Do sterowania taśmami LED 12 V. Na początku myślałem, że obecnie łatwo jest znaleźć takie urządzenie, ale okazało się, że jest trudniejsze. Wszystko, co spotkałem w sklepach albo nie spełnia moich wymagań, albo jest bardzo drogie. Dlatego postanowiłem zbudować własny, szczególnie na moje potrzeby.
Wymagania regulatora
- Moc 100 W przy 12 woltach
- Płynna kontrola uchwytu
- Dostępne komponenty radiowe
- Brak hałasu akustycznego
- Małe zmiany mocy
- Kontrola do bardzo niskich poziomów jasności
Mój pasek LED zużywa 20 watów na metr i jest maksymalnie 5 metrów paska LED na ściemniacz, więc potrzebuję około 100 watów mocy. Maksymalny prąd wynosił około 8,3 ampera.
Oczywiście całkowite rozproszenie mocy w ściemniaczu powinno być niższe niż, powiedzmy, 1 wat. Dlatego jeśli zastosujemy jeden FET, potrzebujemy wartości Rds 14,5 mOhm. A jeśli to konieczne - zawsze możemy lutować dwa lub więcej równolegle, w razie potrzeby zmniejszyć opór kanału.
Kontrola jasności za pomocą prostego rezystora zmiennego jest najłatwiejszym sposobem sterowania ściemniaczem, ale takich urządzeń trudno znaleźć w sprzedaży. Większość ściemniaczy dostępnych w sklepach jest wyposażona w piloty na podczerwień. Moim zdaniem niepotrzebne komplikacje.
W sumie potrzebne są 3 zestawy, więc koszt był również ważnym czynnikiem. Mogłem znaleźć wszystkie przyzwoite ściemniacze za 50 USD i więcej. I tutaj możesz spełnić tę cenę za wszystko.
Większość zdalnie sterowanych elementów sterujących ma tylko 8 poziomów jasności. I wszystko, co znalazłem, działa liniowo, co czyni schematy bez znaczenia. Ludzie postrzegają jasność logarytmicznie, a nie liniowo. Tak więc przejście z 1% do 2% wygląda tak samo, jak z 50% do 100%.
Kontrola liniowa nie zapewni dokładnej regulacji przy dolnej granicy. Idealnie, potrzebujesz mieć funkcję wykładniczego przenoszenia z kontrolera cyklu pracy PWM, aby skompensować logarytmiczny charakter ludzkiego wzroku. Najłatwiej to zrobić za pomocą mikrokontrolera.
Obwód kontrolera LED
Sercem tego projektu jest 8-bitowy mikrokontroler PIC16F1936. W tym konkretnym modelu nie ma nic specjalnego, użyłem ich już kilka razy i nadal miałem pewien margines.
A LM2931 zapewnia stabilne 5 woltów od 12 woltów napięcia wejściowego. Używam LM2931 jako standardowego regulatora 5 V. Jest on kompatybilny z legendarnym regulatorem 7805, ale przetrwa przy napięciu wejściowym od -50 do +60 woltów, co czyni go bardzo niezawodnym pod względem możliwych stanów nieustalonych.
MK steruje LM5111 - podwójnym sterownikiem FET, który zapewnia potężne wyjście 12 V przez parę tranzystorów N-kanałowych IPB136N08N3. Jest niedrogi, typu SMD i doskonały Rds - 11,5 mOhm.
Wynik
Razem: jeśli potrzebujesz taśmowego ściemniacza LED do taśm, masz lutownicę i trochę wolnego czasu - warto zbudować własne urządzenie. To nie jest zbyt skomplikowane. Plik ze wszystkimi niezbędnymi plikami orła, układami, schematem, a także oprogramowaniem jest dołączony do schematu.
Kontrola jasności PWM w ATmega8 MK, z zasilaniem bateryjnym i wskazaniem ładowania.
Artykuł przeznaczony jest dla osób z pewną znajomością elektroniki radiowej, a mianowicie:
- co to jest mikrokontroler i jak go sflashować,
- czym jest kontrola PWM,
- co to jest sterownik LED.
Projekt został zaprojektowany do instalacji na rowerze. Jak to się wszystko zaczeło. Ja i moi przyjaciele często braliśmy udział w nocnych przejażdżkach rowerowych, dlatego potrzebowałem reflektora na rowerze. Nie chciałem umieszczać zwykłej latarki ... Potrzebowałem czegoś bardziej funkcjonalnego. Na przykład, z regulacją jasności „mały / średni / maksymalny”, a ponieważ planowano użycie baterii litowo-jonowej jako źródła zasilania, potrzebowaliśmy również wskaźnika poziomu naładowania. Widziałem wiele podobnych projektów w Internecie, ale coś mi nie pasowało. Na przykład spotkałem projekty ściemniaczy PWM, ale albo one nie miały wskaźnika poziomu naładowania, albo wskaźnik poziomu naładowania był na 1 ... 3 diodach LED, ale nie podobało mi się tak mało informatywności. Aby to zrobić, zabrałem się za składanie projektu. Tak więc biorę 10 diod LED jako wskaźnik ładowania, a raczej biorę „kolumnę” LED, jak poniżej:
Zamówiłem tę „kolumnę” LED w sklepie internetowym (w naszym mieście nie ma sklepów radiowych), więc przyjedzie dopiero po kilku tygodniach. Zamiast tego tymczasowo umieściłem 10 zwykłych diod LED.
Jako mikrokontroler kontrolny użyłem ATmega8 (lub ATmega328), ponieważ ten MK ma ADC, z którym zorganizowałem pomiar poziomu naładowania akumulatora. Ponadto ten MK ma wystarczającą liczbę wniosków (i chcemy podłączyć aż 10 diod LED). Ten mikrokontroler jest powszechny w sklepach radiowych i jest stosunkowo tani - w zakresie 50 ... 100 rubli, w zależności od chciwości sklepu i rodzaju obudowy.
Aby zrozumieć, jak działa urządzenie, spójrz na schemat blokowy:
W tym artykule opisano tylko to, co dotyczy kontrolera PWM (lewa część schematu blokowego), a Ty wybierasz sterownik diody LED i samej diody LED według własnego uznania, ten, który najbardziej Ci odpowiada. Sterownik ZXSC400 mi odpowiada, więc rozważę to jako przykład.
Kontroler PWM musi być podłączony do sterownika LED, który ma funkcję regulacji jasności (DIM, PWM itp.), Na przykład ZXSC400. Możesz użyć dowolnego innego odpowiedniego sterownika, najważniejsze jest to, że obsługuje on kontrolę jasności PWM i jest zasilany z tego samego akumulatora, który zasila kontroler PWM. Dla tych, którzy nie wiedzą, co to jest sterownik LED, wyjaśnię: sterownik jest potrzebny, aby dioda LED świeciła równie jasno zarówno po naładowaniu akumulatora, jak i po jego wyczerpaniu. Innymi słowy, sterownik LED utrzymuje stabilny prąd przez diodę LED.
Typowy schemat okablowania sterownika LED ZXSC400:
Moc tego obwodu musi być podłączona do mocy naszego kontrolera PWM, a wyjście PWM z kontrolera musi być podłączone do wejścia „STDN” sterownika ZXSC400. Pin „STDN” służy jedynie do regulacji jasności za pomocą sygnału PWM. W podobny sposób można podłączyć kontroler PWM do wielu innych sterowników LED, ale jest to osobny temat.
Algorytm urządzenia. Po włączeniu zasilania MK wyświetla poziom naładowania baterii przez 1 sekundę (na skali LED 10 diod LED), następnie waga LED wyłącza się, MK przechodzi w tryb oszczędzania energii i czeka na polecenia sterujące. Zrobiłem wszystkie kontrole na jednym przycisku, aby wyciągnąć mniej przewodów na rowerze. Przytrzymując przycisk przez ponad 1 sekundę, kontroler PWM włącza się, sygnał o cyklu pracy 30% (1/3 jasności diody LED) jest dostarczany do wyjścia PWM. Gdy przycisk jest przytrzymywany ponownie przez ponad 1 sekundę, sterownik PWM wyłącza się i sygnał wyjściowy nie jest wysyłany na wyjście PWM (cykl roboczy 0%). Krótkie naciśnięcie przycisku powoduje zmianę jasności między 30% - 60% - 100%, a poziom naładowania baterii jest również wyświetlany przez 1 sekundę. Zatem pojedyncze naciśnięcie zmienia jasność diody LED, a długie naciśnięcie włącza / wyłącza diodę LED. Aby sprawdzić działanie kontrolera PWM, podłączyłem zwykłą diodę LED do jego wyjścia, ale powtórzę jeszcze raz - wyłącznie w celu sprawdzenia działania. W przyszłości podłączę kontroler PWM do sterownika ZXSC400. Bardziej szczegółowo i wyraźnie działanie urządzenia pokazano na filmie (link na końcu artykułu).
Proces regulacji jasności pokazano również na poniższym schemacie:
Co zrobić, jeśli te wartości jasności nie są spełnione? Na przykład chcę, aby było tak: 1%, następnie 5%, a następnie 100%. Przewidziałem taką opcję. Teraz użytkownik może ustawić te trzy wartości jasności, jak chce! Aby to zrobić, napisałem mały program, który na podstawie pożądanych wartości generuje plik oprogramowania układowego EEPROM. Po sflashowaniu tego pliku do mikrokontrolera jasność odpowiednio się zmieni. Załączam zrzut ekranu okna programu:
Jeśli plik EEPROM nie zostanie flashowany, wartości jasności pozostaną „domyślnie” - 30%, 60%, 100%. Prawidłowo zmontowane urządzenie nie musi być konfigurowane. W razie potrzeby można ustawić minimalną, średnią i maksymalną jasność tylko według własnego uznania. Program i instrukcje użytkowania znajdują się na końcu artykułu.
Wybór używanej baterii. Użyłem baterii litowo-jonowej ze względu na jej powszechność i taniość. Ale w obwodzie podałem zworkę J1, za pomocą której możesz wybrać, co wykorzystamy jako jedzenie.
Jeśli zworka J1 znajduje się w pozycji „1”, wówczas używana jest jedna bateria litowo-jonowa. Jeśli zworka J1 znajduje się w pozycji „2”, wówczas trzy zwykłe baterie AAA / AA / C / D są używane szeregowo. Zworka J1 jest niezbędna do prawidłowego wyświetlania poziomu naładowania akumulatora, ponieważ akumulator litowo-jonowy ma napięcie robocze w zakresie 3,3 ... 4,2 V, a dla zwykłych akumulatorów napięcie robocze wynosi około 3,0 ... 4,5 V. Tabele zgodności napięć baterii z odczytami wskaźników, które załączyłem na dole artykułu.
Wskaźniki LED. Diody LED wyświetlające poziom naładowania baterii mogą być dowolne. Możesz regulować ich jasność w małych granicach, zmieniając wartość rezystora ograniczającego prąd R1. Aby wyświetlić poziom naładowania, stosuje się dynamiczne wskazanie, dzięki któremu uzyskuje się oszczędności energii, ponieważ jednocześnie świeci tylko jedna dioda LED. O wskazaniu poziomu naładowania baterii możesz także obejrzeć wideo (link na końcu artykułu).
Mikrokontrolerem może być ATmega8 lub ATmega328. Oba te mikrokontrolery są kompatybilne w rozmieszczeniu styków i różnią się jedynie zawartością „oprogramowania układowego”. Użyłem ATmega328, ponieważ ten MK był w moim posiadaniu. W celu zmniejszenia zużycia energii mikrokontroler działa z wewnętrznego generatora RC przy częstotliwości 1 MHz. Program mikrokontrolera jest napisany w środowisku 4.3.6.61 (lub 4.3.9.65).
Obwód wykorzystuje układ odniesienia źródła napięcia TL431. Za jego pomocą osiąga się dobrą dokładność pomiaru napięcia akumulatora. TL431 jest zasilany z pinu PC1 mikrokontrolera poprzez rezystor R3. Napięcie zasilania TL431 występuje tylko podczas wskazywania poziomu naładowania. Po zgaśnięciu diod LED zasilanie zostaje odcięte, co oszczędza energię baterii. Układ TL431 można znaleźć w bezużytecznych zasilaczach z komputerów, w zepsutych ładowarkach z telefonów komórkowych, w przełączaniu zasilaczy z laptopów i różnych urządzeń elektronicznych. Użyłem TL431 w pakiecie SOIC-8 (wersja smd), ale TL431 jest bardziej powszechny w pakiecie TO-92, więc wybrałem kilka opcji dla płytek drukowanych.
Informacje o emulacji w programie „”. Projekt w Proteusie nie działa poprawnie. Ze względu na to, że ATmega8 nie wychodzi z trybu uśpienia, a także z hamulcami, wyświetla się dynamiczne wskazanie. Jeśli po rozpoczęciu projektu natychmiast przytrzymaj przycisk, aby włączyć kontroler PWM, wszystko działa. Ale przytrzymując przycisk ponownie, wyłącz kontroler PWM, gdy MK przejdzie w tryb uśpienia i nie będzie się już budził (dopóki projekt nie zostanie ponownie uruchomiony). Projekt w Proteus nie jest dołączony. Kto chce się pobawić - napisz, wyślę projekt do Proteusa.
Główne specyfikacje techniczne:
- Napięcie zasilania, przy którym gwarantowana jest wydajność: 2,8 ... 5 woltów
- Częstotliwość sygnału PWM: 244 Hz
- Częstotliwość dynamicznego wskazania skali 10 diod LED: 488 Hz (dla 10 diod LED) lub 48,8 Hz (dla każdej diody LED)
- Liczba trybów jasności, cyklicznie: 3 tryby
- Możliwość zmiany jasności każdego trybu przez użytkownika:
Poniżej możesz pobrać oprogramowanie dla MK ATmega8 i ATmega328
Shutov Maxim, miasto Velsk
Lista elementów radiowych
| Przeznaczenie | Typ | Wartość nominalna | ilość | Uwaga | Wynik | Mój notebook | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| U1 | MK AVR 8-bit | ATmega8-16PU | 1 | Do zeszytu | |||
| U2 | Napięcie odniesienia IC | TL431ILP | 1 | Do zeszytu | |||
| Rezystory | |||||||
| R1, R2 | Naprawiono rezystor SMD 1206 | 330 omów | 2 | Do zeszytu | |||
| R3 | Naprawiono rezystor SMD 1206 | 1 kiloom | 1 | Do zeszytu | |||
| R4 | Naprawiono rezystor SMD 1206 | 10 kiloomów | 1 | Do zeszytu | |||
| R5 | Naprawiono rezystor SMD 1206 | 47 kOhm | 1 | Do zeszytu | |||
| Naprawiono rezystor SMD 1206 | |||||||
Najprostszy schemat regulacji jasności diod LED przedstawiony w tym artykule można z powodzeniem zastosować w tuningu samochodów, a także w celu zwiększenia komfortu samochodu w nocy, na przykład do oświetlenia tablicy rozdzielczej, schowków w rękawiczkach i tak dalej. Aby złożyć ten produkt, nie potrzebujesz wiedzy technicznej, po prostu bądź uważny i dokładny.
Napięcie 12 woltów jest uważane za całkowicie bezpieczne dla ludzi. Jeśli użyjesz paska LED w swojej pracy, możemy założyć, że nie będziesz cierpieć z powodu pożaru, ponieważ taśma praktycznie się nie nagrzewa i nie może się zapalić z powodu przegrzania. Ale dokładność jest potrzebna, aby zapobiec zwarciom w zamontowanym urządzeniu i na skutek pożaru, co oznacza zachowanie twojej własności.
Tranzystor T1, w zależności od marki, może regulować jasność diod LED o łącznej mocy do 100 watów, pod warunkiem, że jest zainstalowany na chłodnicy odpowiedniego obszaru.
Działanie tranzystora T1 można porównać z działaniem zwykłego kranu do wody i potencjometru R1 - z jego uchwytem. Im więcej odkręcasz - tym więcej wody płynie. Tak jest tutaj. Im bardziej wyłączasz potencjometr, tym więcej prądu płynie. Skręcasz - mniej przepływów i mniej diod świecących.
Obwód regulatora
W tym schemacie nie potrzebujemy wielu szczegółów.Tranzystor T1. Możesz zastosować KT819 z dowolnym listem. KT729. 2N5490. 2N6129. 2N6288. 2SD1761. BD293. BD663. BD705. BD709. BD953. Tranzystory te należy wybrać w zależności od mocy diod LED, które zamierzasz regulować. W zależności od mocy tranzystora znajduje się również jego cena.
Potencjometr R1 może być dowolnym rodzajem rezystancji od trzech do dwudziestu kilogramów. Potencjometr o rezystancji trzech kiloomów tylko nieznacznie zmniejszy jasność diod LED. Dziesięć kilogramów - spadnie prawie do zera. Dwadzieścia - dostosuje się od środka skali. Wybierz to, co najbardziej Ci odpowiada.
Jeśli używasz paska LED, nie musisz zawracać sobie głowy obliczaniem rezystancji tłumienia (na schematach R2 i R3) zgodnie ze wzorami, ponieważ te rezystancje są już zamontowane na pasku podczas produkcji i wszystko, czego potrzebujesz, to podłączyć go do napięcia 12 woltów. Tylko musisz kupić taśmę na napięcie 12 woltów. Jeśli podłączysz taśmę, wyklucz rezystancję R2 i R3.
Produkują również zespoły LED przeznaczone do zasilania napięciem 12 woltów oraz żarówki LED do samochodów. Rezystory gaśnicze lub sterowniki mocy są wbudowane we wszystkie te urządzenia podczas produkcji i są bezpośrednio podłączone do sieci pokładowej pojazdu. Jeśli robisz tylko pierwsze kroki w elektronice, lepiej użyć właśnie takich urządzeń.
Zdecydowaliśmy się więc na elementy obwodu, czas zacząć montować.
Przykręcamy tranzystor do chłodnicy poprzez przewodzącą ciepło uszczelkę izolacyjną (tak, aby nie było kontaktu elektrycznego między chłodnicą a układem elektrycznym pojazdu, aby zapobiec zwarciu).
Przetnij drut na kawałki o pożądanej długości.
Czyścimy z izolacji i cyny.
Czyścimy styki paska LED.
Przylutuj przewody do taśmy.
Ochrona odsłoniętych styków za pomocą pistoletu do kleju.
Przylutuj przewody do tranzystora i odizoluj od skurczu cambric.
Lutujemy przewody do potencjometru i izolujemy je termokurczliwym kambrykiem.
Każdy amator radiowy zna układ NE555 (analogiczny do KR1006). Jego wszechstronność pozwala zaprojektować szeroką gamę domowych produktów: od prostego pulsera z jednym elementem z dwoma elementami w uprzęży po modulator wieloskładnikowy. W tym artykule rozważymy włączenie timera w tryb prostokątnego generatora impulsów z regulacją szerokości impulsu.
Schemat i zasada jego działania
Wraz z rozwojem diod LED dużej mocy, NE555 ponownie wszedł na arenę jako ściemniacz, przypominając jego niezaprzeczalne zalety. Urządzenia na nim oparte nie wymagają dogłębnej znajomości elektroniki, szybko się montują i działają niezawodnie.
Wiadomo, że istnieją dwa sposoby kontrolowania jasności diody LED: analogowa i impulsowa. Pierwsza metoda polega na zmianie wartości amplitudy prądu stałego przez diodę LED. Ta metoda ma jedną istotną wadę - niską wydajność. Druga metoda polega na zmianie szerokości impulsu (cyklu roboczego) prądu o częstotliwości od 200 Hz do kilku kiloherców. Przy takich częstotliwościach migotanie diod LED jest niewidoczne dla ludzkiego oka. Obwód kontrolera PWM z silnym tranzystorem wyjściowym pokazano na rysunku. Może pracować od 4,5 do 18 V, co wskazuje na możliwość kontrolowania jasności zarówno jednej mocnej diody LED, jak i całej taśmy LED. Zakres regulacji jasności wynosi od 5 do 95%. Urządzenie to zmodyfikowana wersja prostokątnego generatora impulsów. Częstotliwość tych impulsów zależy od pojemności C1 i rezystancji R1, R2 i jest określona wzorem: f \u003d 1 / (ln2 * (R1 + 2 * R2) * C1), Hz
Zasada działania elektronicznego ściemniacza jest następująca. W momencie zasilania napięciem kondensator zaczyna ładować wzdłuż obwodu: + Upit - R2 - VD1 –R1 –C1 - -U pit. Gdy tylko napięcie na nim osiągnie poziom dołu 2 / 3U, wewnętrzny tranzystor czasowy otworzy się i rozpocznie się proces rozładowania. Rozładowanie rozpoczyna się od górnej okładziny C1 i dalej wzdłuż łańcucha: R1 - VD2 –7 pin obwodu scalonego - –U dół. Po osiągnięciu szczeliny 1 / 3U tranzystor czasowy zamyka się, a C1 ponownie zaczyna zwiększać pojemność. Następnie proces powtarza się cyklicznie, tworząc prostokątne impulsy na zacisku 3.
Zmiana rezystancji rezystora strojenia prowadzi do zmniejszenia (wzrostu) czasu impulsu na wyjściu timera (pin 3), w wyniku czego średnia wartość sygnału wyjściowego maleje (wzrasta). Wygenerowana sekwencja impulsów przez rezystor ograniczający prąd R3 trafia do bramki VT1, która jest włączana zgodnie ze schematem ze wspólnym źródłem. Obciążenie w postaci paska LED lub szeregowo połączonych diod LED wysokiej mocy znajduje się w otwartym obwodzie obwodu spustowego VT1.
W takim przypadku zainstalowany jest potężny tranzystor MOSFET o maksymalnym prądzie drenu 13A. Pozwala to kontrolować blask paska LED o długości kilku metrów. Ale jednocześnie tranzystor może wymagać radiatora.
Blokujący kondensator C2 eliminuje wpływ zakłóceń, które mogą wystąpić wzdłuż obwodu mocy w momencie przełączania timera. Wartość jego pojemności może wynosić dowolną wartość z zakresu 0,01-0,1 mikrofaradów.
Szczegóły dotyczące płyty i montażu ściemniacza
Jednostronna płytka drukowana ma wymiary 22 x 24 mm. Jak widać na rysunku, nie ma w nim nic zbędnego, co mogłoby rodzić pytania.
Po montażu obwód ściemniacza PWM nie wymaga regulacji, a płytkę drukowaną można łatwo wyprodukować własnymi rękami. Oprócz rezystora strojenia płyta wykorzystuje elementy SMD.
- DA1 - IC NE555;
- VT1 - tranzystor polowy IRF7413;
- VD1, VD2 - 1N4007;
- R1 - 50 kOhm, strojenie;
- R2, R3 - 1 kΩ;
- C1 - 0,1 uF;
- C2 - 0,01 uF.
Tranzystor VT1 należy wybrać w zależności od mocy obciążenia. Na przykład, aby zmienić jasność jedn watowej diody LED, wystarczy tranzystor bipolarny o maksymalnym dopuszczalnym prądzie kolektora 500 mA.
Jasność paska LED należy kontrolować ze źródła napięcia +12 V i dopasowywać do jego napięcia zasilania. Idealnie, regulator powinien być zasilany ze stabilizowanego zasilacza specjalnie zaprojektowanego dla taśmy.
Obciążenie w postaci osobnych mocnych diod LED jest zasilane w różny sposób. W tym przypadku stabilizator prądu służy jako źródło zasilania ściemniacza (nazywany jest również sterownikiem diody LED). Jego znamionowy prąd wyjściowy powinien odpowiadać prądowi szeregowo połączonych diod LED.
Przeczytaj to samo
