Per controllare le strisce luminose a 12 V LED. All'inizio ho pensato che fosse facile trovare un tale dispositivo al giorno d'oggi, ma si è rivelato più difficile. Tutto ciò che è emerso nei negozi non soddisfa i miei requisiti o è molto costoso. Pertanto, ho deciso di costruire il mio, soprattutto per le mie esigenze.
Requisiti del regolatore
- Potenza 100 W a 12 volt
- Controllo regolare della maniglia
- Componenti radio disponibili
- Nessun rumore acustico
- Cambiamenti di potenza a piccoli passi
- Controllo a livelli di luminosità molto bassi
La mia striscia LED consuma 20 watt per metro e vi è un massimo di 5 metri di striscia LED per dimmer, quindi ho bisogno di circa 100 watt di potenza. La corrente massima era di circa 8,3 ampere.
Naturalmente, la dissipazione di potenza totale nel dimmer dovrebbe essere inferiore, per esempio, a 1 watt. Pertanto, se utilizziamo un FET, abbiamo bisogno di un valore Rds di 14,5 mOhm. E se necessario - possiamo sempre saldare due o più in parallelo, se necessario, ridurre la resistenza del canale.
Il controllo della luminosità con un semplice resistore variabile è il modo più semplice per controllare un dimmer, ma tali dispositivi sono difficili da trovare in vendita. La maggior parte dei dimmer disponibili nei negozi sono dotati di telecomandi IR. Secondo me, complicazioni inutili.
In totale, sono necessari 3 set, quindi anche il costo è stato un fattore importante. Potrei trovare tutti i dimmer decenti per $ 50 e fino. E qui puoi soddisfare questo prezzo per tutto.
La maggior parte dei controlli telecomandati ha solo 8 livelli di luminosità. E tutto ciò che ho trovato funziona in modo lineare, il che rende gli schemi insignificanti. Le persone percepiscono la luminosità in modo logaritmico e non lineare. Quindi la transizione dall'1% al 2% sembra la stessa dal 50% al 100%.
Il controllo lineare non ti darà una regolazione precisa al limite inferiore. Idealmente, è necessario disporre di una funzione di trasferimento esponenziale dal controller del duty cycle PWM per compensare la natura logaritmica della visione umana. E il modo più semplice per farlo è con un microcontrollore.
Circuito controller LED
Il cuore di questo design è il microcontrollore PIC16F1936 a 8 bit. Non c'è niente di speciale in questo particolare modello, li ho usati più volte prima e avevo ancora un certo margine.
E LM2931 fornisce una tensione stabile di 5 volt a partire da 12 volt. Uso l'LM2931 come regolatore standard a 5 V. È compatibile con il leggendario regolatore 7805, ma sopravvive con tensioni di ingresso comprese tra -50 e +60 volt, il che lo rende molto affidabile in termini di possibili transitori.
MK controlla LM5111 - un doppio driver FET che fornisce una potente uscita a 12V attraverso una coppia di transistor a canale N IPB136N08N3. È economico, di tipo SMD ed eccellente Rds - 11,5 mOhm.
Produzione
Totale: se hai bisogno di un dimmer a LED per i nastri, c'è un saldatore e un po 'di tempo libero - ha senso costruire il tuo dispositivo. Questo non è troppo complicato. Un file con tutti i file necessari dell'aquila, layout, uno schema e software è allegato allo schema.
Controllo della luminosità PWM su ATmega8 MK, con alimentazione a batteria e indicazione di carica.
L'articolo è destinato a persone con una certa conoscenza dell'elettronica radio, vale a dire:
- che cos'è un microcontrollore e come utilizzarlo,
- cos'è il controllo PWM,
- che cos'è un driver LED.
Il progetto è stato progettato per l'installazione su una bicicletta. Come tutto iniziò. Io e i miei amici abbiamo partecipato spesso a giri in bici notturni, quindi avevo bisogno di un faro su una bicicletta. Beh, non volevo mettere una normale torcia ... avevo bisogno di qualcosa di più funzionale. Ad esempio, con la regolazione della luminosità "piccola / media / massima", e poiché si prevedeva di utilizzare una batteria agli ioni di litio come alimentatore, avevamo anche bisogno di un indicatore del livello di carica. Ho visto molti progetti simili su Internet, ma non mi andavano bene per qualcosa. Ad esempio, ho incontrato progetti di dimmer PWM, ma o non avevano un indicatore del livello di carica, o l'indicatore del livello di carica era su 1 ... 3 LED, ma non mi piaceva un po 'di informatività. Bene, per farlo, e ho iniziato a mettere insieme il mio progetto. Quindi, prendo 10 LED come indicatore di carica, o meglio, prendo una "colonna" di LED, in questo modo:
Ho ordinato questa "colonna" a LED in un negozio online (non ci sono negozi di radio nella nostra città), quindi arriverà solo dopo un paio di settimane. Invece, ho temporaneamente messo 10 LED ordinari.
Come microcontrollore di controllo, ho usato ATmega8 (o ATmega328), dal momento che questo MK ha un ADC, con il quale ho organizzato la misurazione del livello di carica della batteria. Inoltre, questo MK ha un numero sufficiente di conclusioni (e vogliamo collegare fino a 10 LED). Questo microcontrollore è comune nei negozi di radio ed è relativamente economico - nell'intervallo da 50 a 100 rubli, a seconda dell'avidità del negozio e del tipo di custodia.
Per capire come funziona il dispositivo, guarda lo schema a blocchi:
Questo articolo descrive solo ciò che riguarda il controller PWM (la parte sinistra dello schema a blocchi) e scegli il driver del LED e il LED stesso secondo i tuoi gusti, quello più adatto a te. Il driver ZXSC400 è adatto a me, quindi lo considero un esempio.
Il controller PWM deve essere collegato al driver LED, che ha una funzione di regolazione della luminosità (DIM, PWM, ecc.), Ad esempio ZXSC400. È possibile utilizzare qualsiasi altro driver adatto, la cosa principale è che supporta il controllo della luminosità PWM ed è alimentato dalla stessa batteria che alimenta il controller PWM. Per coloro che non sanno cosa sia un driver LED, spiegherò: il driver è necessario affinché il LED si illumini in modo altrettanto brillante sia quando la batteria è carica sia quando la batteria è scarica. In altre parole, il driver LED mantiene una corrente stabile attraverso il LED.
Schema elettrico tipico del driver LED ZXSC400:
L'alimentazione di questo circuito deve essere collegata all'alimentazione del nostro controller PWM e l'uscita PWM dal controller deve essere collegata all'ingresso "STDN" del driver ZXSC400. Il pin "STDN" serve solo a regolare la luminosità usando il segnale PWM. Allo stesso modo, è possibile collegare un controller PWM a molti altri driver LED, ma questo è un argomento separato.
L'algoritmo del dispositivo. Quando viene applicata l'alimentazione, MK visualizza il livello di carica della batteria per 1 secondo (sulla scala LED di 10 LED), quindi la scala LED si spegne, MK passa alla modalità di risparmio energetico e attende i comandi di controllo. Ho fatto tutti i controlli su un pulsante per tirare meno fili sulla bici. Se si tiene premuto il pulsante per più di 1 secondo, il controller PWM si accende, un segnale con un duty cycle del 30% (1/3 della luminosità del LED) viene fornito all'uscita PWM. Quando il pulsante viene tenuto nuovamente premuto per più di 1 secondo, il controller PWM si spegne e non viene emesso alcun segnale sull'uscita PWM (duty cycle 0%). Premendo brevemente il pulsante, la luminosità passa tra il 30% - 60% - 100% e anche la carica della batteria viene visualizzata per 1 secondo. Pertanto, una singola pressione modifica la luminosità del LED e una pressione prolungata consente di accendere / spegnere il LED. Per verificare l'operabilità del controller PWM, ho collegato un normale LED alla sua uscita, ma lo ripeterò di nuovo, al solo scopo di verificarne l'operabilità. In futuro, collegherò il controller PWM al driver ZXSC400. Più in dettaglio e chiaramente, il funzionamento del dispositivo è mostrato nel video (link alla fine dell'articolo).
Inoltre, il processo di regolazione della luminosità è mostrato nel diagramma seguente:
Cosa fare se questi valori di luminosità non sono soddisfatti? Ad esempio, voglio che sia così: 1%, quindi 5%, quindi 100%. Ho previsto tale opzione. Ora l'utente può impostare questi tre valori di luminosità come vuole! Per fare ciò, ho scritto un piccolo programma che, in base ai valori desiderati, genera un file per il firmware EEPROM. Dopo aver eseguito il flashing di questo file nel microcontrollore, la luminosità cambierà di conseguenza. Allego uno screenshot della finestra del programma:
Se non si esegue il flashing del file EEPROM, i valori di luminosità rimarranno "per impostazione predefinita" - 30%, 60%, 100%. Non è necessario configurare un dispositivo correttamente assemblato. Se lo si desidera, è possibile regolare solo la luminosità minima, media e massima come desiderato. Il programma e le istruzioni per l'uso sono alla fine dell'articolo.
Scelta della batteria da utilizzare. Ho usato una batteria agli ioni di litio per la sua prevalenza ed economicità. Ma nel circuito, ho fornito un jumper J1, con il quale puoi scegliere cosa usare come cibo.
Se il jumper J1 è in posizione "1", viene utilizzata una batteria agli ioni di litio. Se il jumper J1 è in posizione "2", vengono utilizzate in serie tre normali batterie AAA / AA / C / D. Il jumper J1 è necessario per la corretta visualizzazione del livello di carica della batteria, poiché la batteria agli ioni di litio ha una tensione di funzionamento nell'intervallo 3,3 ... 4,2 V e per le batterie ordinarie la tensione di funzionamento è di circa 3,0 ... 4,5 V. Tabelle di corrispondenza delle tensioni della batteria con le letture degli indicatori che ho allegato nella parte inferiore dell'articolo.
LED di segnalazione. I LED che visualizzano il livello della batteria possono essere qualsiasi. È possibile regolare la luminosità in piccoli limiti modificando il valore della resistenza di limitazione della corrente R1. Per visualizzare il livello di carica, viene utilizzata un'indicazione dinamica, grazie alla quale si ottiene un risparmio energetico, poiché è acceso solo un LED alla volta. Per quanto riguarda l'indicazione del livello della batteria, puoi anche guardare il video (link alla fine dell'articolo).
Il microcontrollore può essere un ATmega8 o un ATmega328. Entrambi questi microcontrollori sono compatibili nella disposizione dei contatti e differiscono solo per il contenuto del "firmware". Ho usato l'ATmega328, poiché questo MK era in mio possesso. Al fine di ridurre il consumo energetico, il microcontrollore funziona da un generatore RC interno a 1 MHz. Il programma del microcontrollore è scritto nell'ambiente 4.3.6.61 (o 4.3.9.65).
Il circuito utilizza un chip sorgente di tensione di riferimento TL431. Con il suo aiuto, si ottiene una buona precisione di misurazione della tensione della batteria. TL431 è alimentato dal pin PC1 del microcontrollore tramite la resistenza R3. La tensione di alimentazione a TL431 si verifica solo durante l'indicazione del livello di carica. Dopo lo spegnimento dei LED, l'alimentazione viene interrotta, risparmiando energia della batteria. Il chip TL431 si trova negli alimentatori inutilizzabili dei computer, nei caricabatterie rotti dei telefoni cellulari, negli alimentatori di commutazione da computer portatili e varie apparecchiature elettroniche. Ho usato TL431 nel pacchetto SOIC-8 (versione smd), ma TL431 è più comune nel pacchetto TO-92, quindi ho fatto diverse opzioni per i circuiti stampati.
Informazioni sull'emulazione nel programma "". Il progetto in Proteus non funziona correttamente. A causa del fatto che ATmega8 non esce dalla modalità di sospensione, così come con i freni, viene visualizzata un'indicazione dinamica. Se dopo aver avviato il progetto, tieni immediatamente premuto il pulsante in modo che il controller PWM si accenda, quindi tutto funziona. Ma tenendo di nuovo premuto il pulsante, spegnere il controller PWM, mentre MK si mette in modalità di sospensione e non si sveglia più (fino al riavvio del progetto). Il progetto in Proteus non è allegato. Chi vuole giocare - scrivere, invierò il progetto a Proteus.
Principali caratteristiche tecniche:
- Tensione di alimentazione a cui sono garantite le prestazioni: 2,8 ... 5 volt
- Frequenza del segnale PWM: 244 Hz
- Frequenza di indicazione dinamica di una scala di 10 LED: 488 Hz (per 10 LED) o 48,8 Hz (per ciascun LED)
- Il numero di modalità di luminosità, a commutazione di ciclo: 3 modalità
- La possibilità di modificare la luminosità di ciascuna modalità da parte dell'utente:
Di seguito è possibile scaricare il firmware per MK ATmega8 e ATmega328
Shutov Maxim, città di Velsk
Elenco di elementi radio
| Designazione | Un tipo | Valore nominale | quantità | Nota | Punto | Il mio blocco note | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| U1 | MK AVR a 8 bit | ATMEGA8-16PU | 1 | Al taccuino | |||
| U2 | Tensione di riferimento IC | TL431ILP | 1 | Al taccuino | |||
| resistenze | |||||||
| R1, R2 | Resistore fisso SMD 1206 | 330 ohm | 2 | Al taccuino | |||
| R3 | Resistore fisso SMD 1206 | 1 kOhm | 1 | Al taccuino | |||
| R4 | Resistore fisso SMD 1206 | 10 kOhm | 1 | Al taccuino | |||
| R5 | Resistore fisso SMD 1206 | 47 kOhm | 1 | Al taccuino | |||
| Resistore fisso SMD 1206 | |||||||
Lo schema più semplice per regolare la luminosità dei LED presentato in questo articolo può essere applicato con successo nella messa a punto dell'auto e semplicemente per aumentare il comfort in un'auto di notte, ad esempio per illuminare un cruscotto, i vani portaoggetti e così via. Per assemblare questo prodotto, non hai bisogno di conoscenze tecniche, devi solo essere attento e preciso.
Una tensione di 12 volt è considerata completamente sicura per le persone. Se usi una striscia LED nel tuo lavoro, possiamo supporre che non soffrirai nemmeno di un incendio, poiché il nastro praticamente non si riscalda e non può prendere fuoco per surriscaldamento. Ma è necessaria la precisione per prevenire cortocircuiti nel dispositivo montato e in conseguenza di un incendio, il che significa preservare la proprietà.
Il transistor T1, a seconda del marchio, può regolare la luminosità dei LED con una potenza totale fino a 100 watt, a condizione che sia installato su un radiatore di raffreddamento dell'area corrispondente.
Il funzionamento del transistor T1 può essere paragonato al funzionamento di un normale rubinetto per acqua e al potenziometro R1 - con la sua maniglia. Più sviti, più acqua scorre. Quindi è qui. Più si spegne il potenziometro, più corrente scorre. Ti attorcigli: meno flussi e meno diodi emettitori di luce.
Circuito regolatore
Per questo schema, non abbiamo bisogno di numerosi dettagli.Transistor T1. Puoi applicare KT819 con qualsiasi lettera. KT729. 2N5490. 2N6129. 2N6288. 2SD1761. BD293. BD663. BD705. BD709. BD953. Questi transistor devono essere selezionati in base alla potenza dei LED che prevedi di regolare. A seconda della potenza del transistor, si trova anche il suo prezzo.
Il potenziometro R1 può essere qualsiasi tipo di resistenza da tre a venti chili. Un potenziometro con una resistenza di tre chilogrammi ridurrà solo leggermente la luminosità dei LED. Dieci chilogrammi - ridurranno a quasi zero. Venti: si regolerà dal centro della scala. Scegli quello che fa per te.
Se si utilizza una striscia LED, non è necessario preoccuparsi del calcolo della resistenza allo smorzamento (sugli schemi R2 e R3) secondo le formule, poiché queste resistenze sono già montate nella striscia durante la produzione e tutto ciò che serve è collegarlo a una tensione di 12 volt. Solo tu devi comprare un nastro per una tensione di 12 volt. Se si collega il nastro, quindi escludere la resistenza R2 e R3.
Producono anche gruppi LED progettati per l'alimentazione a 12 volt e lampadine a LED per auto. Resistenze di estinzione o driver di potenza sono integrati in tutti questi dispositivi durante la produzione e sono direttamente collegati alla rete di bordo del veicolo. Se stai solo muovendo i primi passi nell'elettronica, è meglio usare solo tali dispositivi.
Quindi, abbiamo deciso i componenti del circuito, è ora di iniziare il montaggio.
Fissiamo il transistor al radiatore di raffreddamento attraverso una guarnizione isolante termoconduttiva (in modo che non vi sia contatto elettrico tra il radiatore e il sistema elettrico del veicolo, per evitare un cortocircuito).
Tagliare il filo in pezzi della lunghezza desiderata.
Puliamo dall'isolamento e dalla latta.
Puliamo i contatti della striscia LED.
Saldare i fili sul nastro.
Protezione dei contatti esposti con una pistola per colla.
Saldare i fili al transistor e isolare da termoretraibile.
Saldiamo i fili al potenziometro e li isoliamo con cambric termorestringente.
Ogni radioamatore ha familiarità con il chip NE555 (analogo a KR1006). La sua versatilità ti consente di progettare un'ampia varietà di prodotti fatti in casa: da un semplice pulsante a un colpo con due elementi nell'imbracatura a un modulatore multicomponente. In questo articolo considereremo l'inclusione di un timer nella modalità di un generatore di impulsi rettangolare con regolazione della larghezza degli impulsi.
Schema e principio del suo lavoro
Con lo sviluppo di LED ad alta potenza, il NE555 è nuovamente entrato nell'arena come un dimmer, ricordando i suoi innegabili vantaggi. I dispositivi basati su di esso non richiedono una conoscenza approfondita dell'elettronica, si assemblano rapidamente e funzionano in modo affidabile.
È noto che esistono due modi per controllare la luminosità di un LED: analogico e impulso. Il primo metodo prevede la modifica del valore di ampiezza della corrente continua attraverso il LED. Questo metodo ha uno svantaggio significativo: bassa efficienza. Il secondo metodo prevede la modifica della larghezza degli impulsi (duty cycle) della corrente con una frequenza di 200 Hz a diversi kilohertz. A tali frequenze, lo sfarfallio dei LED è invisibile all'occhio umano. Il circuito di un controller PWM con un potente transistor di uscita è mostrato nella figura. È in grado di funzionare da 4,5 a 18 V, il che indica la possibilità di controllare la luminosità di un potente LED e di un'intera striscia LED. L'intervallo di regolazione della luminosità varia dal 5 al 95%. Il dispositivo è una versione modificata di un generatore di impulsi rettangolare. La frequenza di questi impulsi dipende dalla capacità C1 e dalle resistenze R1, R2 ed è determinata dalla formula: f \u003d 1 / (ln2 * (R1 + 2 * R2) * C1), Hz
Il principio di funzionamento del dimmer elettronico è il seguente. Al momento della tensione di alimentazione, il condensatore inizia a caricarsi lungo il circuito: + Upit - R2 - VD1 –R1 –C1 - -U pit. Non appena la tensione su di esso raggiunge il livello di fossa 2 / 3U, il transistor timer interno si aprirà e inizierà il processo di scarica. Lo scarico inizia dal rivestimento superiore C1 e lungo la catena: R1 - VD2 –7 pin del circuito integrato - –U pit. Raggiunto il pit 1 / 3U, il transistor del timer si chiude e C1 riprende ad acquisire capacità. Successivamente, il processo viene ripetuto ciclicamente, formando impulsi rettangolari sul terminale 3.
La modifica della resistenza del resistore di sintonia comporta una riduzione (aumento) del tempo di impulso all'uscita del timer (pin 3) e, di conseguenza, il valore medio del segnale di uscita diminuisce (aumenta). La sequenza di impulsi generata attraverso la resistenza di limitazione della corrente R3 va al gate VT1, che viene attivato secondo lo schema con una sorgente comune. Il carico sotto forma di una striscia LED o LED ad alta potenza collegati in serie è incluso nel circuito aperto del circuito di scarico VT1.
In questo caso, è installato un potente transistor MOSFET con una corrente di drain massima di 13A. Ciò consente di controllare il bagliore della striscia LED di alcuni metri di lunghezza. Ma allo stesso tempo, il transistor potrebbe aver bisogno di un dissipatore di calore.
Il condensatore di blocco C2 elimina l'influenza delle interferenze che possono verificarsi lungo il circuito di alimentazione al momento della commutazione del timer. Il valore della sua capacità può essere qualsiasi nell'intervallo di 0,01-0,1 microfarad.
Dettagli scheda e montaggio del dimmer
Il circuito stampato su un lato ha una dimensione di 22x24 mm. Come puoi vedere dalla figura, non c'è nulla di superfluo che possa sollevare domande.
Dopo il montaggio, il circuito del dimmer PWM non richiede regolazione e la scheda a circuito stampato è facile da fabbricare con le proprie mani. Oltre al resistore di sintonia, la scheda utilizza elementi SMD.
- DA1 - IC NE555;
- VT1 - transistor ad effetto di campo IRF7413;
- VD1, VD2 - 1N4007;
- R1 - 50 kOhm, tuning;
- R2, R3 - 1 kΩ;
- C1 - 0,1 uF;
- C2 - 0,01 uF.
Il transistor VT1 deve essere selezionato in base alla potenza del carico. Ad esempio, per modificare la luminosità di un LED a watt singolo, è sufficiente un transistor bipolare con una corrente di collettore massima di 500 mA.
La luminosità della striscia LED dovrebbe essere controllata da una sorgente di tensione +12 V e corrispondere alla tensione di alimentazione. Idealmente, il regolatore dovrebbe essere alimentato da un alimentatore stabilizzato appositamente progettato per il nastro.
Il carico sotto forma di potenti LED separati è alimentato in modo diverso. In questo caso, lo stabilizzatore di corrente funge da alimentatore dimmer (è anche chiamato driver per il LED). La sua corrente di uscita nominale dovrebbe corrispondere alla corrente dei LED collegati in serie.
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