RasPi 3B+, altes Laptop-Display & LED-Strips

  • Ich würde wegen dieses Projekts gern um Rat bitten:


    Ich habe einen Raspi 3B+, eine (noch nicht näher definierte) Anzahl WS2801 RGB LED auf dem Streifen und das Display eines alten Laptop. Die würde ich gern mit so wenig Netzteilen wie möglich versorgen, um z.B. Platz und Kabel zu sparen.


    Der Raspi braucht 5,1V und bis zu 2,5A, die LED 5V und 2A den Meter und das Display 12V und bis zu 2,25A.


    Die "einfachste", aber wohl uneleganteste Lösung wäre, für jede Komponente separate Netzteile zu nutzen. Die liegen im Prinzip auch vor. "Im Prinzip" deshalb, weil ich den Bedarf der LED mangels konkreter Ausplanung noch nicht kenne. Ich kalkuliere aber mit <=1m, was 2A entspräche und damit mit einem einfachen USB-"Ladeteil" zu machen wäre. Für den Raspi war das offizielle Netzteil damals im Bundle; das Display hat ein Netzteil mit den genannten Daten. Und die Holzhammerlösung wäre dann wohl eine Dreifach-Schukosteckerleiste. :)


    Aber das geht bestimmt eleganter, denke ich. :)


    Und daher überlege ich, ob ich die Anzahl der Netzteile reduzieren kann. Ich habe auch Schaltnetzteile gefunden (z.B. MeanWell RD-65A), die sowohl 5V als auch 12V ausgeben. Damit könnte ich wohl Display und LED gleichzeitig versorgen. Die Frage ist, ob ich den Raspi mit daran hängen kann, wenn das Netzteil für die LED 5V ausgibt. Oder ob ich die LED mit dranhängen kann, wenn es für den Raspi auf 5,1V gestellt ist (der 5V Kanal ist in Teilen Variabel).


    Oder gibt es (sinnvolle) Möglichkeiten, die 5,1V Spannung aus dem Netzteil einerseits in den Raspi zu jagen, andererseits die LED parallel zu schalten, aber auf 5V runterzuregeln? Und wäre das besser?


    Hat vielleicht schon jemand Erfahrung mit einem derartigen Aufbau?


    Ich würde mich als recht blutigen Anfänger in Sachen Elektronik betrachten (siehe auch hier im Vorstellungsthread). Bin aber gewillt zu lernen und für jeden Tip in der Richtung dankbar. :)

  • Soweit ich weiß, betrifft diese 5.1V Geschichte nur den Raspi 4.

    Für den 3B+ sollten stabile 5V völlig ausreichend sein. ;)


    Deine Lösung mit dem 12V/5V Netzteil würde ich ebenfalls wählen. Da kannst du die LED + den Raspi an einem 5V Anschluss betreiben. Eine gemeinsame Masse ist sogar von Vorteil, andernfall könnten Störungen im Betrieb der LED auftreten.

  • Huh, das ging schnell! Danke!


    Ich gestehe, dass ich die 5.1V Geschichte nicht explizit für den 3B+ nachgeprüft habe. Ich nahm an, dass sie sich ähnlich wie beim 4er verhält, weil auch das offizielle Netzteil für den Raspi 3 eben 5,1V ausgibt. :)

  • Laut offizieller Dokumentation kommt es zu einer "Low Voltage" Warnung wenn die Spannung im Betrieb unter 4.63 V (+/- 5%) fällt. Das sollte bei einem guten und leistungstarken Netzteil eigentlich eh nicht passieren. ;)

  • Alles was mit 5V spezifiziert ist sollte auch kein Problem mit +/- 0,1V Abweichung haben. Daher für LED und Raspi durchaus das gleiche Netzteil benutzen.

    ABER: Die LED können beim schnellen Ein- und Ausschalten große Stromspitzen erzeugen, die nach Ohmschen Gesetz und nicht unendlich niedrigem Zuleitungswiderstand zu Spannungsschwankungen führen können.

    Daher: In die Zuleitung zum Raspi eine Drossel und direkt am Raspi einen großen Kondensator an die Versorgungsleitung anschliessen. Dies verhindert ein ungebremstes Absinken der Versorgung am Raspi, wenn auch nur für Millisekunden.

    Solche und ähnliche Vorsichtsmassnahmen haben bei mir schon einige unerklärliche Phänomene eliminiert. Kostet nicht viel und schadet nicht.

  • In die Zuleitung zum Raspi eine Drossel und direkt am Raspi einen großen Kondensator an die Versorgungsleitung anschliessen. Dies verhindert ein ungebremstes Absinken der Versorgung am Raspi, wenn auch nur für Millisekunden.

    Okay, ich habe verstanden, dass ich keine Schwankungen will. Die Drossel soll vor Überspannung schützen und der Kondensator (Elektrolytkondensator / ElKo, oder?) soll kurzzeitige Unterspannungen kompensieren. Zumindest letzteres habe ich mir neulich in anderer Sache angelesen und glaube, eine Idee dazu zu haben. Ich meine, das wäre auf elektronik-kompendium.de gewesen; finde aber den Link nicht wieder. /o\


    Ist "Stützkondensator" hier der Suchbegriff, mit dem ich weiter lesen sollte? Und kannst Du mir vielleicht ein Such-Stichwort (oder einen Link) empfehlen, wie ich mir zur Drossel ein besseres Bild machen kann?


    Meine Elektronik-Kenntnisse enden bisher leider kurz hinter "kann Glühbirnen wechseln". :-/

  • 1. Von wie vielen LED pro Meter reden wird?

    2. Vergiss das Laptop Display, das lässt sich mit dem PI nit so ohne weiteres ansteuern.

    Denn es fehlt der genau dazu passende Kontroller, der auf der Platine des Laptops sitzt.


    3. PI ab 3B brauchen IMMER ein 5.1V Netzteil!


    Ich würde da entweder mit einem großen im Bereich von 5V einstellbaren Netzteil nehmen oder mit 2 Netzteilen arbeiten.

    Denn das PI Netzteil des 3B mit 5,1V und 2,5A wird nicht reichen!

    Da der PI schon alleine für sich über 1A Strom braucht.

    Wenn ich z.B. rechne, 30 LED pro Meter und pro LED 70mA, sind dass 2.1 A.

    Das wird dann sehr grenzwertig!

    Außerdem könnte für den LED Strip ein Levelshifter von Nöten sein.

    Außer es ist ein Strip, der wirklich mit dem 3.3V Signalpegel des PI GPIO klar kommt.

  • ........

    3. PI ab 3B brauchen IMMER ein 5.1V Netzteil!

    .......

    Komisch, ich habe da schon mehrere RPi 2 / 3 / 3B+ mit einem normalen 5V Netzteil am Laufen gehabt und bislang ist noch keiner implodiert :D


    Mal ganz im Ernst....ein Mean-Well RD 65 A sollte locker dafür ausgelegt sein, einen RPi 3B+ und geschätzt 60 LED über die 5V Schiene zu betreiben.


    Daß für das Laptop-Display ein zusätzlicher Controller benötigt und betrieben werden muss, ist klar. Allerdings sollte Dieser das Netzteil über die 12V Leitung auch nicht ausreizen. Da ist noch genug Luft nach oben bei einem max. 12V Current i.H.v. 3A

  • Thomas H wir reden von einer "noch nicht näher definierten Anzahl WS2801 LED". Grob über den Daumen gepeilt vermutlich irgendwas zwischen einem halben Meter und einem Meter. Natürlich werde ich, wenn die Anzahl feststeht, die genaue Leistung berechnen und dann ein entsprechendes Netzteil verwenden. Dass ich die LED wohl nicht direkt über den Pi mit Strom versorgen können werde, ist mir auch klar. Deshalb ist ja meine "Null-Hypothese" auch: "Ich verwende drei Netzteile" und nicht "Ich jage das alles durch meinen Pi". Siehe oben.


    Auch das Display ist kein Problem. Das funktioniert. :)


    Vielen Dank aber für den Hinweis auf die Signalkommunikation zwischen Pi und LEDs. Ausgehend von diesem Tutorial läuft das aber über SPI. Ich sehe da im Moment keine Problemquelle. Übersehe ich etwas?


    Unabhängig davon:

    Der aktuelle Stand ist:

    • das Display ist kein Problem
    • Raspi und LED an derselben Stromquelle zu betreiben ist prinzipiell keine schlechte Idee
    • 5.1V wären für den Raspi vermutlich besser, 5V könnten aber auch
      funktionieren. Umgekehrt könnten die LED durchaus auch 5.1V vertragen können, wenn sie auf 5V spezifiziert sind.
    • ich sollte den Raspi dann aber wegen möglicher Spannungsspitzen bei LED-Wechseln mit Drossel und Kondensator absichern – Wie genau? Ich wäre für Links zu Tutorials und/oder "Handbüchern" dankbar!


    Echt nett von Euch, dass Ihr mir so unter die Arme greift! Danke! :)

  • Komisch, ich habe da schon mehrere RPi 2 / 3 / 3B+ mit einem normalen 5V Netzteil am Laufen gehabt und bislang ist noch keiner implodiert :D


    Mal ganz im Ernst....ein Mean-Well RD 65 A sollte locker dafür ausgelegt sein, einen RPi 3B+ und geschätzt 60 LED über die 5V Schiene zu betreiben.


    Daß für das Laptop-Display ein zusätzlicher Controller benötigt und betrieben werden muss, ist klar. Allerdings sollte Dieser das Netzteil über die 12V Leitung auch nicht ausreizen. Da ist noch genug Luft nach oben bei einem max. 12V Current i.H.v. 3A

    Da hast Glück gehabt mit den 5V Netzteilen, dann waren das recht gute!

    Normalerweise bieten da die meisten Billigheimer nur 4,9V oder weniger Volt, das reicht dann vielleicht im Leerlauf, unter Last erscheint dann der Blitz.

    Das RD 65A geht, da der 5V Bereich eingestellt werden kann.

    Das ist so ein ähnliches Netzteil, was ich meinte mit "Einstellbare 5V Spannung".

    Aber da er ja so gut wie alles eh schon geplant hat, muss er halt nur noch schauen, was er an Strom braucht und welches Netzteil.

  • Laut offizieller Dokumentation kommt es zu einer "Low Voltage" Warnung wenn die Spannung im Betrieb unter 4.63 V (+/- 5%) fällt. Das sollte bei einem guten und leistungstarken Netzteil eigentlich eh nicht passieren.

    das beste Netzteil nutzt aber nichts wenn an der USB power Buchse eingespeist wird, das war schon beim PI2 so und wenn an ab PI2 reichlich an den 4 USB Ports gesaugt wird dann ist der Spannungsabfall an zu dünnen USB Kabeln entscheidend.

    Zentris hatte da mal was vermessen!

    Ferner wurde das "Problem verschärft als die PI stärker wurden und selber mit mehr Kernen auch mehr Strom zogen, ein anderer User hat nachgemessen das schon ab USB power Buchse 0,6V hängenbleiben, also Kabel und Buchse lassen die Spannung die im PI ankommen schon unter die Grenze sinken!


    USB ist ohne weitere Spezifikation +-5% geplant, nun rechnet mal 5V -5% und man erkennt sofort wo die Spannung IM PI landet, auch deswegen diese Krücke mit den 5,1V Netzteil zum kaschieren der Designschwächen. OK für den microUSB anschluß kann die Fondation ja nichts, der war mal sinnvoll, ab PI1 und das konnte fast jedes USB Netzteil liefern es war ja nur für Maus und Tastatur vorgesehen! Schon ein wlan USB Stick brachte den PI zum abstürzen, das konnte am USB mit einem 1000µF/6,3V verhidert werden, ich habe etliche PI1 umgebaut, aber ab da PI2 war nichts mehr für 2,5A ausgelegt, deswegen auch neu der Schwenk ab PI4 zu USB-C

    Wer aber an der GPIO Leiste einspeist verkennt das er die Schutzbeschaltung an der Powerbuchse umgeht und ferner die Pins überlastet, denn diese ehemaligen IDE Pins sind pro Kontakt üblicherweise nur für maximal 1A gut, auch deswegen ist +5V und GND mehrfach vorhanden um den Strom auf mehr Steckkontakte aufzuteilen, gleichwohl kennt NIEMAND ausser der PCB Hersteller und der Besteller die Leiterbahnbreite und die Kupferschichtdicke, also können auch da zuviel Ampere die Leiterbahnen killen! ;)

    Alles was mit 5V spezifiziert ist sollte auch kein Problem mit +/- 0,1V Abweichung haben.

    ah ein schlauer Satz und was soll das für den realen PI mit realen Belastungen bedeuten? :conf:


    manche Antworten sind nicht falsch, helfen aber kein bischen, zumal in diesen beiden Kommentaren nicht mal unterschieden wird wo die Speisung vom PI herkommt :shy:


    Das Wort Versorgung kann alles und nichts bedeuten und jeder der diese beiden Kommentare liest weis kein bischen mehr und kann USB Buchse oder GPIO Pins denken! :wallbash:

    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)

    Edited once, last by jar ().

  • jar Ich denke, dass jedem klar sein sollte, dass man an den USB Anschlüssen eines Pi keine Tischkreissäge betreiben sollte. :-/


    Es geht hier im Thread wohl eher um die grundlegende Art der Energieversorgung für das angepeilte Projekt und nicht um eine Generalabrechnung der Gegebenheiten des Pi.


    Man kann aber wohl nicht abstreiten, dass das beschriebene Kombinetzteil, leistungtechnisch, für den Volllastbetrieb des Raspberry Pi 3B+ genügen sollte.

    MfG Stefan

    Edited once, last by stp ().

  • Ich denke, dass jedem klar sein sollte, dass man an den USB Anschlüssen eines Pi keine Tischkreissäge betreiben sollte.

    du denkst leider falsch,

    nach 8 Jahren PI und mit jede Menge Leseerfahrung hier wer was wie wo anschliesst gehe ich auf dein sehr dünnes Brett nicht mehr! :fies:


    Erst wird der PI am GPIO abgefackelt und dann wird sich beschwert was Händler doch für einen Mist liefern!

    Oder andere glauben das ein USB Kabel immer noch Kupfer enthält wenn die Isolierung nur dick genug ist, beides stimmt aber nicht!

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  • jar Ich habe in der Tat nicht spezifiziert, ob ich die Versorgung am GPIO oder am USB anschließen will. Ich tendierte immer zum letzteren und habe mich dank Deines Hinweises auf die Schutzschaltung nun dafür entschieden. Danke für den Hinweis!


    Den Kommentar von hajos118 hinsichtlich der Toleranz bei Spannungen hatte ich allerdings so interpretiert, dass er sich auf die LED bezog. Also dass ich die Spannung für den Raspi auf 5,1V einstellen sollte und die eigentlich für 5V ausgelegten LED das mitmachen könnten. Oder sollte ich mich doch nach einer Möglichkeit umsehen, die 5,1V noch einmal auf 5V herunterzuregeln? Oder doch ein eigenes Netzteil für die LED?


    In Sachen "Drossel" und "Kondensator", um den Raspi vor Spannungsspitzen durch LED-Gebrauch zu schützen, bin ich leider auch noch nicht weiter. Für ein paar konkretere Suchstichworte und/oder Links zu dem Thema wäre ich sehr dankbar. :)

  • Der PI ist nun mal eine Krücke, was die Stromversorgung angeht.

    Da eine Micro USB oder C-Buchse zu nehmen ist eine Design Schwäche.

    Vor allem, weil eine Micro USB Buchse gar nicht auf die Strombelastung des PI ausgelegt ist!

    Des weiteren, da er da keinerlei Aufbereitung der Spannung hat.

    Ein PI lebt genau von dem was aus dem Netzteil kommt.

    Deswegen ist das Netzteil beim PI extrem wichtig.

    Mit einem kleinen Netzteil Onboard und einer Hohlstecker Buchse, wäre da viel gewonnen.

    Andere Kleincomputer , ebenfalls im PI Format, haben so etwas.

    Da kann man ein normales Steckernetzteil von 5,5-13V anschließen und gut.

    Dafür gibt es ein paar Futures weniger, wie die Camera Direkt Schnittstelle.

    Der PI ist ein Bastelrechner, mehr nicht.

  • Oder sollte ich mich doch nach einer Möglichkeit umsehen, die 5,1V noch einmal auf 5V herunterzuregeln? Oder doch ein eigenes Netzteil für die LED?

    1. Wer an der offiziellen USB Powerbuchse einspeist nutzt erst mal die PI Schutzschaltung!

    2. Wenn der PI richtig arbeiten muss und alle Kerne richtig Strom ziehen bei hoher Taktfrequenz und zusätzlich noch alle USB-A Ports belegt sind, der kann an der micro USB Power Buchse bis zu 0,6V verlieren.

    2a. damit wäre es dann egal ob man mit 5V oder 5,1V einspeist.

    Man kann also an einem externen Netzteil auch locker 5,8V einstellen und am PI würden immer noch 5,2V ankommen.

    2b. ABER wenn der PI dann nicht mehr viel arbeiten muss und Arbeitspausen hat, das OS oder die Config wechselt oder der PI wegen Temperatur runtertaktet und noch einige USB Verbraucher gezogen werden an den USB-A Ports dann hat man nicht mehr die Spannungsverluste von 0,6V und somit schlagen dann die eingestellten 5,8V zu! was zuviel ist!


    Also ist Spannung hochdrehen riskant!


    Wer zusätzlich noch ein mieses USB Kabel aus einem miesen Netzteil für die Power benutzt welches nicht schnell und gut ausregelt, z.B. Handyladegeräte die durchaus mehr Spannung rausgeben kann eben auch den PI riskieren!


    Es gibt also jede Menge mögliche Stolpersteine die im Ganzen NICHT von jeden gesehen werden und viele Neuankömmlinge hier sind halt Anfänger die ohne Kenntnis vom PI und dessen Problemchen erst spät hier erscheinen und oft auch keine ausgebildeten Elektroniker sind.


    So ein Ambilight ist schon mal ein ambitioniertes Projekt welches eine Menge Problemchen haben kann und jede Menge Stolpersteine um viel Geld zu vernichten ohne Erfolg.


    Mit tuts halt um jeden getöteten PI leid, dem gut verdienen Hobbybastler jucken evt. 100€ +- nicht, aber den Schüler der sich das Geld zusammensparte schon, trotzdem ist jede unnötig geschrottete Elektronik für die Ersatz beschafft wird ein Resourcenproblem was die Umwelt und damit unsere Welt unnötig belastet, besonders die Kinder die unsere Welt übernehmen. Zu viele Kinderlose leben heute leider nach dem Motto, nach mir die Sinnflut.

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  • ixi was denn genau?


    ich kann mit dem Smilie nichts anfangen, ja Technik verwirrt wie manche Menschen!


    Erkläre mir was sinnvoll ist an "rolling coal"?

    https://de.wikipedia.org/wiki/Rolling_Coal


    Erkläre mir was an 300km/h (Porsche/Ferrari/Lambo) oder 400km/h(Bugatti) PKWs sinnvoll ist die man fast nirgendwo mehr fahren kann, die ihren Tank in 12 Minuten leerschlürfen.


    Klar einigen macht das Spass die haben also offensichtlich das Geld während andere in tiefster Armut leben.

    Nun könnte ja das Argument kommen, mit jedem getötetm PI wo ein neuer PI gekauft werden muss sichert man Arbeit in China oder sonstwo, auch ein Argument wie bei Billigklamotten oder Billigkakao.


    Ich kenne auch nicht die Lösung, wie mans macht ist eh immer falsch und machen wir es nicht machts ein Anderer, also Waffen produzieren und verkaufen, irgendwas ist ja immer.

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