Lantă cu LED cu lățime pulsată: 8 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:47

Modulația lățimii pulsului (PWM) poate fi utilizată pentru a varia puterea, viteza sau luminozitatea multor dispozitive. Cu LED-uri, PWM poate fi folosit pentru a le estompa sau a le face mai luminoase. Le voi folosi pentru a face o mică torță manuală. Un LED poate fi estompat prin pornirea și oprirea rapidă, de câteva ori pe secundă. Prin variația raportului de spațiu de marcare, luminozitatea este variată. O simplă implementare a unui sistem PWM ar fi un ceas care alimentează un LED și o rezistență de protecție la sol. Ceasul ar trebui să oscileze în mod ideal la o frecvență de 50Hz pentru a vă asigura că nu veți vedea oscilația. Pentru a testa acest lucru, puteți folosi un generator de semnal pentru a furniza o undă pătrată, ca mai jos, sau puteți crea un circuit pentru a face acest lucru pentru dvs.

Pasul 1: Oscilator de relaxare

Acest circuit va produce o undă pătrată cu un ciclu de funcționare de 50%. Două rezistențe de 10K conectate la intrarea + a amplificatorului operativ oferă o tensiune de referință, iar R1 și C1, conectate la intrare, creează o constantă de timp care controlează frecvența, f = 1 / {2ln (3) RC}. Condensatorul C1 se încarcă și se descarcă prin rezistorul R1, iar timpul necesar acestui ciclu este perioada formei de undă.

Pasul 2: Oscilator de relaxare

Prin definirea frecvenței în pasul 1, R1 poate fi înlocuit cu un potențiometru, RP, cu o valoare de 2R1 și două diode. Această modificare va permite ciclului de funcționare să varieze, menținând în același timp o frecvență constantă. În scopul PWM general al LED-urilor, nu este nevoie de precizie absolută cu frecvența. Dacă există o cerință de precizie, atunci potențiometrul ales ar trebui să fie cât mai aproape de, dar nu mai mult de 2R1, și un rezistor de compensare egal cu R1-RP / 2. O soluție alternativă este utilizarea a două rezistențe în serie cu cele două diode., pentru a da un ciclu de funcționare fix și predefinit.

Pasul 3: ieșire oscilator de relaxare

Semnalul de ceas poate fi conectat direct la un singur LED, dar acest lucru nu va permite ca LED-ul să fie controlat de o sursă logică externă. În schimb, poate fi mai ușor să alimentați această ieșire la baza unui tranzistor și apoi să utilizați tranzistorul pentru a porni și a opri LED-ul. Divizorul potențial de pe intrarea tranzistorului este de a reduce ieșirea oscilatorului de relaxare, deoarece în este oprit, va produce în continuare 2v. Acest lucru trebuie redus la mai puțin de 0,7v pentru a nu porni tranzistorul, altfel LED-ul va rămâne aprins constant și va fierbe.

Pasul 4: Creșterea luminozității

Cealaltă aplicație utilă a PWM cu un LED este aceea că LED-ul poate avea un curent mai mare decât normal trecut prin el, făcându-l mai luminos. În mod normal, acest curent ar distruge LED-ul, dar din moment ce LED-ul este aprins doar o fracțiune de timp, puterea medie introdusă prin LED este în limitele toleranței. Limita acestui curent este definită în foaia de date a producătorului pentru LED, identificată ca curent de impuls înainte. Există, de asemenea, adesea detalii cu privire la lățimea minimă a impulsului și ciclurile de funcționare. Utilizând un LED alb ca exemplu, următoarele specificații sunt date ca: Curent înainte = 30mAPulse Curent înainte = 150mAPă Lățime = <10ms Ciclul de funcționare = <1: 10 Utilizând lățimea impulsului și informațiile despre ciclul de funcționare, oscilatorul de relaxare poate fi recalculat cu T = 2ln (2) RCA Presupunând că se folosește un condensator de 10nF și se dorește TON = 10ms și TOFF = 1ms, se pot face următoarele calcule și apoi schema de circuit.

Pasul 5: Creșterea puterii

Cealaltă cerință pentru creșterea luminozității este creșterea curentului care curge prin LED. Acest lucru este relativ simplu. Presupunând o alimentare logică de 5v la LED, iar din foaia tehnică tensiunea standard a LED-ului este de 3,6v. Rezistența de protecție poate fi calculată scăzând tensiunea LED din tensiunea de alimentare și apoi împărțind aceasta la curent. R = (VS - VLED) / (iMAX) R = (5 - 3,6) / 0,15R = 1,4 / 0,15R = 9.3 = 10RIt este totuși probabil ca sursa de alimentare LED să nu poată furniza un curent suficient de 100mA, chiar dacă este pentru o perioadă foarte scurtă de timp. Poate fi necesar să alimentați LED-ul prin tranzistor, posibil controlat de un alt tranzistor din serie capabil să transporte curentul. mic. Există o scădere de 0,7v peste ambele tranzistoare și 3,6v peste LED, însumând 5v și fără a lăsa nimic pentru un rezistor de protecție. Cu toate acestea, pentru torță, comanda poate fi plasată deasupra sursei de alimentare a circuitului. VR = 9 - (3,6 + 0,7) VR = 4,7vR = 4,7 / 0,15R = 31 = 33R

Pasul 6: Circuitul final

Mai jos este diagrama circuitului final. Când este implementat, un comutator va fi plasat pe sursa de alimentare și alte cinci perechi de rezistențe LED vor fi plasate în paralel cu perechea existentă.

Pasul 7: Testarea circuitului

Aceasta este o versiune unică cu LED a circuitului. Nu este deosebit de ordonat, dar este un prototip și urmărește schema circuitului de la pasul 7. Puteți vedea, de asemenea, din sursa de alimentare că se desenează doar 24mA, comparativ cu 30mA dacă LED-ul a fost conectat normal. Din a treia imagine care conține două LED-uri, se pare că ambele LED-uri au aceeași luminozitate. Cu toate acestea, foarte rapid, LED-ul cu acționare directă se încălzește rapid, oferind un motiv bun PWM.

Pasul 8: Torță terminată

Transferarea circuitului în veroboard este dificilă, în special condensarea oscilatorului de relaxare, astfel încât să se încadreze în carcasă. Principalul lucru de verificat este că nu există fire încrucișate sau sunt suficient de slabe pentru a le traversa. Adăugarea a încă 5 LED-uri, un comutator în serie cu un conector pentru baterie și apoi plasarea acestora într-o carcasă este mai directă. Conectarea sursei de alimentare la conectorul bateriei pentru a testa circuitul, citirea medie a curentului a fost de aproximativ 85mA. Acest lucru este semnificativ mai mic de 180mA (6 * 30mA) pe care l-ar necesita un sistem de acționare directă. Nu am intrat în detalii foarte mari cu transferul circuitului de pe placa de verificare pe veroboard, deoarece am urmărit să mă concentrez asupra teoriei din spatele acestui proiect, mai degrabă decât în mod specific este producția. Cu toate acestea, ca ghid general, ar trebui să testați circuitul și să îl faceți să funcționeze pe panoul de control, apoi să transferați componentele în veroboard, începând cu componentele mai mici. Dacă sunteți competent și rapid la lipire, este posibil să puteți lipi în siguranță un cip direct la bord, altfel ar trebui să utilizați un suport pentru cip.