LED svjetiljka modulirana širinom impulsa: 8 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:10

Modulacija širine impulsa (PWM) može se koristiti za promjenu snage, brzine ili svjetline mnogih uređaja. Sa LED diodama, PWM se može koristiti za njihovo prigušivanje ili pojačavanje. Koristit ću ih za izradu male ručne svjetiljke. LED dioda se može prigušiti brzim uključivanjem i isključivanjem, nekoliko puta u sekundi. Promjenom omjera razmaka, svjetlina se mijenja. Jednostavna implementacija PWM sistema bila bi sat koji dovodi LED i zaštitni otpornik na tlo. Sat bi idealno trebao oscilirati na frekvenciji od 50Hz kako bi se osiguralo da nećete vidjeti oscilacija. Da biste to provjerili, možete upotrijebiti generator signala za pružanje kvadratnog vala, kao što je dolje, ili stvoriti krug koji će to učiniti umjesto vas.

Korak 1: Oslažitelj za opuštanje

Ovaj krug će proizvesti kvadratni val s radnim ciklusom od 50%. Dva 10K otpornika spojena na +ulaz op -pojačala daju referentni napon, a R1 i C1, spojeni na -ulaz, stvaraju vremensku konstantu koja kontrolira frekvenciju, f = 1/{2ln (3) RC}. Kondenzator C1 puni se i prazni kroz otpornik R1, a vrijeme potrebno za nastanak ovog ciklusa je period valnog oblika.

Korak 2: Oscilator za opuštanje

Definiranjem frekvencije u koraku 1, R1 se može zamijeniti potenciometrom RP s vrijednošću 2R1 i dvije diode. Ova izmjena će omogućiti promjenu radnog ciklusa, uz održavanje konstantne frekvencije. Za potrebe općeg PWM LED -a, nema potrebe za apsolutnom preciznošću frekvencije. Ako postoji zahtjev za preciznošću, tada bi odabrani potenciometar trebao biti što bliži, ali ne više od 2R1, i kompenzacijski otpornik jednak R1-RP/2. Alternativno rješenje je korištenje dva otpornika uzastopno s dvije diode, kako bi se dao fiksni i unaprijed definirani radni ciklus.

Korak 3: Izlaz oscilatora za opuštanje

Signal sata može se spojiti izravno na jednu LED, ali to neće dopustiti da LED upravlja vanjskim logičkim izvorom. Umjesto toga, može biti lakše napajati ovaj izlaz na bazu tranzistora, a zatim koristiti tranzistor za uključivanje i isključivanje LED diode. Razdjelnik potencijala na ulazu tranzistora je da smanji izlaz opuštajućeg oscilatora, jer u nije u stanju, i dalje će izlaziti 2v. Ovo treba smanjiti na ispod 0,7v kako se ne bi uključio tranzistor, u suprotnom LED će stalno svijetliti i kuhati.

Korak 4: Povećajte svjetlinu

Druga korisna primjena PWM -a sa LED -om je ta što kroz nju može proći struja veća od normalne, čineći je svjetlijom. Obično bi ova struja uništila LED, ali budući da je LED dioda uključena samo dio vremena, prosječna snaga provedena kroz LED diodu je unutar tolerancije. Granica ove struje definirana je u proizvođačevom podatkovnom listu za LED, identificirano kao prednja impulsna struja. Često postoje i detalji o minimalnoj širini impulsa i radnim ciklusima. Koristeći bijelu LED diodu kao primjer, slijedeće specifikacije su date kao: Napredna struja = 30mAPulsna Napredna struja = 150mAPširina impulsa = <10msRadni ciklus = <1: 10Korištenjem informacija o širini impulsa i radnom ciklusu, relaksacioni oscilator se može ponovno izračunati s T = 2ln (2) RCA pretpostavljajući da se koristi 10nF kondenzator, a želeći TON = 10ms i TOFF = 1ms, mogu se izvršiti sljedeći proračuni, a zatim nacrtati dijagram kola.

Korak 5: Povećanje snage

Drugi zahtjev za povećanje svjetline je povećanje struje koja teče kroz LED. Ovo je relativno jednostavno. Uz pretpostavku 5v logičkog napajanja LED -a, a iz podatkovnog lista standardni napon LED -a je 3,6v. Zaštitni otpornik može se izračunati oduzimanjem LED napona od napona napajanja, a zatim ga podijeliti sa strujom. R = (VS - VLED) / (iMAX) R = (5 - 3.6) / 0.15R = 1.4 / 0.15R = 9.3 = 10RI Ipak je vjerojatno da izvor napajanja LED dioda možda neće moći dati dovoljnu struju od 100 mA, čak i ako je to vrlo kratko vrijeme. Možda će biti potrebno napajanje LED diode kroz tranzistor, eventualno kontroliran od drugog tranzistora u seriji koji također može nositi struju. U ovom krugu, treba koristiti napon napajanja op-pojačala, jer će i 5v logičko napajanje biti previše mali. Na oba tranzistora dolazi do pada od 0,7v, a preko LED -a za 3,6v, ukupno 5v, i ne ostavlja ništa za zaštitni otpornik. Međutim, za gorionik, kontrola se može postaviti preko napajanja kruga. VR = 9 - (3.6 + 0.7) VR = 4.7vR = 4.7 / 0.15R = 31 = 33R

Korak 6: Završni krug

Ispod je konačni dijagram kola. Kada se implementira, prekidač će se postaviti na napajanje, a dodatnih pet parova LED otpornika bit će postavljeno paralelno sa postojećim parom.

Korak 7: Ispitni krug

Ovo je jedna LED verzija kola. Nije posebno uredno, ali je prototip i slijedi dijagram kola iz koraka 7. Također možete vidjeti iz izvora napajanja da se crpi samo 24mA, u usporedbi s 30mA ako je LED dioda normalno spojena. Iz treće slike koja sadrži dvije LED diode, čini se da su obje LED diode iste svjetline. Međutim, vrlo brzo LED s direktnim pogonom brzo se zagrijava dajući dobar razlog za PWM.

Korak 8: Gotova baklja

Prijenos kola na veroboard je izazov, posebno kondenziranje opuštajućeg oscilatora tako da se uklapa u kućište. Glavna stvar koju treba provjeriti je da se žice ne ukrštaju ili su dovoljno labave za ukrštanje. Dodavanje još 5 LED dioda, serijski prekidač s priključkom za bateriju, a zatim njihovo postavljanje u kućište je jednostavnije. Spajanjem napajanja na konektor baterije za testiranje kruga, prosječno očitanje struje bilo je približno 85 mA. Ovo je znatno manje od 180mA (6*30mA) što bi sustavu s direktnim pogonom bilo potrebno. Nisam otišao u detalje s prenosom kruga s matične ploče na veroboard jer sam se želio koncentrirati na teoriju koja stoji iza ovog projekta, radije nego konkretno njegova proizvodnja. Međutim, kao opći vodič, trebali biste testirati kolo i pokrenuti ga na matičnoj ploči, a zatim prenijeti komponente na veroboard, počevši od manjih komponenti. Ako ste kompetentni i brzi u lemljenju, možda ćete moći sigurno lemiti čip direktno na ploču, inače biste trebali koristiti držač čipova.