dimmbare Aquarien LED-Beleuchtung

  • Hallo zusammen,


    ich brauche dringend eure Hilfe!


    Ich würde gerne eine dimmbare Seewasser-Aquarium-LED-Beleuchtung mit Arduino bauen. Als Vorbild dafür dient folgene Beleuchtung:


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    Was möchte ich haben?


    Ich möchte mit Arduino eine Art Tageslichtsimulation bauen. Doch das Internet bietet viel zu viel in dieser Richtung
    und da ich von der Hardware wenig bis gar keine Ahnung habe, frage ich hier einmal nach.


    Zum Aquarim:
    Es ist ein 75l Seewasser-Aquarium (Nano-Becken) mit aktuell weißen und blauem Licht.


    1. Welche LEDs brauche ich?
    Das oben erwähnte Video bietet eine Tageslichtsimulation mit RGB-LEDs. Das sieht meiner Meinung nach auch sehr gut aus.
    ABER kann ich überhaupt RGB-LEDs für Seewasser-Aquarien gebrauchen (Beleuchtungsintensität)
    Wie warm werden die LED? Muss ich kühlen? Wieviele LEDs brauche ich?


    2. Welche Konstantstromquelle empfehlt ihr ?
    Ja diese Frage ist zunächst schwer zu beantworten. Aber vlt kann jemand mein Problem überblicken und mir direkt LEDs mit
    geeignetet Konstantstromquelle empfehlen!


    3. Kann ich mit Arduino mehr als 8-BIT-PWM generien? Falls ja, wie?
    Der Arudino bietet 8-BIT PWM. Gibt es Möglichkeiten, mehr als 8-Bit zu bekommen, damit die Übergänge glatter sind?
    In einigen Foren wurde erwähnt, dass (0...255) gerade im unteren Bereich vom Auge als sehr schnell wahrgenommen werden.
    Braucht man dafür auch andere LEDs?


    Ich hoffe wirklich sehr, dass ihr mir helfen könnt, da ich vor lauter Bäumen den Wald nicht mehr sehe!
    Es wäre auch gut, wenn die Kosten nicht ins Utopische ausufern.


    Vielen lieben Dank!

  • 3) Ein Arduino kann auch mehr als 8bit für PWM verwenden, das Stichwort hierfür wäre Soft-PWM und du musst dafür mit den Interrupts arbeiten, was etwas allgemeines Wissen über Mikrocontroller erfordert. Aber damit sind auch 10 oder 12 Bit möglich, je nachdem wie gut du arbeitest :D
    Den LEDs macht das nichts aus - den Konstantstromquellen eventuell schon, wenn gleichzeitig (empfehlenswert!) die Taktgeschwindigkeit steigt.

  • Guck dir mal den Aquariencontroller an, den ich gebaut habe, vielleicht kannst du drauf basierend was für dich zusammenstricken ;)
    Aquariencontroller basierend auf dem Typhon Reef Controller
    Es lassen sich ja andere Konstatstromquellen, oder mit Power-FET angesteuerte LED-Strips verwenden. Das ist modular eigentlich recht flexibel.

  • Danke für eure Antworten.
    Ich habe aber noch folgende Fragen:


    1) Wenn ich eine Konstantstromquelle für die LEDs benutzen möchte, wie finde ich heraus, welche ich benötige?
    Ist es überhaupt möglich per Soft-PWM eine Konstantstromquelle zu schalten, die in einer gewissen Zeit
    so schnell an- und ausschaltet, damit die LEDs dementsprechend gedimmt werden?
    2) Kann ich es vermeiden, eine elektronische Schaltung dafür aufzubauen, oder geht es relativ "einfach" mit
    Arduino - Konstantstromquelle - LEDs ? So hätte ich es am liebsten umgesetzt, ohne eine Platine dafür anzufertigen?!


  • Von Mean Well gibt es sehr kompakte Konstantstromquellen, die sich per PWM auch dimmen lassen. Beispielsweise die MW LDD-500H, die 500mA ausgibt. Per PWM kannst du den Ausgangsstrom dann auch annähernd im Bereich 0-500mA regeln, was auch effizienter ist als eine reine PWM-Dimmung. Du musst nur den richtigen Frequenzbereich beim PWM-Signal sicher stellen. Mean Well gibt hier einen Bereich von 100Hz-1kHz an.



    Welchen Strom du benötigst, hängt von den LEDs und deinem Aufbau ab. In der Praxis haben sich 2/3 des Maximalstromes bewährt, weil sie ein guten Kompromiss aus Effizienz und Kosten darstellen. Bei einer Cree XP-G2 wären das dann 1A, bei einer XM-L dann 2A.

  • Danke dir!


    Bedeutet das, dass ich dann keinen LED-Treiber mehr benötige, sondern einfach nur den Arduino, der deine empfohlene KSQ ansteuert, die wiederum dann mit LEDs versorgt?
    SOFT-PWM ist dann möglich? Sorry dass ich nochmal blöd nachfrage :)


    Kennst du dich auch mit ner Real-Time clock aus?
    Weil ich möchte, dass beim Start des Arduino die aktuelle Zeit ausgelesen wird, damit der Arduino in den jeweiligen Programmpunkt springt, damit das
    passende "Licht" entsteht. Also bei Stromausfall z.B.:. Er erkennt dass Nacht ist und schaltet das Mondlicht ein. Geht das? Mit Restzeitberechnung der jeweiligen Dimmstufe

  • Für wieviel Strom eine KSQ ausgelegt sein soll, entnimmst du dem Datenblatt der LED. Maximalstrom ist nicht empfehlenswert, da man dann auch sehr gut kühlen muß und ein sehr großer KK meist teurer ist, als ein paar LEDs mehr und die dann bei 2/3 oder 3/4 des Maximalstromes laufen zu lassen. Außerdem steigt bei einem geringeren Strom die Effizienz und die Lebensdauer ebenfalls.
    Es gibt KSQ's mit Schaltnetzteil. Also quasi ein Netzteil, was statt Konstantspannung (bspw. 12V, 24V...) dann eben 700 mA liefern. Bei so einer KSQ ist dann der mögliche Ausgangsspannungsbereich oder die mögliche Anzahl der LEDs angeben. Bei Markenware, wie Meanwell, kann man den Maximalwert der Spannung, was auch der maximal abgeforderten Leistung dann entspricht, ausreizen. Bei NoName sollte man lieber bei 80% bleiben.
    Dann gibt es noch KSQs, die nicht mit Netzspannung betrieben werden, sondern ein separates Konstantspannungsnetzteil voraussetzen.
    Hier wird es dann ein wenig komplizierter. Man schaut bei der KSQ ins Datenblatt, welchen Eingangsspannungsbereich sie verträgt. z.B. 12-30V. Dann schaut man, wie viele LEDs man pro Gruppe betreiben will. Mit 12V lassen sich 3 Stck in Reihe geschaltet betreiben, mit 24V 7 Stck. Sind es beispielweise 10, dann benötigt man entweder 2 KSQs und muß die Gruppe in 2 Stränge aufteilen, oder eine KSQ mit höherer Spannungsfestigkeit und einen entsprechendes Netzteil mit höherer Ausgangsspannung.
    Den nächsten Punkt, den man berücksichtigen muß, wenn man dimmbare KSQs wünscht, wie sie gedimmt werden können.
    Mögliche Varianten sind: PWM, analog mit einer Spannung, DALI, DMX u.a.
    Analog mit einer Spannung gibt es ebenfalls noch unterschiedliche Varianten. KSQs für Netzspannung wollen meist 0-10V wobei es Modelle gibt, die sich nur von 10-100% dimmen lassen, die man also separat über die Netzspannung abschalten muß. Bei separaten Modulen sind es meist 0-2,5V, wobei es auch IC's gibt die bei maximaler analoger Spannung am Eingang mehr als 100% Ausgangsstrom liefern können. Es empfiehlt sich also immer, das Datenblatt ausführlich zu lesen.
    Der von mir nachgebaute Typhon Reef Controller arbeitet mit einem RTC Modul. Wobei ich statt dem DS1307 den genaueren DS3231, der sich 1:1 austauschen läßt, verwendet habe.

  • Danke für deinen ausführlichen Beitrag Superluminal,


    allerdings MUSS ich eine Arduino-Steuerung implementieren, die die Beleuchtung steuert.
    Daher kann ich keinen anderen Controller verwenden!


    Ich werde mit Sicherheit eine KSQ von Mean-Well verwenden. Allerdings weiß ich noch nicht, ob mit PWM,
    oder mit analoger Spannung.
    Hättest du in Bezug auf Arduinos ein paar Tipps auf Lager, die meine Vorstellung der Aquarienbeleuchtung
    umsetzen könnten?


    LG Selvister

  • Danke dir!


    Bedeutet das, dass ich dann keinen LED-Treiber mehr benötige, sondern einfach nur den Arduino, der deine empfohlene KSQ ansteuert, die wiederum dann mit LEDs versorgt?


    Du brauchst natürlich auch noch ein Netzteil, welches die KSQ versorgt. Bezüglich Soft-PWM: Solange du die von der KSQ benötigten 5V und den Frequenzbereich sicher stellst, müsste es gehen. Ich kenne mich mit Arduino leider nicht aus, aber die Betriebsspannung dort beträgt ja passenderweise 5V.

  • Die KSQ mit den 5V vom Mikrocontroller mit versorgen zu wollen, weil sie nun schon mal da sind - kann man machen, muß man aber nicht! :P
    Denn das ist mit Abstand die schlechteste Option. Bei 5V an der KSQ kann man, wenn man Glück hat, eine LED betreiben. Wenn man Pech hat, erreicht diese nichteinmal die maximale Helligkeit, weil die KSQ zur korrekten Funktion ebenfalls noch einen gewissen Spannungshub benötigt.
    Folgende Möglichkeiten gibt es: 24V Netzteil und dimmbare KSQ Module, wie ich es gemacht habe. Aus den 24V dann mit einem Spannungsregler 5V für den Controller erzeugen, oder ein separates kleines 5V Netzteil (USB Lader, oder was auch immer...)
    24V Netzteil und 24V Stripes mit Logic Level FET über Mikrocontroller dimmen - bietet sich z.B. mit 6500K Stripes an.
    KSQ mit Netzspannungseingang und 0-10V Analogeingang (optional wenn nur dimmen bis min 10% möglich, 0% aber erforderlich sind, KSQ mit Solid State Relay oder echtem Relais Netzspannung schalten und dann mit 010-V dimmen. PWM auf 0-10V geht z.B. mit dieser Schaltung hier: http://www.eevblog.com/forum/p…rol-with-microcontroller/
    Statt der angegebenen 12V müssen es natürlich 10V sein. Diese kann man sehr einfach z.B. mit einem 78(L)10 erzeugen. Das funktioniert aus einem gängigen 12V Netzteil, auch wenn es nicht ganz Datenblatt konform ist, da minimal 3,5V Spannungshub für die 78'er Stabis erforderlich sind. Da aber keine nenneswerten Lastströme fließen, nur ein paar mA, geht es auch so.
    Was auch eine interessante Option sein dürfte, wenn man z.B. leistungsfähige 12V Netzteile rumliegen hat, oder eine Autobatterie usw., aber eine hähere Ausgangsspannung wünscht, um sich weitere KSQs zu ersparen, ist so ein lesitungsstarkes Step Up Modul für kleines Geld:
    http://de.aliexpress.com/item/…e-Charger/1585259577.html
    Ist vor wenigen Tagen aus China aufgeschlagen und ich bin begeistert :thumbup:
    Ein- und Ausgangsspannung haben eine gemeinsame Masse, das passt also auch, wenn man eine KSQ am Ausgang anschließt und diese dann mit einem Mikrocontroller dimmen will.

  • @Superluminal: Ich finde dein Bemühen sehr bemerkenswert, allerdings ist mir das zu "hoch" bzw. erscheint mir zu kompliziert.
    Ich verstehe, dass ich eine Konstantstromquelle benötige und auch, dass diese eine höhere Versorgungsspannung benötigt als 5V. Kann ich diese Versorgungsspannung z.B.: nicht über ein externes Netzteil erzeugen?
    Also nochmal: Ich versorge meinen Arduino mit Spannung über ein Netzteil. Dieser erzeugt ein PWM-Signal, das auf den LDD-H-Eingang geht, der wiederum mit einem externen Schaltnetzteil versorgt wird. Diese Konstantstromquelle erzeugt dann meinen konstanten Strom für meinen LED-Streifen.


    Kann ich das nun so machen? Weil von Relais, step-up-Wandlern habe ich keine Ahnung! =)


    Sehe ich es richtig, dass ich mehrere Konstanstromquellen benötige, wenn ich sagen wir 3 Streifen betreiben möchte?
    Kann ich diese Konstantstromquellen aber dann an die selbe Spannungsquelle anschließen?


    Sorry, dass ich so blöd frage, aber ich bitte um Verständnis und hoffe auf sehr, dass ihr es mir erklärt. Danke

  • Wenn du die drei Streifen einzeln schalten willst, dann brauchst du auch 3 KSQ, ja. Ansonsten kannst du so viele LEDs in Reihe schalten, wie die KSQ und das Speisenetzteil maximal zulassen. Die LDD-H schafft es beispielsweise bis zu 52V auszugeben und den Strom dabei konstant zu halten. Wie viele KSQ samt Strängen du ans Netzteil anschließen kannst, hängt dann von dem maximalen Strom ab, welches das Netzteil liefern kann. Hier empfiehlt es sich natürlich diesen nicht ganz auszureizen, sondern eher maximal zu 90-95%, was der Lebensdauer des Netzteils zugute kommt.

  • Auf die Firma Cree bin ich auch schon gestoßen. Allerdings erscheinen die mir sehr teuer, da ich befürchte, dass ich evtl. anfangs
    einige LEDs zerschießen könnte, weil ich nicht weiß, wie genau ich kühlen muss. Günstigere RGBs gibts nicht?


    Hier noch ein paar weitere Infos:

    • Das Aquariumvolumen beträgt ca. 85l und laut Online-Rechner benötige ich in etwa 3000Lumen.
    • Ich möchte kaltweiße LEDs verbauen für die Mittagszeit, die gedimmt werden können per Arduino und gegen Abend dann RGBs, die die Abendröte simulieren
    • Nachts sollen dann blaue LEDs leuchten, um das Mondlicht zu simulieren
    • Als Spielerei hätte ich gerne per Knopfdruck eine Gewittersimulation

    Ich glaube das werden dann insgesamt so ca. 30-35 LEDs oder?
    Hättet ihr da evtl. Ideen bzgl. der passenden Hardware (Konstantstromquellen, welche LEDs, Spannungsversorgung der KSQ)
    Habe nämlich das Gefühl, dass mir das Projekt aus den Händen gleitet und der Zeitdruck die Vormacht erhält ;)

  • Meinst du 20V Konstantspannung? Dann lautet die Antwort natürlich nein, weil es dann schlichtweg keine Konstantstromquelle sondern eine Konstantspannungsquelle wäre. Aber sonst kann die von mir erwähnte KSQ natürlich auch LEDs mit bis zu 20V mit einem konstanten Strom versorgen, vorausgesetzt du legst an den Eingang etwas mehr Spannung (20V + Udrop der KSQ) an. Hier bietet sich ein 24V Schaltnetzteil an.


    Ansonsten mal die elektrotechnischen Grundlagen durcharbeiten.;)

  • Unter Zeitruck wird's sowieso nichts!
    Murphys Gesetz lautet nicht umsonst: Egal wieviel Zeit du für ein Projekt veranschlagst, es wird länger dauern :evil:
    LEDs von Cree sind nicht billig, aber ihren Preis wert.
    Ordentlich Sparpotential besteht, wenn man sich die leeren Starplatinen in China bestellt und die "nackten" LEDs z.B. bei Digikey oder Mouser und die LEDs selber auf die Starplatinen lötet. Dabei steckt der Teufel allerdings im Detail. Alle modernen LEDs liegen als SMD vor und nicht nur das, die Anschlüsse sind nicht an den Stirnseiten, sondern an der Unterseite! Somit kommt man mit einem Lötkolben garnicht an die Anschlüsse. Was man mit etwas Fingerspitzengefühl machen kann, ist die LEDs auf dem Ceranfeld mit etwas Lotpaste "aufbacken"
    Allerdings ist das ein bisschen wie Roulette. Man kann dabei sparen - oder verlieren, wenn man die LEDs verbrutzelt ;)

  • Hallo nochmal!
    Ich habe eben folgende wasserdichte Leiste gefunden:
    http://www.ledaquaristik.de/ep…ops/64355316/Products/140


    Gerne möchte ich folgenden LED-Treiber als Konstantstromquelle verwenden, er ist nämlich PWM-fähig:
    https://www.conrad.de/de/led-t…BHzKhAAl:20160418120936:s


    Geht das überhaupt?
    Falls ja, brauche ich pro Leiste dann mehrere KSQ? Falls ja, kann ich mehrere Konstantstromquellen an die gleiche Spannungsversorgung anschließen?


    LG


    Selvister