Alimentando 9216 leds @5V, @24V con convertidores

Estoy luchando con una pregunta sobre la fuente de alimentación. Me gustaría encender y controlar 9216 LED, tiras de 144 LED/metro (WWA SK6812, como el tipo RGB). Estos se alimentan a 5V y consumen 43,2 vatios por metro como máximo (cuando los tres LED están encendidos)

En este momento tengo dos soluciones para resolver esto, pero no estoy seguro de si están bien. Mis preocupaciones son las siguientes:

  • No quiero arriesgar mi vida. Habrá mucha corriente en los cables y quiero saber qué esperar si me electrocuto y, por lo tanto, equiparme con el equipo adecuado para evitar cualquier accidente. O tal vez soy demasiado cuidadoso y no entendí bien mis viejos cursos de física :).
  • Me preocupa la calefacción por cable. ¿Qué tipo de cable debo usar para los dos escenarios diferentes si uno o ambos son correctos?
  • ¿Debo necesitar cables blindados para evitar la corrupción de datos debido a que el cable de alimentación pasa cerca del de datos?
  • Si las longitudes de los cables son demasiado grandes, ¿puedo estar viendo caídas de voltaje?

Encontrará adjuntos los esquemas de las dos soluciones que se me ocurrieron. Realmente no soy un experto en este tema y no quiero cometer ningún error. Espero que esté bien hacer una pregunta que probablemente no sea tan complicada. Si tiene una solución más simple para esto, ¡no dude en compartirla! :)

¡Salud!

Circuito alimentado con 5v

Circuito alimentado con 24v

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mejoras después de la respuesta de Phil G

Muchas gracias Phil G, realmente aprecio tu ayuda, y esto me ha ayudado MUCHO.

Ayer repensé el diseño de esta fuente de alimentación. En base a lo que estabas diciendo sobre los problemas que podrían ocurrir al conectar las tiras en cadena, realicé un cálculo para las fuentes de alimentación de 5v que alimentan las tiras en paralelo.

El proyecto ha cambiado un poco y opté por usar 30m de 60 led/m en su lugar. Estas tiras de led consumen 18w por metro. Necesito 4 metros entre las fuentes de alimentación y la tira más lejana.

No me siento cómodo con AWG ya que estoy en Francia, así que encontré esta fórmula que funciona para bajo voltaje:

S = 0,017 x L x I / PT

S = sección del cable (en mm2) L = longitud del cable (ida y vuelta, en metros) I = intensidad (en amperios) PT = caída de tensión aceptable (en voltios)

Entonces, para 5 voltios, cada una de las líneas lleva 18w / 5v = 3.6AI quiero perder un máximo de 2.5% del voltaje. Esto da 5 x 0.025 = 0.125V Para cada línea de alimentación: S = 0.017 x (4m x 2) x 3.6A / 0.125V =~ 3,9mm2

Esto no es posible ya que los cables serían demasiado caros y difícilmente manejables. Además, quiero mantener las cosas livianas para poder reutilizar el equipo. Las fuentes de alimentación de 5 voltios son demasiado grandes.

Así que volví a la solución de convertidores usando dos fuentes de alimentación de 24v 500w. Esto implica cables más largos pero de menor corriente. Necesitaría cables de 9m como máximo desde las fuentes de alimentación hasta las tiras de led. De esta manera, también necesito un bloque de terminales que conecte todas las líneas. Los convertidores miden aproximadamente 4 cm x 3 cm x 2 cm, por lo que realmente no son tan grandes. Se pueden colocar justo al lado de las tiras de led y alimentar dos de ellas a la vez.

Para 24 voltios, cada una de las líneas lleva 18w * 2 / 24v = 1.5AI quiero perder máximo 2.5% del voltaje. Esto da 24 x 0,025 = 0,6 V para cada línea de alimentación: S = 0,017 x (9m x 2) x 1,5 A / 0,6 V =~ 0,765 mm2

De las fuentes de alimentación a los bloques de terminales: como máximo, conecto 16 tiras de led en una fuente de alimentación -> 16 * 18w / 24v = 12A Para cada cable -> 0.017 x (0.3mx 2) * 12 / 0.6 = 0.204 mm2

Desde los convertidores hasta las tiras de led, uso un cable por tira. S = 0,017 x (0,5 m x 2) x 3,6 A / 0,125 V =~ 0,48 mm2

Podría usar cables de 0,75 mm2 de sección, pero como quiero mantener las caídas de voltaje lo más bajas posible, probablemente usaré cables de 1 mm2.

Aquí están los esquemas como resumen.

¿Crees que funcionaría?

¡Gracias de nuevo!

Esquemas del mejor circuito de potencia.

¿Por qué crees que tocar una fuente de alimentación de 5V es peligroso?
Estaba más preocupado por la corriente que pasa (70 amperios) y el calentamiento que puede producir. ¿Crees que no importa?
También como nota al margen, es posible que tenga problemas al encender esto cuando todo está conectado a un grupo (eléctrico). Al menos en los Países Bajos tenemos 220 V * 16 A (fusible) = 3.520 W. Pero durante el encendido o cuando todos los LED están encendidos a la vez, podría exceder esto. Tal vez alguien con más experiencia en electricidad pueda decir más sobre esto.
@mrblack, usó estas palabras I want to know what to expect if I get electrocuted... la alta corriente que pasa por los cables sin duda plantea un problema de sobrecalentamiento
Electrocutado significa específicamente "muerto por la electricidad", por lo que es más correcto decir que desea saber qué esperar si recibe una descarga eléctrica. A 5V, una descarga no lo electrocutará. Una cosa a tener en cuenta es que incluso a voltajes bajos, las corrientes extremas pueden representar un riesgo por destello (bola de fuego eléctrica), fragmentos liberados de los materiales a medida que se queman en una situación de cortocircuito, y también pueden crear un pulso de voltaje debido a la inductancia en un situación de circuito abierto. El riesgo es comparativamente bajo, pero sigue las mejores prácticas: evita el trabajo vivo, primero conecta la tierra, luego el neutro y luego los cables vivos.
Hay tantas otras posibles precauciones a tomar que no intentaré enumerarlas, pero intente aprender lo suficiente como para poder trabajar con componentes que comprenda y definitivamente lea/vea algún material de seguridad eléctrica antes de comenzar a perder el tiempo.
Hmmm cosas están viniendo a lo largo de aquí. Cuando elija alambre, tenga en cuenta que un alambre muy pequeño también es frágil. Si el costo es su principal preocupación, explore, fije el precio de las cosas e investigue las opciones de salvamento. Algunos tipos y tamaños de alambre son baratos porque se usan comúnmente, y no solo porque son pequeños. Si puede encontrar alambre en un contenedor de descuento en tiendas para el hogar/automóviles/electrónica/excedentes, a menudo tiene un precio igual o inferior al costo del peso del cobre.

Respuestas (2)

Dado que estos consumen hasta 8,6 A por tira, no desea conectarlos en cadena como se muestra en el primer diagrama, ya que el primero de la cadena llevará 60+A. El segundo arreglo es lo que necesita, con solo la conexión de datos encadenada y las conexiones de alimentación en paralelo. No hay necesidad de los convertidores de 24-5 V si tiene un suministro de 5 V capaz de la corriente, excepto si tiene largos tramos de cableado. No ha indicado qué longitud de cable está involucrada, hay tablas de ampacidad para la mayoría de los tipos o cables que le indicarán el calibre de cable que necesita, pero para los circuitos de bajo voltaje, la caída de voltaje aceptable probablemente dictará el calibre más que la consideración. de calentamiento

ingrese la descripción de la imagen aquí

Este es para cable sólido, pero será un poco diferente o trenzado. Lo que deberá hacer es calcular las longitudes de los cables para las posiciones físicas de las terminaciones de la tira de LED en relación con sus suministros y usar el valor de ohmios/pie para calcular la caída en cada ejecución (no olvide que el el lado del suelo también experimenta la misma caída que el suministro). Será una cuestión de economía si es mejor tener un cableado pesado o agregar los convertidores para reducir localmente el voltaje cerca de la tira.

Siguiendo lo que dijiste, modifiqué mi circuito de alimentación y lo publiqué en la edición anterior.

También necesita un fusible adecuado para la entrada de energía a cada uno de los convertidores de energía. Si alguno de esos convertidores falla con una entrada en cortocircuito, o si hay cortocircuitos en el cableado, es probable que algo se incendie, ya que nada aguas abajo del bloque de terminales puede hacer frente a 12 A de corriente de cortocircuito en la entrada. Solo un fusible en cada línea (+) desde la regleta de terminales hasta el convertidor. Otros cubrieron principalmente los otros aspectos del diseño de la fuente de alimentación.

Hay otro problema: el enrutamiento problemático de la línea de datos. Las conexiones de datos no deben estar entre tiras conectadas a diferentes fuentes de alimentación/convertidores. Cada una de las tiras en su propia fuente de alimentación debe ser impulsada desde un pin GPIO separado del Arduino, a través de un aislador. Esto mejorará la velocidad de actualización y hará que las fallas de la tira sean menos dañinas. Los datos de la pantalla se pueden almacenar en formato preserializado sin aumentar los requisitos de almacenamiento: 1 byte para 8 filas (tiras) de la pantalla ocupa 8 bytes.

También existe un problema potencial de daño a las salidas de Arduino en caso de que haya algunos transitorios en la línea de tierra de 24 V, ya que se usa como referencia para las entradas digitales de cada cadena de tiras. Se debe usar un optoacoplador digital económico como 6N137 para aislar cada salida de Arduino de cada una de las cadenas de tiras (líneas).

Los datos de cada cadena de tiras deben controlarse de la siguiente manera:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Q1 impulsa el LED del optoaislador a aprox. corriente de 10mA. La salida del optoaislador se conecta a través de 3 hilos (por ejemplo, un cable plano) directamente a la entrada de cada tira. No conecte el cable de salida del aislador a nada más; debe ir directamente a la tira y no a un suministro, etc. Cada lado de salida del optoaislador debe estar conectado a nada más que R3, C2 y el cable de 3 conductores. No deben estar conectados entre canales ni nada por el estilo.

La potencia de cada tira se manejaría de la siguiente manera:

esquemático

simular este circuito

Alimentando 9216 leds @5V, @24V con convertidores
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