Preguntas sobre cómo inyectar potencia en tiras RGB WS2811

Question

Actualmente estoy utilizando un Arduino UNO (pero puede que necesite cambiar a un MEGA debido a problemas de memoria) para controlar alrededor de 20 hebras de cadenas de LED RGB WS2811 ([ver producto similar aquí](http://www.ebay.com/itm/12mm-WS2811-IC-Green-Wire-IP68-RGB-Digital Led-pixel-Module-String-DC5V-Input-/161867970269?var=&hash=item25b01536dd)). Estoy usando la biblioteca FastLED para enviar todos los datos a la vez a través de una línea de datos central. Mis preguntas son sobre la inyección de energía de forma adecuada y segura.

Soy más programador que ingeniero eléctrico, he hecho algo similar antes pero han pasado años. Por mi seguridad tengo algunas preguntas:

1. ¿Cuando inyecto energía quiero empalmar el positivo y negativo para que el extremo de una hebra esté conectado tanto a la nueva línea de 5v como a la siguiente hebra (¿es esto en serie con inyección?)? ¿o debo tapar el extremo de la primera hebra y simplemente llevar el 5v desde la fuente de alimentación hasta la siguiente hebra (¿en paralelo correcto?)?
2. ¿Qué efecto tendrá la serie versus paralelo de la última pregunta en los amperios?
3. Estoy utilizando una fuente de alimentación de 5v y 60 amperios. Tiene varios terminales positivos y negativos. ¿Importa si conecto todos los cables de inyección a una terminal positiva y una terminal negativa? o ¿debería distribuirlos uniformemente entre los terminales?
4. ¿La pregunta anterior probablemente afecta la configuración de mis fusibles? Si divido los cables de inyección en 4 canales, ¿debería entonces usar cuatro fusibles de 15 amperios?
5. ¿Me estoy perdiendo algún factor importante de seguridad?
6. Recuerdo haber encontrado una aplicación de navegador simple (para niños) que te permitía colocar nodos que mostraban la diferencia entre voltaje y amperios. ¿Alguien tiene un enlace a esto?

Disculpa por todas las preguntas de una vez, especialmente porque estoy seguro de que ya han sido hechas antes. Como esto va a ir en nuestro árbol de Navidad, me gustaría ser detallado.

Answer 1

Cuando inyecte energía, ¿quiero empalmar el positivo y el negativo para que el extremo de un cable esté conectado tanto a la nueva línea de 5v como al siguiente cable (¿es esto una serie con inyección?)? ¿o quiero tapar el primer cable y solo conectar el 5v desde la fuente de alimentación al siguiente cable (paralelo recto, ¿verdad)?

Conectaría las líneas de alimentación desde la salida de una tira en la entrada de la siguiente y también inyectaría energía en esas líneas de alimentación en puntos a lo largo de toda la longitud donde sea necesario para evitar que la tensión caiga demasiado para cualquier píxel de la cadena.

Inyectar energía de esta manera tiene 2 beneficios que veo...

1. Porque la energía desde el punto de inyección puede fluir en ambas direcciones por la cadena, puedes conseguir menos puntos de inyección. Dicho de otra manera, para un número dado de puntos de inyección estás dividiendo a la mitad la distancia más lejana que cualquier píxel está del más cercano inyector.

2. Esto asegura que la tensión del último píxel antes del punto de inyección sea la misma que la del primer píxel después. De lo contrario, el último píxel antes de la inyección tendría una tensión mucho menor porque ve la caída de voltaje desde el inyector previo lejano. Esto puede causar problemas porque la tensión de la señal de datos que sale del último píxel estará referida a la baja tensión de alimentación que ve, y la tensión mínima de datos necesaria por el primer píxel después de la ruptura estará referida a la alta tensión de alimentación que ve.

¿Qué efecto tendrá en los amperios la serie vs paralelo de la última pregunta? Estoy usando una fuente de alimentación de 5v y 60 amperios. Tiene terminales positivos y negativos múltiples. ¿Importa si conecto todos los cables de inyección en un terminal positivo y un terminal negativo? ¿o debería dividirlos uniformemente entre los terminales?

Usa tantos terminales como sea posible porque...

1. será más fácil que tratar de meter todos los cables debajo de un tornillo.

2. Tendrás menos corriente pasando por cada terminal de tornillo y menos corriente es mejor. Esta es la razón por la que te dan múltiples terminales de tornillo.

¿La pregunta anterior probablemente afecta la configuración de mis fusibles? Si divido los cables de inyección en 4 canales, ¿debería entonces usar cuatro fusibles de 15 amperios?

Sí, es mejor tener un fusible separado para cada uno de los recorridos ya que estos fusibles pueden ser más pequeños. Los fusibles deben estar cerca de la conexión a la fuente de alimentación para que se fundan si hay un cortocircuito en cualquier lugar a lo largo de su longitud.

¿Me estoy perdiendo algún factor importante de seguridad?

Typicamente uso muchas pequeñas fuentes de alimentación independientes conectadas a lo largo de la longitud. Esto me evita tener que usar muchos cables gruesos y mantener en todas partes una baja corriente. Creo que varias pequeñas fuentes distribuidas son más seguras que una grande centralizada ya que la corriente máxima que un cortocircuito puede causar en cualquier lugar es mucho menor. Si dejas caer un destornillador sobre los terminales de una fuente de 60 amperios, básicamente has hecho un soldador DC.

Básicamente, estás obteniendo energía de red de alta tensión/baja corriente lo más cerca posible de la tira y luego la conviertes en baja tensión/alta corriente en el lugar. También es más fácil manejar un montón de pequeñas fuentes de alimentación conectadas a cables de extensión de enchufe normal que una gran fuente de alimentación conectada a cables de muy alta corriente.

Aquí hay un vídeo de una cadena de 1.000 píxeles alimentados por pequeñas fuentes a lo largo de su longitud...

http://wp.josh.com/2014/05/13/ws2812-neopixels-are-not-so-finicky-once-you-get-to-know-them/

Si observas detenidamente, verás las muchas fuentes de alimentación conectadas cada 2-3 metros. No hay cables gruesos en ninguna parte.

Dicho todo esto, si ya tienes una fuente grande y quieres usarla, puedes usar una estrategia similar. Tendría conexiones directas desde la fuente hasta la tira cada 2-3 metros. Usar conexiones directas significa que ninguna línea tendrá que llevar tanta corriente. Puedes fusilar estas líneas con fusibles relativamente pequeños (seguros) donde se conectan a la fuente de alimentación, para que en caso de haber un cortocircuito en algún lugar, estos cables no se calienten demasiado.

Answer 2

Ten en cuenta que la caída de voltaje también se aplica a tierra. He notado que si inyecto energía demasiado lejos y no la retroalimento a la cadena anterior puedo causar problemas, incluido daños en el futuro.

No veo que nadie haya mencionado el ruido de bucle de tierra. Supongo que eso no es un problema. Me gusta la idea de tener varias fuentes separadas, pero no uniría los positivos haciendo retroalimentación. Sin embargo, definitivamente uniría las tierras.