Hoe de juiste diode te kiezen voor mijn leds?

ricardo234 · 4 sep 2015

Hallo modelbouwers,

Ik zit met een klein probleem. Voor op mijn naze32 wil ik graag WS2811 leds aansluiten. Deze leds verbruiken nogal veel stroom als je er 32 van wil en daarom wil ik ze voeden via een aparte BEC.

Het probleem is, bij het voeden met een aparte BEC gaan de WS2811 vreemd gedragen. Na wat googlen kwam ik erachter dat het voltage van de BEC nog net wat te hoog is, en moet zakken naar 4.7V.
Bron: https://github.com/cleanflight/cleanflight/blob/master/docs/LedStrip.md

Er wordt geadviseerd een diode te gebruiken, maar ik kom er dus niet uit welke ik precies moet hebben.

Wat info over de electronica:

BEC
- 5.2V output (gemeten) (ik heb ook andere geprobeerd, zijn ook allemaal hoger dan 5v)
- 3A

WS2811 Leds
- verbruik per led: ca 18mA
- aantal leds dat ik graag wil gebruiken: 24 of 32

Kan iemand mij uitleggen wat voor diode ik moet kopen? Alle hulp is welkom!

Corrien · 4 sep 2015

Bij 32 leds (en 18 mA per stuk) zal het stroomverbruik 0,578 Ampere bedragen.

De diodes 1N4001 t/m 1N4007 kunnen 1 Ampere verdragen, de serie 1N5400 t/m 1N5408 gaat tot 3 Ampere. Bij beide series zal de spanningsval over de diode zo'n 0,7 á 0,8 Volt bedragen. In jouw geval maakt het laatste cijfer, dat de spanning aangeeft die de diode kan verdragen, niet uit. Van beide series begint het laagste nummer bij 50 Volt (en het hoogste tot 1000 Volt).

Ernst Grundmann · 4 sep 2015

Dat de spanning van 5V te hoog zou zijn is onzin. Ook moet je geen diode gebruiken om die spanning omlaag te brengen. Misschien vreemd om te lezen maar een Led is zelf een diode!

Dan het volgende, die WS2811 is geen Led!!! Dat is een speciaal Ic (een chip) wat drie Led's, een rode, een groene en een blauwe, kan aansturen. Je hebt dus behalve deze chip ook Led's nodig.
De WS2811 wordt door een computer aangestuurd om de Leds elk aan te sturen en zo elke kleur te kunnen maken. Ze worden bijvoorbeeld gebruikt voor die hele grote TV wanden in bijvoorbeeld stadions.
Om je Led's aan te kunnen sturen heb je dus ook nog een computer nodig!

De WS2812 is een huisje waar drie kleuren leds in zitten plus de 2811 chip. Die vindt je ook op bijvoorbeeld Led strips. Maar ook daarbij heb je een computer, bijvoorbeeld een Arduino, bij nodig om die Led's aan te kunnen sturen.

De voedingsspanning van deze chip is 6 tot 7Volt, de spanning zal dus eerder te laag dan te hoog zijn! Hogere voedingsspanning mag wel maar dan moet je een weerstand gebruiken om de stroom te beperken.
Ben je van plan om boodschapjes met de Led's te maken of andere al dan niet artistieke kleur patronen dan kan je deze chip gebruiken maar dan heb je wel een computer en een programma wat daar in moet nodig.
Wil je alleen de Led's aan en uit zetten en heb je geen kleuren nodig dan zou ik alleen Led's gebruiken. Je hebt dan alleen een weerstand in serie met elke Led nodig. Eventueel kan je met een elektronische schakelaar die Led's met een kanaal op je zender aan en uit zetten.

ricardo234 · 5 sep 2015

Corrien zei:
Bij 32 leds (en 18 mA per stuk) zal het stroomverbruik 0,578 Ampere bedragen.

De diodes 1N4001 t/m 1N4007 kunnen 1 Ampere verdragen, de serie 1N5400 t/m 1N5408 gaat tot 3 Ampere. Bij beide series zal de spanningsval over de diode zo'n 0,7 á 0,8 Volt bedragen. In jouw geval maakt het laatste cijfer, dat de spanning aangeeft die de diode kan verdragen, niet uit. Van beide series begint het laagste nummer bij 50 Volt (en het hoogste tot 1000 Volt).

Top, dankje. Ik ga kijken of ik deze op fleebay kan vinden.

Ernst Grundmann zei:
Dat de spanning van 5V te hoog zou zijn is onzin. Ook moet je geen diode gebruiken om die spanning omlaag te brengen. Misschien vreemd om te lezen maar een Led is zelf een diode!

En wat zou ik dan wel moeten gebruiken.....?

Ernst Grundmann zei:
Dan het volgende, die WS2811 is geen Led!!! Dat is een speciaal Ic (een chip) wat drie Led's, een rode, een groene en een blauwe, kan aansturen. Je hebt dus behalve deze chip ook Led's nodig.
De WS2811 wordt door een computer aangestuurd om de Leds elk aan te sturen en zo elke kleur te kunnen maken. Ze worden bijvoorbeeld gebruikt voor die hele grote TV wanden in bijvoorbeeld stadions.
Om je Led's aan te kunnen sturen heb je dus ook nog een computer nodig!

De WS2812 is een huisje waar drie kleuren leds in zitten plus de 2811 chip. Die vindt je ook op bijvoorbeeld Led strips. Maar ook daarbij heb je een computer, bijvoorbeeld een Arduino, bij nodig om die Led's aan te kunnen sturen.

Ik gaf aan het begin aan dat ik een Naze32 flightcontroller heb met een link naar de documentatie van deze over hoe de leds aangestuurd worden. Misschien was het dus niet duidelijk, maar ze worden dus aangestuurd door de naze32.

http://www.ebay.nl/itm/181831155340?_trksid=p2057872.m2749.l2649&ssPageName=STRK:MEBIDX:IT
Foutje van mij, ik noemde in de startpost ws2811 maar heb hier de ws2812. Het principe veranderd niet.
Alleen mag ik vragen wat de toegevoegde waarde is over de uitleg van deze leds? Of kwam het misschien omdat je de combinatie Naze32/Ws2811/12 niet kent?

Ernst Grundmann zei:
De voedingsspanning van deze chip is 6 tot 7Volt, de spanning zal dus eerder te laag dan te hoog zijn! Hogere voedingsspanning mag wel maar dan moet je een weerstand gebruiken om de stroom te beperken.
Ben je van plan om boodschapjes met de Led's te maken of andere al dan niet artistieke kleur patronen dan kan je deze chip gebruiken maar dan heb je wel een computer en een programma wat daar in moet nodig.
Wil je alleen de Led's aan en uit zetten en heb je geen kleuren nodig dan zou ik alleen Led's gebruiken. Je hebt dan alleen een weerstand in serie met elke Led nodig. Eventueel kan je met een elektronische schakelaar die Led's met een kanaal op je zender aan en uit zetten.

Achterop het led boardje staat bij mij 4-7V.

Zou ik alleen vaste kleuren willen hebben dan had ik een normale led strip gebruikt, maar zoals hierboven aangegeven worden ze door de naze32 aangestuurd voor extra functionaliteit zoals arming, warning light, throttle light en indicators via pin 5. Daarnaast kan je ze via de naze ook uitzetten. Ideaal dus!

Voor ik mijn vraag hier plaatste heb ik het voltageverschil gecontroleerd met de multimeter. Als ik de + en - van de leds aansluit op de Naze32 kregen ze een lager voltage dan via de aparte BEC maar ze werkte toen goed. Direct gevoed via de BEC werken ze niet goed. (de documentatie bevestigd het, want het zou gaan over het voltageverschil wat niet te groot zou mogen zijn tussen de DIN en VIN. Ze adviseren daar een diode). Gezien de consumptie van die leds wil ik ze niet op de naze doen.

Micropuller · 5 sep 2015

Het verhaal van Ernst klopt grotendeels en het is best nuttig om te weten dat je met WS2811 's of WS2812 's inderdaad niet met zomaar LED's te maken hebt, maar met een RGB-led/driver combinatie. Hier wordt e.e.a. vrij duidelijk uitgelegd: https://learn.adafruit.com/adafruit-neopixel-uberguide/overview
Het is een bekend probleem dat dergelijke pixels problemen kunnen geven als je ze met 5V voedt. Dit wordt, zoals je al aangaf, ook uitgelegd op de Github pagina die je aanhaalt:

If you have LEDs that are intermittent, flicker or show the wrong colors then drop the VIN to less than 4.7v, e.g. by using an inline diode on the VIN to the LED strip. The problem occurs because of the difference in voltage between the data signal and the power signal. The WS2811 LED's require the data signal (Din) to be between 0.3 * Vin (Max) and 0.7 * VIN (Min) to register valid logic low/high signals. The LED pin on the CPU will always be between 0v to ~3.3v, so the Vin should be 4.7v (3.3v / 0.7 = 4.71v). Some LEDs are more tolerant of this than others.

Voor de rest is het dus alleen van belang dat de diode de spanning voldoende omlaag haalt en de benodigde stroom kan verwerken en dan kom je dus op de door Jan genoemde diodes uit.

Ernst Grundmann · 5 sep 2015

ricardo234 zei:
..... Ik gaf aan het begin aan dat ik een Naze32 flightcontroller heb met een link naar de documentatie van deze over hoe de leds aangestuurd worden. Misschien was het dus niet duidelijk, maar ze worden dus aangestuurd door de naze32.

Dat was mij inderdaad niet duidelijk. Ook wist ik niet dat de naze32 die Led divers kan aansturen.

ricardo234 zei:
..... (de documentatie bevestigd het, want het zou gaan over het voltageverschil wat niet te groot zou mogen zijn tussen de DIN en VIN. Ze adviseren daar een diode). Gezien de consumptie van die leds wil ik ze niet op de naze doen.

Het klopt inderdaad dat het signaal afkomstig van de computer niet te veel lager moet zijn dan de voedingsspanning van de chip. Als dat ingangssignaal te veel lager is kan de chip het hoog niveau niet herkennen en luistert hij niet naar dat signaal.
Een diode zou in dat geval uitkomst kunnen bieden. Jan heeft je al uitgelegd welke dan prima bruikbaar kunnen zijn.
Overigens kan het zijn dat die diodes toch niet bruikbaar zijn. Je spreekt over 32 Led's, zijn dat drie kleuren Led's? Zo ja dan wordt er per kleur 18mA gebruikt dus kom je dan op 3 x 32 x 18mA = 1728mA of te wel 1,728A. Dat is te veel voor de diodes die Jan opgeeft. Je kan dan beter de 1N5802 of 1N5803 gebruiken. Die kunnen 2,5A verwerken wat beter is voor de levensduur. Bedenk je wel dat de diodes maximaal ongeveer 1,2Watt moeten verwerken, ze kunnen dus best wel wat warm worden.

ricardo234 · 5 sep 2015

Bedankt voor alle snelle antwoorden,

Ik heb wat verschillende diodes besteld maar ook een step down converter die 3A aan moet kunnen om te testen. Ik zal mijn bevindingen hier posten maar dat duurt nog wel even denk ik, items komen met de slowboat uit china.

mvg,

ricardo

Sleurhutje · 11 sep 2015

De WS2811 en WS2812 zijn zeer gevoelig voor rimpelspanningen. Als je voedingsspanning niet goed stabiel is, zal de chip in de LEDs raar gaan doen. Dat resulteert in de meest fantastische knipperpatronen en onvoorspelbaar gedrag. Een diode lost het probleem dus niet op. De voedingsspanning mag tussen de 6 en 7 Volt zijn, niet 4,7 Volt, zie ook het specificatieblad https://www.adafruit.com/datasheets/WS2812.pdf

Wat belangrijk is, en bij correct geconstrueerde printplaatjes ook het geval is, is dat per LED een condensator is geplaatst om storing te voorkomen. De printjes in de link naar eBay hebben deze wel. Dus de kans is groot dat je voedingsspanning niet stabiel is. Dit kan bijvoorbeeld komen door een slechte spanningsstabilisator (BEC) of storing van de motoren.

Het kan ook zijn dat je draden van de controller naar de LED strip teveel stoorsignaal oppakken. De WS2812 heeft slechts één draad voor zowel klok als data en de timing luister zeer nauw. Elke verstoring van de reeks pulsen zal resulteren in een kleurspectakel die niet de bedoeling is. Leg draden anders, zeker als je ook een videozender of telemetrie gebruikt.

-edit-
Artikel op GitHub even doorgenomen. Het verlagen van de spanning is een slecht plan omdat de spanning voor de chip in de LED op de kritische grens komt. Je kunt veel beter een zenerdiode van 4,7V over de datalijn zetten. Vanaf de controller een weerstandje van 100 Ohm in serie, zenerdiode met de kathode aan de datalijn en de anode aan de 0V/GND, weerstandje van 10 kilo-Ohm parallel aan de zenerdiode. De voedingsspanning kan dan gewoon 5V vanuit de BEC blijven.