleiste zum Umrichter. Andere befassten sich hauptsächlich mit den anderen Aspekten des Netzteildesigns.

Es gibt noch ein weiteres Problem: problematische Datenleitungsführung. Die Datenverbindungen sollten nicht zwischen Strips liegen, die an verschiedene Netzteile / Konverter angeschlossen sind. Jeder der Streifen mit eigener Stromversorgung sollte über einen Isolator von einem separaten GPIO-Pin des Arduino angesteuert werden. Dadurch wird die Aktualisierungsgeschwindigkeit verbessert und Strip-Ausfälle werden weniger schädlich. Die Anzeigedaten können ohne Erhöhung des Speicherbedarfs in vorserialisierter Form gespeichert werden: 1 Byte für 8 Zeilen (Streifen) der Anzeige benötigt 8 Byte.

Es gibt auch ein potenzielles Problem der Beschädigung der Arduino-Ausgänge, wenn es einige Transienten auf der 24-V-Masseleitung gibt, da sie als Referenz für die digitalen Eingänge zu jeder Streifenkette verwendet wird. Ein billiger digitaler Optokoppler wie 6N137 sollte verwendet werden, um jeden Arduino-Ausgang von jeder der Streifenketten (Leitungen) zu isolieren.

Die Daten jeder Streifenkette sollten wie folgt angesteuert werden:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Q1 treibt die Optoisolator-LED mit ca. 10 mA Strom. Der Optokopplerausgang wird über 3 Adern (zB ein Flachbandkabel) direkt mit dem Eingang jeder Leiste verbunden. Schließen Sie das Isolator-Ausgangskabel an nichts anderes an - es sollte direkt an den Streifen und nicht an eine Versorgung usw. angeschlossen werden. Jede Optokoppler-Ausgangsseite sollte an nichts anderes als R3, C2 und das 3-Leiter-Kabel angeschlossen werden. Sie sollten nicht zwischen Kanälen oder ähnlichem querverbunden sein.

Die Leistung jedes Streifens würde wie folgt gesteuert:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung

Stromversorgung von 9216 LEDs bei 5 V, bei 24 V mit Konvertern
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