Problemas al extender un cable de alimentación de 12 V a una tira de LED RGB

Necesito asesoramiento sobre el siguiente problema: estoy conectando una tira de LED RGB basada en WS2812B de 5 metros a un cable de extensión. Esta es una versión de 12V, donde se acoplan dos LEDs en cuanto a su direccionamiento e IC. Hay 100 direcciones y 200 LED. Estoy generando la señal de control desde una Raspberry Pi.

  • Conecto la tierra del GPIO de Pi y la tierra de la fuente de alimentación externa de 12 V (un potente adaptador de corriente para computadora portátil de 150 W)
  • Conecto GPIO 18 out (3.3V) al DI de la tira de LED
  • Conecto los 12V a la tira de LED
  • Esto funciona

Ahora quiero insertar una extensión entre la fuente de alimentación y Pi en un extremo, y la tira de LED en el otro extremo. Compré un cable de 3x 0,75 mm de 20 metros para eso. ( Aquí está la descripción del producto en alemán si tiene curiosidad ).

  • Inserté dos cables entre la fuente de alimentación de 12V y los pines GND/12V de la tira de LED
  • Inserté el tercer cable entre la salida GPIO y la entrada digital de la tira.
  • esto no funciona

Simplemente encender la tira parece estar bien; todos los LED se encienden. Si ejecuto el programa de modulación en el Pi, los primeros tres o cuatro LED parpadean de forma errática, eso es todo. Ahora probé todo tipo de combinaciones para averiguar qué estaba pasando. Por ejemplo,

  • Inserté un LLC para elevar la señal de salida digital de 3.3V a 5V. No hace diferencia. No funciona.
  • Extendí solo la potencia pero conecté la señal digital directamente sin extensión. No hace diferencia. No funciona.
  • Extendí solo la conexión digital, dejando la fuente de alimentación conectada directamente a la regleta. Esto funciona.

Este resultado fue muy sorprendente para mí. Me siento aliviado de que no tendré problemas para extender la señal digital, pero ahora estoy desconcertado por qué la extensión de energía aparentemente no funciona. Usando un voltímetro, vi que durante los 20 m, el voltaje cae de 12V a 9V. Sin embargo, compensar estableciendo un voltaje más alto en el adaptador, por ejemplo, 15 a 18 V para medir alrededor de 12 V en el otro extremo, no cambió la situación.

Mi pregunta es: ¿ Cuál es la razón de este problema y qué debo hacer para extender correctamente la conexión de alimentación en 20 metros? ¿Es esto simplemente una falla del diámetro, o estoy buscando el tipo de cable incorrecto? Porque incluso un cable euro estándar de 240 V solo tiene un diámetro de 0,75 mm. (En alemán este tipo de cable se llama H03VV-F). El cable necesita funcionar en el espacio exterior.

Sospecho que el margen de la señal se reduce debido al cambio de tierra de la corriente de tierra compartida. Necesitan ser retornos de señal separados. (0V)
@TonyEErocketscientist ¿Podría explicarme esto con más detalle? No soy un experto en electrónica, por lo que realmente no entiendo qué significa "debe separarse la señal de retorno", o cómo lograría esto. Gracias

Respuestas (2)

La caída de tensión en 20 metros de cable variará en función de la carga, que sin duda variará en función del número y color de los leds que encienda. El cambio de voltaje causará problemas con los controladores LED. Utilice un regulador local, condensadores o ambos. O use extensiones de CA estándar y mantenga la fuente de alimentación local en la tira.

El diámetro del cable lo afectará, porque un cable de menor diámetro tiene una mayor resistencia y una mayor resistencia significa una mayor caída de voltaje a medida que aumenta la corriente.

No puedo mantener la fuente de alimentación local en la tira porque debe estar dentro de un edificio, mientras que la tira está montada en el exterior ya una distancia considerable (20 m es como mi peor escenario). Entonces, dada esta restricción, ¿crees que simplemente usar un diámetro más grande puede resolverlo? ¿Funcionaría 1,5 mm o necesito saltar ya a 2,5 mm?
Utilice una fuente de alimentación con clasificación externa o un gabinete con clasificación externa. Podría aumentar el diámetro del cable, pero el cobre es caro. Use una calculadora de caída de voltaje en línea para averiguar qué calibre de cable necesitaría.
Gracias. ¿Por qué cree que el problema persistió cuando cambié el voltaje de la fuente a 17,5 V y medí 12 V en la tira?
(Pude verificar la caída observada de alrededor de 3 V usando una calculadora en línea. No sabía que esto es un problema tan grande para CC, porque si pongo CA 230 V en la calculadora, la caída es insignificante a 0,75 mm de diámetro).
Porque mayor voltaje y menor corriente. 0,5 A a través de un cable de 3 ohmios es solo una caída de 1,5 V, mientras que 9,5 A a través de un cable de 3 ohmios es una caída de 28,5 voltios. Ambos son de 115 Watts (230V * 0.5A vs 12V * 9.5A).
El problema es @0__ que su tira de LED puede tomar 0.5A mientras todos los LED están apagados, 2A mientras solo 1 color está encendido para todos los LED y 6A para todos encendidos (blanco completo). Por lo tanto, tiene una carga que puede tener una caída de 1,5 V a 0,5 A y una caída de 18 V a 6 A. ***Todos estos son números casuales, sus números reales variarán). Por lo tanto, simplemente aumentar el voltaje al comienzo del cable no sería suficiente.
Gracias de nuevo. Calculo 285 LEDs con 4.75A max. Mi intento ahora será usar un cable de 2,5 mm conectado desde ambos extremos , creo que eso conducirá a un voltaje mínimo seguro de poco menos de 10 V en cualquier punto.

Solo como seguimiento: antes de pedir un cable nuevo, probé una solución de hacking juntando 2 y 2 hilos de un cable de altavoz de 1,5 mm a 27 m. Esto simplemente funciona , puede ver un parpadeo ocasional en algunos LED, pero todas las direcciones son correctas. El voltaje al comienzo de la tira es como 11.3V. Eso confirma que el diámetro del cable fue probablemente el problema, y ​​ahora optaré por un cable H07RN-F de 2,5 mm conectado a ambos extremos de la tira y, con suerte, eso preservará la situación actual de "funcionamiento".

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