Impulzusszélességű modulált LED -fáklya: 8 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:44

Az impulzusszélesség -moduláció (PWM) számos eszköz teljesítményének, sebességének vagy fényerejének változtatására használható. A LED -ek segítségével a PWM tompíthatja vagy fényesebbé teheti őket. Egy kis kézi fáklyát fogok használni. A LED elhalványítható a gyors be- és kikapcsolással, másodpercenként többször. A jel térköz arányának megváltoztatásával a fényerő változik. A PWM rendszer egyszerű megvalósítása egy óra, amely LED -et és védőellenállást táplál a földhöz. Az órának ideális esetben 50 Hz -es frekvencián kell oszcillálnia, hogy ne láthassa az oszcilláció. Ennek teszteléséhez használhat jelgenerátort négyzethullám létrehozására, az alábbiak szerint, vagy létrehozhat egy áramkört, amely ezt elvégzi.

1. lépés: Relaxációs oszcillátor

Ez az áramkör négyszöghullámot hoz létre, 50%-os működési ciklussal. Az op -erősítő +bemenetéhez csatlakoztatott két 10K ellenállás referenciafeszültséget biztosít, az R1 és a C1 pedig a -bemenethez csatlakoztatva egy időállandó, amely szabályozza a frekvenciát, f = 1/{2ln (3) RC}. A C1 kondenzátor az R1 ellenálláson keresztül tölt és kisül, és ennek a ciklusnak a végrehajtásához szükséges idő a hullámforma periódusa.

2. lépés: Relaxációs oszcillátor

A frekvencia meghatározásával az 1. lépésben R1 helyettesíthető egy potenciométerrel, RP, 2R1 értékkel és két diódával. Ez a módosítás lehetővé teszi a működési ciklus változását, miközben állandó frekvenciát tart fenn. A LED -ek általános PWM -jének alkalmazásában nincs szükség a frekvencia abszolút pontosságára. Ha szükség van a pontosságra, akkor a választott potenciométernek olyan közel kell lennie, de nem több, mint 2R1, és a kompenzációs ellenállásnak egyenlőnek kell lennie R1-RP/2-vel. Alternatív megoldásként két ellenállás soros használata a két diódával, hogy rögzített és előre meghatározott munkaciklus legyen.

3. lépés: Relaxációs oszcillátor kimenet

Az órajel vagy közvetlenül csatlakoztatható egyetlen LED -hez, de ez nem teszi lehetővé a LED külső logikai forrásból történő vezérlését. Ehelyett könnyebb lehet ezt a kimenetet egy tranzisztor bázisára táplálni, majd a tranzisztor segítségével be- és kikapcsolni a LED -et. A tranzisztor bemenetén lévő potenciális elválasztó csökkenti a relaxációs oszcillátor kimenetét, mivel kikapcsolt állapotban van, akkor is 2V -ot ad ki. Ezt 0,7 V alá kell csökkenteni, hogy ne kapcsolja be a tranzisztorokat, különben a LED folyamatosan világít és süt.

4. lépés: A fényerő növelése

A PWM másik hasznos alkalmazása a LED -del az, hogy a LED -en a normálnál nagyobb áram folyhat át, ami világosabbá teszi. Általában ez az áram megsemmisítené a LED -et, de mivel a LED csak az idő töredékében világít, a LED -en keresztül leadott átlagos teljesítmény a tűréshatáron belül van. Ennek az áramnak a határát a LED adatlapja határozza meg, azonosítva mint az előremenő impulzus áram. Gyakran vannak részletek a minimális impulzusszélességről és a munkaciklusokról is. Példaként egy fehér LED -et használva a következő specifikációkat adjuk meg: Előremenő áram = 30mPulzus előremenő áram = 150mPulzusszélesség = <10msTárolási ciklus = <1:10 Az impulzusszélesség és a működési ciklus információit felhasználva a relaxációs oszcillátor újraszámolható T = 2ln (2) RCA Feltételezve, hogy 10nF kondenzátort használ, és ha TON = 10ms, és TOFF = 1ms, a következő számításokat lehet elvégezni, majd a kapcsolási rajzot rajzolni.

5. lépés: Teljesítménynövelés

A fényerő növelésének másik követelménye a LED -en keresztül áramló áram növelése. Ez viszonylag egyenesen előre. Feltételezve, hogy a LED 5V -os logikai tápellátást kap, és az adatlap alapján a LED szabványos feszültsége 3,6V. A védőellenállás kiszámítható úgy, hogy a LED feszültségét kivonjuk a tápfeszültségből, majd elosztjuk az árammal. R = (VS - VLED) / (iMAX) R = (5 - 3,6) / 0,15R = 1,4 / 0,15R = 9.3 = 10RI Valószínű azonban, hogy a LED tápegység nem képes biztosítani elegendő 100 mA áramot, még akkor sem, ha nagyon rövid ideig. Szükség lehet a LED bekapcsolására a tranzisztoron keresztül, amelyet esetleg egy másik soros tranzisztor vezérel, amely szintén képes az áramot szállítani. Ebben az áramkörben az op-erősítő tápfeszültségét kell használni, mivel az 5 V-os logikai tápegység is kicsi. Mindkét tranzisztoron 0,7 V -os, a LED -en 3,6 V -os csökkenés van, összesen 5 V, és nem hagy semmit a védelmi ellenállás számára. A fáklya esetében azonban a vezérlő az áramkör tápegysége fölé helyezhető. VR = 9 - (3,6 + 0,7) VR = 4,7vR = 4,7 / 0,15R = 31 = 33R

6. lépés: Végső áramkör

Az alábbiakban a végső kapcsolási rajz látható. Ha megvalósítják, egy kapcsolót helyeznek a tápegységre, és további öt LED-ellenállás párt helyeznek el párhuzamosan a meglévő párral.

7. lépés: Tesztáramkör

Ez az áramkör egyetlen LED -es változata. Nem különösebben rendezett, de ez egy prototípus, és a 7. lépés kapcsolási rajzát követi. A tápegységből is látható, hogy csak 24 mA áramot húz, szemben a 30 mA -vel, ha a LED normál módon van csatlakoztatva. A két LED -et tartalmazó harmadik képen úgy tűnik, hogy mindkét LED azonos fényerejű. Azonban nagyon gyorsan a közvetlen meghajtású LED gyorsan felmelegszik, ami jó okot ad a PWM -nek.

8. lépés: Kész zseblámpa

Az áramkör átvitele a veroboardra nehéz, különösen a relaxációs oszcillátor sűrítése, hogy illeszkedjen a tokba. A legfontosabb dolog az, hogy ellenőrizze, hogy nincsenek -e keresztben vezetékek, vagy nincsenek -e elég lazák ahhoz, hogy keresztezzék őket. További 5 LED hozzáadása, egy akkumulátoros csatlakozóval ellátott soros kapcsoló, majd ezek elhelyezése a tokban sokkal egyszerűbb. Az áramkör teszteléséhez az áramellátást az akkumulátor csatlakozójához csatlakoztatva az átlagos áramérték körülbelül 85 mA volt. Ez lényegesen kisebb, mint 180mA (6*30mA), amit egy közvetlen meghajtó rendszer igényelne. Nem részleteztem részletesen az áramkör átvitelét a kenyértábláról a veroboardra, mivel inkább a projekt mögött álló elméletre akartam koncentrálni mint konkrétan a gyártás. Általános útmutatóként azonban tesztelje az áramkört, és működtesse a kenyérlapon, majd vigye át az összetevőket a veroboardra, kezdve a kisebb alkatrészekkel. Ha hozzáértő és gyors a forrasztás, akkor biztonságosan forraszthat egy chipet közvetlenül a táblára, ellenkező esetben használjon forgácstartót.