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bastelix(R)

11.10.2020,
00:12
 

LED-Beleuchtungssystem - Macht eine Sicherung Sinn? (Schaltungstechnik)

Servus Zusammen,

ich bastle seit einiger Zeit an einer Beleuchtungssteuerung für LEDs die etwas anders ist als das was man so fertig kaufen kann (und ja, auch der Weg ist das Ziel ;-) ).
Meine ersten Fragen habe ich hier gestellt. https://www.elektronik-kompendium.de/forum/forum_entry.php?id=282109

Mittlerweile habe ich eine Platine entworfen und überlege gerade ein paar Optimierungen bevor ich die machen lasse.



Ich frage mich gerade ob es Sinn macht die 12V Versorgung für die LEDs mit einer Feinsicherung abzusichern. Die dicke blaue Leiterbahn ist mit 6mm (laut Target 3001) für 8A ausgelegt. Auf der Unterseite ist nochmal die gleiche Leiterbahn verlegt und es gibt ein paar DuKos damit sich der Strom aufteilt. Rein rechnerisch könnten die Steckkontakte zusammen 48A (3A je Stecker), das ist aber weit jenseits von dem was die Platine können soll und was ich brauche. Der Klemmpol für den Spannungseingang verträgt auch nur 16A.

Allerdings habe ich vorgesehen mehrere der Platinen zusammenzustecken. Dabei wird auf jeder Platine ein PCA9685 und die Treiber-FETs verlötet. Der µC, nebst RTC und 5V Spannungswandler kommt nur auf eine Platine, die ist quasi der Master, die anderen Platinen sind dann Slaves. Die 5V und I2C werden über die 4-Poligen Stecker verteilt, für die 12V bekommt jede Platine einen eigenen Klemmpol. Theoretisch könnte ich dann ja pro Platine 16A für die LEDs abrufen und da die Platinen auf 12V-Seite parallel geklemmt werden könnte dann bei Platine A mehr Strom fließen als die Leiterbahn aushält (z.B. weil da jemand einen Bug in die Steuer-Software gebastelt hat :wink: )

Macht es hier Sinn eine Sicherung für die 12V-Versorgung vorzusehen oder ist das nicht notwendig weil bei Überlast eh etwas anderes früher abraucht ohne einen Zimmerbrand zu verursachen?

bastelix(R)

31.10.2020,
02:37

@ bigdie

Passende Sicherung gefunden ;-)

» Schon mal nach Polyswitch geschaut? Keine Ahnung, ob es die auch in 10A
» gibt,
Ja, hab ich. Aber so ganz zugesagt haben mir die nicht. Also aufgrund von meinem wenigen Wissen waren meine Überlegungen dazu so: Die sind ja stärker von der Umgebungstemperatur abhängig als andere Sicherungen. Wenn ich die Platinen übereinander verbauen will (Sandwich-Platinen) müsste ich die Sicherungen im THT-Gehäuse umlegen und damit sind die sehr nahe an der Platine. Dann habe ich da schon einen kleinen Hitzestau zwischen Sicherung und Platine, wenn ich zwei Platinen übereinander stecke kommt es zwischen den Platinen auch nochmal zum Hitzestau. Dann müsste ich den Optimalen Ih und It abhängig vom Einbau der Platine empirisch ermitteln.
Die Sicherungen im SMD-Gehäuse sind da vielleicht nicht ganz so anfällig, weil die darauf ausgelegt sind direkt auf der Platine zu sitzen, aber die waren mir einfach zu teuer ;-)

Vielleicht sind meine Annahmen aber auch falsch. Ich lerne da gerne dazu, nur für stundenlange Recherche oder Experimente habe ich im Moment keine Zeit, darum würde ich dann lieber auf bekanntes zurückgreifen und hier den einfacheren Weg gehen.

KFZ-Sicherungen sind zu Hoch und ich hab nur stehende SI-Halter gefunden. Ich hab beim Sandwich nur ca. 9mm Platz zwischen den Platinen.

bigdie(R)

30.10.2020,
17:40
(editiert von bigdie
am 30.10.2020 um 22:01)


@ bastelix

Passende Sicherung gefunden ;-)

» So, noch ein abschließender Kommentar zum Thema Sicherung.
»
» Die von mir bevorzugten (weil leicht zu beschaffend und preiswert)
» Sicherungen für Platinen sind die üblichen 20x5mm Schmelzsicherungen. Die
» bekomme ich incl. Sicherungshalter (6.3A) nicht gut auf der Platine unter.
» Hab auch nach anderen Bauformgen gesucht, da gibt es ja ganz schön viele.
» Nur für 10A oder 16A finde ich keinen Händler der an Privatkunden verkauft
» und einen akzeptablen Preis verlangt. Für eine einzelne 16A SMD-Sicherung
» sind mir 10€ echt zu teuer.
»
» Ich mach das jetzt so: Auf die Platine kommt keine Sicherung! Dafür kommt
» ein Sicherungshalter (pro Platine) ins Gehäuse und da sitzt dann die
» Sicherung. Hat noch den Vorteil, dass ich das Gehäuse nicht aufschrauben
» muss um die Sicherung zu tauschen :-D
» Die hab ich noch rumliegen:
» https://www.reichelt.de/sicherungshalter-5x20mm-max-10a-250v-pl-125000-p14683.html
» falls ich doch bis 16A gehen will muss ich halt ein paar € mehr für die
» Sicherungshalter ausgeben. Aber die sind ja Wiederverwendbar, im Gegensatz
» zur Sicherung ;-)
Schon mal nach Polyswitch geschaut? Keine Ahnung, ob es die auch in 10A gibt, aber die unterbrechen bei Überstrom und setzen sich selbst zurück, ohne Spannung, braucht man also auch nicht wechseln.
Habe gerade mal nachgesehen und ein paar Modelle auch mit höheren Strömen gefunden
https://www.voelkner.de/products/2744/ESKA-FRU800-30F-PTC-Sicherung-Strom-I-H-8A-30V-L-x-B-x-H-21.6-x-3.0-x-39.5mm.html?offer=d9a6d3c067973b8e4b6a76b56e93910d

https://www.voelkner.de/products/2746/ESKA-FRU900-30F-PTC-Sicherung-Strom-I-H-9A-30V-L-x-B-x-H-24.5-x-3.0-x-44.0mm.html?offer=519efdf41f07a68ba54df10c135bf52d

https://www.voelkner.de/products/2705/ESKA-FRG1000-16F-PTC-Sicherung-Strom-I-H-10A-16V-L-x-B-x-H-17.2-x-3.0-x-32.4mm.html?offer=c0105519ee259a65d6f0854bf601764f

ansonsten noch die mini KFZ Sicherungen. Ist etwas kürzer als eine Feinsicherung, dafür aber höher
https://www.voelkner.de/products/1037136/ESKA-390.000-KFZ-Sicherungshalter-Passend-fuer-Flachsicherung-Mini-30A-42V.html?offer=48666e483b808365f760cf0ccfa35c6b

bastelix(R)

30.10.2020,
00:21

@ bastelix

Passende Sicherung gefunden ;-)

So, noch ein abschließender Kommentar zum Thema Sicherung.

Die von mir bevorzugten (weil leicht zu beschaffend und preiswert) Sicherungen für Platinen sind die üblichen 20x5mm Schmelzsicherungen. Die bekomme ich incl. Sicherungshalter (6.3A) nicht gut auf der Platine unter. Hab auch nach anderen Bauformgen gesucht, da gibt es ja ganz schön viele. Nur für 10A oder 16A finde ich keinen Händler der an Privatkunden verkauft und einen akzeptablen Preis verlangt. Für eine einzelne 16A SMD-Sicherung sind mir 10€ echt zu teuer.

Ich mach das jetzt so: Auf die Platine kommt keine Sicherung! Dafür kommt ein Sicherungshalter (pro Platine) ins Gehäuse und da sitzt dann die Sicherung. Hat noch den Vorteil, dass ich das Gehäuse nicht aufschrauben muss um die Sicherung zu tauschen :-D
Die hab ich noch rumliegen: https://www.reichelt.de/sicherungshalter-5x20mm-max-10a-250v-pl-125000-p14683.html falls ich doch bis 16A gehen will muss ich halt ein paar € mehr für die Sicherungshalter ausgeben. Aber die sind ja Wiederverwendbar, im Gegensatz zur Sicherung ;-)

bastelix(R)

29.10.2020,
01:03

@ bastelix

Pflichenheft, Schaltplan, etc. ;-)

Nachtrag: Ich lass die PSK/PSS-Verbinder jetzt erst mal. Mit 2,54mm findet man vielleicht auch noch andere Verbinder für größere Querschnitte oder man nimmt Klemmpole in dem Rastermaß (10A hab ich grad gefunden). Dann wirds zwar nix mit Sandwitch-Platine aber für die erste Version sollte das reichen.

bastelix(R)

27.10.2020,
01:25

@ Hartwig

Pflichenheft, Schaltplan, etc. ;-)

Hallo Hartwig,

ja ich lese hier noch mit. Verwende mittlerweile die Boardansicht (seit die Mailbenachrichtigung abgedreht wurde), da schiebt eine neue Antwort den Thread wieder hoch ;-)

» Dein Konzept ist ja bereits sehr tief strukturiert, das war aus deinem ersten
» Posting so nicht zu entnehmen.
Das war es bei meinem ersten Post auch noch nicht, bzw. nicht in der Form. Ich hab aufgrund der Antworten nochmal über viele Ansätze nachgedacht und einiges Geändert. Von einer Platine die (fast) alles enthält bin ich jetzt zu mehreren Platinen die wenige Aufgaben besser erledigen gewechselt.

» So hört sich das alles sehr fundiert an.
Danke :-) Und danke für die Unterstützung, ohne die hilfreichen Denkanstöße von dir und anderen wäre ich nicht soweit gekommen :-)

Ich beschreibe mal kurz die aktuelle Aufteilung.
* µC-Platine: Beinhaltet den µC, den 5V Spannungsregler und die Bedienelemente sowie einen Verbinder für I2C, 5V und GND (da hab ich schon was fertiges rumliegen, man kann aber auch einen gekauften Arduino verwenden oder was ganz anderes basteln).
* PCA-Platine: Beinhaltet den PCA, die FETs und Verbinder zu den LED-Stripes. Ein Teil der FETs ist optional bestückbar und via Lötjumper kann man die PWM-Kanäle auf einen weiteren Verbinder zu LDD-Platine umleiten. Dann natürlich noch einen Verbinder für I2C, 5V und GND.
* LDD-Platine: Beinhaltet die LDDs für die Power-LEDs, die Verbinder zu den Power-LEDs und einen Verbinder für die PCA-Platine.

» Beim Durchlesen Deiner Antwort ist mir einzig die Wahl der Stromversorgung
» 5V/12V zentral aufgefallen. Ohne da jetzt Details zu kennen - das ist
» sicher so machbar.
Ich sag bei gewissen Software-Design-Ansätzen die mir vorgestellt werden auch gelegentlich "Kann man so machen, dann wir es halt schei*e" :-D

» Nur LED - Streifen z. B. lassen mich an eine räumliche
» Ausdehnung von einigen Metern denken.
Guter Punkt! Die LED-Stripes werden beim aktuellen Projekt max. 2m lang (ein Stripe hat i.d.R. 500mA/m). Die Zuleitungen von der Steuerung zu den LED-Stripes und Power-LEDs wird zwischen 2m und 5m. Hier sehe ich jetzt ein Problem wenn ich nur 0,75mm² Litze verwende und die Zuleitung über 3m lang wird. Ich hab eben nur kurz zu Kabellänge und abrufbarer Leistung recherchiert. Nach der Tabelle https://www.isolicht.com/led-kabellaenge-querschnitt wird das bei 1A, für einen 2m LED-Stripe bei einer Kabellänge von > 3m bei 0,75mm² schon eng. Ich hab eben mal versucht eine 1,5mm²-Litze auf einen PSK/PSS-Kontakt zu crimpen, das geht schon irgendwie aber gut ist was anderes. Da muss ich nochmal darüber nachdenken und etwas recherchieren.

» Sollen auch Module über solche
» Strecken (evtl. in der Nähe von Netzspannung führenden Leitungen) versorgt
» werden, sehe ich das Risiko der Störeinstreuung.
Da mache ich mir grad weniger Gedanken. Die Module (Platinen) sollen erstmal zentral in einem Gehäuse verbaut werden, auch das 12V Netzteil kommt in/in-die-nähe des Gehäuses für die Steuerung. Die langen Leitungen gehen dann von der zentralen Steuerung zu den jeweiligen LEDs.

Die PCA-Module räumlich zu verteilen macht aus meiner Sicht nur bei noch größeren Beleuchtungssystemen Sinn. Etwa wenn ein relativ großer Raum oder sogar eine ganze Wohnung damit beleuchtet wird und trotzdem nur eine zentrale µC-Platine verwendet werden soll. Dann würde ich da aber auch keinen I2C für die Kommunikation zwischen den räumlich weit getrennten Platinen verwenden, sondern etwas das dafür geeigneter ist. Damit braucht man dann eh eine weitere Platine auf der ein Umsetzer von z.B. CAN oder KNX auf I2C realisiert wird. Da kann man dann auch gleich einen Spannungswandler für die 5V unterbringen. Die 12V für jedes verteilte PCA-Modul (plus BUS-Umsetzer) würde ich dann über ein eigenes Netzteil je Modul realisieren. Oder eben wie du vorschlägst über eine höhere Spannung vom zentralen Netzteil und entsprechende Spannungswandler auf 12V. Kommt dann vermutlich darauf an wie die Umsetzung vor Ort genau aussieht und welcher Ansatz eher mit dem Budget vereinbar ist.
Da die Module jetzt doch kleiner und spezialisierter ausfallen sollte das aber alles mit relativ wenig Zusatzaufwand realisierbar sein.

» So, mehr habe ich jetzt wirklich nicht dazu zu sagen, man kann sowas auch
» totdiskutieren - also einfach mal anfangen.
Über das Problem mit dem Kabelquerschnitt bei den geplanten Verbindern für die Stripes muss ich echt nochmal nachdenken. Vielleicht muss ich andere Verbinder auswählen, vielleicht ist das aber für die erste Version auch soweit OK. Erfahrungsgemäß gibt es bei den Bastel-Projekten i.d.R. erst eine Version 2 wenn Version 1 den magischen Rauch entwichen lässt. Darum mach ich mir da lieber vorher etwas mehr Gedanken. Zumindest kann ich mich jetzt auf das Wesentliche pro Platine konzentrieren.

» Viel Erfolg
Danke! Und ich werde berichten sobald es etwas zu berichten gibt :-)

Hartwig(R)

26.10.2020,
21:58

@ bastelix

Pflichenheft, Schaltplan, etc. ;-)

Hallo,
nun ist der Thread ja schon weit nach unten gerutscht, daher bin ich nicht sicher, ob Du das noch liest. Danke für Deine ausführlichen Antworten. Dein Konzept ist ja bereits sehr tief strukturiert, das war aus deinem ersten Posting so nicht zu entnehmen. So hört sich das alles sehr fundiert an. Beim Durchlesen Deiner Antwort ist mir einzig die Wahl der Stromversorgung 5V/12V zentral aufgefallen. Ohne da jetzt Details zu kennen - das ist sicher so machbar. Nur LED - Streifen z. B. lassen mich an eine räumliche Ausdehnung von einigen Metern denken. Sollen auch Module über solche Strecken (evtl. in der Nähe von Netzspannung führenden Leitungen) versorgt werden, sehe ich das Risiko der Störeinstreuung. Einige Digitalschaltkreise haben recht enge Toleranzen in der Versorungsspannung, so dass eine "Aufbereitung" der Versorgungsspannung dann direkt am Modul nicht mehr möglich ist. Und bei niedrigen Versorgungsspannungen machen sich auch die Leitungswiderstände eher bemerkbar. Ich würde daher überlegen, eine hohe Versorgungsspannung zentral zur Verfügung zu stellen und dann vor Ort mit einem kleinen Modul auf die benötigte Spannung umzusetzen - also wie es bei PoE gemacht wird, nur mit einem extra Kabel brauchst Du weder Splitter noch Injektor.
So, mehr habe ich jetzt wirklich nicht dazu zu sagen, man kann sowas auch totdiskutieren - also einfach mal anfangen.
Viel Erfolg
Hartwig

bastelix(R)

24.10.2020,
00:50

@ bigdie

Pflichenheft, Schaltplan, etc. ;-)

»Jetzt läuft eine Planung für einen komplett neuen Schrank
Und wieder alles mit ner Logo gesteuert? :-)
Deine Beiträge über dein Setup lese ich immer sehr gerne und ein paar Links zu deinen Posts habe ich schon in meinem Notizbuch stehen. Für das was ich noch irgendwann vor habe (dafür brauch ich aber erstmal ein eigenes Haus ;-) ) kann ich da schon viel von deinen Erfahrungen lernen.

Für die LED-Steuerung starte ich auf der grünen wiese, irgendwo muss ich ja auch selber mal praktische Erfahrungen sammeln. Also fertige Komponenten wo (nach meiner Meinung) sinnvoll, z.B. die KSQ/Power-LED-Teiber, als fertige Bauteile und der Rest wird dann selbst gelötet und gehackt. ;-)

bastelix(R)

24.10.2020,
00:18

@ Hartwig

Pflichenheft, Schaltplan, etc. ;-)

Hi,

ich verkürze mal die Quotes stärker als ich eigentlich möchte, die Forensoftware sagt ich darf nur 10.000 Zeichen posten.

» » Ich will eine komplexe Beleuchtungssteuerung bauen.
» ist "komplex" eine entscheidende Zielsetzung - scnr ;-)
Erwischt :-D Nein, das Gesamtsystem soll möglichst einfach aber gleichzeitig flexibel sein (ich weiß, das ist auch so eine Dreieck-Konstellation wie bei Kosten, Funktionalität und Aufwand).
Das Komplex bezieht sich eher auf das Beleuchtungsprogramm, was die Steuerung dann mal realisieren soll. Vielleicht hätte ich das nochmal schreiben sollen.
Also ich will verschiedene LED-Leuchtmittel (RGBW-Stripes, monochrome Stripes und Power-LEDs) gezielt steuern. Zum einen je nach Bedarf (brauch ich grad Licht an der Lötstation oder am Schreibtisch) und dann Zeitabhängig (gegen Abend will ich den Blauanteil des Lichts reduzieren, dazu muss ich bestimmte LEDs dimmen/abschalten und dafür andere einschalten). Da hab ich noch ein paar Ideen für weitere Modies, aber das lässt sich dann mit der Hardware auch realisieren.

» Und es wird nur gesteuert, keine Regelung basierend auf photometrischen
» oder gar physiologischen Daten, z.B. von Deiner Smartwatch? ;-)
Nur steuerung, abhängig von der Uhrzeit ist ja noch keine Regelung.

» » Welche Komponenten benötigt die Beleuchtungssteuerung (Gesamtsystem)?
» Das sind ja bereits Lösungen, ich meinte eher die Funktionalität und
» typische Optionen
» Stromversorgung zentral/dezentral, Stromausfallverhalten, Spannung (12V,
» 24V, 36V etc oder gar gemischt, je nach LED-konfiguration?)

Stromversorgung: Zentral

Stromausfallverhalten: Stom weg, Licht aus. Strom wieder da, Licht kann aus bleiben oder auch wieder angehen. Also keine besondern Anforderungen.

Spannung:
* 12V für die LEDs und die LED-Treiber (da die günstigen Stripes damit arbeiten und die Treiber für die Power-LEDs damit auch auskommen, wenn auch nicht bei max. Wirkungsgrad).
* 5V für die µCs und weitere Elektronik

» fertige Markenprodukte (etablierte Standards und schneller Ersatz) oder
» selbst gebaut?
Selbst gebaut - das ist ja keine kritische Infrastruktur sondern nur eine Beleuchtung für mein Arbeitszimmer und vielleicht später mal mit der gleichen Hardware für andere Räume in unserer Wohnung.
Gegen etablierte Standards hab ich aber nichts, sofern die das ganze (für meine Zwecke) nicht unnötigt Kompliziert oder wesentlich teurer machen.

» » Welche Erweiterungen sind denkbar oder sinnvoll?
» » Denkbar: Unüberschaubar viele.
» tja, das ist wie die Zielsetzung für eine Entwicklung: darf nix kosten und
» morgen fertig....
Jein. Wenn ich die Platine(n) auf einen reinen Treiber für LED-Stripes und Power-LED-Treiber runterbreche ist der Kreativität für weitere Basteleien kaum grenzen gesetzt.
Die Platine an sich sollte in der Herstellung schon relativ günstig sein, dafür stecke ich ja viel Zeit (Zeit ist auch Geld ;-) ) in die Entwicklung selbiger. Vernünftige LED-Stripes kosten nicht die Welt, ein paar Power-LEDs und die Treiber (5-8€/Stück bei Reichelt) eigentlich auch nicht.

» » Sinnvoll: Aktuell keine. Später eventuell den wechsel des µC
» Genau da stellt sich die Frage nach der Steuerung: Drahtlos oder willst Du
» alles verkabeln?
Ich hätte jetzt erstmal alles verkabelt, das macht auch die Programmierung einfacher ;-) Vielleicht ändert sich die Anforderung irgendwann mal, aber rein per Äpp will ich da nichts steuern - dafür lasse ich mein Wischkästle zu oft irgendwo in der Wohnung liegen :-D
Die Module sollen auch nicht verteilt sein. Alle Module kommen zusammen in ein Gehäuse, zu den LEDs werden dann die Kabel gelegt. Ich will also keine Hue-WLAN-Lampe nachbauen ;-)

» Beleuchtung ist ja nun nicht zeitkritisch - Das betrifft
» dann die Steuerungstechnologie
Master-Slave sollte reichen. Also der µC ist der Master für die LED-Steuerung-Slaves. Ob der Master dann nur via Kippschalter und Inkrementgeber bedient wird oder doch irgendwann mal von ner Äpp oder was anderem ist mir im Moment egal. Vorerst plane ich nur Inkrementgeber und Kippschalter (ja ich mag Kippschalter ;-) ). Ist ja auch später egal, wenn der µC nicht auf der gleichen Platine sitzt wie die LED-Treiber.

» Welche Reaktionsgeschwindigkeiten sind gefordert?
Schön wäre unter einer Sekunde, wenns mal etwas länger dauert ist das auch kein Problem. Ist ja nur eine Zimmerbeleuchtung.

» Oder anders herum: muss es WLAN sein - das ist ja eigentlich für
» Breitbandanwednungen gedacht.
WLAN macht aus meiner Sicht nur Sinn, wenn man die Beleuchtungssteuerung mit anderen Heimautomatisierungssystemen verbinden will oder das ganze per Äpp steuern möchte. Will ich im Moment nicht, könnte aber irgendwann der Fall sein.
Also die Beleuchtungssteuerung; bestehend aus µC, PCA, Teiber-FETs, Power-LED-Treibern, Netzteil, LEDs und Bedinelementen betrachte ich als geschlossenes System, das meine ich hier mit Gesamtsystem. Das WLAN, Bluetooth oder sonstiges wäre dann eine Schnittstelle für die Interaktion mit anderen Systemen.

» » Was will ich von der Platine?
» » Ein Modul das viele LEDs schaltet und flexibel einsetzbar ist.
» Also Spannung "von-bis" und Strom "von-bis"
Eigentlich nur PWM von-bis, entweder direkt via FET für die LED-Stripes oder via LDD (KSQ, bzw. Power-LED-Treiber) für die Power-LEDs. Der Strom geht dann gemäß PWM-Frequenz über die FETs auf die LED-Stripes oder via Power-LED-Treiber auf die Power-LEDs.

» Wenn Du schon über WLAN nachdenkst, warum dann nicht die gesamte
» Kommunikation darüber?
Im Moment brauche ich kein WLAN, falls sich das ändert tausche ich den µC gegen einen der WLAN schon mitbringt (z.B. ESP8266, der hat genügen Rechenkapazität für die Steuerung und WLAN ist schon eingebaut).


» » Welche Probleme und Risiken sehe ich?
» » Der PCA kann nur I2C. I2C ist eigentlich nur für die Kommunikation
» zwischen
» » ICs auf der gleichen Platine gedacht. Hier könnten Probleme auftreten
» wenn
» » ich I2C für die Kommunikation zwischen mehreren Platinen verwende. (Um
» das
» » zu bewerten fehlt mir leider die Erfahrung)
»
» Das wird darauf ankommen, wie die Verbindung physikalisch gesehen
» konzipiert ist (Länge und Aufbau).
Ein paar Zentimeter zwischen den Platinen und noch ein paar Zentimeter auf den Platinen. Ich sehe den I2C nicht als Showstopper aber da ich den Bus anders verwende als wofür er konzipiert wurde ist das ein Projekt-Risiko (zumidnest für einen ITler ;-))

» Wenn du Probleme siehst (dazu zähle ich
» auch die mangelnde Erfahung) - was wären Deine Alternativen?
Ein Bus der für die Kommuniktion zwischen Platinen im gleichen Gehäuse oder sogar für längere Strecken entwickelt wurde (z.B. CAN), das bedeutet aber mehraufwand und vor allem mehr Bauteile die Ausfallen können.
Als ITler dokumentiere ich Risiken, dann bewerte ich diese (i.d.R. nicht alleine) und dann wird entschieden (und dokumentiert) ob das Risiko vertretbar ist oder ob mehr Aufwand betrieben werden muss. Das hängt auch immer etwas vom Projekt ab. Für den einen ist es kein Problem wenn der Kunde mal für ein paar Stunden nicht bestellen, für den anderen ist das der Weltuntergang.
Und mir fällt grad ein, dass ich schon Erfahrungen mit I2C für Platine zu Platine Kommunikation habe. Meine Funksensoren empfängt ein ATMega und der wird vom PI via I2C abgefragt (und noch ein paar Sachen die ich lieber nicht direkt an den PI gehängt habe). Der läuft 24/7 und das recht stabiel. Gelegentlich stürzt der I2C-Bus ab, gefühlt einmal im Jahr. Da habe ich aber einen bestimmten Sensor der auch am I2C-Bus hängt in verdacht.

» Der Super-Gau wären aus meiner
» Sicht gelegentliche EMI-Störungen, die das System zum Hängen oder Absturz
» bringen. Wenn das so alle 3 Tage passiert, kann es ärgerlich sein, die
» Fehlersuche sehr frustrierend.
Ich denke mit dem Risiko kann ich leben. Masterseitig kann ich den Bus auch recht einfach resetten, eventuell überlege ich mir noch was, wie das auch für die Slaves funktioniert (z.B. denen kurz Vcc abdrehen)

» » Damit habe ich auch nicht genügend
» » Erfahrung.
» dann mit einer naheliegenden Lösung anfangen, evtl. einen "Plan B" in der
» Schublade haben
Plan B, Bus-Reset nachrüstbar gestalten.

» » Das wäre jetzt mal meine Betrachtung aus Sicht eines
» Software-Entwicklers.
» » Ich glaube nicht, dass sich das 1:1 von IT-Sicht auf die Elektronik-Ebene
» » übertragen lässt. Sonst wäre das ja auch zu einfach ;-) Aber soweit habe
» » ich das nochmal durchgedacht.
» die grundsätzlichen Probleme sind aber ähnlich. Stellt man einem Entwickler
» (wo auch immer) beliebige Ressourcen zur Verfügung, ist die Gefahr eines
» Wildwuchses sehr groß - das ist wie in der Natur bei Überdüngung. Die
» intelligenten Lösungen entstehen oft dort, wo fähige Entwickler mit
» begrenzten Mitteln am Werk sind, die müssen dann nämlich mehr nachdenken
» und evtl. ungewöhnliche Wege gehen.
Ach wäre das schön. Bei uns hakt es schon daran erstmal genügend fähige Leute zu haben... Mehr sag ich lieber nicht dazu, das wäre dann doch sehr OT...

» » "Da steh' ich nun, ich armer Tor, Und bin so klug als wie zuvor!" ;-)
»
» Na ja, vieles ist ja schon definiert, jetzt stellt sich nur die Frage,
» womit zu beginnen ist - das richtet sich ja vielleicht auch nach der
» Verfügbarkeit von Komponenten - die Planung auf dem Papier kann ja
» beginnen.
Ja, planung ist in Arbeit und für das Prototyping hab ich wohl auch schon was passendes rumliegen.

» Ich kenne mich jetzt in Deinem Metier nicht so aus - aber auch
» dort kann man doch bestimmt auch Systeme simulieren in Bezug auf
» Kommunikationskonflikte etc.
Wenn die Architektur des Gesamtsystems und das Design einzelner Komponeten passt kann man da mit den richtigen Werkzeugen alles simulieren. Bei altlasten wird das dann leider beliebig schwierig, aber das Probelm habe ich bei dem Projekt ja nicht ;-)

Danke und viele Grüße
Bastelix

bigdie(R)

21.10.2020,
12:46

@ bastelix

Pflichenheft, Schaltplan, etc. ;-)

» In meinem Fachgebiet kann ich aufgrund meiner Ausbildung und Erfahrung
» recht gut abschätzen welche Technologie für welches Szenario am
» geeignetsten ist. Mittlerweile sogar welcher Ansatz das zu entscheiden am
» geeignetsten ist. Ist ein Monolith sinnvoller oder sollte man das
» Gesamt-Projekt gleich auf mehrere kleinere, voneinander unabhängige,
» Programme aufteilen. So ein Webshop für wenige 100 Artikel mit 10
» Bestellungen am Tag hat ganz andere Anforderungen als ein Webshop mit
» mehreren 10k Artikeln, 100 oder Mehr Bestellungen pro Stunde und ggf. noch
» ein Filialnetz wo der Kunde in die Filiale liefern lassen, oder gar die in
» der Filiale vorrätigen Artikel reservieren, kann. Damit kenne ich mich
» mittlerweile recht gut aus.
»
» Bei Elektronik kann ich weder auf eine fundierte Ausbildung noch auf
» ernstzunehmende Erfahrung zurückgreifen.
»
Ich hab mir vor Jahren mal eine Platine mit mehreren Step Down Wandlern gebaut in meinem Netzwerkschrank, weil mir die vielen Steckernetzteile auf den Keks gingen. Jetzt läuft eine Planung für einen komplett neuen Schrank und da wird wieder alles einzeln. Wahrscheinlich alles einzelmodule zu Aufrasten auf die Hutschiene. Einfach wegen der Überlegung, das so ein Teil auch mal stirbt. Ich will da auch noch Akkubetrieb über Solar anbinden und alles möglichst Redundant. also z.B. Netzteile 2 fach mit Überwachung, wenn eins Streikt usw. Bei mehreren einzelnen Modulen können auch immer 1 oder 2 im Schrank stehen und die sollten sich dann möglichst über Steckkontakte tauschen lassen. Das muss auch dann funktionieren, wenn ich im Urlaub mit dem Wohnmobil am Nordkap bin und mein Bruder zu Hause ist.

Die neuen Module werde ich auch kaum noch komplett selber basteln. Da gibt es nur eine Platine, für den Hutschienenhalter mit den passenden Anschlusssteckern, einer Sicherung oder auch Polyswitch und evtl noch ein Elko und Entstörkondensator und dann kommt als Step Down ein billiger China Wandler drauf.

Hartwig(R)

21.10.2020,
09:50
(editiert von Hartwig
am 21.10.2020 um 12:17)


@ bastelix

Pflichenheft, Schaltplan, etc. ;-)

»
» Was will ich?
» Ich will eine komplexe Beleuchtungssteuerung bauen. Das ist das
» Gesamtsystem.
muss die auch dann komplex sein, wenn es einfach geht ??? - ist "komplex" eine entscheidende Zielsetzung - scnr ;-)

Und es wird nur gesteuert, keine Regelung basierend auf photometrischen oder gar physiologischen Daten, z.B. von Deiner Smartwatch? ;-)
»
» Welche Komponenten benötigt die Beleuchtungssteuerung (Gesamtsystem)?
» * Versorgung 12V (Netzteil)
» * Versorgung 5V (Spannungswandler 12V/5V)
» * LED-Stripes, Power-LED
» * LED-Steuerung (PCA)
» * µC zum Ausführen der Beleuchtungsprogramme und Verarbeiten der
» Benutzereingaben
» * RTC zum steuern der Beleuchtungsprogramme abhängig von der Tageszeit
» * Bedienelemente zum auswählen des Beleuchtungsprogramms
» * Bedienelemente zum stellen der Uhrzeit der RTC
Das sind ja bereits Lösungen, ich meinte eher die Funktionalität und typische Optionen
Stromversorgung zentral/dezentral, Stromausfallverhalten, Spannung (12V, 24V, 36V etc oder gar gemischt, je nach LED-konfiguration?)
fertige Markenprodukte (etablierte Standards und schneller Ersatz) oder selbst gebaut?
»
» Welche Erweiterungen sind denkbar oder sinnvoll?
» Unter dem Aspekt, dass ich die Platine als Open-Hardware veröffentlichen
» möchte (in der Hoffnung, dass sie auch jemand anders brauchen kann)

» Denkbar: Unüberschaubar viele.
tja, das ist wie die Zielsetzung für eine Entwicklung: darf nix kosten und morgen fertig....

» Sinnvoll: Aktuell keine. Später eventuell den wechsel des µC von einem
» ATMega auf etwas WLAN-Fähiges (z.B. ESP) oder einen PI, je nach weiterer
» Evolution meines Setups.

Genau da stellt sich die Frage nach der Steuerung: Drahtlos oder willst Du alles verkabeln? Beleuchtung ist ja nun nicht zeitkritisch - Das betrifft dann die Steuerungstechnologie: Bandbreite, Dialogfähigkeit (min. Quittierung von Übertragungen ist eher Standard), Struktur (müssen die Module untereinander kommunizieren? Welche Reaktionsgeschwindigkeiten sind gefordert? Oder anders herum: muss es WLAN sein - das ist ja eigentlich für Breitbandanwednungen gedacht. Schmalband (damit ist jetzt nicht BT gemeine!) ist physikalisch gesehen besser, (Störsicherheit und Reichweite) - auch was Stromverbrauch betrifft. Ich finde Wlan daher zwar naheliegend, aber nicht zwangsläufig optimal.
»
» Was will ich von der Platine?
» Ein Modul das viele LEDs schaltet und flexibel einsetzbar ist.
Also Spannung "von-bis" und Strom "von-bis"
»
» Was will ich nicht von der Platine?
» Sie soll nur LEDs schalten, keine Motoren oder Halogenlampen oder was einem
» sonst noch einfallen könnte.
»
» So gesehen wäre es Sinnvoll die Platine als eine Komponente im Gesamtsystem
» zu betrachten und auf die eine Funktionalität zu begrenzen. Also diese
» Platine soll nur die LEDs schalten und über eine Schnittstelle (I2C) mit
» anderen Modulen sprechen.
» Damit wird auf der Platine nur der PCA und die FETs verbaut. Ein paar
» Ausgänge vom PCA kann man via Lötjumber direkt auf die Ausgänge umleiten um
» damit noch eine zweite Platine mit LDDs versorgt werden kann ohne einen
» weiteren PCA zu benötigen. Die Schnittstelle für das Modul ist dann der
» I2C-Bus den der PCA direkt unterstützt.
Wenn Du schon über WLAN nachdenkst, warum dann nicht die gesamte Kommunikation darüber?
»
» Welche Probleme und Risiken sehe ich?
» Der PCA kann nur I2C. I2C ist eigentlich nur für die Kommunikation zwischen
» ICs auf der gleichen Platine gedacht. Hier könnten Probleme auftreten wenn
» ich I2C für die Kommunikation zwischen mehreren Platinen verwende. (Um das
» zu bewerten fehlt mir leider die Erfahrung)

Das wird darauf ankommen, wie die Verbindung physikalisch gesehen konzipiert ist (Länge und Aufbau). Wenn du Probleme siehst (dazu zähle ich auch die mangelnde Erfahung) - was wären Deine Alternativen?
Klar, alles über LAN (TCP/IP) wäre aufwändig. Aber wenn Du schon über WLAN nachdenkst - bei einem Verteilten System wären auch z.B. die galvanische Trennung (LAN) und andere Übertragungssicherheiten von Vorteil. All das müßtest Du bei I2C wohl selbst integrieren. Der Super-Gau wären aus meiner Sicht gelegentliche EMI-Störungen, die das System zum Hängen oder Absturz bringen. Wenn das so alle 3 Tage passiert, kann es ärgerlich sein, die Fehlersuche sehr frustrierend.
» Ein Bus der für die Kommunikation zwischen Platinen oder gar für längere
» Leitungen ausgelegt ist benötigt zusätzliche Hardware und macht das
» Gesamtsystem wieder komplexer.
was es ja sein soll, siehe oben :-))
» Damit habe ich auch nicht genügend
» Erfahrung.
dann mit einer naheliegenden Lösung anfangen, evtl. einen "Plan B" in der Schublade haben
»
» Das wäre jetzt mal meine Betrachtung aus Sicht eines Software-Entwicklers.
» Ich glaube nicht, dass sich das 1:1 von IT-Sicht auf die Elektronik-Ebene
» übertragen lässt. Sonst wäre das ja auch zu einfach ;-) Aber soweit habe
» ich das nochmal durchgedacht.

die grundsätzlichen Probleme sind aber ähnlich. Stellt man einem Entwickler (wo auch immer) beliebige Ressourcen zur Verfügung, ist die Gefahr eines Wildwuchses sehr groß - das ist wie in der Natur bei Überdüngung. Die intelligenten Lösungen entstehen oft dort, wo fähige Entwickler mit begrenzten Mitteln am Werk sind, die müssen dann nämlich mehr nachdenken und evtl. ungewöhnliche Wege gehen.
»
» "Da steh' ich nun, ich armer Tor, Und bin so klug als wie zuvor!" ;-)

Na ja, vieles ist ja schon definiert, jetzt stellt sich nur die Frage, womit zu beginnen ist - das richtet sich ja vielleicht auch nach der Verfügbarkeit von Komponenten - die Planung auf dem Papier kann ja beginnen. Ich kenne mich jetzt in Deinem Metier nicht so aus - aber auch dort kann man doch bestimmt auch Systeme simulieren in Bezug auf Kommunikationskonflikte etc.
Erste Versuche mit auch nur bedingt geeigneten billigen chinesischen Komponenten (Modulen) zu machen, wäre evtl. auch kein Fehler, dann erkennt man, was ,man besser machen kann und ob das Grundkonzept ok ist und wo mögliche Schwachstellen sind. Auch in der Industrie stehen am Anfang von Eigenentwicklungen meistens Aufbauten mit Fremdkomponenten oder zumindest tiefgehende Erfahrungen damit.
Grüße
Hartwig

bastelix(R)

18.10.2020,
01:54

@ Hartwig

Pflichenheft, Schaltplan, etc. ;-)

» technisch ist das alles bestimmt machbar, und jede (mögliche)
» Zusatzfunktion - auch wenn sie (noch nicht) genutzt ist, kann ihre Tücken
» haben. Da kommst Du aber mit einer technischen Betrachtung wahrscheinlich
» nicht weiter. Entscheidend ist Deine Anwendung. Im Beispiel mit Deinen
» Zahlungsdiensten ist es ja eigentlich klar, Das sind real existierende
» Anforderungen, diese Erweiterungen sind sinnvoll und wahrscheinlich
» irgendwann nötig, möglicherweise hat man umgekehrt deren Implementierung
» für den Anfang weggelassen.
In meinem Fachgebiet kann ich aufgrund meiner Ausbildung und Erfahrung recht gut abschätzen welche Technologie für welches Szenario am geeignetsten ist. Mittlerweile sogar welcher Ansatz das zu entscheiden am geeignetsten ist. Ist ein Monolith sinnvoller oder sollte man das Gesamt-Projekt gleich auf mehrere kleinere, voneinander unabhängige, Programme aufteilen. So ein Webshop für wenige 100 Artikel mit 10 Bestellungen am Tag hat ganz andere Anforderungen als ein Webshop mit mehreren 10k Artikeln, 100 oder Mehr Bestellungen pro Stunde und ggf. noch ein Filialnetz wo der Kunde in die Filiale liefern lassen, oder gar die in der Filiale vorrätigen Artikel reservieren, kann. Damit kenne ich mich mittlerweile recht gut aus.

Bei Elektronik kann ich weder auf eine fundierte Ausbildung noch auf ernstzunehmende Erfahrung zurückgreifen.

» Betrachte Dein Projekt mit dem Licht ebenfalls so:
Ok, dann versuch ich das mal. Einschränkungen meiner Layout-Software, die max. Platinengröße, etc. gelten weiterhin, werde ich aber dabei nicht explizit nennen wenn sie nur unwesentlich für die Betrachtung sind.

Was will ich?
Ich will eine komplexe Beleuchtungssteuerung bauen. Das ist das Gesamtsystem.

Welche Komponenten benötigt die Beleuchtungssteuerung (Gesamtsystem)?
* Versorgung 12V (Netzteil)
* Versorgung 5V (Spannungswandler 12V/5V)
* LED-Stripes, Power-LED
* LED-Steuerung (PCA)
* µC zum Ausführen der Beleuchtungsprogramme und Verarbeiten der Benutzereingaben
* RTC zum steuern der Beleuchtungsprogramme abhängig von der Tageszeit
* Bedienelemente zum auswählen des Beleuchtungsprogramms
* Bedienelemente zum stellen der Uhrzeit der RTC

Welche Erweiterungen sind denkbar oder sinnvoll?
Unter dem Aspekt, dass ich die Platine als Open-Hardware veröffentlichen möchte (in der Hoffnung, dass sie auch jemand anders brauchen kann)
Denkbar: Unüberschaubar viele.
Sinnvoll: Aktuell keine. Später eventuell den wechsel des µC von einem ATMega auf etwas WLAN-Fähiges (z.B. ESP) oder einen PI, je nach weiterer Evolution meines Setups.

Was will ich von der Platine?
Ein Modul das viele LEDs schaltet und flexibel einsetzbar ist.

Was will ich nicht von der Platine?
Sie soll nur LEDs schalten, keine Motoren oder Halogenlampen oder was einem sonst noch einfallen könnte.

So gesehen wäre es Sinnvoll die Platine als eine Komponente im Gesamtsystem zu betrachten und auf die eine Funktionalität zu begrenzen. Also diese Platine soll nur die LEDs schalten und über eine Schnittstelle (I2C) mit anderen Modulen sprechen.
Damit wird auf der Platine nur der PCA und die FETs verbaut. Ein paar Ausgänge vom PCA kann man via Lötjumber direkt auf die Ausgänge umleiten um damit noch eine zweite Platine mit LDDs versorgt werden kann ohne einen weiteren PCA zu benötigen. Die Schnittstelle für das Modul ist dann der I2C-Bus den der PCA direkt unterstützt.

Welche Probleme und Risiken sehe ich?
Der PCA kann nur I2C. I2C ist eigentlich nur für die Kommunikation zwischen ICs auf der gleichen Platine gedacht. Hier könnten Probleme auftreten wenn ich I2C für die Kommunikation zwischen mehreren Platinen verwende. (Um das zu bewerten fehlt mir leider die Erfahrung)
Ein Bus der für die Kommunikation zwischen Platinen oder gar für längere Leitungen ausgelegt ist benötigt zusätzliche Hardware und macht das Gesamtsystem wieder komplexer. Damit habe ich auch nicht genügend Erfahrung.

Das wäre jetzt mal meine Betrachtung aus Sicht eines Software-Entwicklers. Ich glaube nicht, dass sich das 1:1 von IT-Sicht auf die Elektronik-Ebene übertragen lässt. Sonst wäre das ja auch zu einfach ;-) Aber soweit habe ich das nochmal durchgedacht.

"Da steh' ich nun, ich armer Tor, Und bin so klug als wie zuvor!" ;-)

Hartwig(R)

17.10.2020,
12:13

@ bastelix

Pflichenheft, Schaltplan, etc. ;-)

» Ich hab nochmal etwas nachgedacht.

»
» Ich weiß jetzt nur nicht ob das in die richtige Richtung geht oder das
» ganze doch eher noch komplizierter macht.
technisch ist das alles bestimmt machbar, und jede (mögliche) Zusatzfunktion - auch wenn sie (noch nicht) genutzt ist, kann ihre Tücken haben. Da kommst Du aber mit einer technischen Betrachtung wahrscheinlich nicht weiter. Entscheidend ist Deine Anwendung. Im Beispiel mit Deinen Zahlungsdiensten ist es ja eigentlich klar, Das sind real existierende Anforderungen, diese Erweiterungen sind sinnvoll und wahrscheinlich irgendwann nötig, möglicherweise hat man umgekehrt deren Implementierung für den Anfang weggelassen. Betrachte Dein Projekt mit dem Licht ebenfalls so: Was wäre wirklich die nächste sinnvolle Erweiterung (automatische Optimierung des Lichtes durch ebenfalls automatische Erkennung Deiner Ermüdung?)? Planst Du zwingend einen Wechsel der Plattform? Wenn nichts dergleichen in Sicht ist, würde ich auch keine Vorkehrungen für "ungelegte Eier" treffen.
Grüße
Hartwig

bastelix(R)

17.10.2020,
00:01

@ Hartwig

Pflichenheft, Schaltplan, etc. ;-)

Ich hab nochmal etwas nachgedacht.

Eigentlich könnte ich auch den µC und den 5V-Regler von der Platine werfen. Dann hätte ich eine Platine mit dem PCA und den FETs mit denen ich direkt die LED-Stripes ansteuern kann. Einen Teil der Ausgängen vom PCA könnte ich auch zusätzlich auf Verbinder legen (z.B. Pfostenverbinder für Sandwicht-Platinen) und es ist egal ob der µC ein Lochraster-Arduino, ein gekaufter Arduino oder irgendwas anderes (Raspberry PI, etc.) ist. Dazu noch eine Platine die nur LDDs und entsprechende Verbinder verbaut hat.

Ich weiß jetzt nur nicht ob das in die richtige Richtung geht oder das ganze doch eher noch komplizierter macht.

bastelix(R)

16.10.2020,
23:22

@ matzi682015

Pflichenheft, Schaltplan, etc. ;-)

» It is not a bug, it is a feature :-D
Das ist dann die Königsdisziplin :-D

matzi682015(R)

E-Mail

Aachen,
16.10.2020,
02:57

@ bastelix

Pflichenheft, Schaltplan, etc. ;-)

» » Etwas drastisch gesagt: wenn dieser Thread so weiter fortgesetzt wird,
» ist
» » Dein Projekt schnell tot.
» Naja, so viel tut sich hier ja grad nicht :-D
»
» » Du sagst ja selbst:
» » "Sag das nicht, ich neige dazu viel zu viele optionale Features in sowas
» » einzubauen"
» Ja, mein Hang zum Perfektionismus und zu zu vielen Features ist manchmal
» echt ein Problem.
»
It is not a bug, it is a feature :-D

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