LED svetilka z modulirano širino impulza: 8 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:09

Pulzno širinsko modulacijo (PWM) lahko uporabite za spreminjanje moči, hitrosti ali svetlosti številnih naprav. Z LED diodami lahko uporabite PWM, da jih zatemnite ali naredite svetlejše. Uporabil jih bom za izdelavo majhne ročne svetilke. LED lahko zatemnimo s hitrim vklopom in izklopom, večkrat na sekundo. S spreminjanjem razmerja med označenimi površinami se svetlost spreminja. Enostavna izvedba sistema PWM bi bila ura, ki napaja LED in zaščitni upor na tla. Ura bi morala idealno nihati pri frekvenci 50Hz, da ne boste videli nihanje. Če želite to preveriti, lahko uporabite generator signala, da zagotovite kvadratni val, kot je prikazano spodaj, ali pa ustvarite vezje, ki bo to naredilo namesto vas.

Korak: Sprostitveni oscilator

To vezje bo ustvarilo kvadratni val z obratovalnim ciklom 50%. Dva 10K upora, priključena na +vhod op -ojačevalnika, zagotavljata referenčno napetost, R1 in C1, priključena na -vhod, pa ustvarita časovno konstanto, ki nadzoruje frekvenco, f = 1/{2ln (3) RC}. Kondenzator C1 se polni in prazni skozi upor R1, čas, potreben za ta cikel, pa je obdobje valovne oblike.

2. korak: Sprostitveni oscilator

Z določitvijo frekvence v koraku 1 lahko R1 zamenjamo s potenciometrom RP z vrednostjo 2R1 in dvema diodama. Ta sprememba bo omogočila spreminjanje delovnega cikla, hkrati pa ohranjala konstantno frekvenco. Za splošne PWM LED diode ni potrebe po absolutni natančnosti s frekvenco. Če obstaja zahteva po natančnosti, mora biti potenciometer izbran čim bližje, vendar ne več kot 2R1, in kompenzacijski upor, enak R1-RP/2. Nadomestna rešitev je uporaba dveh uporov zaporedno z dvema diodama., da se določi vnaprej določen delovni cikel.

Korak: Izhod oscilatorja za sprostitev

Signal ure je mogoče priključiti neposredno na eno samo LED, vendar to ne bo omogočilo nadzora LED z zunanjim logičnim virom. Namesto tega je lahko lažje napajati ta izhod na osnovo tranzistorja, nato pa s tranzistorjem vklopiti in izklopiti LED. Razdelilnik potencialov na vhodu tranzistorja naj bi zmanjšal izhod sprostitvenega oscilatorja, saj v ni v stanju, bo še vedno oddajal 2v. Da ne bi vklopili tranzistorja, ga je treba znižati pod 0,7 V, sicer bo LED neprestano svetila in kuhala.

4. korak: Povečanje svetlosti

Druga koristna uporaba PWM z LED je, da lahko skozinjo prehaja večji od običajnega toka, zaradi česar je svetlejša. Običajno bi ta tok uničil LED, ker pa LED sveti le del časa, je povprečna moč, ki jo daje LED, znotraj toleranc. Meja tega toka je opredeljena na proizvajalčevem listu za LED kot impulzni tok naprej. Pogosto so tudi podrobnosti o najmanjši širini impulza in delovnih ciklih. Kot primer z belo LED diodo so podane naslednje specifikacije: Forward Current = 30mAPulse Forward Current = 150mAPID Width = <10msDuty Cycle = <1: 10 S širino impulza in obratovalnim ciklom lahko sprostitveni oscilator preračunamo s T = 2ln (2) RCA Ob predpostavki, da se uporablja 10nF kondenzator in želi TON = 10ms in TOFF = 1ms, je mogoče narediti naslednje izračune in nato narisati vezje.

5. korak: Povečanje moči

Druga zahteva za povečanje svetlosti je povečati tok, ki teče skozi LED. To je relativno naravnost naprej. Ob predpostavki 5 -voltnega napajanja LED in iz podatkovnega lista je standardna napetost LED 3,6 V. Zaščitni upor lahko izračunamo tako, da od napajalne napetosti odštejemo LED -napetost in jo nato delimo s tokom. R = (VS - VLED) / (iMAX) R = (5 - 3,6) / 0,15R = 1,4 / 0,15R = 9.3 = 10RI Vendar je verjetno, da vir napajanja LED ne bo mogel zagotoviti zadostnega toka 100 mA, tudi če je zelo kratek čas. Morda bo potrebno napajati LED preko tranzistorja, ki ga morda nadzira drugi tranzistor v seriji, ki lahko prenaša tudi tok. V tem vezju je treba uporabiti napajalno napetost op-ojačevalnika, saj bo logično napajanje 5 V. majhna. Na obeh tranzistorjih je padec 0,7 V, na LED -ju pa 3,6 V, kar skupaj znaša 5 V, za zaščitni upor pa ne ostane nič. Pri gorilniku pa je mogoče krmiljenje postaviti na napajanje vezja. VR = 9 - (3,6 + 0,7) VR = 4,7vR = 4,7 / 0,15R = 31 = 33R

6. korak: Končno vezje

Spodaj je končni diagram vezja. Ko bo izvedeno, bo stikalo nameščeno na napajalnik, dodatnih pet parov LED-uporov pa bo postavljenih vzporedno z obstoječim parom.

7. korak: Preskusno vezje

To je ena LED različica vezja. Ni posebej urejeno, je pa prototip in sledi diagramu vezja iz koraka 7. Iz napajalnika je razvidno tudi, da se črpa le 24 mA, v primerjavi s 30 mA, če je LED dioda normalno priključena. Na tretji sliki, ki vsebuje dve LED, je videti, da sta obe LED enaki. Vendar se LED z neposrednim pogonom zelo hitro segreje, kar daje dober razlog za PWM.

8. korak: Končana svetilka

Prenos vezja na veroboard je zahteven, zlasti kondenziranje sprostitvenega oscilatorja, tako da se prilega ohišju. Glavna stvar, ki jo je treba preveriti, je, da nobene žice niso prečkane ali da so dovolj ohlapne za prečkanje. Če dodate še 5 LED-diod, zaporedno stikalo z akumulatorskim priključkom in nato vstavite v ohišje, je bolj preprosto. Priključitev napajanja na konektor akumulatorja za testiranje vezja je bila povprečna tokovna vrednost približno 85 mA. To je bistveno manjše od 180 mA (6*30 mA), ki bi jih potreboval sistem z neposrednim pogonom. S prenosom vezja z matične plošče na veroboard nisem šel v veliko podrobnosti, saj sem se nameraval osredotočiti na teorijo tega projekta. bolj kot to je proizvodnja. Kot splošno vodilo morate preskusiti vezje in ga začeti delovati na plošči, nato pa komponente prenesti na ploščo vero, začenši z manjšimi komponentami. Če ste kompetentni in hitri pri spajkanju, boste morda lahko varno spajkali čip neposredno na ploščo, sicer uporabite držalo za čipe.