Impulsu platuma modulētā LED lāpa: 8 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 11:00

Pulsa platuma modulāciju (PWM) var izmantot, lai mainītu daudzu ierīču jaudu, ātrumu vai spilgtumu. Izmantojot gaismas diodes, PWM var izmantot, lai tos aptumšotu vai padarītu gaišākus. Es tos izmantošu, lai izveidotu nelielu rokas degli. Gaismas diodi var aptumšot, ātri ieslēdzot un izslēdzot vairākas reizes sekundē. Mainot zīmes atstarpes attiecību, tiek mainīts spilgtums. Vienkārša PWM sistēmas ieviešana būtu pulkstenis, kas baro LED un aizsargrezistoru uz zemes. Pulkstenim ideālā gadījumā vajadzētu svārstīties 50 Hz frekvencē, lai nodrošinātu, ka jūs neredzēsit svārstības. Lai to pārbaudītu, varat vai nu izmantot signālu ģeneratoru, lai nodrošinātu kvadrātveida vilni, kā norādīts zemāk, vai izveidot ķēdi, lai to izdarītu jūsu vietā.

1. solis: relaksācijas oscilators

Šī ķēde radīs kvadrātveida vilni ar 50%darba ciklu. Divi 10K rezistori, kas pievienoti op -amp +ieejai, nodrošina atskaites spriegumu, un R1 un C1, kas savienoti ar ieeju, rada laika konstanti, kas kontrolē frekvenci, f = 1/{2ln (3) RC}. Kondensators C1 uzlādējas un izlādējas caur rezistoru R1, un laiks, kas vajadzīgs, lai šis cikls notiktu, ir viļņu formas periods.

2. solis: relaksācijas oscilators

Nosakot frekvenci 1. solī, R1 var aizstāt ar potenciometru RP ar vērtību 2R1 un divām diodēm. Šīs izmaiņas ļaus mainīt darba ciklu, vienlaikus saglabājot nemainīgu frekvenci. Vispārējā gaismas diodes PWM nolūkos nav nepieciešama absolūta precizitāte ar frekvenci. Ja ir prasība pēc precizitātes, izvēlētajam potenciometram jābūt tik tuvu, bet ne vairāk kā 2R1, un kompensācijas rezistors ir vienāds ar R1-RP/2. Alternatīvs risinājums ir divu rezistoru izmantošana ar divām diodēm, lai noteiktu fiksētu un iepriekš noteiktu darba ciklu.

3. darbība: relaksācijas oscilatora izeja

Pulksteņa signālu var vai nu tieši savienot ar vienu gaismas diodi, bet tas neļaus LED vadīt ar ārēju loģikas avotu. Tā vietā var būt vieglāk šo izeju ievadīt tranzistora pamatnē un pēc tam izmantot tranzistoru, lai ieslēgtu un izslēgtu gaismas diodi. Potenciālais dalītājs tranzistora ieejā ir samazināt relaksācijas oscilatora izeju, jo tas ir izslēgts, tas joprojām izvadīs 2v. Tas ir jāsamazina līdz 0.7v, lai neieslēgtu tranzistoru, pretējā gadījumā gaismas diode nemitīgi deg un gatavojas.

4. solis: spilgtuma palielināšana

Cits noderīgs PWM pielietojums ar gaismas diodi ir tas, ka gaismas diodei var būt lielāka par parasto strāvu, padarot to gaišāku. Parasti šī strāva iznīcinātu gaismas diodi, bet, tā kā gaismas diode ir ieslēgta tikai daļu laika, vidējā jauda, kas tiek izvadīta caur LED, ir pielaides robežās. Šīs strāvas robeža ir noteikta ražotāja datu lapā, kas norādīta kā priekšējā impulsa strāva. Bieži vien ir arī informācija par minimālo impulsa platumu un darba cikliem. Kā piemēru izmantojot baltu gaismas diode, šādas specifikācijas ir norādītas: Uz priekšu esošā strāva = 30 mPulsera pārsūtīšanas strāva = 150 mPulsa platums = <10 ms Darba cikls = <1: 10 Izmantojot impulsa platuma un darba cikla informāciju, relaksācijas oscilatoru var pārrēķināt ar T = 2ln (2) RCA Pieņemot, ka tiek izmantots 10nF kondensators, un, ja vēlaties TON = 10ms un TOFF = 1ms, var veikt šādus aprēķinus un pēc tam uzzīmēt shēmas shēmu.

5. solis: jaudas palielināšana

Otra prasība palielināt spilgtumu ir palielināt strāvu, kas plūst caur LED. Tas ir salīdzinoši taisni uz priekšu. Pieņemot, ka gaismas diodei tiek piegādāta 5 voltu loģika, un no datu lapas gaismas diodes standarta spriegums ir 3,6 V. Aizsardzības rezistoru var aprēķināt, atņemot LED spriegumu no barošanas sprieguma un pēc tam dalot to ar strāvu. R = (VS - VLED) / (iMAX) R = (5 - 3.6) / 0.15R = 1.4 / 0.15R = 9,3 = 10RI Tomēr ir iespējams, ka LED barošanas avots, iespējams, nevar nodrošināt pietiekamu 100 mA strāvu, pat ja tas notiek ļoti īsu laiku. Var būt nepieciešams barot LED caur tranzistoru, ko, iespējams, kontrolē cits sērijas tranzistors, kas arī spēj pārvadīt strāvu. Šajā ķēdē jāizmanto op-amp barošanas spriegums, jo būs arī 5V loģiskā barošana mazs. Abiem tranzistoriem ir kritums par 0,7 V un virs LED - 3,6 V, kopā 5 V, un nekas neatstāj aizsardzības rezistoru. Tomēr degļa vadību var novietot virs ķēdes barošanas avota. VR = 9 - (3,6 + 0,7) VR = 4,7 vR = 4,7 / 0,15R = 31 = 33R

6. darbība: beigu ķēde

Zemāk ir galīgā shēma. Kad tas tiks ieviests, barošanas blokā tiks ievietots slēdzis, un vēl pieci LED-rezistoru pāri tiks novietoti paralēli esošajam pārim.

7. darbība: pārbaudiet ķēdi

Šī ir viena ķēdes LED versija. Nav īpaši sakopts, bet tas ir prototips, un tas seko shēmas shēmai no 7. soļa. Arī no barošanas avota var redzēt, ka tiek zīmēts tikai 24 mA, salīdzinot ar 30 mA, ja gaismas diode ir pievienota normāli. No trešā attēla, kurā ir divas gaismas diodes, šķiet, ka abām gaismas diodēm ir vienāds spilgtums. Tomēr ļoti ātri tiešās piedziņas gaismas diode ātri uzsilst, dodot pamatotu iemeslu PWM.

8. solis: gatavā lāpa

Ķēdes pārsūtīšana uz karti ir sarežģīta, it īpaši relaksācijas oscilatora kondensācija, lai tā ietilptu korpusā. Galvenais, kas jāpārbauda, ir tas, ka vadi nav šķērsoti vai ir pietiekami vaļīgi, lai tos šķērsotu. Pievienojot vēl 5 gaismas diodes, sērijveida slēdzi ar akumulatora savienotāju un pēc tam ievietojot tos korpusā, ir daudz vienkāršāk. Pievienojot strāvas padevi akumulatora savienotājam, lai pārbaudītu ķēdi, vidējais strāvas rādījums bija aptuveni 85 mA. Tas ir ievērojami mazāks par 180mA (6*30mA), kas būtu vajadzīgs tiešās piedziņas sistēmai. Es neesmu iedziļinājies ļoti detalizēti, pārsūtot ķēdi no maizes dēļa uz veroboard, jo esmu centies koncentrēties uz šī projekta teoriju, nevis nekā konkrēti tā ražošana. Tomēr kā vispārīgs ceļvedis jums jāpārbauda ķēde un jāpanāk, lai tā darbotos uz maizes dēļa, pēc tam pārsūtiet komponentus uz verbloard, sākot ar mazākiem komponentiem. Ja esat kompetents un ātrs lodēšanā, iespējams, varēsiet droši pielodēt mikroshēmu tieši pie tāfeles, pretējā gadījumā jums vajadzētu izmantot mikroshēmas turētāju.