Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik stromversorgung led matrix (10x SLM1608 MD2)


von heeen (Gast)


Lesenswert?

Hallo,

nach 6 Jahren habe ich mal wieder meine LED Module ausgegraben die die 
ganze zeit nur verstaubten. Ich habe nun eine Frage zur Stromversorgung.
Laut Datenblatt ziehen die Module jeweils 3.2 A bei 5v wenn alle pixel 
auf orange (rot+gruen) geschaltet sind, andere Leute sprechen von 2A.

Wie man auf diesen Wert kommt, ist mir nicht ganz klar, denn soweit ich 
das beurteilen kann ist stets nur eine Zeile beleuchtet, also 32 LEDs.
Gehe ich nun ganz naiv von 20mA pro LED aus bei 32 leuchtenden LEDs 
komme ich auf 640mA. Gibt es hier Effekte die bei sehr schnellem 
zeilenwechsel zustandekommen und die Werte von 2A oder sogar 3.2A 
erklaeren? Oder sind die Module von vornherein auf die durch schnellen 
Zeilenwechsel zustandekommenden Impulse ausgelegt und treiben die LEDs 
daher mit mehr Strom?

Wie auch immer, nun zu meiner eigentlichen Frage. Wie gesagt betreibe 
ich 10 dieser Module, also laut Datenblatt bzw Erfahrungswerten anderer 
20-32A.
Momentan haengt alles an einem ATX netzteil und es hat zu kaempfen und 
man kann deutlich ein zischen in der Frequenz des Zeilenwechsels hoeren. 
Ausserdem moechte ich die Stromversorgung auch durch schnelle 
Helligkeitswechsel puffern.

Auf Bildern eines anderen Projektes mit diesen Modulen habe ich einen 
Elko von den ausmassen einer Getraenkedose ausmachen koennen. Ausserdem 
habe ich mir sagen lassen dass dazu noch eine Drossel gehoert, ist die 
dann dazu da den Strom beim einschalten und aufladen des Elko zu 
begrenzen?

Kann mir jemand einen Richtwert nennen wie ich nun den Kondensator und 
die Drossel dimensionieren sollte um eine stabile Stromversorgung 
sicherzustellen? Ich moechte so wenige reichelt roundtrips wie moeglich 
machen :)

Dieses Netzteil soll es werden: 
http://www.reichelt.de/Schaltnetzteile-Case-geschlossen/SNT-MW150-05/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=4959&ARTICLE=85210&SHOW=1&START=0&OFFSET=16&;

"Once of the 16x16 displays draws about 2 A if all LEDs are switched to 
amber." http://www.harbaum.org/till/ledmatrix/index.html

Riesenelko: 
http://hackedgadgets.com/2006/06/20/the-giant-mp3-player-led-display-panel/

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

@  heeen (Gast)

>nach 6 Jahren habe ich mal wieder meine LED Module ausgegraben die die

Wie sehen die aus? Wieviel Spalten/Zeilen? Was für LEDs?

>Wie man auf diesen Wert kommt, ist mir nicht ganz klar, denn soweit ich
>das beurteilen kann ist stets nur eine Zeile beleuchtet, also 32 LEDs.

Die Ding werden gemultiplext, mit Pulsstömen. Wie das alles geht und 
warum steht im Artikel LED-Matrix.

>erklaeren? Oder sind die Module von vornherein auf die durch schnellen
>Zeilenwechsel zustandekommenden Impulse ausgelegt und treiben die LEDs
>daher mit mehr Strom?

Ja, müssen sie auch, wenn sie hell sein sollen. Siehe oben.

>habe ich mir sagen lassen dass dazu noch eine Drossel gehoert, ist die
>dann dazu da den Strom beim einschalten und aufladen des Elko zu
>begrenzen?

So in etwa.

>Kann mir jemand einen Richtwert nennen wie ich nun den Kondensator und
>die Drossel dimensionieren sollte um eine stabile Stromversorgung
>sicherzustellen?

Naja, muss man mal überschlagen. Also die Rechnung, nicht sich selber 
;-)
 Wenn im Extremfall eine Zeile voll an, die nächste voll aus ist, macht 
der Strom einen 30A Sprung in wenigen Mikrosekunden. Hoppla!
Wenn es nur ein Kondensator sein soll, was eher suboptimal ist, kann man 
ganz grob so abschätzen. Um wieviel Vollt soll/darf meine Spannung 
maximal einbrechen und in welcher Zeit?

C = I * t / U = 30A * 20us / 0,5V = 1200uF.

Mit Drossel wird es schwieriger, das mal einfach so zu berechnen. Hier 
kann man ein bisschen mit PSpice probieren. Als Startwert würde ich mal 
100uH nehmen.

>http://www.reichelt.de/Schaltnetzteile-Case-geschl...

Könnte passen.

>Riesenelko:
>http://hackedgadgets.com/2006/06/20/the-giant-mp3-...

Naja, hier sollte man vielleicht ein wenig Hirnschmalz in einen 
Pi-Filter mit ZWEI kleineren Elkos und einer passenden Drossel stecken.

von Florian H. (heeen)


Lesenswert?

Ich habe die Originalseite zu dem grossen LED panel gefunden:
http://www.trektech.de/ledpanel.htm
dort ist von 100.000 uF die Rede. Er hat aber auch 32 Module in Betrieb. 
Wenn man auf den Bildern genau hinschaut hat er zwei Kondensatoren 
zwischen Masse und Vcc und im Text steht etwas von einer handgewickelten 
Spule - er hat also einen PI-Filter?

Habe mir noch eine zweite Meinung geholt und mir wurden 4700uF 
nahegelegt, das waere dann etwa das vierfache deiner Empfehlung. Kann 
man in diesem Fall von bigger is better ausgehen? Preislich ist der 
Unterschied ja vernachlaessigbar.

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

@  Florian H. (heeen)


>zwischen Masse und Vcc und im Text steht etwas von einer handgewickelten
>Spule - er hat also einen PI-Filter?

Kein Ahnung.

>Habe mir noch eine zweite Meinung geholt und mir wurden 4700uF
>nahegelegt,

Ist OK. Oben war nur eine erste, einfache Rechnung.

von Thorsten E. (bluescreen)


Lesenswert?

Florian H. schrieb:
> Ich habe die Originalseite zu dem grossen LED panel gefunden:
> http://www.trektech.de/ledpanel.htm
Ich wollte schon meckern. Wenn mein Projekt zitieren, dann bitte die 
Originalseite und nicht irgendwelche Kopien. :-)

> dort ist von 100.000 uF die Rede. Er hat aber auch 32 Module in Betrieb.
Oops, doch so viel. Hatte ich gar nicht mehr in Erinnerung. Man sollte 
hin und wieder mal seine eigene Webseite lesen.

Ausserdem untertreibst Du masslos. Es gibt zwei von den Panels die 
nebeneinander montiert ein großes ergeben, also 64 Module oder auch 
256x64x2 = 32768 LEDs. :-)
Theoretisch müßte man ja die LEDs mit dem 16-fachen Nennstrom betreiben, 
da ein 1:16 Multiplex stattfindet.

Geht man von im Mittel 20mA pro LED aus kommt man so auf theoretisch 
655A! Ich habe zwei 100A Netzteile dran und die sind bei normalem 
Bildinhalt so gering belastet, daß sie kaum warm werden. Ich hab mich 
sogar getraut die Lüfter wegzulassen. Dafür überwacht der Atmel die 
Netzteiltemperatur und begrenzt die Anzahl der leuchtenden LEDs auf 60%. 
Letztere Notmassnahme hat bei meinen Bildinhalten aber nie zugeschlagen.

In der Praxis zeigt das wohl, daß nicht der 16-fache LED-Strom genutzt 
wird. Ich habe aber nie wirklich den Strom gemessen (Mein Multimeter 
geht nur bis 20A). Was auch für geringeren Strom spricht ist, daß die 
LEDs nicht sofort verglühen wenn das Multiplexing mal stehen bleibt. Sie 
brauchen immerhin ca. 5 Sekunden zum verglühen. :-) Aus dieser leidigen 
Erfahrung mit Gott sei Dank nur einem Modul habe ich lieber eine 
Notausschaltung mit einem retriggerbaren Monoflop eingebaut, die die 
Blanking Pins der Module aktiviert wenn der Muxtakt ausbleibt. Das ist 
SEHR zu empfehlen, zumindest solange man noch an der Software werkelt.

> Wenn man auf den Bildern genau hinschaut hat er zwei Kondensatoren
> zwischen Masse und Vcc und im Text steht etwas von einer handgewickelten
> Spule - er hat also einen PI-Filter?
Nein, habe ich nicht. Habe bis eben nichtmal von einem Pi Filter gehört. 
Ein kurzer Ausflug zu Google sagt mir, daß ein Pi Filter vor und nach 
der Spule einen Kondensator hat. Wäre vielleicht schlau. Ich habe nur 
einen hinter der Spule, das Foto ist nicht ganz aktuell.

Also Netzteil, Spule, Elko. Parallel zu letzterem das Panel.
Da ich keinen Schimmer hatte wie ich sowas berechnen soll habe ich 
fürchterlich viel herumprobiert. Erst der kleine Elko - hat nicht 
geholfen. Dann der große dazu, auch nix. Dann bekam ich einen Tip mit 
einer Spule. Wo nehm ich eine Spule her die 100A überlebt. Ich habe dann 
die Zuleitungen vom Netzteil, die im Bild noch Kupferbleche waren durch 
8mm² Kabel ersetzt, das ich zu etwa 5 Windungen mit ca. 8cm Durchmesser 
aufgewickelt habe. Fertig war die Spule. Und viel besser: es hat 
geholfen. Also schnell zugeschraubt die Kiste und nicht weiter 
geforscht. Vermutlich würde dieser Pi-Filter kleinere Elkos erfordern. 
Andererseits enthält das Netzteil ja auch am Ausgang irgendwelche Elkos, 
insofern habe ich doch einen Pi-Filter.

Viel Erfolg.
Thorsten

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

> Gehe ich nun ganz naiv von 20mA pro LED aus bei 32 leuchtenden LEDs
> komme ich auf 640mA.

und super schummrige Anzeige

> Wie man auf diesen Wert kommt, ist mir nicht ganz klar, denn soweit ich
> das beurteilen kann ist stets nur eine Zeile beleuchtet, also 32 LEDs.

Aber natürlich mit dem mehrfachen Strom.

16 x 16 x 2 x 20mA wären 10.24A

Also nutzen die weniger, mir mittlere 6.25mA pro LED, mit etwas 
Intelligenz seitens Samsung aber wenigstens 12.5mA wenn nur rot oder 
grün an ist.

10 x 3.2A macht 32A, da solltest du einem dickeren Netzteil greifen.

Ein Fiepen des Schaltnetzteiles wirst du nicht verhindern können, einen 
Elko und Drossel dazuzubauen halte ich nicht für hilfreich. Die Elkos im 
Schaltnetzteil sind ausgelegt für Stromschwankungen. Der PI-Filter 
koppelt nicht nur das Netzteil von den Stromschwankungen ab, er macht 
auch daß die Spannung mit dem Strom schwankt :-(

von Florian H. (heeen)


Lesenswert?

@ Thorsten - danke fuers Antworten, ich kannte deine Seite noch von 
damals, aber alle links auf die LED-Panel seite waren tot, vielleicht 
kannst du da redirects basteln auf die aktuelle Seite.

@ MaWin - dein direkter vor-poster hat sein gigantisches display mit 
einer Spule leise und stabil bekommen - scheint also was dran zu sein.

du rechnest 16x16x2x20mA was aber falsch ist, da stehts nur eine Zeile, 
also 16x2 LEDs leuchten kann.

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

> du rechnest 16x16x2x20mA was aber falsch ist, da stehts
> nur eine Zeile, also 16x2 LEDs leuchten kann.

Oh Mann, du hast es immer noch nicht begriffen.

Du hast offensichtlich den Satz
"Aber natürlich mit dem mehrfachen Strom"
übersehen und den Hinweis zu deiner Methode
"und super schummrige Anzeige"
also meinen Beitrag überhaupt nicht wahrgenommen.

Ist das so schwer, Multiplexanzeigen zu verstehen ?
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.8.1

Es ist kein Perpetuum-Mobile, bei dem trotz niedrigerem
Stromverbrauch auf zauberische Weise mehr Licht rauskommt.

> leise und stabil bekommen

eben nicht leise UND stabil, sondern nur leise.
Die Spannung wird instabiler sein, was kein Vorteil ist.

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

@  MaWin (Gast)

>Die Spannung wird instabiler sein, was kein Vorteil ist.

Denk mal bitte über den Sinn und zweck von LC-Filtern in der 
Leistungselektronik nach.

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Ach Falk, denk nicht, simulier' es.

Im Schaltnetzteil ist schon ein LC Filter drin, mit dem entscheidenden 
Unterschied, daß dort der Input geregelt wird.

von Florian H. (heeen)


Lesenswert?

MaWin schrieb:
> Oh Mann, du hast es immer noch nicht begriffen.
>
> Du hast offensichtlich den Satz
> "Aber natürlich mit dem mehrfachen Strom"
> übersehen und den Hinweis zu deiner Methode
> "und super schummrige Anzeige"
> also meinen Beitrag überhaupt nicht wahrgenommen.
>
> Ist das so schwer, Multiplexanzeigen zu verstehen ?
> http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-fa...

Bitte sachlich bleiben. Wenn du meinen ersten Beitrag liest erwaehne ich 
bereits dort den mehrfachen Strom. Die Staerke des Stroms schien mir nur 
nicht realistisch. 6,25mA im Mittel macht dann 100mA Spitzen?

> eben nicht leise UND stabil, sondern nur leise.
> Die Spannung wird instabiler sein, was kein Vorteil ist.

Du kannst nur Vermutungen anstellen - Thorsten sitzt dagegen vor seinem 
fertigen Display und kann aus erster Hand berichten welche Mittel ihm 
geholfen haben.

von Thorsten E. (bluescreen)


Lesenswert?

MaWin schrieb:
> eben nicht leise UND stabil, sondern nur leise.
> Die Spannung wird instabiler sein, was kein Vorteil ist.

Das stimmt schon. Wenn man die Spannung mit einem Oszi anschaut siehts 
gar grauslig aus. Scheint die Module aber nicht zu stören. Und sehen tut 
man es an der Anzeige auch nicht.

Ich kann mir übrigens nicht vorstellen, daß man es mit einem 
Schaltnetzteil nicht leise hinkriegt. Vermutlich müßte man schon das 
Netzteil passend designen. In der Firma haben wir sog. Andon-Tafeln im 
Einsatz. Im Prinzip das selbe wie mein großes Panel. Da hort man 
(nahezu) nichts wenn man daneben steht. Und da ist auch ein 
Schaltnetzteil drin.

Thorsten

von Thorsten E. (bluescreen)


Lesenswert?

Ach nochwas. Das Panel von 
http://www.harbaum.org/till/ledmatrix/index.html finde ich in sofern 
faszinierend, das er laut seiner Beschreibung den Bildinhalt 50x pro 
Sekunde aktualisieren kann.

Das schaffe ich nicht. Die Datenversorgung via Ethernet ist dabei nicht 
das Problem, sondern das Einschieben des Bildes in die Module. Man muß 
ja die Daten im Anzeigetakt einschieben. Theoretisch kann man die Module 
wohl mit 25MHz takten. Das bekomme ich aber nicht annähernd hin. Erstmal 
ist der Atmel zu langsam und ausserdem bekomme ich starke Störungen in 
Form von Pixelfehlern wenn ich zu schnell takte. Man müßte sich dann 
wohl sehr viel mehr Mühe geben bei der Verdrahtung.

Würde mich ja mal interessieren wie der Harbaum das hinbekommen hat. 
Würde meinem Panel auch gut stehen. Ich schaffe etwa 2 Bilder pro 
Sekunde, was bei der Bedienung des MP3 Players schon auffällt.

Thorsten

von Florian H. (heeen)


Lesenswert?

Hängen deine Module alle am selben Bus? Nach seiner Beschreibung hat er 
2 Busse er kann also zwei Module gleichzeitig beschreiben, eins in der 
oberen Reihe, eins in der unteren.
Ich habe zwei Methoden gefunden um die Displays zu betreiben:
Wenn ich während des beschreibens bright Low halte und nur kurz zum 
zeilenwechsel kurz High schalte, kann ich die Module schnell genug 
betreiben um per pwm um die 16 Farben darzustellen. Der Nachteil ist 
dabei dass die Zeilen "Bluten" also die Zeile davor und danach mit einem 
Teil der Helligkeit mitleuchten.

Wenn ich streng nach Datenblatt erst eine Zeile beschreibe und dann 
bright auf low, einige zeit warte, dann wieder High, ist das zu langsam 
für pwm, dafür kann man aber klare Kanten abbilden die nicht 
überstrahlen.

Die Busleitungen sind auch recht empfindlich, wenn ich ground auf der 
Controllerseite nicht tatsächlich mit ground verbinde bekomme ich nach 
meinen mageren 10 Modulen auch bereits pixelfehler.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.