Meine erste Platine. Mögliche Fehler vorhanden?

[I. H. (derlehrer)]

Liebe Forenanhänger,

ich befinde mich gerade in den Planungen für eine LED Laufschrift auf 
Basis der WS2812b.
Dabei möchte ich gerne vier dieser Panels benutzen:
https://www.banggood.com/CJMCU-64-Bit-WS2812-5050-RGB-LED-Driver-Development-Board-p-981678.html?rmmds=search

Nach einigen Berechnungen scheint jedes Panel bei Volllast 3,84A Strom 
zu benötigen. Bei vier Panels also 15,36A und das bei einer Spannung von 
5V.

Die Steuerung soll über einen Raspberry Pi Zero W und ein Arduino Nano 
realisiert werden. Mit etwas Toleranz komme ich also auf 20A bei 5V.

Die Stromversorgung soll in einem Fahrradanhänger von einer Autobatterie 
realisiert werden. Dafür habe ich folgenden Spannungswandler gekauft: 
https://www.amazon.de/gp/product/B01ENT1MFA

Nun zum eigentlichen Problem:
Bei diesen Stromstärken würde ich nur ungerne eine Stecklösungen bauen 
wollen (Stichwort Kontaktwiderstände usw.). Damit bleibt nur der "Bau" 
einer eigenen Platine. Da ich bisher allerdings keine Erfahrungen damit 
habe, wollte ich mir mal einen Rat holen, ob meine Platine (siehe Bild) 
die oberen Anforderungen erfüllen kann. Ich frage mich auch, ob die 
Versorgungsleiterbahnen den Strom vertragen.

Zu beachten ist auch, dass es unwahrscheinlich ist, dass alle LEDs 
gleichzeitig in Weiß bei voller Last laufen werden. Aber ich will an 
dieser Stelle einfach auf Nummer sicher gehen.

Vielen Dank im Voraus und geht mit mir als Anfänger bitte nicht zu hart 
ins Gericht. Ich lerne noch ;)

Beste Grüße aus Bielefake
Mopps

[Fabian . (fabian112)]

Hier ein Beitrag zu Stromstärken und Leiterbahndicken: 
https://www.mikrocontroller.net/articles/Leiterbahnbreite

Wieso nicht direkt mit Leitungen verbinden?

[I. H. (derlehrer)]

Weil ich über diese Lösung schon eine feste Platte hätte, auf der die 
Panels sitzen. Dann bräuchte ich darum nur noch ein Gehäuse drucken und 
fertig. Sonst müsste ich noch Halterungen für die einzelnen Display 
anfertigen usw.

Aber vielleicht überlege ich mir das nochmal.

Erstmal danke für den Hinweis.

Wenn ich das jetzt richtig verstanden habe, müsste ich mind. 6mm Breite 
für die Versorgungsleiterbahn nehmen und alle anderen mit 2mm versehen. 
Sehe ich das richtig?

[Cyborg (Gast)]

I. H. schrieb:
> Nach einigen Berechnungen scheint jedes Panel bei Volllast 3,84A Strom
> zu benötigen. Bei vier Panels also 15,36A und das bei einer Spannung von
> 5V.

5V brauchen deine Mikrocontroller.

> Die Steuerung soll über einen Raspberry Pi Zero W und ein Arduino Nano
> realisiert werden. Mit etwas Toleranz komme ich also auf 20A bei 5V.

Warum zwei Mikrocontroller?

> Die Stromversorgung soll in einem Fahrradanhänger von einer Autobatterie
> realisiert werden. Dafür habe ich folgenden Spannungswandler gekauft:
> https://www.amazon.de/gp/product/B01ENT1MFA

6V oder 12V? Bei den Mikrocontrollern kann man ja einen Spannungsregler
nehmen, aber was machst du bei den WS2812b? Betriebsspannung 6-7V.
Bau das ganze doch erst mal ohne Platine auf, so das es funtioniert.

> Nun zum eigentlichen Problem:
> Bei diesen Stromstärken würde ich nur ungerne eine Stecklösungen bauen
> wollen (Stichwort Kontaktwiderstände usw.). Damit bleibt nur der "Bau"
> einer eigenen Platine. Da ich bisher allerdings keine Erfahrungen damit
> habe, wollte ich mir mal einen Rat holen, ob meine Platine (siehe Bild)
> die oberen Anforderungen erfüllen kann. Ich frage mich auch, ob die
> Versorgungsleiterbahnen den Strom vertragen.

Was hat eine Stecklösung damit zu tun? Alternativ wäre ein 
Schraublösung.
Wie das mit der Platine laufen soll ist schon wegen des fehlenden
Schaltplans nicht nachvollziehbar.

> Zu beachten ist auch, dass es unwahrscheinlich ist, dass alle LEDs
> gleichzeitig in Weiß bei voller Last laufen werden. Aber ich will an
> dieser Stelle einfach auf Nummer sicher gehen.

Absichern muss du den Laststromkreis so oder so.

> Vielen Dank im Voraus und geht mit mir als Anfänger bitte nicht zu hart
> ins Gericht. Ich lerne noch ;)
>
Na und? Wer sich in die Höhle des Löwen begibt, muss das ab können.
Es gibt keinen Pakt zwischen Löwen und TOs. Das hat schon bei
den alten Griechen nicht geklappt.

[Cyborg (Gast)]

I. H. schrieb:
> Sehe ich das richtig?

Rechne noch mal nach. Gehe von 2A/mm und 20A aus.
Dazu brauchts noch nicht mal einen Taschenrechner um auf 10mm zu kommen.

[I. H. (derlehrer)]

Cyborg schrieb:
> Rechne noch mal nach. Gehe von 2A/mm und 20A aus.
> Dazu brauchts noch nicht mal einen Taschenrechner um auf 10mm zu kommen.

Ah, ich bin von einer Kupferdicke von 70µm ausgegangen bei 30K 
Erwärmung.
Sonst ergibt sich natürlich 10mm.

[Wolfgang (Gast)]

I. H. schrieb:
> Bei diesen Stromstärken würde ich nur ungerne eine Stecklösungen bauen
> wollen (Stichwort Kontaktwiderstände usw.).

Guck dir mal an, was in der Modellbauerei für Lipos so an 
Hochstromsteckern gehandelt wird. Die Kontaktwiderstände bei den Dingern 
liegen teilweise angeblich deutlich unter 1mΩ.
http://www.elektromodellflug.de/hochstrom-st.-bu..html

[I. H. (derlehrer)]

Cyborg schrieb:
> 5V brauchen deine Mikrocontroller.

und laut Datenblatt auch die LED Panels

> Warum zwei Mikrocontroller?
1. meines Wissens der Raspberry kein Mikrocontroller
2. lassen sich die 256x WS2812b nicht problemlos ansteuern
3. weil ich auf dem Raspberry einen Webserver und weiter Sachen laufen 
haben möchte
4. der Mikrocontroller dann unabhängig von der Raspberry Systemlast 
läuft

> 6V oder 12V? Bei den Mikrocontrollern kann man ja einen Spannungsregler
> nehmen, aber was machst du bei den WS2812b? Betriebsspannung 6-7V.
> Bau das ganze doch erst mal ohne Platine auf, so das es funtioniert.
12V auf 5V.
Betriebsspannung der LEDs: siehe oben.
Habe es bereits mit zwei Paneln an einem 5V3A Netzteil und halber 
Helligkeit laufen gehabt. Es ist also schon funktionsfähig

> Was hat eine Stecklösung damit zu tun? Alternativ wäre ein
> Schraublösung.
> Wie das mit der Platine laufen soll ist schon wegen des fehlenden
> Schaltplans nicht nachvollziehbar.
Stecklösungen sind nur bis zu bestimmten Lasten zertifiziert, soweit ich 
weiß. Und wenn diese Kontakte mit der Zeit etwas gammeln können sie bei 
Volllast warm werden, was ich vermeiden möchte.

> Absichern muss du den Laststromkreis so oder so.
Jau, ist eingeplant.

> Na und? Wer sich in die Höhle des Löwen begibt, muss das ab können.
> Es gibt keinen Pakt zwischen Löwen und TOs. Das hat schon bei
> den alten Griechen nicht geklappt.
Stimmt.

[I. H. (derlehrer)]

Wolfgang schrieb:
> I. H. schrieb:
>> Bei diesen Stromstärken würde ich nur ungerne eine Stecklösungen bauen
>> wollen (Stichwort Kontaktwiderstände usw.).
>
> Guck dir mal an, was in der Modellbauerei für Lipos so an
> Hochstromsteckern gehandelt wird. Die Kontaktwiderstände bei den Dingern
> liegen teilweise angeblich deutlich unter 1mΩ.
> http://www.elektromodellflug.de/hochstrom-st.-bu..html

Hi,
super Hinweis. Allerdings auf den kleinen Panels nicht oder nur schlecht 
aufzubringen. ;(

[Wolfgang (Gast)]

I. H. schrieb:
> super Hinweis. Allerdings auf den kleinen Panels nicht oder nur schlecht
> aufzubringen. ;(

Dann sei die Frage erlaubt, durch was für Leiterbahnen du deinen Strom 
schicken möchtest. Deine oben gezeigte Leiterplatte sieht nicht gerade 
nach 20A Hochstromentwurf aus  ;-)

[Joachim B. (jar)]

I. H. schrieb:
> Cyborg schrieb:
>> Warum zwei Mikrocontroller?
> 2. lassen sich die 256x WS2812b nicht problemlos ansteuern

ich habe hier mit einem "Arduino" mighty mini 1284p 293 angesteuert 
wordclock24h, also wo soll das Problem sein? 128kB flash und 16kB SRAM 
sollten doch reichen, sogar ein nano328p hat 2kB SRAM und wer nicht zur 
Laufzeit berechnet kann 3x 256Byte dafür reservieren, muss der Rest halt 
schlanker werden.

> 3. weil ich auf dem Raspberry einen Webserver und weiter Sachen laufen
> haben möchte
> 4. der Mikrocontroller dann unabhängig von der Raspberry Systemlast
> läuft

alles nachvollziebare Gründe, wenns mit nano328p klappt dann ist sogar 
vom PI Fernprogrammierung (über WEB) möglich über nano per USB am PI, 
mache ich gerade mehrfach, auch mit dem mighty mini 1284p

Die Arduino IDE  1.8.2 läuft auf raspbian und man hat dank USB keinen 
Stress  Arduino 5V vs. 3,3V PI!

[I. H. (derlehrer)]

Joachim B. schrieb:
>> Cyborg schrieb:
>>> Warum zwei Mikrocontroller?
>> 2. lassen sich die 256x WS2812b nicht problemlos ansteuern

Missverständnis: die 265x WS2812b lassen sich nicht über den Raspi 
steuern, wenn ich richtig informiert bin. Deshalb der Arduino dadran, 
der das regelt und seine Befehle via Serial vom Raspi erhält.

[I. H. (derlehrer)]

Wolfgang schrieb:
> I. H. schrieb:
>> super Hinweis. Allerdings auf den kleinen Panels nicht oder nur schlecht
>> aufzubringen. ;(
>
> Dann sei die Frage erlaubt, durch was für Leiterbahnen du deinen Strom
> schicken möchtest. Deine oben gezeigte Leiterplatte sieht nicht gerade
> nach 20A Hochstromentwurf aus  ;-)

Joar, genau das ist ja die Frage. ;) Habe davon so gut wie keine Ahnung, 
weil es wie gesagt die erste Platine ist, die ich je baue. Ich werde 
jetzt mal einen neuen Entwurf mit den gewonnen Informationen bauen.

[I. H. (derlehrer)]

So. Nun ein erneuter Versuch.

Die Stromversorgung habe ich jetzt jeweils angepasst.
Raspberry, Arduino und jede Anschlussmöglichkeit am Panel mit 1mm Kupfer 
versehen.
Die Hauptversorgung +5V und GND mit 10mm.

Die Platine möchte ich gerne selbst ätzen und habe mich nun für Platinen 
mit 70 µm Schnichtdicke entschieden, um absolut auf Nummer sicher zu 
gehen.

Gibt es auch eurer Sicht noch etwas, was ich vielleicht noch ändern 
sollte?
Ich hoffe, dass ich alle Ratschläge berücksichtigt habe.

[Joachim B. (jar)]

I. H. schrieb:
> So. Nun ein erneuter Versuch.
>
> Die Stromversorgung habe ich jetzt jeweils angepasst.

und warum verschlankst du die  + und - Bahnen nach dem Lötauge?

Die Lötaugenbreite kannst du doch locker weiterführen.

[I. H. (Gast)]

Guter Tipp! Danke. Weitere Ideen/Verbesserungsvorschläge?

[Joachim B. (jar)]

I. H. schrieb:
> Guter Tipp! Danke. Weitere Ideen/Verbesserungsvorschläge?

und wenn du die längeren Strecken dicker machst kannst du sogar die 
größeren Widerstände der längeren Bahn ausgleichen oder gar Flächen für 
+ & - anlegen.

Wozu das teure Kupfer wegätzen?

ausserden kannst du die + & - doppelseitig nutzen und mehr VIAS setzten 
und an den Endpunkten Stützkondensatoren vorsehen KerKo und Al.Elko

https://www.pmk.be/fileadmin/Global/products/electronic_components/Hartmann/Hartmann_Electronic_Other_Backplanes.jpg

[Joachim B. (jar)]

update, s.o.