Kabeldimensionierung WS2812b

  • Hallo zusammen.

    Ich habe ein größeres Projekt vor mir.
    Dafür werde ich 15 Meter WS2812b-LED Strips verbauen.
    Die Strips sind mit einem Verbrauch von 9W/Meter angegeben.
    Da ich 15 Meter verwende habe ich daher das Netzteil auf 150 Watt dimensioniert, das sollte dann problemlos reichen.
    Bei einer Betriebsspannung von 5V DC komme ich dabei auf eine Stromstärke von 30 Ampere, ein entsprechendes WeanWell-Netzteil habe ich da auch in Aussicht.

    Nun folgende Problematik, wo ich nicht weiter komme: Die Dimensionierung des Kabels bzw. die Berechnung des erforderlichen Querschnitts.
    Ich habe da diverse Formeln ausprobiert, komme aber immer auf recht surreale Werte.
    Kann mir da vielleicht jemand helfen? Welchen Querschnitt soll ich verwenden, ohne, dass mir die Bude abfackelt :D

    Die ganze Konstruktion wird eher zentral aufgebaut, das heißt die Kabellängen sind auch nicht spektakulär, ich habe vor immer nach dem Ende eines 5m-Strips den Strom neu einzuspeisen, die maximale Kabellänge beliefe sich dabei auch auf max. 5m.

    Ich bekomme aber partout nicht heraus welchen Querschnitt ich verwenden sollte.

    Ich bin für jede Hilfe dankbar :)

    Grüße

    Einmal editiert, zuletzt von Hover (2. August 2017 um 22:05)

  • Die Bude fackelt dir so schnell nicht ab. Wenn deine Stripes 150 Watt umsetzen und deine Wohnung nicht in Flammen aufgeht, brauchst du dir um das Kabel keine Sorgen machen (so lange die LEDs noch leuchten und nicht das Kabel). Die Frage ist eher, welchen Spannungsabfall du am Kabel hinnehmen willst. Bei 10 A ist der Spannungsabfall in 10 Meter (5 hin und zurück) Kupferkabel mit 1 mm² immerhin U = Rs*I*l = 0,0171 * 10 * 10 = 1,71 Volt - dann kommen bei deinen LEDs nur noch 3,3 V an. Insofern kommen da tatsächlich horrende Werte raus. Oder steh ich genauso auf dem Schlauch wie du?
    Vielleicht nimmst du besser an jeden Stripe ein eigenes Netzteil und gehst mit 230 V so nah wie möglich dran. Noch sicherer ist es, wenn du jeden Stripe von beiden Seiten speist. Es wird oft berichtet, dass die hinteren LEDs sonst schwächer leuchten als die vorderen...

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    Einmal editiert, zuletzt von Gnom (2. August 2017 um 22:29)

  • Das wird so nicht klappen. Du musst bei solchen Längen an wesentlich mehr Punkten einspeisen. Sonst hast Du das Phänomen, dass die ersten LED noch hell leuchten, aber die letzten LED gar nicht mehr - oder nicht mehr so, wie sie sollen, weil das von den LED erwartete 5V Signal so weit abgefallen ist, dass es nicht mehr verwertet werden kann. Wenn Du beispielsweise alle 50 cm einspeist, musst Du auch keine surrealen Querschnitte nehmen. Das Kabel bis zu dem Punkt von dem die einzelnen Einspeisekabel abgehen sollte allerdings schon ordentlich ausgeführt sein.

  • Zitat von "Gnom" pid='293712' dateline='1501704989'


    Die Bude fackelt dir so schnell nicht ab. Wenn deine Stripes 150 Watt umsetzen und deine Wohnung nicht in Flammen aufgeht, brauchst du dir um das Kabel keine Sorgen machen (so lange die LEDs noch leuchten und nicht das Kabel). Die Frage ist eher, welchen Spannungsabfall du am Kabel hinnehmen willst. Bei 10 A ist der Spannungsabfall in 10 Meter (5 hin und zurück) Kupferkabel mit 1 mm² immerhin U = Rs*I*l = 0,0171 * 10 * 10 = 1,71 Volt - dann kommen bei deinen LEDs nur noch 3,3 V an. Insofern kommen da tatsächlich horrende Werte raus. Oder steh ich genauso auf dem Schlauch wie du?
    Vielleicht nimmst du besser an jeden Stripe ein eigenes Netzteil und gehst mit 230 V so nah wie möglich dran. Noch sicherer ist es, wenn du jeden Stripe von beiden Seiten speist. Es wird oft berichtet, dass die hinteren LEDs sonst schwächer leuchten als die vorderen...

    Wie würdest du denn dann die Stromversorgung auslegen?

  • Zitat von "Hover" pid='293710' dateline='1501703093'


    ....Ich bekomme aber partout nicht heraus welchen Querschnitt ich verwenden sollte.
    Ich bin für jede Hilfe dankbar :)
    Grüße

    witzig, du schreibst viel, aber nichts genaues!

    Es gibt die mit 30/60/72/144 LEDs/m soll ich nun raten oder aus deinen W/m rückwärts rechnen, auf welcher Grundlage?

    bei 300 LEDs, Spitzenweiss 60mA * 300 = 18A x 5V = 90W
    um den Strom bei 5V nicht auf 18A zu halten bedeutet mit 0,5V Spannungsabfall 27mOhm, nun gehe zum Kabelrechner! (Länge und Querschnitt)
    ich hatte Erfolg mit 24V senkt den Strom auf der 24V Leitung schon mal auf 4A statt 18A, alle 2x 18 LEDs eingepeist = 36 LED mit kleinen DC/DC Wandler stepdown aus ebay Nendaten 3A schafften sie nicht aber gemütliche 2A was für 36 LEDs reicht.

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

  • Tut mir leid, aber ich verstehe nahezu nichts von deinem Satz.
    Ich kann deine geschriebenen Gedanken nicht nachvollziehen.

    Meine Strips sind die mit 30Leds/m, ist im Grunde aber auch egal, man muss ja nicht mit der Anzahl der LEDs rechnen, die gesamt-Wattzahl reicht ja auch :)

  • Lesebrille?
    Er hat doch klar geschrieben: 15 Meter, 9 Watt/Meter. Die Anzahl LEDs ist dabei doch wohl eher nebensächlich.

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  • Zitat von "Neueinsteiger" pid='293714' dateline='1501705816'


    Wenn Du beispielsweise alle 50 cm einspeist, musst Du auch keine surrealen Querschnitte nehmen. Das Kabel bis zu dem Punkt von dem die einzelnen Einspeisekabel abgehen sollte allerdings schon ordentlich ausgeführt sein.

    Wie berechne ich denn in so einem Fall den Querschnitt der einzelnen "kleinen" Leitungen?

  • Zitat von "Hover" pid='293739' dateline='1501710097'


    Wie berechne ich denn in so einem Fall den Querschnitt der einzelnen "kleinen" Leitungen?

    wie immer
    Kabelquerschnitt, Länge, spezifischer Widerstand, erlaubter Spannungsabfall bei Strom und Ohm.

    Das ist 3 Satz und Oberschulwissen und leicht zu googeln.

    https://www.dieleitungsberechnung.de/?page_id=124
    http://shelvin.de/kupfer-leiter-widerstand-berechnen/
    http://www.frustfrei-lernen.de/elektrotechnik…-berechnen.html
    https://www.hilfreiche-tools.de/kabelverlust-berechnen.html
    https://www.hilfreiche-tools.de/drahtwiderstand-berechnen.html
    https://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/1003191.htm
    https://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/0201112.htm


    Nein ich rechne das nun nicht vor, der TO kann ja auch lernen.

    PS, 0,25-0,5mm² wäre ein Ansatz um zu prüfen wenn diese nicht 20m lang werden.

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    Einmal editiert, zuletzt von jar (3. August 2017 um 00:17)

  • Wie jar schon schrieb, sind ein Taschenrechner und Schulwissen im Prinzip ausreichend.
    Beispiel: Du hast ein Leitung von 2m Länge vom Netzteil bis zum "Verteiler". Dann rechnest Du die Daten erst mal für diese 2m. Vom Verteiler gehen 16 Leitungen (pro Meter 1 Zuleitung + 1 Zuleitung am Ende) ab. Pro Kabel rechnest Du dann also 1/16 der Gesamtlast für die entsprechende Kabellänge. Das soll nur ein Beispiel sein und nicht bedeuten, dass eine Einspeisung pro Meter ausreichend ist.
    Wie ich schon schrieb wird Deine Idee, alle 5m einmal einzuspeisen nicht funktionieren.
    Kleiner Tipp: Denk mal drüber nach, wie der Strom vom Einspeisepunkt zu einer 2m entfernten LED kommt und wie der "Kabelquerschnitt" bis dorthin ist.

  • wie soll sich das denn ändern, alle 36 LEDs bekommen Strom für 2A, das rechnet man, man kann die VCC und GND Verbindung belassen, das ändert nicht viel, verbessert nur die Stromtragfähigkeit, es ist eine Parallelschaltung der VCC und GND Leitungen und verringert den Widerstand der Zuleitungen.

    Trennt man aber die durchgehende VCC Einspeisung so ist zwischen Dout und Din ein 470 Ohm empfohlen um kleinste Spannungsdifferenzen auf Date nicht zum Problem werden zu lassen.
    (GND darf nicht getrennt werden wegen Data und die Einspeisung pro Segment muss natürlich an VCC und GND erfolgen, für den Spannungsabfall muss wegen beider die Länge in der Rechnung verdoppelt werden)

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  • Schau mal in deine privaten Mails - ich hab dir ein paar Tipps geschickt. Hier hat keiner Lust, einem Newbie Grundlagen der Elektrik zu vermitteln. Das hast du ja schon gemerkt. Ich frage mich immer, warum man dir überhaupt antwortet, wenn man eh keinen Bock hat...

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  • kannst du doch gerne machen 3-Satz erklären (auch jedem der dazu keine Lust hat wegen "größerer Projekte"), aber in E-Technik wäre Zurückhaltung für viele besser.

    Was soll man auch erklären wenn kein echter Plan existiert mit echten Daten über Kabellängen, wer bitteschön kann da vorrechnen, mein Vorschreiber offensichtlich auch nicht?

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    Einmal editiert, zuletzt von jar (3. August 2017 um 13:37)

  • Ich hab da offenbar eine andere Auffassung von Pragmatismus. Es gibt zwei Sorten von "Ahnungslosen": die, denen ich zu helfen versuche und die, die ich ignoriere. Ich ziehe keine Honig draus, anderen den Spiegel ihrer Fähigkeiten vorzuhalten.

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  • So ganz verstehe ich Deine Kritik nicht.
    Ich bin gerne bereit zu helfen. Wer meine Beiträge verfolgt, sollte das wissen. Aber was soll man denn hier noch weiter helfen? Jar hat eine ganze Reihe von Seiten genannt, mit denen es demjenigen, der sich die Mühe macht, sich das auch mal anzuschauen, ein Leichtes ist, die Leitungen zu berechnen. Dazu dann noch die Info, dass es mit drei oder vier Zuleitungen nicht funktionieren wird.

    Nun packe ich noch eine Info dazu: ElektroDroid, so ist der Name einer Android-App, die ich jedem, der sich mit RasPi und Co beschäftigt, wärmstens empfehlen kann. Es gibt eine kostenlose Version (mit Werbung) und eine Bezahlversion (ohne Werbung). Wer angebissenes Obst sein Eigen nennt, muss mal nachschauen, ob es etwas Vergleichbares gibt. In dieser App gibt es einen "Spannungsabfall Rechner". Dort kann der interessierte Bastler alle Daten eingeben und mit den Zahlen spielen, bis ihm schwindelig wird oder er das für sich passende Ergebnis gefunden hat.

    Da ihr zwei ja wunderbar klar kommt, bin ich an dieser Stelle raus.

    edit: Sollte es trotz passender Kabel doch noch Probleme geben, schau Dir bitte mal das hier an. Im verlinkten Thread wird das Problem mit verschiedenen Lösungsansätzen erläutert.

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