LED-Cube, die hintersten LEDs flackern

realruckli

Hallo zusammen

Ich habe vor ca. 3 Jahre einen LED-Cube gebaut, welchen ich mit einem ESP 32 und Micropython ansteuerte. Man konnte kleine Spiele drauf spielen, Text projizieren und eine kleine Lichtshow war auch dabei.
Bevor das Ding nun komplett verstaubt, dachte ich mir, ich installiere WLED und lass ein paar tolle Effekte darauf laufen fürs Raum-Ambiente.
Nun musste ich aber feststellen, dass bei vielen Effekten, die hintersten LEDs anfangen zu flackern. Nach langem hin und her bring ich diesen Fehler einfach nicht weg und wollte nun mal hier um Rat fragen.

Hier ein paar Bilder inkl. Schema und Beschrieb: https://www.dropbox.com/scl/fo/ks2cgysnmm8oziaqrd3ha/AKDsnS8K5X8O3VNPyrKnFnc?rlkey=h4kg40occ2eb61z5l6xghpz6b&dl=0
Und hier ein Video des Flackerns: https://vimeo.com/1182599049/60e3f9be60?share=copy&fl=sv&fe=ci

Charakteristik des Flackerns:

Es flackern nur die hinteren 10 – 30 % der LEDs
Es flackert immer in der Update-Frequenz des Daten-Signals. Stelle ich z.B. die WLED FPS auf 2, flackert es auch nur 2x pro Sekunde.
Meistens ist das Flackern nur helle und dunkel, manchmal verstellt sich aber auch die ganze Farbe
zT. Flackern einzelne LEDs, oft aber auch eine Serie von mehreren LEDs gleichzeitig.
Die oberste Cube-Ebene ist am schlimmsten betroffen

Anbei die Specs des Cube:

7 x 49 WS2812B 8mm Diode (RGB nicht GRB). Also 49 LEDs in Serie pro horizontale Ebene des Cubes.
NodeMCU-32 ESP32
2x 74AHCT125 Level-Shifter um die 7 Daten-Signale auf 5V zu shiften (Empfehlung von Adafruit für Neopixel)
7x 470 Ohm Widerstand pro Daten-Signal direkt nach dem Level-Shifter (Empfehlung von Adafruit)
10A 30VDC Relais, um die LEDs ein- und auszuschalten
6A Sicherung für die LEDs und ein 0.5A Sicherung für die Elektronik
10A 5V Netzteil

Was habe ich bereits probiert/getestet:

Spannungs-Messung: bei voller Last fällt die Spannung auf max. 4.6V (Adafruit empfiehlt min. 3.7V)
Komplettes ersetzen der Elektronik: Neues ESP, neue Level-Shifter, neue Widerstände.
Widerstände reduzieren auf 330 Ohm

Tests mit Micropython:

Hierfür habe ich den alten ESP verwendet (ESP32 C3-DevkitM-1). Auf diesem ließ sich WLED nicht installieren, deshalb hab ich für WLED auf den NodeMCU gewechselt.
Mit Micropython läuft es stabiler. Aber bei gründlichem Testen, konnte ich auch da ein Flackern in den hinteren LEDs provozieren. Aber lustigerweise nur mit der roten LED, volle Last mit grüner und blauer LED erzeugte kein Flackern.

Nun meine Vermutung ist, dass ich keine sauberes Daten-Signal generiere, es zu schwach ist oder irgendwie gestört wird. Da ich aber absoluter Hobby-Bastler bin, kann ich auch komplett falsch liegen.

Schon vorweg eine riesiges Dankeschön falls jemand einen Tipp für mich hat und sich überhaupt schon die Zeit nimmt meinen Post zu lesen :)

Liebe Grüsse
Dominik Ruckli

Yngvar

Ich habe eine Frage und zwei Antworten:

Hast Du die Software in Micropython oder Arduino programmiert ?
Anscheinend steuerst Du die 7 Ebenen der WLEDs einzeln an. Der ESP32 hat nur 3 Hardware Serial Outputs. Deine restlichen 4 sind dann Software generiert was ev. das Flackern erklärt.
Ich würde alle WLEDS in einem einzigen Strang mit einem Level Shifter ansteuern. Die FastLED Library ist für einen Strang von 1000 WLEDs ausgelegt .

Details für für die Ansteuerumg von multi-LED Strips findest Du unter https://mm.kno.wled.ge/features/multi-strip/ bzw. https://www.youtube.com/watch?v=uJf1E0E7Nfw&t=401s

realruckli

Yngvar vielen Dank für deine schnelle Antwort, der WLED Artikel über Multistrip Support ist sehr aufschlussreich!

Zu deinen Fragen und Tipps:

Die Software habe ich in Micropython programmiert.
Ja genau, ich steure 7 einzelne Stränge an, je einer pro Ebene. Das mit den nur drei Hardware Outputs wusste ich nicht, das erkärt wohl auch, wieso ich bei nur drei aktiven Ebenen nie Probleme hatte :) .
Alle LEDs in einem Strang werde ich gleich morgen austesten. Ohne den Cube komplett neu zu löten wirds wohl aber knifflig, dies als finale Lösung zu verwenden. Allenfalls finde ich eine Kompromiss-Lösung mit 2 bis 3 Strängen bei der ich das Datenkabel unter dem Cube durchziehe.

Nochmals vielen Dank und ich halte dich auf dem Laufenden :)

realruckli

So ich konnte es nun testen und habe alle mit einem Datenstrang verbunden. Leider flickern die hintersten LEDs immer noch: https://www.dropbox.com/scl/fi/gmw1h0fc2y0z8b80rjehk/Cube_Flicker-Behavior_02.mp4?rlkey=n6qoep49tf5nhpvs50fbrivg3&dl=0
Ebenfalls habe ich es mit einer Unterteilung in 2 und 3 Stränge probiert und konnte feststellen, dass die oberste Ebene mit abstand am meisten Ärger verursacht: Wenn ich zB. den Datenstrang umkehre, also mit der obersten Ebene starte, dann flickert diese auch schon und die unteren Ebenen dem entsprechend auch.

WLED schlägt noch vor, einen 470uF Kondensator an den 3.3V pin des ESP zu setzten für die Stromstabilität. Das habe ich bis jetzt noch nicht getested, da ich keinen zur Verfügung habe. Meist du bringt das etwas, oder liegt der Hund wohl doch eher tiefer begraben und ich muss meinen Aufbau nochmal komplett überdenken?

Yngvar

Scheint ein Stromstabilitätsproblem zu sein .. WLEDS verbrauchen maximal 60 mA pro LED, dh. die 343 WLEDS ziehen 20 A. Du verwendest aber nur ein 10A Netzgerät ...
Verwende 2 Netzgeräte und teile die WLEDS in 2 Stränge. GND der Netzgeräte + des ESP32 verbinden , die je 5V für jeden Strang separat (!). Die WLED Datenleitung kannst Du durchschlaufen.
https://wled-calculator.github.io/

https://kno.wled.ge/basics/wiring-guides/

realruckli

Ja das war auch mein erster Verdacht. Ampere habe ich gemessen, geht eigentlich nie über 6 Ampere, da der Cube nie mit voll Power weiss leuchtet, deshalb auch die 6 A Sicherung. Bei normalen Effekten ist er zwischen 1 und 2 A.
Das Unterteilen in zwei Stränge werde ich aber mal testen.
Was meinst du, einfach ein stärkeres Netzteil (zB. 20 A) ohne Unterteilung macht wohl kein grossen Unterschied?

Yngvar

Hast Du die Stromversorgung der 7 Stränge durchgeschleift oder in 7 parallele Stränge unterteilt ?

realruckli

Ich habe 49 parallele Stränge in der Y Achse (von unten nach oben). Und in der obersten Ebene habe ich es so gut wie möglich nochmal verbunden.
Auf folgende zwei Bilder Habe ich es visualisiert:

Yngvar

Für das Flackern kann es übrigens 3 Gründe geben:

Noise in der Datenzulaitung: Abhilfe: unmittelbar nach dem Level-Shifter eine "null" WLED einbauen, die das Signal vor dem Weiterleiten"glättet".
Ev. eine andere Library verwenden. Bei FastLED mit dem ESP32 stimmt ab und zu das Timing für die verwendeten WLEDs nicht. Ev das richtige Timing durcj Experimentieren herausfinden.
Zuwenig RAM-Buffer zur Verfügung gestellt

Verwende ev. GPIO 16 als Datenleitung: https://kno.wled.ge/basics/getting-started/

realruckli

Vielen Dank für die weiteren Tipps. Werde ich alles mal ausprobieren. Werde es auch noch mit einem anderen Netzteil probieren, das etwas stabiler ist.

realruckli

Kurzes Update zu meinem Projekt.
Ich bin nun wie empfohlen auf FastLED umgestiegen und siehe da mein Würfel läuft tadellose. Hab jetzt schon viel rumgetested, ganz selten blinken die hinteren LEDs noch, wenn ich sehr helle Effekte habe. Das kann ich aber dank FastLED sehr gut vermeiden.
Leider hat Fast LED nicht die Fülle an Effekten wie WLED, aber Claude AI versteht mein Würfel wuderbar und kann mir jede menge Effekte schreiben :) .
Overall hab ich jetzt zwar nicht den WLED Luxus mit Handy-App und interaktiver Steuerung, aber damit kann ich leben. Und wer weis, vielleicht bastle ich mir mal noch ein eigenes GUI dafür, denn jetzt wo's läuft macht das auch wieder richtig spass :)

An dieser Stelle dir @Yngvar vielen lieben Dank für deinen Support, das ist nicht selbstverstädlich!