Skip to content

Latest commit

 

History

History
171 lines (133 loc) · 8.68 KB

README.md

File metadata and controls

171 lines (133 loc) · 8.68 KB

ESP-12_WLED-Controller V1.3 License: CC BY-SA 4.0

ko-fi

English Version below


Designidee eines EPS-12(E/F) basierten NeoPixel (WS2812B, WS2811, SK6812)-Controller speziell für WLED oder auch Alternativen.

tl;dr

Ich habe einige Tests zur Stromaufnahme am ESP-32_WLED-Controller durchgeführt. Da beide Controller im Bereich des MOSFET gleich aufgebaut sind, lassen sich die Erkenntnisse übertragen.
Let's talk about maximum ratings

Übersicht:

Die Idee war es, einen Controller zu bauen, der mit Pegelwandler arbeitet um das Datensignal, welches der ESP8266 nur mit 3,3V Pegel ausgibt, auf die vom LED-Strip benötigten 5V zu setzen. Gerade bei langen Datenleitungen kann ein 3,3V-Pegel sich schneller "verwaschen". Als Levelshifter werwende ich einen 74LVC1G125. Zusätzlich kann die Versorgungsspannung für den LED-Strip über einen P-Kanal MOSFET abgeschaltet werden. Auch im ausgeschalteten Zustand verbrauchen die NEOPIXEL-Strips Strom (ca. 1mA/Pixel).
Praktischerweise bietet WLED hier seit einiger Zeit, die Möglichkeit über einen frei definierten Pin ein "Relay" zu schalten. Vor dem P-MOSFET sitzt ein weiterer N-MOSFET. Einmal funktioniert dieser als Treiber um den P-MOSFET mit 5V Logikpegel zu schalten und zum anderen als Inverter, damit der Haupt-MOSFET praktisch "active HIGH" am GPIO12 des ESP2866 durchschaltet.

Versionen:

  • 0.9 erstes Layout veröffentlicht
  • 1.0 kleine Änderungen und Fehler beseitigt
    • 1.01 C1 und C2 Korrektur der Werte (statt 10nF 10µF) hat keine Auswirkung auf die Platine
    • 1.1 Gatewiderstand R9 hinzugefügt
    • 1.2 Gatewiderstand Wert auf 300Ohm geändert
    • 1.3 Platinenlayout überarbeitet
      THT-MOSFET entfernt und dafür ...
      Leiterbahn verbreitert und auf zwei Lagen verteilt
      zweiter C2 Kondensator
      Lötjumper unter R6 zum Überbrücken gesetzt
      zweiter GND Anschluss am Terminal
      Datenpin von IO4 auf IO2 gelegt Fehler im Design.

PCB top

Gehäuse

PCB case Es gibt ein simples Gehäuse. Die beiden Geäusehälften werden zusammen geklipst. Die Platine wird mittels 2x5mm Linsenkopfschrauben (Grobgewinde) im Gehäuse befestigt.

Einstellungen

Die Platine verwendet folgendes Pin-Setting.
Auf GPIO0 kann ein externer Button verwendet werden, zum Ein- und Ausschalten und zusätzlich initiert man darüber den Flashvorgang.
An GPIO2 hängt das Datensignal und über GPIO12 wird der MOSFET geschaltet.

Pin-setting

Teileliste

Refs Qty Component Description
C1 1 10µF 0805 10µF
C2 1 47F 0805 47µF oder 22µF
aC2 1 100µF alternativer Footprint in 1206 für größere Kerkos
C3, C5 2 100nF 0805 100nF
C4 1 1000µF Elko radial 1000µF 6.3V RM3.5 d=8mm l=11.5mm
D1 1 Freilaufdiode SS14 DO-214
J1 1 Screw_Terminal_01x05
J2 1 Conn_01x04_Male Buchsenleiste RM2.54mm
JP1 1 BTN/FLASH Jumper mit Pinheader RM2.54
JP2 1 Jumper_2_Open Lötbrücke auf der Rückseite für R6
Q1 1 IRLML6344 MOSFET N-Kanal 30 V 5A SOT-23
Q2 1 IRF7410 MOSFET P-Kanal -12 V -16A SO-8
R1, R2, R3, R4, R5, R7, R8 7 10k 0805 10kΩ
R6 1 470R 0805 470Ω
R9 1 300R 0805 300Ω
SW1 1 SW_RST 6mm x3.5mm Push Button SMD
U1 1 TS1117-3.3 Linearregler 3.3V fix alt. AMS1117-3.3, SOT-223
U2 1 ESP-12F ESP-12F (ESP8266) Wifi-Modul
U4 1 74LVC1G125 Single Buffer Gate Tri-State als Logic Level Converter, SOT-23-5

Diese Platine kann mit einem fertigen Binary verwendet werden.

Dankeschön!

Ein besonderer Dank geht an Aircoookie und allen Beteiligten, die am WLED Projekt mitarbeiten.


English

tl;dr

I did some power consumption tests on the ESP-32_WLED controller. Both controllers have the same structure in the MOSFET area, the results can be transferred.
Let's talk about maximum ratings


Design idea of an EPS-12 (E / F) based NeoPixel (WS2812B, WS2811, SK6812) controller especially for WLED or alternatives.

Overview:

The idea was to build a controller that works with level converters to set the data signal, which the ESP8266 only outputs with a 3.3V level, to the 5V required by the LED strip. Especially with long data lines, a 3.3V level can "fading" more quickly. As the level shifter I use a 74LVC1G125. In addition, the supply voltage for the LED strip can be switched off via a P-Channel MOSFET. Even when switched off, the NEOPIXEL strips consume electricity (approx. 1mA/pixel). Conveniently, WLED offers the option of switching a "relay" via a freely defined pin. Aircoookie/WLED#631 (comment) Another N-MOSFET sits in front of the P-MOSFET. On the one hand, this works as a driver to operate the P-MOSFET with a 5V logic level and on the other hand as an inverter, so that the main MOSFET switches through practically "active HIGH" on the GPIO12 of the ESP2866.

Versions:

  • 0.9 first layout published
  • 1.0 minor changes and bugs fixed
    • 1.01 C1 and C2 wrong Values fixed (10µF instead of 10nF) has no effects of the PCB
    • 1.1 added gate resistor R9
    • 1.2 change gate resisitr value to 300Ohm
    • 1.3 board layout revised
      THT MOSFET removed and for that...
      Traces widened and divided onto two layers
      second alternative C2 capacitor
      Solder jumper placed under R6 for bridging
      second GND connector on the terminal.
      Data pin placed from IO4 to IO2 Error in design.

PCB top

Case

PCB case There is a simple case. The two halves of the housing are clipped together. The circuit board is attached to the housing by means of 2x5mm pan head screws (coarse thread).

Settings

The board uses the following pin setting. An external button can be used on GPIO0 to switch it on and off and also to initiate the flash process. The data signal is connected to GPIO2 and the MOSFET is switched via GPIO12.

Pin-setting

Parts list

Refs qty components Description
C1 1 10µF 0805 10µF
C2 1 47F 0805 47µF or 22µF
aC2 1 100µF alternative footprint in 1206 for larger caps
C3, C5 2 100nF 0805 100nF
C4 1 1000µF Capacitor radial 1000µF 6.3V pich3.5 d=8mm l=11.5mm
D1 1 Flyback diode SS14 DO-214
J1 1 Screw_Terminal_01x05
J2 1 Conn_01x04_Male Socket strip pitch 2.54mm
JP1 1 BTN/FLASH Jumper with pin header pitch 2.54
JP2 1 Jumper_2_Open Solder bridge on the back for R6
Q1 1 IRLML6344 MOSFET N-channel 30V 5A SOT-23
Q2 1 IRF7410 MOSFET P-channel -12V -16A SO-8
R1, R2, R3, R4, R5, R7, R8 7 10k 0805 10kΩ
R6 1 470R 0805 470Ω
R9 1 300R 0805 300Ω
SW1 1 SW_RST 6mm x3.5mm Push Button SMD
U1 1 TS1117-3.3 Linear regulator 3.3V fix old. AMS1117-3.3, SOT-223
U2 1 ESP-12F ESP-12F (ESP8266) Wifi Module
U4 1 74LVC1G125 Single Buffer Gate Tri-State as Logic Level Converter, SOT-23-5

PCB can be used with a pre compiled binary.

Thanks!

Special thanks to Aircoookie and all the contributors at the WLED project.