Impulsų pločio moduliuotas LED žibintuvėlis: 8 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:51

Impulsų pločio moduliacija (PWM) gali būti naudojama daugelio prietaisų galiai, greičiui ar ryškumui keisti. Naudojant šviesos diodus, PWM gali būti naudojamas juos pritemdyti arba padaryti šviesesnius. Aš naudosiu juos, kad padarytumėte nedidelį rankinį žibintą. Šviesos diodas gali būti pritemdytas, greitai jį įjungiant ir išjungiant, kelis kartus per sekundę. Keičiant žymių erdvės santykį, ryškumas yra įvairus. Paprastas PWM sistemos įgyvendinimas būtų laikrodis, paduodantis LED ir apsauginį rezistorių į žemę. Idealiu atveju laikrodis turėtų svyruoti 50 Hz dažniu, kad įsitikintumėte, jog nematysite svyravimas. Norėdami tai patikrinti, galite naudoti signalų generatorių, kad sukurtumėte kvadratinę bangą, kaip nurodyta toliau, arba sukurti grandinę, kad tai padarytumėte už jus.

1 žingsnis: atsipalaidavimo osciliatorius

Ši grandinė sukels kvadratinę bangą, kurios darbo ciklas yra 50%. Du 10K rezistoriai, prijungti prie „op“stiprintuvo +įvesties, suteikia atskaitos įtampą, o R1 ir C1, prijungti prie įvesties, sukuria laiko konstantą, kuri kontroliuoja dažnį, f = 1/{2ln (3) RC}. Kondensatorius C1 įkraunamas ir iškraunamas per rezistorių R1, o šio ciklo įvykimo laikas yra bangos formos laikotarpis.

2 žingsnis: atsipalaidavimo osciliatorius

Apibrėždami dažnį 1 žingsnyje, R1 gali būti pakeistas potenciometru, RP, kurio vertė 2R1, ir dviem diodais. Šis pakeitimas leis keisti darbo ciklą, išlaikant pastovų dažnį. Bendro šviesos diodų PWM tikslais nebūtinas absoliutus dažnio tikslumas. Jei yra tikslumo reikalavimas, pasirinktas potenciometras turėtų būti kuo arčiau, bet ne didesnis kaip 2R1, o kompensavimo rezistorius lygus R1-RP/2. Alternatyvus sprendimas yra naudoti du rezistorius iš eilės su dviem diodais, kad būtų nustatytas fiksuotas ir iš anksto nustatytas darbo ciklas.

3 žingsnis: atsipalaidavimo osciliatoriaus išėjimas

Laikrodžio signalas gali būti tiesiogiai prijungtas prie vieno šviesos diodo, tačiau tai neleis šviesos diodui valdyti iš išorinio loginio šaltinio. Vietoj to gali būti lengviau tiekti šią išvestį į tranzistoriaus pagrindą, o tada naudoti tranzistorių, kad įjungtumėte ir išjungtumėte šviesos diodą. Galimas tranzistoriaus įvesties daliklis yra sumažinti atsipalaidavimo generatoriaus išėjimą, nes tai išjungta būsena, ji vis tiek išves 2V. Tai reikia sumažinti žemiau 0,7 V, kad neįjungtumėte tranzistoriaus, kitaip šviesos diodas nuolat degs ir keps.

4 žingsnis: padidinkite ryškumą

Kitas naudingas PWM su šviesos diodu pritaikymas yra tas, kad šviesos diodas gali praleisti didesnę nei įprasta srovę, todėl jis tampa šviesesnis. Paprastai ši srovė sugadintų šviesos diodą, tačiau kadangi šviesos diodas dega tik dalį laiko, vidutinė šviesos diodo galia neviršija leistinos ribos. Šios srovės riba nustatyta gamintojo duomenų lape, nurodytame šviesos diode kaip priekinio impulso srovė. Taip pat dažnai pateikiama informacija apie minimalų impulsų plotį ir darbo ciklus. Kaip pavyzdys, naudojant baltą šviesos diodą, pateikiamos šios specifikacijos: priekinė srovė = 30mPulso pirmyn srovė = 150mPulso plotis = <10ms 2ln (2) RCA Darant prielaidą, kad naudojamas 10nF kondensatorius, o jei norima TON = 10ms, o TOFF = 1ms, galima atlikti šiuos skaičiavimus, o tada nubrėžti grandinės schemą.

5 žingsnis: galios didinimas

Kitas reikalavimas padidinti ryškumą yra padidinti srovę, tekančią per šviesos diodą. Tai gana tiesiai į priekį. Darant prielaidą, kad šviesos diodui tiekiamas 5 V loginis maitinimas, o iš duomenų lapo standartinė šviesos diodo įtampa yra 3,6 V. Apsaugos rezistorių galima apskaičiuoti atėmus šviesos diodo įtampą iš maitinimo įtampos, tada padalijant ją iš srovės. R = (VS - VLED) / (iMAX) R = (5 - 3.6) / 0.15R = 1.4 / 0.15R = 9,3 = 10RI Vis dėlto tikėtina, kad šviesos diodų maitinimo šaltinis gali nepajėgti tiekti pakankamos 100 mA srovės, net jei tai daroma labai trumpą laiką. Gali prireikti maitinti šviesos diodą per tranzistorių, kurį galbūt valdo kitas nuoseklus tranzistorius, taip pat galintis perduoti srovę. Šioje grandinėje turėtų būti naudojama op-amp maitinimo įtampa, nes bus ir 5 V loginis maitinimas mažas. Abiejuose tranzistoriuose yra 0,7 V kritimas, o šviesos diodas - 3,6 V, iš viso 5 V, ir nepalieka nieko apsaugos rezistoriui. Tačiau žibintuvėlio valdiklis gali būti perjungtas į grandinės maitinimo šaltinį. VR = 9 - (3,6 + 0,7) VR = 4,7 vR = 4,7 / 0,15R = 31 = 33R

6 žingsnis: galutinė grandinė

Žemiau yra galutinė grandinės schema. Kai jis bus įdiegtas, jungiklis bus prijungtas prie maitinimo šaltinio, o kitos penkios LED-rezistorių poros bus lygiagrečiai su esama pora.

7 žingsnis: bandymo grandinė

Tai yra vienos grandinės LED versija. Tai nėra ypač tvarkinga, tačiau tai yra prototipas ir atitinka 7 veiksmo schemą. Iš maitinimo šaltinio taip pat galite matyti, kad traukiama tik 24 mA, palyginti su 30 mA, jei šviesos diodas buvo prijungtas normaliai. Iš trečiojo vaizdo, kuriame yra du šviesos diodai, atrodo, kad abu šviesos diodai yra vienodo ryškumo. Tačiau labai greitai tiesioginio veikimo šviesos diodas greitai sušyla, ir tai yra gera priežastis PWM.

8 žingsnis: baigtas degiklis

Grandinės perkėlimas į „Veroboard“yra sudėtingas, ypač kondensuojant atsipalaidavimo osciliatorių, kad jis tilptų į korpusą. Pagrindinis dalykas, kurį reikia patikrinti, yra tai, kad laidai nėra kirsti arba yra pakankamai laisvi, kad galėtų kirsti. Pridėjus dar 5 šviesos diodus, serijinį jungiklį su akumuliatoriaus jungtimi ir įdėjus juos į dėklą yra lengviau. Prijungus maitinimo šaltinį prie akumuliatoriaus jungties, kad būtų galima patikrinti grandinę, vidutinis srovės rodmuo buvo maždaug 85 mA. Tai yra žymiai mažesnis nei 180 mA (6*30 mA), kurio prireiktų tiesioginės pavaros sistemai. Aš nesigilinau į grandinės perkėlimą iš duonos lentos į „Veroboard“, nes siekiau sutelkti dėmesį į šio projekto teoriją, o ne nei konkrečiai jos gamyba. Tačiau kaip bendrą vadovą turėtumėte išbandyti grandinę ir priversti ją dirbti su duonos lenta, tada perkelti komponentus į skydelį, pradedant nuo mažesnių komponentų. Jei esate kompetentingas ir greitai lituojate, galbūt galėsite saugiai lituoti lustą tiesiai prie plokštės, kitaip turėtumėte naudoti lusto laikiklį.