LED факел с модулирана ширина на импулса: 8 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:56

Широтно -импулсната модулация (PWM) може да се използва за промяна на мощността, скоростта или яркостта на много устройства. Със светодиодите PWM може да се използва за тяхното затъмняване или за да ги направи по -ярки. Ще ги използвам, за да направя малка ръчна факла. Един светодиод може да бъде затъмнен чрез бързо включване и изключване, няколко пъти в секунда. Чрез промяна на съотношението на пространството на маркировката, яркостта се променя. Простото изпълнение на PWM система би било часовник, подаващ LED и защитен резистор към земята. трептенето. За да проверите това, можете или да използвате генератор на сигнали, за да осигурите квадратна вълна, както е показано по -долу, или да създадете верига, която да го направи вместо вас.

Стъпка 1: Осцилатор за релаксация

Тази верига ще произведе квадратна вълна с работен цикъл от 50%. Два 10K резистора, свързани към +входа на оп -усилвателя, осигуряват референтно напрежение, а R1 и C1, свързани към -входа, създават времева константа, която контролира честотата, f = 1/{2ln (3) RC}. Кондензаторът C1 се зарежда и разрежда през резистора R1, а времето, необходимо за възникването на този цикъл, е периодът на формата на вълната.

Стъпка 2: Осцилатор за релаксация

Чрез определяне на честотата в стъпка 1, R1 може да бъде заменен с потенциометър, RP, със стойност 2R1, и два диода. Тази промяна ще позволи на работния цикъл да варира, като същевременно се поддържа постоянна честота. За целите на общия PWM на светодиодите, няма нужда от абсолютна точност с честотата. Ако има изискване за прецизност, тогава избраният потенциометър трябва да бъде възможно най-близо до, но не повече от 2R1, и компенсационен резистор, равен на R1-RP/2. Алтернативно решение е да се използват два последователно резистора с двата диода, за да се даде фиксиран и предварително определен работен цикъл.

Стъпка 3: Изход на релаксационен осцилатор

Сигналът на часовника може да бъде свързан директно към един светодиод, но това няма да позволи на светодиода да се управлява от външен логически източник. Вместо това може да бъде по -лесно да подадете този изход към основата на транзистор и след това да използвате транзистора, за да включите и изключите светодиода. Потенциалният делител на входа на транзистора е да намали изхода на релаксационния осцилатор, тъй като в не е в състояние, все още ще извежда 2v. Това трябва да бъде намалено под 0,7v, за да не се включи транзисторът, в противен случай светодиодът ще остане постоянно включен и ще се готви.

Стъпка 4: Увеличаване на яркостта

Другото полезно приложение на ШИМ със светодиод е, че светодиодът може да има по -голям от нормалния ток, преминаващ през него, което го прави по -ярък. Обикновено този ток би унищожил светодиода, но тъй като светодиодът е включен само за част от времето, средната мощност, пусната през светодиода, е в рамките на толеранса. Границата на този ток е определена в информационния лист на производителя за светодиода, идентифициран като преден импулсен ток. Често има и подробности относно минималната ширина на импулса и работните цикли. Използвайки бял светодиод като пример, следните спецификации са дадени като: Пряк ток = 30 mAPulse Продължителен ток = 150mAP Ширина на импулса = <10ms Работен цикъл = <1: 10 Използвайки информацията за ширината на импулса и работния цикъл, релаксационният осцилатор може да бъде преизчислен с T = 2ln (2) RCA Ако се използва 10nF кондензатор и се иска TON = 10ms и TOFF = 1ms, могат да се направят следните изчисления и след това да се начертае електрическата схема.

Стъпка 5: Увеличаване на мощността

Другото изискване за увеличаване на яркостта е да се увеличи токът, преминаващ през светодиода. Това е сравнително право напред. Ако приемем 5v логическо захранване към светодиода и от информационния лист стандартното напрежение на светодиода е 3.6v. Защитният резистор може да се изчисли, като извадите светодиодното напрежение от захранващото напрежение и след това го разделите на тока. R = (VS - VLED) / (iMAX) R = (5 - 3.6) / 0.15R = 1.4 / 0.15R = 9.3 = 10RI Въпреки това е вероятно източникът на захранване с LED да не може да осигури достатъчен ток от 100mA, дори ако е за много кратко време. Може да се наложи захранването на светодиода през транзистора, евентуално управляван от друг последователен транзистор, който също може да носи ток. В тази верига трябва да се използва захранващото напрежение на оп-усилвателя, тъй като 5v логическото захранване ще бъде твърде малък. Има спад от 0.7v над двата транзистора и 3.6v над светодиода, общо 5v и не оставя нищо за защитен резистор. За факела обаче контролът може да бъде поставен върху захранването на веригата. VR = 9 - (3.6 + 0.7) VR = 4.7vR = 4.7 / 0.15R = 31 = 33R

Стъпка 6: Крайна верига

По -долу е финалната електрическа схема. Когато се приложи, към захранването ще бъде поставен превключвател, а други пет двойки LED-резистори ще бъдат поставени паралелно със съществуващата двойка.

Стъпка 7: Тестова верига

Това е единична LED версия на веригата. Не е особено подредено, но е прототип и следва схемата от стъпка 7. Можете също така да видите от захранването, че се изтеглят само 24mA, в сравнение с 30mA, ако светодиодът е свързан нормално. От третото изображение, съдържащо два светодиода, изглежда, че и двата светодиода са с еднаква яркост. Въпреки това много бързо светодиодът с директно задвижване бързо се затопля, давайки основателна причина за ШИМ.

Стъпка 8: Готова факла

Прехвърлянето на веригата към veroboard е предизвикателство, особено кондензирането на релаксационния осцилатор, така че да се побере в кутията. Основното нещо, което трябва да проверите, е, че няма пресечени проводници или са достатъчно хлабави, за да се пресекат. Добавянето на още 5 светодиода, последователен превключвател с конектор за батерията и след това поставянето им в калъф е по-прав. Свързването на захранването към конектора на батерията за тестване на веригата, средният токов показател беше приблизително 85mA. Това е значително по -малко от 180mA (6*30mA), което би изисквало системата за директно задвижване. отколкото конкретно това е производство. Въпреки това, като общо ръководство, трябва да тествате схемата и да я накарате да работи върху макетната платка, след което да прехвърлите компонентите на veroboard, като започнете с по -малките компоненти. Ако сте компетентни и бързи в запояването, може да успеете безопасно да запоите чип директно към дъската, в противен случай трябва да използвате държач за чипове.