Torxa LED modulada per amplada de pols: 8 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:18

La modulació d'amplada de pols (PWM) es pot utilitzar per variar la potència, la velocitat o la brillantor de molts dispositius. Amb els LED, PWM es pot utilitzar per atenuar-los o fer-los més brillants. Els faré servir per fer una petita antorcha manual: es pot atenuar un LED en activar-lo i apagar-lo ràpidament diverses vegades per segon. Al variar la relació d’espai de marca, la brillantor és variada. Una implementació senzilla d’un sistema PWM seria un rellotge que alimentés un sòl LED i una resistència de protecció a terra. El rellotge hauria d’oscil·lar idealment a una freqüència de 50 Hz per assegurar-vos que no veureu l’oscil·lació. Per provar-ho, podeu utilitzar un generador de senyal per proporcionar una ona quadrada, tal com es mostra a continuació, o bé crear un circuit per fer-ho per vosaltres.

Pas 1: oscil·lador de relaxació

Aquest circuit produirà una ona quadrada amb un cicle de treball del 50%. Dues resistències de 10K connectades a l’entrada + de l’ampli operatiu proporcionen una tensió de referència i R1 i C1, connectades a l’entrada, creen una constant de temps que controla la freqüència, f = 1 / {2ln (3) RC}. El condensador C1 es carrega i es descarrega a través de la resistència R1, i el temps necessari perquè es produeixi aquest cicle és el període de la forma d'ona.

Pas 2: oscil·lador de relaxació

En definir la freqüència al pas 1, R1 es pot substituir per un potenciòmetre, RP, amb un valor de 2R1 i dos díodes. Aquesta alteració permetrà variar el cicle de treball, tot mantenint una freqüència constant. Si hi ha un requisit de precisió, el potenciòmetre escollit hauria de ser tan proper, però no superior a 2R1, i una resistència de compensació igual a R1-RP / 2. Una solució alternativa és utilitzar dos resistors en sèrie amb els dos díodes., per donar un cicle de treball fix i predefinit.

Pas 3: Sortida de l'oscil·lador de relaxació

El senyal del rellotge es pot connectar directament a un sol LED, però això no permetrà que el LED sigui controlat per una font lògica externa. En canvi, pot ser més fàcil alimentar aquesta sortida a la base d’un transistor i després utilitzar-lo per encendre i apagar el LED. El divisor de potencial a l’entrada del transistor és reduir la sortida de l’oscil·lador de relaxació, ja que a està fora d'estat, encara sortirà 2v. Cal reduir-lo per sota de 0,7 v per no encendre el transistor, en cas contrari el LED es mantindrà encès constantment i es courà.

Pas 4: Augmentar la brillantor

L'altra aplicació útil de PWM amb un LED és que el LED pot passar un corrent més gran del normal per fer-lo més brillant. Normalment, aquest corrent destruiria el LED, però com que el LED només està encès durant una fracció del temps, la potència mitjana que es transmet a través del LED està dins de la tolerància. El límit d’aquest corrent es defineix a la fitxa de dades del fabricant del LED, identificada com el corrent de pols cap endavant. Sovint també hi ha detalls sobre l'amplada mínima del pols i els cicles de treball. Utilitzant un LED blanc com a exemple, es proporcionen les següents especificacions: Corrent directe = 30 mA Corrent directe = 150mA Amplada d’impuls = <10ms Cicle de treball = <1: 10 Utilitzant l’amplada del pols i la informació del cicle de treball, l’oscil·lador de relaxació es pot recalcular amb T = 2ln (2) RCA Suposant que s’utilitza un condensador de 10nF i que vol TON = 10ms i TOFF = 1ms, es poden fer els càlculs següents i, a continuació, es dibuixa el diagrama de circuits.

Pas 5: augment de la potència

L’altre requisit per augmentar la brillantor és augmentar el corrent que circula pel LED. Això és relativament senzill. Suposant un subministrament lògic de 5v al LED i, a partir del full de dades, el voltatge estàndard del LED és de 3,6v. La resistència de protecció es pot calcular restant la tensió LED de la tensió d'alimentació i dividint-la pel corrent. R = (VS - VLED) / (iMAX) R = (5 - 3,6) / 0,15R = 1,4 / 0,15R = 9,3 = 10 Tanmateix, és probable que la font de subministrament de LED no pugui proporcionar un corrent suficient de 100 mA, encara que sigui per un temps molt curt. Pot ser que sigui necessari alimentar el LED a través del transistor, possiblement controlat per un altre transistor de la sèrie que també sigui capaç de transportar el corrent. petit. Hi ha una caiguda de 0,7 V sobre els dos transistors i 3,6 V sobre el LED, que totalitzen 5 V, i no deixa res per a una resistència de protecció. No obstant això, per a la torxa, el control es pot col·locar sobre la font d'alimentació del circuit. VR = 9 - (3,6 + 0,7) VR = 4,7vR = 4,7 / 0,15R = 31 = 33R

Pas 6: Circuit final

A continuació es mostra el diagrama final del circuit. Quan estigui implementat, es col·locarà un commutador a la font d'alimentació i es col·locaran altres cinc parells de resistències LED en paral·lel al parell existent.

Pas 7: Prova de circuit

Es tracta d’una versió LED única del circuit. No especialment ordenat, però és un prototip i segueix l’esquema del circuit del pas 7. També es pot veure per la font d’alimentació que només s’està dibuixant 24 mA, en comparació amb els 30 mA si el LED es connectava normalment. De la tercera imatge que conté dos LED, sembla que tots dos LED tenen la mateixa brillantor. Tot i que molt ràpidament, el LED d’accionament directe s’escalfa ràpidament donant bones raons a PWM.

Pas 8: acabat de la torxa

Transferir el circuit al veroboard és un repte, sobretot condensar l’oscil·lador de relaxació perquè s’adapti a la caixa. El més important a comprovar és que no hi ha cables creuats o que estan prou solts per creuar-se. Afegir més 5 LED, un commutador en sèrie amb un connector de bateria i col·locar-los en una caixa és més senzill. La connexió de la font d’alimentació al connector de la bateria per provar el circuit, la lectura de corrent mitjana va ser d’aproximadament 85 mA. Això és significativament inferior a 180 mA (6 * 30 mA) que requeriria un sistema de transmissió directa. No he entrat amb gran detall en transferir el circuit de la placa de verificació al veroboard, ja que he volgut concentrar-me en la teoria que hi ha darrere d’aquest projecte, més aviat que específicament la seva producció. Tanmateix, com a guia general, haureu de provar el circuit i fer-lo funcionar a la placa, després transferir els components al veroboard, començant pels components més petits. Si sou competent i ràpid en soldar, és possible que pugueu soldar un xip de manera segura directament a bord, en cas contrari hauríeu d’utilitzar un porta xips.