Yksinkertainen virran LED -lineaarinen virran säädin, tarkistettu ja selvennetty: 3 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Tämä Instructable on olennaisesti Danin lineaarisen virran säätöpiirin toisto. Hänen versionsa on tietysti erittäin hyvä, mutta siitä puuttuu jotain selkeyttä. Tämä on minun yritykseni puuttua asiaan. Jos ymmärrät ja pystyt rakentamaan Danin version, minun versioni ei todennäköisesti kerro sinulle mitään hirveän uutta. Kuitenkin…… Kokoonpanlessani omaa säätimiäni Danin perusteella, katselin jatkuvasti hänen valokuviaan komponenteista ja silmänräpäystä- mikä nasta yhdistää minkä toisen nastan ?? Onko tämä yhteydessä siihen vai ei? Se on tietysti yksinkertainen piiri, mutta en ole sähköinsinööri enkä halunnut erehtyä siitä … Koska väärin tekeminen, jopa pieni, saattaa joskus tuhota asiat. Olen lisännyt komponentin: kytkimen tasavirtalähteen positiivisen johdon ja muun piirin välillä, jotta voin kytkeä sen päälle ja pois päältä. Ei ole mitään syytä sulkea sitä pois, ja se on erittäin kätevä. Haluan myös huomata tässä alussa: mitä tahansa "Danin" väitteet voivat olla päinvastaisia, tämä piiri EI lopulta sovi hyvin LED-valon ohjaamiseen virtalähteestä, joka on huomattavasti LED-jännitehäviön yläpuolella. Olen yrittänyt ajaa yksittäistä 3,2 V: n sinistä LEDiä 140 mAh: n virralla (testattu virta oli itse asiassa 133 mAh- hyvin lähellä) virtalähteestä, jonka jännite oli 9,5 volttia, ja lopputulos oli, että 60 sekunnin kuluessa LED alkoi välkkyä ja sitten lopulta Sammuta… Se teki tämän useita kertoja aina lyhyemmillä ajanjaksoilla käynnistyksen ja vian välillä. Nyt se ei käynnisty ollenkaan. Tämän jälkeen olen myös ajanut yhtä RGB-suuritehoista LEDiä lähes jatkuvasti kuukauden ajan eri virtalähteellä, joka vastaa tarkemmin LED-jännitehäviötä- joten tämä piiri voi toimia, tavallaan, mutta ei aina, varmasti ei alunperin luvattu, ja voi pilata virran LED -valon matkan varrella. Kokemuksen ääni sanoo, että se toimii niin kauan kuin LED -valojen vaatimukset vastaavat läheisesti virtalähteestäsi tulevaa volttia. Jos huomaat välkkymistä, LED -valot palavat ja ovat jo vaurioituneet pysyvästi. Minulla on kulunut kuusi tuhoutunutta LEDiä selvittääkseni tämän. "Monet Bothanit kuolivat tuodakseen meille tämän tiedon …" Tarvikkeet: Tässä on Danin osaluettelo sanasta sanaan, mutta korjattu ensimmäiseen kohtaan (Dan oli virheellisesti antanut 10K ohmin, ei 100K ohmin tuotenumeron) luettelo näyttää nyt oikean tyypin numeron). Olen lisännyt linkkejä myös mainittuihin tuotteisiin:-R1: noin 100 k ohmin vastus (kuten: Yageo FMP100JR-52-100K) R3: virtasarja-katso alla Q1: pieni NPN-transistori (kuten: Fairchild 2N5088BU) Q2: suuri N-kanavainen FET (kuten: Fairchild FQP50N06L) LED: virran LED (kuten: Luxeon 1 watin valkoinen tähti LXHL-MWEC)

- Kytkinosa S1 on mitoitettava käytettävän tasavirtalähteen jännitteelle. Esimerkiksi 12 V: n kytkintä ei ole suunniteltu käsittelemään 18 V: n virtaa. Huomaa, että Q2: ta kutsutaan myös MOSFET: ksi, nMOSFET: ksi, NMOS: ksi, n-kanavaiseksi MOSFET: ksi ja n-kanavaiseksi QFET MOSFET: ksi vaihdettavasti, Q1: tä kutsutaan myös NPN: n bipolaariseksi risteystransistoriksi tai NPN BJT: ksi. Dan ei perehdy siihen, mitä "suunnilleen" tarkoittaa, eikä selitä, kuinka kauas voit mennä tai mitä se vaikuttaa; hän ei myöskään selitä "pieniä" tai "suuria" ja niiden mahdollisia vaikutuksia. Valitettavasti en voi minäkään. Näyttää siltä, että olemme jumissa kiinni näistä erityisistä komponenteista, ellemme saa sähkötekniikan tutkintoa. Erityisesti ottaen huomioon kyseessä olevan LEDin herkkyys, tiukka noudattaminen näyttää ainoalta järkevältä vaihtoehdolta.

R3: sta:

Danin mukaan R3: n arvo ohmeissa on suhteutettava virtaan, jolla haluat ajaa LEDiäsi (jonka rajat valmistaja on jo asettanut) siten, että haluttu virta ampeereina = 0,5/R3. Tällaisessa yhtälössä R3: n suurempi vastus johtaa siihen, että LEDin läpi kulkee vähemmän virtaa. Intuitiivisesti tämä johtaa siihen johtopäätökseen, että täydellinen vastus (ts. Minkään vastuksen puuttuminen) tarkoittaisi, että LED ei toimisi (0,5/ääretön = alle nolla). En ole itse asiassa lainkaan varma, että tämä on totta, ja omat empiiriset testini tästä piiristä osoittavat, että näin ei ole. Kuitenkin, jos jatkamme Danin suunnitelman mukaisesti, 5 ohmin R3 tuottaa vakiovirran 0,5/5 = 0,1 ampeeria tai 100 milliampeeria. Suuri osa teho -LEDeistä näyttää toimivan noin 350 mAh: n, joten sinun on määritettävä R3 -arvo noin 1,5 ohmia. Niille, jotka ovat vähemmän perehtyneitä vastuksiin, muista, että voit määrittää 1,5 ohmin käyttämällä eri vastuksia samanaikaisesti, kunhan lopputulos on 1,5 ohmia. Jos käytät esimerkiksi kahta vastusta, R3 -arvo on yhtä suuri kuin vastuksen 1 arvo kerrottuna vastuksen 2 arvolla ja tuote jaettuna R1+R2: n kokonaismäärällä. Toinen esimerkki: 1 5 ohmin vastus yhdistettynä rinnakkain toisen, esimerkiksi 3 ohmin, kanssa antaa sinulle (5x3)/(5+3) = 15/8 = 1,875 ohmia, mikä johtaisi sitten vakiovirtaan tässä 0,5/1,875 = 0,226 ampeeria tai 266 mAh.

Vastukset on luokiteltu eri kyvyille hajottaa virtaa. Pienet vastukset voivat hajottaa vähemmän tehoa kuin suuret, koska suuret eivät pala niin nopeasti, jos niiden läpi kulkee liikaa virtaa. Et voi käyttää pintapiiriin asennettua vastusta tässä piirissä, koska se ei pysty käsittelemään virran katoamista. Et myöskään löydä "liian suurta" vastusta. Isommat/ fyysisesti suuret vastukset pystyvät käsittelemään enemmän tehoa kuin pienemmät. Suurempien hankkiminen voi maksaa enemmän ja vie enemmän tilaa, mutta kustannukset ovat yleensä mitättömiä (jokaisessa rikkoutuneessa stereossa on sata vastusta, joilla on valtavat tehoarvot) ja tila -ero on suuruusluokkaa kuutiometriä, joten voit vapaasti erehtyä varovaisuuden puolella ja käyttää suurimpia sopivan vastuksen vastikkeita, joita löydät. Voit valita yhden liian pienen, mutta on mahdotonta valita liian suuren.

Huomaa, että jos sinulla on käsillä nikromi-vastuslankaa, voit todennäköisesti leikata sen pituuteen, joka vastaa vastustarpeitasi ilman, että joudut käyttämään useita vastuksia. Tarvitset ohmimittarin todellisen vastusarvon testaamiseksi ja muista, että ohmimittarin kahden johdon välillä on todennäköisesti jonkin verran vastusta (ehkä jopa 1 ohmia): testaa tämä ensin koskettamalla niitä yhteen ja katsomalla, mitä laite lukee, ota tämä huomioon, kun määrität, kuinka paljon nikromijohtoa aiot käyttää (jos havaitset 0,5 ohmin vastusta koskettamalla ohmimittarin johtoja yhdessä, ja sinun on lopetettava jopa 1,5 ohmin vastuksella nikromijohtimellasi, tarvitset sen johdon "mittaamaan" 2,0 ohmin vastuksen sinulle ohmimittarilla).

Vaihtoehtoisesti on myös tapa käyttää vähän nikromijohtoa tämän piirin täydentämiseksi jopa LEDille, jonka nimellisvirtaa et tiedä! Kun piiri on valmis, mutta siitä puuttuu R3, käytä nikromijohtimen pituutta, joka on ehdottomasti pidempi kuin tarvitsemasi vastus vähintään tuumalla tai kahdella (mitä paksumpi tämä lanka, sitä pidempi kappale tarvitset. Käynnistä sitten Kiinnitä nyt pora nikromijohdon U: n keskelle niin, että poran kiertyessä se alkaa kiertää lankaa poranterän ympärille. Käynnistä pora hitaasti. jos kaikki muut osat Jos piiri on kytketty oikein, LED syttyy pian hyvin himmeästi ja kirkastuu, kun lanka lyhenee! Ei kuitenkaan välttämättä ole helppoa arvioida, milloin tämä hetki on saavutettu, joten otat mahdollisuutesi tällä tekniikalla.

Mitä tulee jäähdytyselementteihin: Dan mainitsee myös jäähdytyselementtien mahdollisen merkityksen tässä hankkeessa ja 4 - 18 voltin ulkoisen tasavirtalähteen tarpeen (ilmeisesti vahvistimilla ei ole merkitystä tälle virtalähteelle, vaikka en tiedä tätä tietty). Jos käytät virran merkkivaloa, tarvitset siihen jonkinlaisen jäähdytyselementin, ja todennäköisesti tarvitset sen, joka ylittää monien Luxeon -LEDien mukana toimitetun yksinkertaisen alumiinisen batwing -tähden. Tarvitset jäähdytyselementtiä vain Q2: lle, jos virtapiiriäsi kuluttaa yli 200 mAh ja/ tai jänniteero tasavirtalähteen ja LED -valojen yhdistetyn jännitehäviön välillä on "suuri" (jos ero on yli 2 volttia, käytän varmasti jäähdytyselementtiä). Kaikkien jäähdytyselementtien tehokkain käyttö edellyttää myös pienen määrän lämpörasvan käyttöä (Arctic Silveriä pidetään korkealaatuisena tuotteena): puhdista jäähdytyselementti ja MOSFET/ LED -runko alkoholilla, levitä tasainen tasainen, OHUT kerros lämpörasvaa jokaisen pinnan päälle (haluan käyttää X-acto-veitsen terää ehdottomasti tasaisimpiin, tasaisimpiin ja ohuimpiin tuloksiin), paina sitten pinnat yhteen ja kiinnitä yhdellä tai useammalla ruuvilla sopivaan paikkaan. Vaihtoehtoisesti on olemassa useita erilaisia lämpöteippejä, jotka palvelevat myös samaa tarkoitusta. Tässä on joitain sopivia vaihtoehtoja jäähdytyselementille ja virtalähteelle tyypilliselle yhden LED-kokoonpanolle (muista, että saatat tarvita KAKSI jäähdytyselementtiä- yhden LEDille ja toisen MOSFETille- monissa asetuksissa): Jäähdytyselementti

Virtalähteet: Pikahuomautus virtalähteistä: käytännöllisesti katsoen kaikki virtalähteet ilmoittavat jossain pakkauksessaan, kuinka monta volttia ja vahvistimia ne voivat antaa. Voltien lukumäärä on kuitenkin lähes yleisesti aliarvioitu, ja käytännössä kaikki virtalähteet todella antavat jonkin verran suurempaa jännitettä kuin niiden pakkauksessa ilmoitettu. Tästä syystä on tärkeää testata mikä tahansa virtalähde, joka väittää toimittavan volttia lähellä spektrin yläpäätä (eli lähes 18 volttia) varmistaakseen, että se ei todellakaan tuota liikaa virtaa (25 volttia todennäköisesti ylittää piirimme suunnittelurajoitukset). Onneksi piirin luonteen vuoksi tämä jännitteen yliarviointi ei yleensä ole ongelma, koska piiri voi hallita monenlaisia jännitteitä vahingoittamatta LED -valoja.

Vaihe 1: Luo jäähdytyselementit

Jos tarvitset jäähdytyselementtiä Q2 -laitteellesi, sinun on ehkä porattava reikä kyseiseen jäähdytyselementtiin, jotta voit kiertää ruuvin MOSFETin rungon suuren reiän läpi. Tarkkaa ruuvia ei tarvita niin kauan kuin ruuvi mahtuu MOSFET -reiän läpi, ruuvin pää on suurempi (vain hieman) kuin tämä reikä, ja jäähdytyselementtiin luodun reiän halkaisija on ei ole paljon pienempi kuin ruuvin sylinterin halkaisija. Yleensä jos käytät poranterää, jonka halkaisija on lähellä mutta hieman pienempi kuin ruuvin sylinterin halkaisija, sinulla ei ole vaikeuksia kiinnittää MOSFET jäähdytyselementtiin. Useimpien teräsruuvien kierteet ovat enemmän kuin tarpeeksi vahvoja, jotta ne voivat leikata jäähdytyselementin (jos se on alumiinia tai kuparia) ja "luoda" tarvittavan kierrereiän. Alumiiniin poraaminen on tehtävä muutamalla tipalla hyvin ohuita koneöljyjä terän kärjessä (kuten 3-in-One-laite tai ompelukoneöljy) ja pora painettava kevyesti ja voimakkaasti noin 600 r / min ja 115 in-lbs vääntömomentti (tämä Black & Decker -pora tai vastaava toimii hyvin). Ole varovainen: tämä on hyvin pieni, matala reikä ja hyvin ohut poranteräsi voi rikkoutua, jos siihen kohdistetaan liikaa painetta liian kauan! Huomaa hyvin: Q2: n "runko" on sähköisesti kytketty Q2: n "lähdetappiin"- jos piirissäsi on jotain muuta kosketusta tähän jäähdytyselementtiin kuin MOSFETin runkoon, voit luoda sähköiskun, joka voi räjäyttää LED-valosi. Harkitse jäähdytyselementin johtoja vasten olevan sivun peittämistä sähköteipillä, jotta näin ei tapahdu (mutta älä kata jäähdytyselementtiä enempää kuin on tarpeen, koska sen tarkoitus on siirtää lämpöä MOSFETista ympäröivä ilma- sähköteippi on lämpöenergian eriste, ei johdin).

Vaihe 2: Piiri

Tässä on mitä sinun on tehtävä tämän piirin luomiseksi:

* Juotos virtalähteen positiivinen johto LEDin positiiviseen solmuun. Juotos myös 100K -vastuksen toinen pää samaan pisteeseen (LEDin positiivinen solmu).

* Juotos tämän vastuksen toinen pää MOSFETin GATE -nastaan ja pienemmän transistorin COLLECTOR -nastaan. Jos olisit liittänyt kaksi transistoria yhteen ja MOSFETin metallinen puoli olisi sinua kohti niin, että kaikki kuusi transistorin tappia osoittavat alaspäin, GATE-nasta ja COLLECTOR-nasta ovat näiden transistorien KAKSI ENSIMMÄISTÄ NAPPIA., juota transistorien kaksi vasenta napaa yhteen ja juota ne 100K: n vastuksen irralliseen päähän.

* Liitä MOSFETin keskitappi, DRAIN -nasta, LED -valon negatiiviseen solmuun johdolla. Mitään muuta ei kiinnitetä LEDiin.

* Kytke pienen transistorin BASE -nasta (eli keskimmäinen nasta) MOSFETin SOURCE -nastaan (joka on sen oikeanpuoleisin nasta).

* Liitä pienemmän transistorin EMITTER -nasta (oikeanpuoleisin nasta) virtalähteen negatiiviseen johtoon.

* Kytke sama nasta R3: n toiseen päähän, joka on LED -valintasi mukaan valittu vastus.

* Liitä tämän vastuksen toinen pää molempien transistorien aiemmin mainittuun BASE -nastaan/ SOURCE -nastaan.

Yhteenveto: kaikki tämä tarkoittaa sitä, että liität pienen transistorin keski- ja äärioikeat nastat toisiinsa R3 -vastuksen kautta ja liität transistorit toisiinsa kahdesti suoraan (GATE -COLLECTOR, SOURCE -BASE) ja jälleen epäsuorasti R3: n kautta (SIIRRY LÄHDEEN). MOSFETin keskimmäisellä tapilla, DRAINilla, ei ole muuta tekemistä kuin yhteys LED -valon negatiiviseen solmuun. LED -valo kytkeytyy tulevaan virtalähteeseen ja R1: n toiseen päähän, 100K -vastukseen (LED -valon toinen solmu on kytketty DRAIN -nastaan, kuten juuri mainittiin). EMITTER -nasta yhdistetään suoraan virtalähteen negatiiviseen johtoon ja sitten silmukat takaisin itseensä (omalla BASE -nastallaan) ja MOSFETiin kolmannen ja viimeisen kerran R3 -vastuksen kautta, joka myös kytkeytyy suoraan virtalähde. MOSFET ei koskaan liity suoraan virtalähteen negatiivisiin tai positiivisiin johtimiin, mutta se KYTKEY molempiin molempiin vastuksiin! Pienen transistorin kolmannen nastan, sen EMITTERin ja virtalähteen negatiivisen johdon välillä ei ole vastusta- se kytkeytyy suoraan. Asennuksen toisessa päässä tuleva virtalähde kytkeytyy suoraan LED -valoon, vaikka se saattaa pumpata liikaa virtaa (aluksi), jotta LED -valo ei pala: ylimääräinen jännite, joka olisi aiheuttanut tämän vahingon, reititetään takaisin 100K -vastuksen ja transistoriemme kautta, jotka pitävät sen kurissa.

Vaihe 3: Käynnistä se: Vianetsintä tarvittaessa

Kun jäähdytyselementit on kiinnitetty ja juotosliitokset ovat lujia ja olet varma, että LED -valot on suunnattu oikein ja olet liittänyt oikeat johdot oikeisiin johtimiin, on aika kytkeä tasavirtalähde ja käännä kytkin! Tässä vaiheessa todennäköisesti tapahtuu yksi kolmesta asiasta: LED -valot syttyvät odotetulla tavalla, LED -valot vilkkuvat hetkeksi kirkkaasti ja sitten pimenevät, tai mitään ei tapahdu. Jos saat ensimmäisen näistä tuloksista, onnittelut! Sinulla on nyt toimiva piiri! Saako se kestää sinua hyvin kauan. Jos saat tuloksen nro 2, olet juuri puhaltanut LED-valot ja sinun on aloitettava alusta aivan uusilla (ja sinun on arvioitava uudelleen piiri ja selvitettävä, missä olet väärässä, luultavasti joko liittämällä johto väärin tai antaa 2 johtoa ristiin, joita sinun ei pitäisi saada). Jos saat tuloksen #3, piirissäsi on jotain vikaa. Kytke se pois päältä, irrota tasavirtalähde ja käy piirikytkennän läpi liitäntäkohtaisesti varmistaen, että kiinnität jokaisen johdon oikein ja että kaikki LED-valot ovat oikein piirissä. Harkitse myös LED -valojesi tunnettujen miliampiarvojen tarkistamista ja varmista, että valitsemasi ja R3: lle käyttämäsi arvo antaa riittävästi virtaa niiden käyttämiseen. Tarkista R1 -arvo uudelleen ja varmista, että se on 100 k ohmia. Lopuksi voit testata Q1: n ja Q2: n, mutta menetelmät tämän tekemiseen eivät kuulu tämän ohjeen soveltamisalaan. Jälleen: todennäköisimmät syyt, miksi valoa ei näy, ovat seuraavat: 1.) LED-valot eivät ole suunnattu oikein- tarkista suunta yleismittarilla ja suuntaa tarvittaessa uudelleen; 2.) sinulla on löysä juotosliitos jossain piirissäsi- ota juotin ja juota kaikki löysät liitännät uudelleen; 3.) sinulla on risteytetty johto jossain piirissäsi- tarkista kaikki johdot oikosulkujen varalta ja erota ne, jotka saattavat koskea- vain yksi pieni löysä kuparilanka vie jonnekin, jotta piiri epäonnistuu; 4.) R3: n arvo on liian suuri, jotta LEDit (valot) voivat toimia- harkitse sen vaihtamista vastukseen, jonka vastus on pienempi, tai lyhennä nikromijohtoa hieman; 5.) kytkimesi ei sulje virtapiirin testiä yleismittarilla ja korjaa tai vaihda sitä; 6.) olet aiemmin vaurioittanut LED-valoja tai jotakin muuta kaavion osaa seuraavista syistä: a.) Et ole käyttänyt riittävän suuria vastuksia (eli riittävän tehollisen vastuksen- R3 on oltava vähintään.25 wattivastus) tai riittävän suuri jäähdytyselementti Q2: lle tai LED -valollesi (sekä Q2 että LED -valot altistuvat nopeasti mahdollisille lämpövaurioille, jos niitä ei ole kytketty jäähdytyselementteihin ennen piirin kytkemistä päälle), tai; b.) johtojen ylittäminen ja LED -valojen vahingoittaminen vahingossa (tähän liittyy yleensä haiseva savu); tai 7.) käytät Q1 tai Q2, joka ei ole oikea tälle piirille. Muita vastustyyppejä ei tunneta näiden kahden komponentin yhteensopiviksi korvaaviksi- jos yrität luoda tämän piirin muuntyyppisistä transistoreista, sinun ei pitäisi odottaa, että piiri ei toimi. Toivon, että voisin vastata LED -piirien ja ohjainten rakentamiseen liittyviin teknisiin kysymyksiin, mutta kuten olen aiemmin sanonut, en ole asiantuntija, ja suurin osa siitä, mitä näet täällä, on jo käsitelty toisessa ohjeessa, jonka on kirjoittanut joku, joka tietää enemmän tästä prosessista kuin minä. Toivottavasti mitä olen antanut sinulle täällä, on ainakin selkeämpää ja selkeämpää kuin muut vastaavat tällä sivustolla saatavilla olevat ohjeet. Onnea!

Jos piirisi toimii, onnittelut! Ennen kuin kutsut projektia päätökseksi, varmista, että poistat juotosliitoksista jäännöksen juoksevalla alkoholilla tai muulla sopivalla liuottimella, kuten tolueenilla. Jos vuon annetaan jäädä piiriin, se syövyttää nastasi, vaurioittaa nikromijohtoa (jos käytät sitä) ja voi jopa vahingoittaa LED -valoa, jos sille on varattu riittävästi aikaa. Flux on hienoa, mutta kun se on valmis, sen on mentävä! Varmista myös, että vaikka asetat valon toimimaan, ettei ole mitään mahdollisuutta, että sen johdot koskettavat vahingossa tai hajoavat, kun piiriä käytetään tai siirretään. Suurta joukkoa kuumaa liimaa voidaan käyttää eräänlaisena ruukkuyhdisteenä, mutta varsinainen ruukkuyhdiste olisi parempi. Suojaamaton piiri, joka tottuu mihinkään, on altis epäonnistumiselle, jos sille annetaan riittävästi aikaa, ja juotosliitokset eivät joskus ole niin vakaita kuin haluaisimme ajatella. Mitä turvallisempi lopullinen piirisi on, sitä enemmän saat siitä irti!