Stadt beleuchten - eigene Komponenten - Tipps?

  • Hallo zusammen,

    Ein frohes neues Jahr wünsche ich euch allen nochmal!

    Ich habe mir für dieses Jahr vorgenomme endlich mal meine Stadt zu beleuchten. Da mir die kits von Anbietern wie light
    mybricks aber viel zu teuer sind und ich auch handwerklich begeistert bin, dachte ich mir, warum nicht alles selber machen...

    Löten kann ich und so habe ich mir nach sehr langer Planung einige Elektronikbauteile, wie SMD LEDs, Widerstände, Kupferlackdraht, industrielles Netzteil und LED Streifen, etc bestellt.

    Da ich noch Schüler bin, hatten wir vieles im Unterricht und den Rest habe ich versucht mir selbst beizubringen...


    Meine Fragen:


    1. Ich habe gelesen, dass wenn man viel LEDs in Parallelstromkreisen schaltet, für einen ganz kurzen Augenblick ein sehr hoher einschaltstrom fließen kann. Fliegt dabei die Sicherung raus? Können die LEDs und Widerstände kaputt gehen?


    2. Zur Steuerung: Ich habe vor, die LEDs einzelner Parallelstromkreise (der Häuser) mit einem arduino zu steuern. Das sind aber zu viele, um sie mit einem einzigen arduino anzusteuern, gibt es da Tricks? Muss ich mehrere nehmen, die dann untereinander kommunizieren?


    3. Gibt es sonst noch irgendwelche Tipps, die ihr habt?

    Ich weiß dass die Fragen sehr speziell sind aber vielleicht gibt es hier ja jemanden, der sich damit auskennt und ich dachte mir, Fragen kostet nichts XD

    Ansonsten sammel ich die Erfahrungen und kann sie an euch weitergeben..

  • Also kaputt gehen LEDS und Widerstände nicht. Soviel kann ich schonmal sagen.

    Mit "arduino" kenn ich mich nicht aus.

    Aber da haben wir ja einige Spezialisten zu😊

    worf zB

  • Hallo! :)

    Freut mich, dass du dich als Schüler schon an solche "Bastelarbeiten" wagst! Als E-Technik Student, der nebenbei bereits an mehreren Elektrorennwagen beteiligt war, kann ich dir sagen, dass man das Relevante (trotz aller notwendigen theoretischen Grundlagen) erst lernt, wenn man es selbst in der Praxis zum Laufen bringen muss ^^

    Ich habe mich auch seit einiger Zeit selbst mit dem Thema beschäftigt und mir auch schon ein eigenes Beleuchtungssystem mit SMD-Bauteilen erstellt und die Platinen dazu fertigen lassen, und hoffe, dir bei ein paar Punkten helfen zu können.


    1. Ich habe gelesen, dass wenn man viel LEDs in Parallelstromkreisen schaltet, für einen ganz kurzen Augenblick ein sehr hoher einschaltstrom fließen kann. Fliegt dabei die Sicherung raus? Können die LEDs und Widerstände kaputt gehen?


    Zu 1: Das ist eher ein Problem, wenn man LEDs als Lampen im Haus verwendet, die Kapazität die hier für den hohen EInschaltstrom sorgen kann, ist aber Teil der vorgeschalteten Netzteile und Spannungsregler und nicht der LEDs selbst. Eine "normale" THT / SMD LED mit Vorwiderstand am Arduino besitzt keinen EInschaltstrom, den man irgendwie abfangen müsste. Das einzige Problem für dein Stromnetz im Haus könnte also dein Netzteil zur Versorgung von allem sein (Denke ich bei Netzteilen dieser Größenordnung aber eher nicht), hier findest du im Datenblatt aber bestimmt Werte, die auf einen maximalen Einschaltstrom (Inrush Current, o.Ä.) hinweisen. LEDs gehen nur kaputt, wenn du zu viel Strom durchjagst, normale Widerstände gehen erst kaputt, wenn sie so heiß werden, dass sie schmelzen ;)

    2. Zur Steuerung: Ich habe vor, die LEDs einzelner Parallelstromkreise (der Häuser) mit einem arduino zu steuern. Das sind aber zu viele, um sie mit einem einzigen arduino anzusteuern, gibt es da Tricks? Muss ich mehrere nehmen, die dann untereinander kommunizieren?

    Zu 2: Was genau meinst du mit ansteuern? Soll jede LED einzeln steuerbar sein, also ein-/ausschaltbar oder anders blinken als die anderen?
    Prinzipiell eigenen sich Schieberegister gut, um die Anzahl der möglichen Ausgänge zu erweitern. Ein Standardbauteil ist hier das "74HC595". Dadurch ist es dir möglich, mit drei Pins des Arduino maximal acht LEDs anzusteuern, und so die Anzahl der maximal verwendbaren Pins zu erhöhen. Einfach mal googlen, es gibt genug Erklärungen und ANleitungen, auch direkt mit Arduinos, dazu im Netz :)


    3. Gibt es sonst noch irgendwelche Tipps, die ihr habt?

    Zu 3: EIgentlich wäre mein Tipp hier gewesen erstmal sorgsam zu planen, aber so wie ich deinen Post lese bist du da schon gut gewappnet :) Beim Fertigen dann aber auch nochmal erst alle Kabellängen gut ausmessen und dann erst bauen, das hilft meiner Erfahrung nach viel dabei die Lichter und Kabel zum Schluss möglichst unauffällig im Modell unterzubringen.


    Ich selbst habe 0805 SMD LEDs verwendet, da diese super in die Löcher der Noppen passen, also kleiner als der Durchmesser einer "Bar" sind und damit quasi überall bei LEGO reinpassen. Als Kabel habe ich 0,01 mm² Wickeldraht verwedet, den kann man auch gut zwischen zwei Steine clipsen und er passt noch halbwegs in die Toleranz. Wie du siehst, ist es damit dann sogar möglich Lichtschwerter zu beleuchten:




    Ansonsten halte uns gerne auf dem Laufenden und berichte, wie es bei dir weitergeht, solltest du weitere Fragen haben, gibt es hier im Forum eigentlich genug Leute, die sich gut mit diesem Thema auskennen :)




    Viele Grüße,

    Tobias

  • Vielen Dank für die ausführliche Antwort!

    1) Das mit dem Einschaltstrom beruhigt mich erstmal👍

    Ich habe ein industrielles Netzteil mit 5V, 10A (da ich vorhabe einige 100 LEDs zu betreiben). Laut Datenblatt hat es ein Inrush current von max 45A. Ist das jetzt viel oder wenig😅


    2) Zum Ansteuern: Ich hatte mir überlegt, einzelne Etagen der Modulars (mit mehreren LEDs zusammen) über den Arduino zu steuern (an/aus) und dann zusätzlich bspw beim Kino "Lichteffekte" (Lauflicht/Blinklicht)

    einzurichten. Das ganze wollte ich dann per App steuern (Habe gelesen, dass man das mit dem "MIT App Inventor" gut selber machen kann).

    Die Schieberegister werde ich mir mal anschauen 👍


    Ich nutze auch 0805 LEDs (für die kleineren Lampen) und LED Streifen für die Deckenbeleuchtung. Als Kabel nehme ich Kupferlackdraht mit einem Durchmesser von 0,15mm für in den Gebäuden und Zwillingslitze 0,14 mm² für die Verkabelung der Gebäude unter dem Tisch.


    LG Thore


    PS: Die Lichtschwerter sehen echt cool aus😃

  • Also 45A (ist ja nur sehr kurz) sollten drin sein, beispielsweise bei einer B-Sicherung mit 16A kann man durch die Trägheit des Auslösemechanismus kurzzeitig das 3 bis 5-fache des Nennstroms ziehen, bevor die Sicherung "denkt" es wäre ein richtiger Kurzschluss. Im Zweifel gibt es aber auch Einschaltverzögerer, die man vorschalten kann falls die Sicherung es nicht aushält, aber sowas habe ich noch nie benötigt.


    2) Zum Ansteuern: Ich hatte mir überlegt, einzelne Etagen der Modulars (mit mehreren LEDs zusammen) über den Arduino zu steuern (an/aus) und dann zusätzlich bspw beim Kino "Lichteffekte" (Lauflicht/Blinklicht)

    einzurichten. Das ganze wollte ich dann per App steuern (Habe gelesen, dass man das mit dem "MIT App Inventor" gut selber machen kann).

    Klingt gut :thumbup: Mit dem MIT App Inventor habe ich keine Erfahrungen, ich hatte aber mal die Idee, ein Rapspberry ins Heimnetz einzubinden und die Ausgänge dann über das Smartphone anzusteuern. Da findet man auch schon viele Projekte zu, aber ich habe es noch nicht weiter verfolgt.



    Bin gerade mal auf das Instagram-Profil in deiner Signatur, deine Stadt kenne ich sogar schon, die Bilder wurden mir öfter bei Instagram vorgeschlagen. Da hast du ja doch eine ganze Menge zu beleuchten ^^

  • Bezüglich Netzteil habe ich bereits zwei kostenlose Infos veröffentlicht:

    Die erste Info behandelt generell das Thema Netzteile und deren Qualität deren Ausgangsspannung.
    Wurde über einen Newsletter des dPunkt Verlags veröffentlicht und kann zusammen mit ein paar
    anderen PDFs hier LINK heruntergeladen werden.


    Das 3V Netzteil war den ganzen Sommer auf Burg Guttenberg im Einsatz und hat eine LEGO Burg beleuchtet. Daran hing ein NanoV3 mit Shield und Kontaktlos-Sensor zum Einschaltern der Burgbeleuchtung. Ich habe mir nach dem selben Prinzip noch ein Kombi Netzteil mit 5V und 3V gebaut.

    Zur Parallelschaltung von LEDs: Da LEDs unterschiedliche Werte für die Durchlassspannung/Durchlassstrom haben können, sollte man eine direkte
    Parallelschaltung eigentlich vermeiden. Sicher ist immer jede LED über einen eigenen Widerstand zu führen. Allerdings sind die Fertigungstoleranzen
    aus einer Serie (wenn man z.B. SMD LEDs aus einer Rolle kauft) recht gering, sodass eine Parallelschaltung (über einen gemeinsamen Widerstand) schon mal möglich ist. Nicht möglich ist dies bei verschiedenen LEDs (Farben, Hersteller).


    Viele LEDs bedeuten mehr Strom. D.h. das Netzteil sollte die Menge an LEDs versorgen können. Grob mit 25mA pro LED rechnen und summieren. Den resultierenden Gesamtstrombedarf sollte das Netzteil dann leisten. Immer noch etwas Reserve draufschlagen, da man ja nicht ständig an der Leistungsgrenze des Netzteils arbeiten sollte.

    Zur Ansteuerung mit Arduino: Ein Ausgang kann eine LED treiben. Wenn es mehrere sind, dann muss ein Treiber dazwischen. Ich verwende da einen ULN2803. Schaltplan meines NanoV3 Shields habe ich mal beigefügt. Das ist gerade in der zweiten Version bei mir zum Test angekommen. Am Ende wird es eine Anleitung geben. Das ist die Lösung aus der Burg mit der Möglichkeit 4 kapazitive Sensoren (oder andere Schaltsysteme die ein 5V (High) Signal zum Schalten senden, anzuschließen.

    @andis_brick_cave Vielen Dank für den Hinweis auf mein Buch :-)

  • Brickelectronic

    Auch dir nochmals vielen Dank für die Antwort! Ich habe mir dein Buch vor ein paar Tagen gekauft und obwohl ich mir noch längst nicht alles durchgelesen habe, hat es mir schon sehr geholfen👍.

    Zu der Parallelschaltung: Ich hatte ohnehin vor, vor jeder LED einen eigenen Widerstand zu verbauen. Alleine schon der Modularität wegen.😉

    Ich werde jetzt in den nächsten Tagen mein erstes Gebäude beleuchten!

    Und noch eine Frage: Im Buch habe ich bisher nur Verdrahtung mit mit bspw. 0,014mm² Mikrokabel gesehen (also mit Kunststoff Ummantelung). Hat das irgendeinen speziellen Grund? Weil ich habe 0,0225mm² Kupferlackdraht.

  • Ich träume ja noch davon verschiedene Steine zum Stromtransfer in der vertikalen zu realisieren. Mit Federkontakten wie im Buch beschrieben klappt das schon ganz gut. Nachdem ich mir einen 3D Drucker zugelegt habe, wäre das Ziel spezielle Elemente hinzubekommen die dafür schon passend konstruiert sind. Aber das muss ich erst mal Know-How aufbauen und experimentieren.