Campinglampe 2.0

Hallo,

da wir Campingfeaks sind, stellte sich bei mir der Wunsch ein, neben diversen Taschenlampen, der LEDfizierten Campinglampe im Jahre 2016 noch etwas Größeres und Flexibleres zu haben. Das Ganze sollte am Zigarettenanzünder betreibbar sein, dimmbar von ca 1 Watt bis rund 50 Watt sein, sich in der Farbtemperatur einstellen lassen und als Sahnehäubchen noch fernbedienbar sein, damit sich möglichst viele Szenarien beim Camping abdecken lassen

• helles, kaltweißes Licht, wenn man spät ankommt und im Dunkeln das Zelt aufbauen muß, oder mal was sucht
• weniger Licht, damit man im Dunkeln den Bräunungsgrad von Grillgut erkennen kann, ohne mit der Taschenlampe rumfummeln zu müssen
• dezentes, warmweißes Licht, wenn man einfach nur chillen will

Basis ist aus dem Shop hier ein 50 cm Streifen mit 196 Samsung LEDs, der sich in der Farbtemperatur einstellen lässt https://www.led-tech.de/de/50c…g-LM301B-LEDs-3500k-6500k. Da ich gerne von Glühlampe bis Tageslicht wollte, bekam ich auf Nachfrage ein Exemplar mit 2700K und 5500K

Montiert in dieses Kühlprofil https://www.led-tech.de/de/Cov…l-V2-opale-Abdeckung-50cm, Endkappen hatte ich mal vor Jahren von jemandem aus dem Forum.

Interessant ist noch ein weiteres Detail: Die halbrunden Abdeckungen passen eigentlich nicht zu den 2 reihigen LED-Streifen, da die Wagoklemmen auf dem Board das Montieren des Deckels verhindern. Hilfe kam von meiner Partnerin, die Dentaltechnikerin ist und sich meiner Idee annahm, den Deckel im Bereich der Klemmen passend zu bearbeiten. Man sieht das recht gut auf dem Bild. Es muß die gute Hälfte der Schnappnase weg.

Herzstück sind 2 getaktete Step Up Eigenbau KSQs, die ich hier vorgestellt hatte Step Up - KSQ mit bis zu 5A - XL6006 Die beiden KSQs habe ich praktischerweise gleich als 2er Boardnutzen verwendet.

Details zur Funktionsweise der KSQs bitte im oben verlinkten Beitrag nachlesen. Ich habe als strombestimmende Sense Widerstände 2x 0,22 Ohm und 0,47 Ohm bestückt. Das ergiebt rechnerisch 2,48A, in der Praxis sind es 2,35A

Dabei stellen sich 20,97V an den LEDs ein. Für die Tests verwendete ich ein 12V 9A Netzteil. 12,11V lagen real am Eingang an, dabei wurden 5,04 Ampere Eingangsstrom gezogen, was einem Wirkungsgrad von 81% entspricht.

Die KSQ läuft somit bei Vollast am Limit (5 Ampere). In der Praxis ist es gesünder, wenn man die volle Leistung benötigt, viefty/viefty mit beiden Kanälen zu fahren

Noch ein weiteres kleines Detail verdient Aufmerksamkeit: Die Wagoklemmen sind sportlich dicht am Ende des Streifens, so das man kaum sinnvoll in einem 50 cm langen Profil dort Kabel einführen kann. Ich habe in die Steckklemmen dicken, steifen Draht gesteckt, den U-förmig nach oben, über die Klemme umgebogen und daran dann die Kabelenden angelötet und mit Schrumpfschlauch isoliert.

Die Kabelschlaufe befindet sich in der Lücke zwischen 2 LEDs. Das Kabel ist mangels Platz für eine Verschraubung mit einem Kabelbinder unter den Lötstellen befestigt.

Die ICs sind über etliche Thermal Vias mit der unteren Kupferseite großzügig verbunden. Eine Wärmeabfuhr mittels BGA Kühlkörper von Fischer 31x31x10 ist zwingend notwendig, um das IC am Limit betreiben zu können. Da der Chinafertiger der PCBs den Boarnutzen zum Vereinzeln unafgefordert geritzt hat, mußte ich an den Eingangsklemmen die Einspeiseleitungen freilegen und mittels Zinnklecks wieder brücken

Die Steuerung der Stromquellen übernimmt ein Wemos D1 Mini mit einem ESP8266. Da dieser 5V Eingangsspannung sehen möchte, habe ich hier quick & dirty auf Lochrasterplatine einen 78L05 Spannungsregler mit Minimalbeschaltung aufgebaut. Das ESP Modul kommt dann Huckepack mittels Stiftleiste darüber.

Bevor alles im endgültigen Gehäuse verschwindet, wäre spätestens jetzt der Zeitpunkt, den ESP8266 mit seiner Firmware zu flashen.

WLED ist dafür wie gemacht

Eigentlich ist WLED viel mächtiger und hier eigentlich völlig oversized, dafür ist es aber eine open Source Fertiglösung, die mit kleinen Einstellungen "out of the box" läuft

So, ich habe zwar noch nicht die 10 Dateianhänge, dafür aber bereits das 1 MB erreicht

Somit setze ich das Ganze dann mit einer weiteren "Antwort" fort

Das Gehäuse ist von Pollin https://www.pollin.de/p/kunsts…haeuse-021-002-113-460003. Die Außenmaße betragen 135x70x50. Deckel und Boden haben ein Lüftungsgitter, um die Wärmeabfuhr beherrschen zu können.

Im Gehäuse geht es quasi wie mit dem Schuhanzieher zu

An den Befestigungsbohrungen meiner Platinen habe ich M3 Stehbolzen mit 12 mm Länge angeschraubt, die aber lediglich als Abstandshalter dienen. Sie sind nicht mit dem Gehäuse verschraubt, die Leiterplatte sitzt straff zwischen den Wänden.

So sieht das ganze Konstrukt dann fertig aus. Im Endzustand jetzt mit Zigarettenanzünderstecker und 2x 2,5 Quadrat Zuleitung, um den Spannungsabfall auf der Leitung gering zu halten. Was hier verloren geht, holt sich der Stepup über mehr Strom zurück! Der Zigarettenanzünderstecker hat bereits eine eingebaute (auswechselbare) Sicherung.

Die Konfiguration von WLED werde ich in einem separaten Beitrag Step by Step erklären. Da mir mehr die Hardware, als die Software liegt, wäre es toll, wenn sich jemand findet, der die Oberfläche von WLED so "ausdünnt", das da quasi nur noch 2 Slider übrigbleiben. Einer zum Dimmen von 0 - 100% und einer, zum gegenläufigen Überblenden beider Kanäle.

So wie es jetzt ist, verwirrt die Bedienoberfläche eher, da Farbeffekte und sonstige "Featureitis" dort vereint sind.

Ich setze das ganze Projekt selbstverständlich unter open Hardware. Die Fertigungsunterlagen für die KSQ-Boards stelle ich bei Bedarf hier zur Verfügung

Kommen wir nun zur Installation und Konfiguration von WLED, der Firmware des Mikrocontrollers. Als Mikrocontrollerboard mit WLAN Fähigkeiten verwende ich den Wemos Mini D1 mit dem ESP8266. Unter dem Stichwort Wemos Mini D1 findet man die Dinger bei Amazon, Ebay oder Aliexpress.

Für Wled gibt es zahlreiche ausführlich bebilderte Tutorials, auch in deutsch. Darum spare ich mir den Großteil und verlinke mal auf ein meiner Meinung nach gutes Tutorial.

https://electric-junkie.de/2020/08/wled-quickstart/

Bei mir lief die neueste Version des Homeflashers nicht, kann aber auch an meinem alen Windows 7 liegen. Eine ältere Version tat es dann ohne zu murren.

Dagegen sollte man die neueste Version der zu flashenden Binärdatei wählen!

Bei mir ist es die WLED_13.0.b6_ESP8266.bin, bei der 13.0.b5 hat die PWM Ausgabe, die wir hier benötigen, noch nicht funktioniert.

Vergiss den hier gezeigten Anschluss eines LED Stripes, den brauchen wir in unserem Fall nicht.

Interessant wird es dann wieder beim Punkt "Konfiguration der WLAN Verbindung"

Wenn der Controller geflasht und per WLAN erreichbar ist, kommen wir zur weiteren Konfiguration. Das kann praktischerweise gleich am USB Kabel hängend, erfolgen. So wird der Controller stabil mit Spannung versorgt. Die externe Versorgung über die spätere Schaltung bietet immer ein geringes Fehlerpotential. Daher ist eine schrittweise Vorgehensweise sehr praktisch.

Die erste seite ist das WIFI Setup.

Oben wird der Name des Heimnetzwerkes, wo sich der Controller einloggen soll und das WLAN Passwort eingegeben.

IP und Gateway kann man im Normalfall, bei DHCP, also der Zuweisung einer dynamischen IP durch den Router, leerlassen.

Bei mDNS, der http Adresse kann man den Standardeintrag abändern. Ich habe hier Campinglampe genommen.

Configure AccessPoint, ist eigentlich doppelt gemoppelt, stört aber auch nicht. Hier macht der ESP ein weiteres eigenes WLAN auf, er arbeitet als Access Point. Name deshalb auch hier in Campinglampe geändert. Das kann ganz praktisch sein, da bei Zelten das heimische WLAN fehlt.

Wenn der Kreis derer, die die Lampe bedienen sollen, nicht aus einem Haushalt sind und somit auf dem Handy unterschiedliche WLANs haben, ist ein Access Point ganz praktisch. Hier kann man die alten WLED Einstellungen vom Passwort belassen, um sich zu erinnern, oder aus Sicherheitsgründen auch ein Neues vergeben. Dieses braucht mit dem Oberen Passwort nicht idenetisch sein.

Nach save and connect und dem eventuellen Neuaufruf der Konfigurationsseite geht es weiter zu LED Preferences

Wichtig ist hier im Hardware Setup von der Standardeinstellung WS281x auf PWM CCT zu wechseln. Je nach FW Version kann der Punkt auch PWM wwcw (steht für "warm white cold white") heißen.

GIPOs 0 und 2 und Inverted output das Häckchen setzen, sonst sind Null und 100% vertauscht.

Noch ein Wort zu den Ausgängen: GIPO 0 und 2 sind am Board D3 und D4. Ist gaga, aber um das zu verstehen, muß man wissen, sich die Pinout reference des Wemos Boards reinziehen.

https://randomnerdtutorials.co…6-pinout-reference-gpios/ dort bis zum Wemos D1 Mini Pinout runterscrollen.

An GIPO 2 / D4 hängt die blaue LED auf dem Board. So hat man schon mal eine gute Kontrolle, ob der PWM Betrieb funktioniert, bevor man die KSQs anschließt

Default Brightness ist die Anfangshelligkeit beim Einschalten. 128 ist ein guter Kompromiss, kann aber individuell geändert werden. 255 ist Maximum, 0 ist aus. Apply preset 1 kann man erst nach dem Anlegen eines Presets in der Haptbedienoberfläche vornehmen, wir kommen hierher also nochmal zurück

Im User Interface, der 3. Konfigurationsseite, stellen wir im Web Setup unter Server description auch nochmal Campinglampe ein. Color wheel und RGB sliders können wir abwählen, da hier nix farbig ist.

Hier sind wir in der eigentlichen Bedienoberfläche. Sind zwar noch ein Haufen Karteileichen drin, aber hier kann sich gerne ein Programmierer austoben und das eindampfen.

Für uns interessant sind eigentlich nur 2 Slider. Der white balance ist der Überblendregler zwischen warm- und kaltweiß. Zur korrekten Zuordnung kann man die GIPO Einstellung ändern oder die Verdrahtung von D3 und D4 tauschen, oder die Kabel am LED Ausgang der KSQ.

Der Slider Brightness ist für die Helligkeit und steht nach dem Einschalten erst mal mittig - wir haben ja 128 konfiguriert.

Links sollte Default und bei der rechten Buttonreihe der Punkt auf Solid stehen. Wenn da was anderes steht, werden unter Umständen die Slider wirkungslos, oder überschrieben!

Um ein definiertes Einschaltverhalten zu haben, gehen wir ganz rechts auf den Button + create preset

Häkchen setzen, save to ID 1 und dann save preset.

Jetzt gehen wir wieder zu den LED preferences zurück und tragen dort appy preset 1 ein, den wir ja soeben erzeugt haben

Wenn jetzt das Dimmen der blauen LED auf dem Controllerboard funktioniert, dann ist jetzt ein guter Zeitpunkt, das Controllerboard vom USB Anschluss zu trennen und elektrisch mit dem Spannungsregler von 12V auf 5V und den beiden PWM Leitungen an D3 und D4 zu verbinden

Update, es gibt Grund zur Freude!

Die neue Version WLED_0.13.1_ESP8266.bin blendet automatisch bei Auswahl des Hardware Setup PWM CCT alles mit RGB aus, so wich ich mir das gewünscht habe

Es ist fast wie Weihnachten

Erstere hat eine Flusspannung übr den LEDs von Uf 8-9V, da ginge meine Step down KSQ biete 3 bzw. 5A KSQ's, dimmbar 0-100%, Step Down Und das sogar noch unterhalb der 3A Variante, da laut Datenblatt maximal 1,4 A erlaubt sind. Damit fällt der ganze Zirkus der Kühlung flach und die Spule kann auch kleiner u. somit flacher ausfallen.

Zweite hat Uf von knapp 20V und einen Maximalstrom von 2 Ampere. Da passt mein hier weiter oben verwendeter Step up.

WLED kann auch mit einem Kanal umgehen. Einstellung PWM white.

Wegen den KSQs kannst du mir gerne ne PM schreiben, da brauchen wir den Tröt hier nicht mit füllen