Pulssileveyden moduloitu LED -taskulamppu: 8 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:04

Pulssileveysmodulaatiota (PWM) voidaan käyttää monien laitteiden tehon, nopeuden tai kirkkauden muuttamiseen. LED -valojen avulla PWM: ää voidaan himmentää tai kirkastaa. Käytän niitä pienen taskulampun tekemiseen. LED voidaan himmentää kytkemällä se päälle ja pois nopeasti useita kertoja sekunnissa. PWM -järjestelmän yksinkertainen toteutus olisi kello, joka syöttää LED -valon ja suojavastuksen maahan. Kellon tulisi värähdellä 50 Hz: n taajuudella, jotta et näe värähtely. Voit testata tämän käyttämällä joko signaaligeneraattoria neliöaallon tuottamiseksi, kuten alla, tai luomalla piirin tekemään se puolestasi.

Vaihe 1: Rentoutusoskillaattori

Tämä piiri tuottaa neliöaallon, jonka toimintajakso on 50%. Kaksi 10K vastusta, jotka on kytketty op -vahvistimen +tuloon, tarjoavat vertailujännitteen, ja R1 ja C1, jotka on kytketty tuloon, luovat aikavakion, joka ohjaa taajuutta, f = 1/{2ln (3) RC}. Kondensaattori C1 latautuu ja purkautuu vastuksen R1 kautta, ja tämän syklin toteutuminen kestää aaltomuodon ajan.

Vaihe 2: Rentoutusoskillaattori

Määrittämällä taajuus vaiheessa 1 R1 voidaan korvata potentiometrillä RP, jonka arvo on 2R1, ja kahdella diodilla. Tämän muutoksen ansiosta käyttöjakso voi vaihdella säilyttäen samalla taajuuden. LEDien yleisessä PWM: ssä ei tarvita täydellistä tarkkuutta taajuuden kanssa. Jos tarkkuusvaatimuksia vaaditaan, valitun potentiometrin tulisi olla mahdollisimman lähellä, mutta enintään 2R1, ja kompensointivastuksen, joka on yhtä suuri kuin R1-RP/2. Vaihtoehtoinen ratkaisu on käyttää kahta vastusta sarjassa kahden diodin kanssa, jotta saadaan kiinteä ja ennalta määritelty käyttöjakso.

Vaihe 3: Rentoutusoskillaattorin lähtö

Kellosignaali voidaan joko kytkeä suoraan yhteen LED -valoon, mutta tämä ei salli LEDin ohjaamista ulkoisen logiikan lähteen avulla. Sen sijaan voi olla helpompaa syöttää tämä lähtö transistorin pohjaan ja kytkeä sitten transistori kytkemään LED -valo päälle ja pois. se on pois päältä, se lähettää edelleen 2v. Tämä on pienennettävä alle 0,7 volttiin, jotta transistori ei kytkeydy päälle, muuten LED -valo palaa jatkuvasti ja kypsyy.

Vaihe 4: Lisää kirkkautta

Toinen hyödyllinen sovellus PWM: lle LED -valolla on, että LED -valon läpi voi kulkea normaalia suurempi virta, mikä tekee siitä kirkkaamman. Normaalisti tämä virta tuhoaa LED -valon, mutta koska LED on päällä vain murto -osan ajasta, keskimääräinen LED -valon kautta syötetty teho on toleranssin sisällä. eteenpäin pulssivirrana. Usein on myös yksityiskohtia pulssin vähimmäisleveydestä ja käyttöjaksoista. Käyttämällä esimerkkinä valkoista LED -valoa seuraavat tekniset tiedot ovat seuraavat: Eteenpäin suuntautuva virta = 30 mPulssin eteenpäin suuntaava virta = 150 mPulssin leveys = <10 ms Toimintasykli = <1:10 Rentoutusoskillaattori voidaan laskea uudelleen käyttämällä pulssin leveyden ja käyttöjakson tietoja T = 2ln (2) RCA Olettaen, että käytetään 10nF kondensaattoria ja halutaan TON = 10ms ja TOFF = 1ms, voidaan tehdä seuraavat laskelmat ja piirtää sitten piirikaavio.

Vaihe 5: Tehon lisäys

Toinen vaatimus kirkkauden lisäämiseksi on lisätä LEDin läpi kulkevaa virtaa. Tämä on suhteellisen suoraviivaista. Olettaen, että LED -valolle syötetään 5 voltin logiikka, ja tietolomakkeesta LEDin vakiojännite on 3,6 V. Suojavastus voidaan laskea vähentämällä LED -jännite syöttöjännitteestä ja jakamalla se sitten virralla. R = (VS - VLED) / (iMAX) R = (5 - 3,6) / 0,15 R = 1,4 / 0,15 R = 9,3 = 10RI On kuitenkin todennäköistä, että LED -virtalähde ei ehkä pysty tarjoamaan riittävää 100 mA: n virtaa, vaikka se olisi hyvin lyhyen aikaa. LEDiä voi olla tarpeen syöttää transistorin kautta, jota mahdollisesti ohjaa toinen sarjassa oleva transistori, joka myös pystyy kuljettamaan virtaa. Tässä piirissä on käytettävä op-vahvistimen syöttöjännitettä, koska 5 V: n logiikka on pieni. Molempien transistorien pudotus on 0,7 V ja LEDin yli 3,6 V, yhteensä 5 V, eikä suojavastukselle jää mitään. Polttimen ohjaus voidaan kuitenkin asettaa piirin virtalähteen päälle. VR = 9 - (3,6 + 0,7) VR = 4,7 vR = 4,7 / 0,15 R = 31 = 33R

Vaihe 6: Viimeinen piiri

Alla on viimeinen piirikaavio. Kun se on toteutettu, kytkin asetetaan virtalähteeseen ja vielä viisi LED-vastusparia rinnakkain olemassa olevan parin kanssa.

Vaihe 7: Testaa piiri

Tämä on piirin yksi LED -versio. Ei erityisen siisti, mutta se on prototyyppi ja seuraa vaiheen 7 piirikaaviota. Voit myös nähdä virtalähteestä, että vain 24 mA on vedetty verrattuna 30 mA: iin, jos LED on kytketty normaalisti. Kolmannesta kuvasta, joka sisältää kaksi LEDiä, näyttää siltä, että molemmat LEDit ovat yhtä kirkkaita. Kuitenkin hyvin nopeasti, suorakäyttöinen LED lämpenee nopeasti, mikä antaa hyvän syyn PWM: lle.

Vaihe 8: Valmis taskulamppu

Piirin siirtäminen verotaululle on haastavaa, erityisesti rentoutusoskillaattorin tiivistäminen, jotta se mahtuu koteloon. Tärkeintä on tarkistaa, että johdot eivät ole ristissä tai ne ovat riittävän löysiä. Kun lisäät vielä 5 LEDiä, kytkin sarjaan, jossa on akkuliitin ja asetat ne sitten koteloon, on suoraviivaisempaa. Kytkemällä virtalähde akkuliittimeen piirin testaamiseksi, keskimääräinen virtalukema oli noin 85 mA. Tämä on huomattavasti pienempi kuin 180mA (6*30mA), jota suora käyttöjärjestelmä vaatisi. En ole perehtynyt kovin yksityiskohtaisesti piirin siirtämiseen leipälevyltä veroboardille, koska olen pyrkinyt keskittymään tämän projektin taustalla olevaan teoriaan. kuin nimenomaan sen tuotanto. Yleisenä oppaana sinun on kuitenkin testattava piiri ja saatava se toimimaan leipälevyllä, ja siirrä sitten komponentit veroboardille pienemmistä komponenteista alkaen. Jos olet pätevä ja nopea juottamaan, saatat pystyä juottamaan sirun turvallisesti suoraan levylle, muuten sinun pitäisi käyttää sirunpidintä.