לפיד לד מאופנן ברוחב הדופק: 8 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:18

ניתן להשתמש באפנון רוחב הדופק (PWM) לשינוי העוצמה, המהירות או הבהירות של מכשירים רבים. בעזרת נוריות LED, ניתן להשתמש ב- PWM לעמעם או להבהיר אותם. אני אשתמש בהם כדי להפוך לפיד יד קטן. ניתן לעמעם נורית על ידי הפעלה וכיבוי במהירות של מספר פעמים בשנייה. על ידי שינוי יחס שטח הסימן, הבהירות מגוונת. יישום פשוט של מערכת PWM יהיה שעון המזין LED ונגד מגן לקרקע. השעון צריך באופן אידיאלי להתנדנד בתדר של 50Hz כדי להבטיח שלא תראה התנודה. כדי לבדוק זאת, תוכל להשתמש בגנרטור אותות כדי לספק גל מרובע, להלן, או ליצור מעגל שיעשה זאת עבורך.

שלב 1: מתנד הרפיה

מעגל זה ייצר גל מרובע עם מחזור עבודה של 50%. שני נגדים של 10K המחוברים לכניסת +מגבר ה- op מספקים מתח התייחסות, ו- R1 ו- C1, המחוברים לכניסה -יוצרים קבוע זמן השולט בתדר, f = 1/{2ln (3) RC}. הקבל C1 נטען ופורק דרך הנגד R1, והזמן שלוקח להתרחש מחזור זה הוא תקופת צורת הגל.

שלב 2: מתנד הרפיה

על ידי הגדרת התדירות בשלב 1, ניתן להחליף R1 בפוטנציומטר, RP, בערך 2R1 ושתי דיודות. שינוי זה יאפשר לשנות את מחזור העבודה, תוך שמירה על תדר קבוע. למטרות PWM כללי של נוריות LED, אין צורך בדייקנות מוחלטת עם התדר. אם יש דרישה לדייק, אזי הפוטנציומטר שנבחר צריך להיות קרוב ל -2R1 אך לא יותר מנגד ופיצוי השווה ל- R1-RP/2. פתרון חלופי הוא שימוש בשני נגדים בסדרה עם שתי הדיודות., לתת מחזור חובה קבוע ומוגדר מראש.

שלב 3: יציאת מתנד הרפיה

ניתן לחבר את אות השעון ישירות למנורת LED אחת, אך הדבר לא יאפשר שליטה של הנורית על ידי מקור לוגי חיצוני. במקום זאת יהיה קל יותר להזין את הפלט הזה לבסיס הטרנזיסטור ולאחר מכן להשתמש בטרנזיסטור כדי להדליק ולכבות את הנורית. המחלק הפוטנציאלי בכניסת הטרנזיסטור הוא הפחתת התפוקה של מתנד הרפיה, שכן ב הוא במצב כבוי, הוא עדיין יפיק 2V. זה צריך להיות מופחת עד מתחת 0.7v כדי לא להדליק את הטרנזיסטור, אחרת נורית ה- LED תישאר דולקת כל הזמן ותבשל.

שלב 4: הגברת הבהירות

היישום השימושי השני של PWM עם LED הוא כי ה- LED יכול לעבור זרם גדול מהרגיל והופך אותו לבהיר יותר. בדרך כלל זרם זה יהרוס את הנורית, אך מכיוון שהנורית דולקת רק בחלק קטן מהזמן, ההספק הממוצע הנכנס דרך הנורית נמצא בסובלנות. הגבול של זרם זה מוגדר בגיליון הנתונים של היצרן עבור הנורית, המזוהה כזרם הדופק קדימה. לעתים קרובות יש גם פרטים לגבי רוחב הדופק המינימלי ומחזורי העבודה. תוך שימוש בלוח לבן כדוגמה, המפרטים הבאים ניתנים כ: זרם קדימה = 30mA דופק קדימה = 150mA רוחב דופק = <10ms מחזור הפעלה = <1: 10 באמצעות מידע רוחב הדופק ומחזור העבודה, ניתן לחשב מחדש את מתנד ההרפיה עם T = 2ln (2) RCA בהנחה שמשתמשים בקבל 10nF ורוצים TON = 10ms ו- TOFF = 1ms, ניתן לבצע את החישובים הבאים ולאחר מכן לצייר את תרשים המעגל.

שלב 5: הגברת כוח

הדרישה הנוספת להגדלת הבהירות היא הגדלת הזרם הזורם דרך הנורית. זה יחסית פשוט קדימה. בהנחה שאספקת לוגית 5V ללדים, ומגיליון הנתונים המתח הסטנדרטי של הנורית הוא 3.6v. ניתן לחשב את נגד ההגנה על ידי הפחתת מתח ה- LED ממתח האספקה ולאחר מכן חלוקתו בזרם. R = (VS - VLED) / (iMAX) R = (5 - 3.6) / 0.15R = 1.4 / 0.15R עם זאת, סביר כי מקור האספקה של LED אינו מסוגל לספק זרם מספיק של 100mA, גם אם הוא לזמן קצר מאוד. ייתכן שיהיה צורך להפעיל את הנורית דרך הטרנזיסטור, אולי נשלט על ידי טרנזיסטור אחר בסדרה המסוגל גם לשאת את הזרם. במעגל זה יש להשתמש במתח האספקה של המגבר האופטי, שכן אספקת ההיגיון 5v תהיה מדי קָטָן. יש ירידה של 0.7 וולט על שני הטרנזיסטורים ו -3.6 וולט מעל הנורית, בסך הכל 5 וולט, ואין להשאיר דבר לנגד הגנה. עם זאת, עבור הלפיד ניתן למקם את הפקד על אספקת החשמל של המעגל. VR = 9 - (3.6 + 0.7) VR = 4.7vR = 4.7 / 0.15R = 31 = 33R

שלב 6: מעגל אחרון

להלן תרשים המעגל הסופי. כאשר הוא מיושם, יוצב מתג אל ספק הכוח, ועוד חמישה זוגות נגדי LED יוצבו במקביל לזוג הקיים.

שלב 7: מעגל בדיקה

זוהי גרסת LED אחת של המעגל. לא מסודר במיוחד, אבל הוא אב טיפוס, ועוקב אחר תרשים המעגלים משלב 7. ניתן גם לראות מספק הכוח שצויר רק 24mA, בהשוואה ל- 30mA אם הנורית הייתה מחוברת כרגיל. מהתמונה השלישית המכילה שני נוריות LED, נראה כי שני הנורות בעלות אותה בהירות. עם זאת מהר מאוד, ה- LED המונע ישירות מתחמם במהירות ונותן סיבה טובה ל- PWM.

שלב 8: לפיד סיים

העברת המעגל ל- veroboard מאתגרת, במיוחד עיבוי מתנד ההרפיה כך שיתאים למארז. הדבר העיקרי שיש לבדוק הוא שאף חוט לא נחצה, או שהוא רופף מספיק כדי לחצות אותו. הוספת עוד 5 נוריות LED, מתג בסדרה עם מחבר סוללה ולאחר מכן הצבתן למארז היא פשוטה יותר. חיבור ספק הכוח למחבר הסוללה כדי לבדוק את המעגל, קריאת הזרם הממוצעת הייתה בערך 85mA. זה קטן משמעותית מ 180mA (6*30mA) שמערכת הנעה ישירה תדרוש. לא נכנסתי לפרטי פרטים עם העברת המעגל מלוח הלוח אל veroboard כיוון שהתכוונתי להתרכז בתיאוריה שמאחורי הפרויקט הזה, במקום ספציפית זה הייצור. עם זאת, כמדריך כללי, עליך לבדוק את המעגל ולגרום לו לעבוד על לוח הלחם, ולאחר מכן להעביר את הרכיבים אל veroboard, החל מהרכיבים הקטנים יותר. אם אתה מוכשר ומהיר בהלחמה, ייתכן שתוכל להלחם בבטחה שבב ישירות על הלוח, אחרת עליך להשתמש במחזיק שבבים.