Visual Feedback RGB LED Pattern

Wireless / Wind Logging System for Sourcing ENergy - "Wilssen" is a modular controller for e.g. a wind turbine, it monitors all parameters like phase voltage and efficiency when the wind turbine is generating power.
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shure
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Visual Feedback RGB LED Pattern

Beitrag von shure » Fr 15. Jun 2012, 01:48

Any recommendations about in which pattern the high power RGB LED should light up? The LED is pulsed by an 8bit PWM with a maximum power rating of about 1W per emitter, thus 2.8W overall if shining in white light at maximum brightness. We have three options:
  • the frequency (the duty cycle time for a blinking pattern)
  • the brightness (via PWM)
  • the color (via mixing)
For which functions/actions should the visual feedback be used?
  • alternator frequency ( equals rotational speed, equals rotations per minute)
  • output power
  • input power
  • electrical efficiency
  • charge status of the logic power supply battery
  • a heartbeat pattern, e.g. commercial wind turbine pattern
  • an apple like human breath cycle pattern as a keep alive/heartbeat pattern
Anything else? Which of those should be implemented, and how?
“With great power come great heat sinks.”

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case
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Re: Visual Feedback RGB LED Pattern

Beitrag von case » So 17. Jun 2012, 00:29

Hi Alex,
ich hoffe mal es ist ok wenn ich auf deutsch antworte.

shure hat geschrieben:Any recommendations about in which pattern the high power RGB LED should light up? The LED is pulsed by an 8bit PWM with a maximum power rating of about 1W per emitter, thus 2.8W overall if shining in white light at maximum brightness. We have three options:

*the frequency (the duty cycle time for a blinking pattern)
*the brightness (via PWM)
*the color (via mixing)
Wenn ich das richtig verstehe möchtest Du mit diesen drei Eigenschaften in Kombination verschiedene Situationen codieren und visualisieren, ja ?

OK, ich fang mal an zu beschreiben, wie ich mir das (als Laie) so vorstellen würde.

Als erstes würde ich von jedem eletronischen Device eine grüne Power-LED erwarten die Funktionsbereitschaft anzeigt. Ist aber wohl nicht wirklich notwendig, denn wenn die LED in anderem Zusammenhang leuchtet oder blinkt sieht man ja das das Gerät an ist. Aber vielleicht könnte es zu Beginn grün leuchten und nach Beendigung der Initialisierung dreimal kurz blinken, zum Zeichen das die Initialisierung erfolgreich war.
For which functions/actions should the visual feedback be used?

*alternator frequency ( equals rotational speed, equals rotations per minute)
Ist m.E. nicht notwendig. Zum einen, weil ich da glaubich die feinen Unterschiede (bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten) vermutlich eh nicht optisch erfassen könnte. Und zum anderen befindet sich das Board ja direkt am Windrad, ich brauch also nur nach oben zu schauen um zu sehen ob es sich eher schnell oder langsam dreht.

Sowas (also einen Frequenz-Bereich) würde man ansonsten wenn dann vielleicht eher mit ner LED-Bar von 10 LEDs gut darstellen können, aber ich weiss nicht ob das hier gewünscht ist.
*output power
*input power
Output-Power meint, was spuckt der Generator an elektrischer Leistung aus und Input-Power meint, wieviel davon wird zur Ladung des Akkus verwendet ?

Codieren könnte man es jeweils über die Helligkeit. Das Problem wäre nur, das man es wohl gerne gleichzeitig sehen würde, man also min. zwei LEDs benötigen würde, Du scheinst aber bislang nur von einer LED auszugehen oder hab ich das falsch verstanden ?

Wobei, hmm... bezüglich Power, beim output interessiert uns vermutlich die Spannung, welche sich mit verschiedenen Umdrehungszahlen des Windrades jeweils ändert, beim input ist dagegen eine mehr oder weniger konstante Ladespannung vorgegeben und der Ladestrom ändert sich mit dem Füllungszustand des Akkus. Also kann ich die beiden Dinge gar nicht direkt miteinander vergleichen *grübel* ...

Na, wieauchimmer eine Anzeige des Ladungszustandes des Akkus ist sicher sinnvoll.
*electrical efficiency
Du meinst hier den Wirkungsgrad zwischen Generator Output (Leistung) und Input_Leistung zum beladen des Akkus, ja ?. Bei zwei LEDs hätte man den direkten Vergleich zwischen hellerer und dunklerer LED. Bei einer LED könnte man das durch einen farblichen Übergang von rot über gelb zu grün veranschaulichen. Wenn alles im sprichwörtlichen grünen Bereich ist, dann ist der Wirkungsgrad optimal.
*charge status of the logic power supply battery
Hmm, dieser Punkt scheint einige Implikationen zu haben, die mir noch nicht ganz klar sind. Zum einen scheints wohl sicherheitsrelevant zu sein, da wenn die Logikschaltung aufgrund mangelnder Stromversorgung nicht funktioniert und das Windrad dennoch anläuft, letzteres aufgrund fehlender Regelung der Last-Abnahme Schaden nehmen könnte. Aber da reicht eine LED-Anzeige als Warnung wohl kaum aus sondern es müsste einen grundlegenden Mechanismus geben, der sicherstellt, das das Windrad bei ausgeschalteter Logiksteuerung erst gar nicht anlaufen kann.

Zum anderen frage ich mich wie da die Stromversorgung überhaupt aussehen würde. Würde man nicht einen kleinen Akku verwenden der immer wieder aufgeladen wird ? Oder vielleicht zusätzlich noch eine normale Batterie, für den Fall das der Akku mal nach einer längeren Windlosen Phase leer ist und das Windrad aber dennoch anlaufen und ihn wieder nachladen kann ?

Aber was die eigentliche Frage betrifft, man würde dies vermutlich ebenfalls durch einen rot-gelb-grün Farbübergang visualisieren.

Und, wo wir gerade dabei sind, was m.E. noch fehlt, das wäre vor allem ein solcher, der den Ladezustand des 12V-Akkus anzeigt. Das wären zusammen mit der Anzeige des aktuellen Ladestroms m.E. wohl die beiden wichtigsten Funktionen der LED, zumindest aus der reinen Anwender-Sicht.
*a heartbeat pattern, e.g. commercial wind turbine pattern
*an apple like human breath cycle pattern as a keep alive/heartbeat pattern
Da kann ich mir grad nicht soviel drunter vorstellen im Sinne einer bestimmten Funktion, sondern das wäre eher noch ein weiteres Codierungspattern, oder meinst Du damit etwas anderes ? Ansonsten wäre das dann wohl eine Ergänzung od. Alternative zur Ladestrom-Visualisierung, je mehr Ladestrom desto mehr und helleres blinken. Sowas in der Art ist übrigens auch realsiert bei unserer Photovoltaik-Anlage; da wir von der Eigenverbrauchsregelung Gebrauch machen, haben wir da ausser dem Zweirichtungszähler noch einen zusätzlichen, der den vom Wechselrichter herkommenden Brutto-Stromertrag anzeigt. Ist es nur wenig blinkt er nur langsam, etwa im Sekundentakt, ists viel blinkt er mit einer entsprechenden Frequenz. Ich kann allerdings nicht aus der Betrachtung der Frequenz auf die tatsächliche Menge an aktuell erzeugter Leistung schliessen, ich kann nur ganz grob unterscheiden zwischen kaum oder viel Sonnenschein draussen.
Anything else? Which of those should be implemented, and how?
Ja, wie gesagt der Ladezustand der Nutzbatterie bzw. des Akkus wäre noch wichtig.

Dann nochmal was zum Wirkungsgrad: Wenn der Generator mehr Strom erzeugt als in den Akku geladen wird oder auch wenn der Akku voll ist, dann passiert doch irgendwas, ich meine dann werden doch ein paar Lampen oder ein Tauchsieder betrieben, damit das Windrad nicht völlig ohne Last läuft und dadurch zu schnell dreht. Oder ich glaube Du sagtest mal irgendwo was davon das dann die Spulenwicklungen im generator on the fly von serieller zu parallele Verschaltung umgeswitched werden sollen, oder so ähnlich.
Ungeachtet dessen, das mir die genaue Funktionsweise des Regelungsvorgangs noch nicht so richtig klar ist gibt es hier vielleicht auch noch das eine oder andere, was man mit der LED veranschaulichen möchte.


Gruss,
Oliver
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shure
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Re: Visual Feedback RGB LED Pattern

Beitrag von shure » Mo 18. Jun 2012, 04:03

case hat geschrieben: Als erstes würde ich von jedem eletronischen Device eine grüne Power-LED erwarten die Funktionsbereitschaft anzeigt. Ist aber wohl nicht wirklich notwendig, denn wenn die LED in anderem Zusammenhang leuchtet oder blinkt sieht man ja das das Gerät an ist.
Jep.
case hat geschrieben: Aber vielleicht könnte es zu Beginn grün leuchten und nach Beendigung der Initialisierung dreimal kurz blinken, zum Zeichen das die Initialisierung erfolgreich war.
Ich würde nicht nur grün blinken sondern alle Farben durchgehen beim Booten als self-test.
For which functions/actions should the visual feedback be used?

*alternator frequency ( equals rotational speed, equals rotations per minute)
Ist m.E. nicht notwendig. Zum einen, weil ich da glaubich die feinen Unterschiede (bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten) vermutlich eh nicht optisch erfassen könnte.
Durch die Farbabstufung geht das ganz gut! Besser als über die Blinkfrequenz allein.
Und zum anderen befindet sich das Board ja direkt am Windrad, ich brauch also nur nach oben zu schauen um zu sehen ob es sich eher schnell oder langsam dreht.
Denkst du.. durch den POV (persistance of vision) Effekt erkennst du keine großen Unterschiede in der Geschwindigkeit wenn sich das kleine Teil dreht ;) Ausserdem ist es nachts meist dunkel ;)
Sowas (also einen Frequenz-Bereich) würde man ansonsten wenn dann vielleicht eher mit ner LED-Bar von 10 LEDs gut darstellen können, aber ich weiss nicht ob das hier gewünscht ist.
Ja ein bargraph wäre schöner, darf sich jeder dank OpenSource ja selbst dranbasteln. Für uns erstmal überflüssig.
*output power
*input power
Output-Power meint, was spuckt der Generator an elektrischer Leistung aus und Input-Power meint, wieviel davon wird zur Ladung des Akkus verwendet ?
Input Power: was vom Generator AC reinkommt.
Output Power: was nach dem Gleichrichter von der Nutzlast gebraucht wird. Für Laden der Logikversorgung, für LEDs, den Controller, und bei größeren Turbinen zur Versorgung von externen Verbrauchern: Akkus/Akkuladegeräte, Netzeinspeisung.
Power Overhead: was die dummy load verbraucht, zur Leistungsanpassung / als Bremse.
Power loss: wird durch Wandlerverluste in Hitze umgewandelt.
Codieren könnte man es jeweils über die Helligkeit. Das Problem wäre nur, das man es wohl gerne gleichzeitig sehen würde, man also min. zwei LEDs benötigen würde, Du scheinst aber bislang nur von einer LED auszugehen oder hab ich das falsch verstanden ?
Eine sehr helle LED, mehr nicht.
Warum Helligkeit? Farbe ist hier wieder besser geeignet denke ich! von grün bis rot kann man den energieverbrauch doch gut darstellen, rot sei das rechnerische maximum.
Wobei, hmm... bezüglich Power, beim output interessiert uns vermutlich die Spannung, welche sich mit verschiedenen Umdrehungszahlen des Windrades jeweils ändert,
...nicht ;) Die Phasenspannung ist nicht einfach proportional zur Umdrehungszahl. Leistungsanpassung, Innenwiderstand, ...
beim input ist dagegen eine mehr oder weniger konstante Ladespannung vorgegeben und der Ladestrom ändert sich mit dem Füllungszustand des Akkus.
Nee
Na, wieauchimmer eine Anzeige des Ladungszustandes des Akkus ist sicher sinnvoll.
Aufjedn, hab ich ja unten schon erwähnt. logic power supply battery = Akku der Logikversorgung. Eine externe Batterie wird nicht überwacht, das macht der Laderegler bzw das BMS von der Batteriebank die man irgendwo unterdacht hat (nicht im Freien direkt am Generator). Aber sicher kann man auch noch die Spannung von der Batteriebank von Wilssen loggen lassen. Würde ich aber gern als optionales Modul machen, weil das wieder zusätzliche Hard- und Software ist und nicht für jeden nötig ist.
*electrical efficiency

Du meinst hier den Wirkungsgrad zwischen Generator Output (Leistung) und Input_Leistung zum beladen des Akkus, ja ?
Ja, aber streiche Akkus, jede Last braucht Strom.
*charge status of the logic power supply battery

Hmm, dieser Punkt scheint einige Implikationen zu haben, die mir noch nicht ganz klar sind. Zum einen scheints wohl sicherheitsrelevant zu sein, da wenn die Logikschaltung aufgrund mangelnder Stromversorgung nicht funktioniert und das Windrad dennoch anläuft, letzteres aufgrund fehlender Regelung der Last-Abnahme Schaden nehmen könnte. Aber da reicht eine LED-Anzeige als Warnung wohl kaum aus sondern es müsste einen grundlegenden Mechanismus geben, der sicherstellt, das das Windrad bei ausgeschalteter Logiksteuerung erst gar nicht anlaufen kann.
Nein. Und die Logik wird vom Windrad selbst versorgt. Der Akku ist Backup. Wenn der Akku leer ist und das Windrad anläuft hat Wilssen wieder Power. Den Akku laden kann er ja dann wieder.
Zum anderen frage ich mich wie da die Stromversorgung überhaupt aussehen würde. Würde man nicht einen kleinen Akku verwenden der immer wieder aufgeladen wird ? Oder vielleicht zusätzlich noch eine normale Batterie, für den Fall das der Akku mal nach einer längeren Windlosen Phase leer ist und das Windrad aber dennoch anlaufen und ihn wieder nachladen kann ?
Logikversorgung mit 4AA Zellen, wie beschrieben.
Dann nochmal was zum Wirkungsgrad: Wenn der Generator mehr Strom erzeugt als in den Akku geladen wird oder auch wenn der Akku voll ist, dann passiert doch irgendwas, ich meine dann werden doch ein paar Lampen oder ein Tauchsieder betrieben, damit das Windrad nicht völlig ohne Last läuft und dadurch zu schnell dreht. Oder ich glaube Du sagtest mal irgendwo was davon das dann die Spulenwicklungen im generator on the fly von serieller zu parallele Verschaltung umgeswitched werden sollen, oder so ähnlich.
Ungeachtet dessen, das mir die genaue Funktionsweise des Regelungsvorgangs noch nicht so richtig klar ist gibt es hier vielleicht auch noch das eine oder andere, was man mit der LED veranschaulichen möchte.
Wir brauchen keine Grundlast wie Lampen oder Tauchsieder, ganz sicher. Eine TiVA ist unter 1m² groß. Die Phasenverschaltung hat nichts damit zu tun.
*a heartbeat pattern, e.g. commercial wind turbine pattern
*an apple like human breath cycle pattern as a keep alive/heartbeat pattern
Ist beides nicht grundsätzlich proportional zu elektrischen Werten, nur zur keep-alive Visualisierung, weil schön anzusehen abends im Garten, siehe Macbook Pro.
“With great power come great heat sinks.”

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