Verkabelung und Strom
Gute Verkabelung entscheidet, ob deine LEDs ruhig laufen oder flackern. Es ist nicht schwer: drei Verbindungen genügen.
Versorge die LEDs nie aus dem ESP32. Das Board kann so viel Strom nicht liefern und kann dabei Schaden nehmen. Der Streifen bekommt ein eigenes Netzteil. Der ESP32 sendet nur das Datensignal und teilt sich die Masse mit dem Netzteil.
Der Grundaufbau
| Von | Nach | Leitung |
|---|---|---|
| Netzteil +5 V | Streifen +5 V | dick |
| Netzteil GND | Streifen GND | dick |
| Netzteil GND | ESP32 GND | dünn (das ist die „gemeinsame Masse“) |
| ESP32 GPIO 4 | Streifen DIN (Dateneingang), über einen 330-Ω-Widerstand nahe am Streifen. Mit Pegelwandler (siehe unten): GPIO 4 → Eingang A des Pegelwandlers, Ausgang Y → Widerstand → DIN | dünn |
| (optional) Pegelwandler 74AHCT125 | VCC an +5 V, GND an GND, OE an GND (schaltet den Kanal frei); unbenutzte Eingänge an GND | dünn |
| Kondensator 1000 µF | an +5 V und GND des Streifens, nahe am Streifenanfang | auf die Polung achten: Der Streifen am Kondensator kennzeichnet Minus |
Auch der ESP32 braucht Strom. Dafür gibt es zwei Wege, du wählst einen:
- Per USB, zum Beispiel aus einem Ladegerät oder vom Computer.
- Aus dem Netzteil: Verbinde das +5 V des Netzteils mit dem 5-V-Pin des ESP32 (wie im Schaltbild). Die Masse ist ohnehin gemeinsam.
Benutze nicht beide gleichzeitig, außer in der Dokumentation deines Boards steht, dass es dafür ausgelegt ist.
Das solltest du prüfen:
- Datenrichtung: LED-Streifen haben einen Pfeil. Schließ den ESP32 an das Ende mit DIN (oder DI) an, nicht an DOUT.
- Kurze Datenleitung: am besten unter 30 cm. Längere Leitungen fangen Störungen ein.
- 12-V-Streifen (WS2815 und ähnliche) brauchen ein 12-V-Netzteil. Spannungen nie mischen: Der ESP32 teilt sich nur die Masse mit ihnen.
- Backup-Datenleitung (BIN) bei WS2813/WS2815: Sie braucht keinen ESP32-Pin. Verbinde sie mit GND oder zusammen mit der Datenleitung.
Wozu Widerstand, Kondensator und Pegelwandler?
- Der Widerstand (etwa 330 Ω) in der Datenleitung, nahe an der ersten LED des Streifens, beruhigt das Signal und schützt die erste LED vor Spannungsspitzen.
- Der Kondensator (1000 µF) am Stromeingang fängt den Stromstoß beim Einschalten des Streifens ab.
- Der Pegelwandler (74AHCT125): Der ESP32 sendet Daten mit 3,3 V, WS2812B-Streifen erwarten offiziell 5 V. Oft geht es auch ohne Pegelwandler. Wenn deine LEDs flackern oder zufällige Pixel zeigen, behebt ein Pegelwandler das in den meisten Fällen.
Der 74AHCT125 ist ein kleiner Chip mit vier unabhängigen Kanälen; du benutzt nur einen. Er wird mit den 5 V des Streifens versorgt und macht aus dem 3,3-V-Signal des ESP32 ein sauberes 5-V-Signal. Im Schaltbild: Pin 1 (OE) an GND, Pin 2 (A) von GPIO 4, Pin 3 (Y) zum Widerstand und weiter an DIN, Pin 7 an GND, Pin 14 an +5 V; die Eingänge der drei unbenutzten Kanäle (Pins 5, 9, 12) legst du auf GND. Achte auf den Typ AHCT (ein normaler 74HC125 erreicht aus 3,3 V keine zuverlässigen 5-V-Pegel). Fertige Pegelwandler-Platinen mit einem oder vier Kanälen gehen genauso.
12-V- und 24-V-Streifen
Streifen wie WS2815 (12 V), WS2805 (12 V) und 24-V-Streifen brauchen ein Netzteil mit ihrer eigenen Spannung. Der ESP32 und der Pegelwandler dürfen nie 12 V oder 24 V bekommen: Sie brauchen 5 V. Die macht ein kleiner Step-down-Wandler (Abwärtswandler) aus der Netzteilspannung.
| Von | Nach | Leitung |
|---|---|---|
| Netzteil +12 V / +24 V | Streifen +V und Wandler IN + | dick (Streifen) / dünn (Wandler) |
| Netzteil GND | Streifen GND, Wandler IN −, ESP32 GND, Pegelwandler GND | dick (Streifen) / dünn (die übrigen) |
| Wandler OUT + (5 V) | ESP32 5-V-Pin und Pegelwandler VCC | dünn |
| ESP32 GPIO 4 | Pegelwandler A; Ausgang Y → 330-Ω-Widerstand → Streifen DIN | dünn |
| Kondensator 1000 µF | an +V und GND des Streifens, nahe am Streifenanfang | für die Spannung ausgelegt: bei 12 V mindestens 16 V, bei 24 V mindestens 35 V |
So wählst du den Step-down-Wandler:
- Er muss deine Netzteilspannung mit Reserve vertragen: bei 12 V ein Modul für mindestens 18 V, bei 24 V eines für 30 V oder mehr (viele günstige Module vertragen bis 36 oder 40 V).
- Sein Ausgang muss 5 V liefern. Bei einem einstellbaren Modul stell 5 V ein und miss nach, bevor du ESP32 und Pegelwandler anschließt.
- 1 A reicht für den ESP32 und den Pegelwandler. Die LEDs ziehen ihren Strom nicht über den Wandler.
Gut zu wissen:
- Das Datensignal bleibt 5 V, auch bei 12-V- und 24-V-Streifen. Lege nie 12 V oder 24 V an den Datenpin.
- Wie bei 5-V-Streifen ist der Pegelwandler optional: Bau ihn ein, wenn der Streifen flackert.
- Statt des Wandlers kannst du den ESP32 auch per USB versorgen; der Pegelwandler holt sich seine 5 V dann vom USB-5-V-Pin des Boards.
- In der Weboberfläche brauchen 12-V- und 24-V-Streifen oft die Einstellung LEDs pro Chip (Geräte → LED-Hardware): Bei üblichen 12-V-Streifen steuert ein Chip 3 LEDs, bei 24-V-Streifen 6 (oder 7 bei 84 LEDs pro Meter). Siehe Erstes Licht.
- Speise lange Streifen wie unten beschrieben von beiden Enden ein. Die Masse bleibt überall verbunden.
Strom bei langen Streifen: an mehreren Stellen einspeisen
Auf einem langen Streifen fällt die Spannung ab, das Ende wirkt rötlich oder dunkel. Speise lange Streifen an beiden Enden (oder alle 2 bis 3 Meter) mit dicken Leitungen ein. Die Massen immer verbunden lassen.
Voreingestellte Pins
Du kannst sie in der Weboberfläche ändern.
| Funktion | Voreingestellter Pin (ESP32-S3) |
|---|---|
| LED-Daten | GPIO 4 (anderen Pin wählst du unter Geräte → LED-Hardware) |
| Eingang 1 (Taster) | GPIO 39 (schaltet nach GND; in der Weboberfläche einzuschalten) |
| Eingang 2 (Schalter) | GPIO 40 (schaltet nach GND; in der Weboberfläche einzuschalten) |
HUB75-Panels haben eine feste Pinbelegung mit 14 Signalen. Die Weboberfläche zeigt sie, sobald du den LED-Typ HUB75 wählst (unter Geräte → Verbundene Geräte bei einem Slave).
Vor Überlast schützen: der Helligkeitsbegrenzer
HyperLED kann den Gesamtstrom für dich begrenzen (Automatischer Helligkeitsbegrenzer, siehe Erstes Licht). Sag ihm, wie viel Strom dein Netzteil liefern kann, und es senkt die Helligkeit, bevor das Netzteil überlastet wird. Das schützt auch dünne Leitungen. Ein Slave mit eigenem Netzteil hat eine eigene Grenze: Stell sie je Segment ein (Segmente → Strombegrenzung des Slaves).