0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как регулировать яркость светодиодов

Как регулировать яркость светодиодов

Насколько ярко будет отображаться освещаемый объект, зависит не только от светового потока. Яркость свечения зависит так же от плотности луча и чувствительности наблюдателя.

Сила тока

Во время работы сила тока на светодиоде зависит от напряжения. При незначительном увеличении вольтажа электроток повышается многократно, вместе с ним и яркость свечения. Но этим параметром можно управлять, если включить в схему аналоговый или широко-импульсный модулятор, обеспечивающий функцию диммирования.

Зависимость яркости свечения идеального светодиода от электротока линейная. На практике зависит от потерь на выделении тепла и дифференциального сопротивления кристалла. Существует предел, после которого повышать ток нельзя из-за перегрева p-n-перехода, способного вывести LED из строя.

Технология

Светодиод – это источник света точечного типа, направленность луча определяет конструкция. Параметры меняются в зависимости от оптических свойств и наличия в приборе люминофора, рассеивателей и линз. Независимо от устройства интенсивность свечения регулируется минимальными изменениями тока.

У светодиода при высокой плотности луча (небольшом угле излучения) яркость свеяения увеличивается независимо от объема потока.

Внимание! При покупке необходимо учитывать, что источник с тысячей милликандел и углом излучения 45 градусов будет давать такой же поток, как с углом 12 градусов, но при втором варианте луч будет ярче.

Площадь кристалла

Еще один показатель, от которого напрямую зависит объем светового потока и яркость свечения – величина кристалла. Например, площадь СМД 3528 3,5х2,8 мм, площадь СМД 5630 – 5,6х3 мм, световой поток соответственно 6-8 и 50 люмен. Самые новые кристаллы отличаются большими размерами и высокими показателями интенсивности свечения. Это объясняется тем, что излучение в любом чипе зависит от величины р-n перехода.

Важно! При покупке необходимо знать, что неизвестные китайские производители это используют. Вместо больших кристаллов на 1 Вт они ставят маленькие на 0,75 или 0,5 Вт, при подаче заявленного тока их срок службы значительно сокращается или они перегорают.

Способы регулировки яркости

Зная, что яркость свечения любого светодиода зависит от тока, можно сделать логический вывод, что характеристики луча меняются одновременно с увеличением или уменьшением подаваемых на кристалл ампер. При аналоговом регулировании резисторами интенсивность свечения регулируется ступенчато, поэтому в схему необходимо включить стабилизатор LM317, фиксирующий ток и напряжение. Такой способ регулирования используется в транспортных средствах и при подключении светодиодов к источнику постоянного напряжения.

Лучшим способом считается широтно-импульсной модуляции с включением в схему резистора и контроллера (если диоды цветные). На светодиод подаются импульсы определенной частоты, то есть, питание включается и выключается очень быстро, светодиод открывается каждый раз, но глаза это не улавливают.

Важно! Интенсивность свечения ламп с цоколем на основе светодиодов нельзя регулировать, если они не специальные (на упаковке возможность диммирования не указана). Для обычных ламп используется балластный блок питания на основе конденсаторов.

Яркость светодиода – параметры и способы регулировки

О регулировке силы света традиционной лампочки накаливания знают многие. Но яркостью светодиода тоже можно управлять. Для этого в схему электроприбора устанавливаются широко-импульсные модуляторы или аналоговые регуляторы. Принято говорить, что такие светильники имеют опцию диммирования.

Многим потребителям до недавнего времени не приходилось задумываться над вопросом, от чего зависит яркость свечения, так как единственным параметром обычной лампочки накаливания считалась лишь потребляемая мощность, указываемая в ваттах. Новые технологии дали миру совершенно иные представления о светотехнике, существенно расширили характеристики ламп, прописываемые в их маркировке, на упаковке или потребительском ярлыке, размещенном непосредственно на изделии. Интенсивность освещения, в сегодняшнем представлении, зависит не только от напряжения в электросети, но и от других, не всем понятных обозначений. К тому же, регулятор яркости светодиодов позволяет управлять опцией, выставляя уровень освещенности по своему усмотрению, что важно в вопросе экономии электроэнергии.

Параметры яркости свечения светодиодов

Потребителей нередко интересует, в чем измеряется яркость светодиодной лампы и по каким цифрам и обозначениям на ее упаковочной коробке определяется данный параметр. На ней указываются:

  • канделы (cd);
  • люмены (лм или lm);
  • две цифры потребляемой мощности (W и Watt);
  • угол освещения;
  • цветовая температура.

Именно по этим характеристикам можно узнать яркость светодиодов в лампе. В канделах обозначают силу света, или поверхностную плотность потока. За единицу здесь принято считать его интенсивность в процессе горения одной свечи.

Параметр мощности света в люменах принимает во внимание и силу, и длину воспринимаемой человеческим глазом волны, и угол освещения. От последнего, не менее важного показателя зависит площадь зоны освещения, схема расположения и количество требуемых ламп. Если сравнивать изделия с углами освещения в 60 и 30 градусов, то при одинаковых характеристиках можно наверняка сказать, что первое окажется раза в 3-4 эффективнее второго.

Читайте так же:
Регулировка пластикового окна внизу

Яркость светодиода зависит от вида установленной в лампу линзы. Матовая даст более мягкий и рассеянный свет. При этом, угол освещения наверняка будет шире, а световые потоки слабее.

И, наконец, классификация по мощности. На самом деле, для уровня яркости светодиодных лампочек этот показатель определяющим не является. Его указывают для облегчения расчетов потребления электроэнергии и для понимания данного параметра большинством среднестатистических потребителей. Две цифры, к примеру измерение в ваттах 5,5W и 35 Watt, означают, что потребляемая мощность лампы составляет 5,5Вт, а светит она как обычная 35Вт-ная лампочка накаливания. Все достаточно просто, но следует понимать, что данное соотношение является довольно-таки приблизительным, и светодиоды повышенной яркости исключением не являются.

Светодиодные электроприборы относятся к энергосберегающим изделиям, а управление яркостью излучения помогает потребителю еще больше экономить на электричестве в бытовых и промышленных условиях.

Цветовая температура влияет на цветовой диапазон светодиода. Он может смещаться:

  • по мере возрастного старения элементов;
  • при изменении показателей подводимого тока.

Холодное сине-зеленое свечение присуще источникам света, имеющим высокую цветотемпературу. А теплый свет красно-желтых оттенков – низкую. Часто на этикетках указывают длину световой волны в доминирующих значениях. Ее смещение происходит в зависимости от цветовой температуры.

Управлять световыми потоками в светодиодных электроприборах без изменения цвета свечения позволяет присутствие в схеме:

  • широтно-импульсной модуляции – обозначение ШИМ;
  • аналогового регулирования.

Оба варианта управления яркостью светодиода поддерживают заданный уровень проходящего через элементы тока. Увеличить или снизить яркость светодиодов при наличии в схеме ШИМ диммера, можно с более высоким КПД и незаметным для глаз человека мерцанием светового потока. Дело в том, что для аналогового регулятора яркости свойственно изменение амплитуд подходящего к светодиодам тока, а для ШИМ имеется в виду плавная регулировка ширины, или длительности импульсов.

Работа вышеприведенной схемы допускается в диапазоне 4,5-18 вольт. При этом повысить яркость свечения можно с 5 до 95%. Подобный вариант применяется как для отдельных мощных светодиодов, так и для ленточных электросветовых приборов.

ШИМ регуляторы управляют процессом мгновенного включения-отключения тока. Причем делается это с высокой частотой – более 200Гц. Максимальная же цифра измеряется несколькими килогерцами. Такое мерцание человеческие глаза не воспринимают.

Аналоговое увеличение или снижение светового потока предполагает поддержание тока, подходящего к светодиоду на постоянном уровне, или изменение подаваемого на импульсный драйвер напряжения. Оба варианта приемлемы, но нередко результатом диммирования становится изменение цвета свечения диодов в лампе. Если это в определенных эксплуатационных условиях является недопустимым, то от аналогового регулирования яркости света лучше отказаться.

На рынке встречаются многорежимные диммеры, способные осуществлять регулировку яркости светодиодов в ШИМ и аналоговом варианте управления мощностью свечения.

Плавная регулировка, изменение яркости свечения светодиодов. Регулятор, регулируемый драйвер управления. Схема регулирования

Токовый трансформатор L4 / L5 — L4 — провод от обмотки L3, пропущенный сквозь ферритовое кольцо. Таким образом получается один виток. Размеры кольца и тип феррита значения не имеют. Главное, чтобы поместилась обмотка и пролез провод от обмотки L3. Число витков L5 нужно вычислять, исходя из максимального рабочего тока лампы или светодиода.

[Число витков L5] = [Сопротивление R5, Ом (== 100)] * [Максимальный рабочий ток лампы, А] * [Число витков L2] * [Число витков L4 (== 1)] / [Число витков L3] / [Напряжение ограничения тока на выводе 9 D1, В (== 1)]

Вашему вниманию подборки материалов:

Конструирование источников питания и преобразователей напряжения Разработка источников питания и преобразователей напряжения. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

Для питания низковольтной схемы нам понадобится 15 вольт, на резисторе R15 будет падать 10 В, к обмотке L3 приложена половина напряжения питания. В результате

[Число витков L7] = [Число витков L3] * 50 / [Напряжение питания, В]

Питание схемы может осуществляться непосредственно от сети через выпрямительный мост. Тогда в качестве напряжения питания в расчетах нужно принять амплитудное значение сетевого напряжения 310 В. Также можно питать схему от низковольтных источников постоянного тока.

Он-лайн расчет

Немного о светодиодах

Светодиоды нельзя соединять параллельно. Как я уже сказал, светодиоды имеют небольшое дифференциальное сопротивление. У них есть некоторый разброс рабочих напряжений. Так что при параллельном соединении через одни светодиоды будет идти ток, больший, чем через другие. Эти светодиоды будут нагреваться сильнее, что еще усугубит ситуацию, так как нагрев понижает рабочее напряжение. Светодиоды надо соединять последовательно. Это гарантирует, что они все будут работать при одинаковом токе, а напряжение на них распределится согласно их индивидуальных особенностей. Распределение напряжений нам неважно. Такую светодиодную цепочку можно питать от описанного драйвера.

Читайте так же:
Светильник с регулировкой яркости для дома

Однако, если питающее напряжение выше рабочего напряжения соединенных последовательно светодиодов на 10% — 30%, то оказывается эффективнее использовать непрерывный, а не импульсный стабилизатор тока. Кажется, что импульсный стабилизатор обладает большим КПД, меньше рассеивает тепла, но сделать его КПД больше 75% очень сложно, а стабилизатор непрерывного действия при указанных значениях напряжений и так будет иметь КПД 70% — 90%.

Схема питается от напряжения 9 В. Светодиоды — на 3 В, 300 мА. Транзистор КТ814, R1 — 3 Ом, R2 — 1 кОм, R3 — 100 Ом. Яркостью свечения можно изменять подачей управляющего тока на клеммы IN.

1 2 3 4

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Инвертор, преобразователь, чистая синусоида, синус.
Как получить чистую синусоиду 220 вольт от автомобильного аккумулятора, чтобы за.

Бесперебойник своими руками. ИБП, UPS сделать самому. Синус, синусоида.
Как сделать бесперебойник самому? Чисто синусоидальное напряжение на выходе, при.

Зарядное устройство. Импульсный автомобильный зарядник. Зарядка аккуму.
Схема импульсного зарядного устройства. Расчет на разные напряжения и токи.

Микроконтроллеры. Управление силовыми нагрузками с выхода. ШИМ (Широтн.
Как управлять нагрузками с выхода микро-контроллеров? Встроенная ШИМ. Как обраба.

Трансформатор розжига, поджига. Запальный блок. Искра, искровой разряд.
Схема самодельного трансформатора розжига, источника искр для горелки и не тольк.

Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное. Принцип действия.
Принцип действия, сборка и наладка преобразователя однофазного напряжения в трех.

Изменение яркости светодиодов или контроллер своими руками. Регулировка яркости светодиодов

Наверное, многие кто делал регулировку яркости свечения светодиодов посредством ШИМ, замечали, что при линейном увеличении коэффициента заполнения, яркость светодиода вначале растет быстро, а затем почти не изменяется, вплоть до максимального значения. А связано это явление с тем что, интенсивность зрительного ощущения имеет нелинейную зависимость от интенсивности излучения источника. Это утверждение справедливо не только для зрительного восприятия, но и для ряда других ощущений (слух, обоняние и т.д.).

На основе экспериментов Э. Вебера, Г. Фехнер сформулировал психофизиологический закон (закон Вебера – Фехнера), согласно которому интенсивность ощущения пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя: S=k×ln(R), где R – интенсивность раздражителя, S – интенсивность ощущения, k – константа зависящая от единиц измерения.

Позже С. Стивенс произвел модификацию закона Вебера – Фехнера, считая, что зависимость носит характер общей степенной функции с различными показателями степени для каждого вида ощущений (закон Стивенса ): S=k×R n , где n – показатель степени, зависящий от вида ощущений. Для зрительного ощущения яркости, степенной показатель имеет значение n=0,33; при условии адаптированного к темноте наблюдателя и размере раздражителя в 5 градусов.

В общем, я построил графики этих функций в программе Mathcad, где вместо интенсивности раздражителя (R) подставил значения коэффициента заполнения ШИМ сигнала, от 0 до 255 (8-ми битный ШИМ). Константу k подобрал так, чтобы при максимальном световом потоке (коэффициент заполнения равен 255) значение интенсивности ощущения (S) равнялось числу 100, просто для удобства.

Из обоих графиков при этом можно увидеть, что при линейном увеличении коэффициента заполнения, а соответственно и светового потока от светодиода, интенсивность ощущения вначале растет быстро, а затем темп роста замедляется, отсюда и получается такое неравномерное увеличение яркости светодиода.

Чтобы получить линейное увеличение яркости, необходимо проделать обратную процедуру, вычислить значения переменной R (коэффициент заполнения ШИМ) при линейном увеличении переменной S (интенсивность ощущения). При расчете задаем 256 значений для S. В программе Mathcad я разбил ранее заданный диапазон значений S (0-100) на 256, лишь для того чтобы не менять коэффициент k, и вычислил соответствующие значения R. В результате получил две таблицы, логарифмическую и степенную, с коэффициентами заполнения для ШИМ.

Для наглядной демонстрации законов в действии, спаял схему на макетной плате, куда установил 3 светодиода белого свечения мощностью 1 Вт каждый. За основу взял проект , то есть такие же стабилизаторы тока и 3-х канальный программный ШИМ, в данном случае реализованный на микроконтроллере PIC16F628A, ток через светодиоды установил на уровне 0,3 А. Программа простая, циклическая, постепенное увеличение, а затем уменьшение коэффициента заполнения ШИМ. Для светодиода HL1 коэффициент заполнения меняется линейно, для НL2 коэффициент берется из заранее рассчитанной логарифмической таблицы, для HL3 соответственно из степенной таблицы. Нажатия на кнопку SB1 приводят к поочередной смене линейного коэффициента заполнения между двумя значениями 255 и 128, причем значению 128 из логарифмической таблицы соответствует коэффициент 16, из степенной 31. Этот режим я сделал для того чтобы сравнить визуальное изменение яркости для разных законов, то есть яркость светодиодов должна в 2 раза увеличиваться и уменьшаться.

Читайте так же:
Часы с синхронизацией по rs 485

Также можно подключить обычные светодиоды без стабилизаторов тока, как показано на схеме ниже.

На видеоролике можно пронаблюдать результат применения различных законов, слева применяется линейный ШИМ, в середине логарифмический, справа степенной.

Как видно, по зрительному восприятию, наиболее правильное изменение яркости соответствует логарифмическому и степенному ШИМ. Линейный ШИМ, как и следовало ожидать приводит к неравномерному изменению яркости. Казалось бы, при уменьшении коэффициента заполнения ШИМ с 255 до 128, яркость должна упасть также в 2 раза, но на самом деле такого не происходит, яркость уменьшается незначительно. Как по мне, то лучше всего для восприятия подходит логарифмический ШИМ, правда там возникает небольшая проблема, минимальный коэффициент заполнения ШИМ при расчетах получается равным единице, нулевой коэффициент не получить, но это можно исправить, заменив в готовой таблице несколько первых значений с 1 на 0.

Не стоит думать, что регулировка яркости светодиодной ленты – задача архитрудная. Снизить сетевое напряжение можно методом ШИМ (широтно-импульсной модуляции) или при помощи RGB-контроллера. Слово сложное, а реализация простая.

Потребуется управляющий модуль на базе блока питания, к которому будут присоединены конвертер и контроллер, либо RGB-контроллер, который управляет цветом. Первое устройство реализовано в виде микросхемы.

Суть ШИМ-метода регулировки яркости светодиодной ленты

При отсутствии постоянного напряжения ток подается на светодиод импульсно. Безусловно, это приводит к сокращению светового потока. Частота импульсов может принимать значение от нескольких сотен до нескольких тысяч герц. Временные же промежутки между ними зависят от параметров самого светодиода, равны десятым, а то и сотым долям секунды.

Глаз человека не в состоянии воспринимать подобную частоту мерцания. Следовательно, при сокращении светового потока у человека сохраняется впечатление, что светодиод работает в рядовом режиме. Значит, доступно регулировать световой поток в том или ином временном периоде. Встроенный генератор управляющего блока корректирует частоту импульсов, а его переменный резистор и импульсные диоды меняет яркости.

При подобном диммировании цветовая температура светодиода сохраняется. Для сравнения, в лампах накаливания диммирование сопровождается смещением обычного спектра в сторону желто-оранжево-красного диапазона.

Таким образом, регулировка яркости светодиодной ленты ШИМ-методом (диммированием) является эффективной и выгодной. Именно поэтому такой способ часто применяется при реализации различных дизайнерских проектов.

Регулировка яркости светодиодной ленты при помощи контроллера RGB

Регулировать яркость светодиодного свечения можно путем подключения к каналу контроллера RGB. Мощность этого устройства рассчитана на три сорокаваттных канала. Следовательно, к каждому каналу допустимо подсоединить лишь по одному отрезку светодиодной ленты. Если требуется обеспечить мощность свыше 120 Вт, придется задействовать усилитель или прочие каналы RGB-контроллера.

В случае использования контроллера RGB регулировка яркости светодиодной ленты осуществляется за счет изменения цветовых оттенков в RGB-светодиодах. При изменении общего светового потока на каждом цветовом кристалле на выходе получаются лучи иной яркости.

Схемы подключения

  • RGB контроллером

ШИМ-регулятор яркости на МК ATmega8, с батарейным питанием, и индикацией заряда.

Статья предназначена для лиц, обладающих некоторыми знаниями по радиоэлектронике, а именно:

  • что такое микроконтроллер и как его прошить,
  • что такое ШИМ-регулирование,
  • что такое светодиодный драйвер.

Проект придумывался для установки на велосипед. С чего всё начиналось. Мы с друзьями частенько участвовали в ночных вело-покатушках, поэтому нужна была фара на велосипед. Ну а обычный фонарик ставить не хотелось… нужно было что-нибудь по функциональней. Например, с регулировкой яркости «маленькая / средняя / максимальная», а так как в качестве питания планировалось использовать литий-ионный аккумулятор, то нужен был ещё и индикатор уровня заряда. В интернете я видел много подобных проектов, но они чем-то меня не устраивали. Например, мне встречались проекты ШИМ-регуляторов яркости, но у них либо отсутствовал индикатор уровня заряда, либо индикатор уровня заряда был на 1…3 светодиодах, а мне не нравилась такая маленькая информативность. Ну что ж, делать так делать, и я взялся за сборку своего проекта. Итак, в качестве индикатора заряда я беру 10 светодиодов, а вернее, беру светодиодный «столбик», вот такой:

Читайте так же:
Регулировка вызывной панели домофона

Данный светодиодный «столбик» я заказал в интернет-магазине (в нашем городе отсутствуют радиомагазины), поэтому он приедет только через пару недель. Вместо него я временно поставил 10 обычных светодиодов.

В качестве управляющего микроконтроллера я использовал ATmega8 (либо ATmega328), так как у данного МК имеется АЦП, при помощи которого я организовал измерение уровня заряда аккумулятора. Также у данного МК имеется достаточное количество выводов (а мы ведь хотим подключить аж 10 светодиодов). Данный микроконтроллер распространён в радиомагазинах, и стоит отностиельно дёшево – в пределах 50…100 рублей, в зависимости от жадности магазина и типа корпуса.

Чтобы понять, как работает устройство, посмотрим на блок-схему:

В данной статье описывается только то, что касается ШИМ-регулятора (левая часть блок-схемы), а драйвер светодиода и сам светодиод Вы выбираете на свой вкус, тот который Вам больше подходит. Мне подходит драйвер ZXSC400, поэтому его я буду рассматривать как пример.

ШИМ-регулятор должен быть подключен к светодиодному драйверу, у которого есть функция регулировки яркости (DIM, PWM, и т. п.), например, ZXSC400. Можно использовать любой другой подходящий драйвер, главное чтобы он поддерживал ШИМ-регулировку яркости, и питался от того же аккумулятора, которым питается ШИМ-регулятор. Для тех, кто не знает что такое светодиодный драйвер – поясню: драйвер нужен для того, чтобы светодиод светился одинаково ярко как при заряженном аккумуляторе, так и при севшем аккумуляторе. Иными словами – драйвер светодиода поддерживает стабильный ток через светодиод.

Типовая схема включения светодиодного драйвера ZXSC400:

Питание этой схемы нужно соединить с питанием нашего ШИМ-регулятора, а ШИМ-выход с регулятора нужно подключить ко входу «STDN» драйвера ZXSC400. Вывод «STDN» как раз служит для регулировки яркости при помощи ШИМ сигнала. Аналогичным способом можно подключить ШИМ-регулятор ко многим другим светодиодным драйверам, но это уже отдельная тема.

Алгоритм работы устройства. При подаче питания, МК на 1 секунду отображает уровень заряда аккумулятора (на светодиодной шкале из 10 светодиодов), затем светодиодная шкала гаснет, МК переходит в режим энергосбережения, и ждёт команд управления. Всё управление я сделал на одной кнопке, чтобы на велосипеде тянуть меньше проводов. При удерживании кнопки более 1 секунды, ШИМ-регулятор включается, на ШИМ-выход подаётся сигнал со скважностью 30% (1/3 яркости светодиода). При повторном удерживании кнопки более 1 секунды, ШИМ-регулятор выключается, на ШИМ-выход не подаётся сигнал (скважность 0%). При кратковременном нажатии на кнопку, происходит переключение яркости 30% — 60% — 100%, а также на 1 секунду отображается заряд аккумулятора. Таким образом, однократное нажатие изменяет яркость светодиода, а долгое нажатие включает/выключает светодиод. Для проверки работоспособности ШИМ-регулятора, я подключил к его выходу обычный светодиод, но ещё раз повторюсь – исключительно в целях проверки работоспособности. В дальнейшем я подключу ШИМ-регулятор к драйверу ZXSC400. Более подробно и наглядно работа устройства показывается на видео (ссылка в конце статьи).

Также процесс регулировки яркости показывает следующая схема:

Что делать, если не устраивают данные значения яркости? Например, хочется чтобы было так: 1 %, затем 5 %, затем 100 %. Я предусмотрел и такой вариант. Теперь пользователь может сам установить эти три значения яркости, какие ему хочется! Для этого я написал небольшую программку, которая на основе желаемых значений генерирует файл для прошивки EEPROM. Прошив в микроконтроллер данный файл, яркости соответственно поменяются на желаемые. Прилагаю скриншот окна программы:

Если не прошивать файл EEPROM, то значения яркости останутся «по умолчанию» — 30 %, 60 %, 100 %. Правильно собранное устройство не нуждается в настройке. При желании можно лишь настроить минимальную, среднюю, и максимальную яркость по своему усмотрению. Программка и инструкция по использованию находятся в конце статьи.

Выбор используемого аккумулятора. Я использовал Li-ion аккумулятор ввиду его распространённости и дешевизны. Но в схеме я предусмотрел перемычку J1, при помощи которой можно выбрать, что мы используем в качестве питания.

Если перемычка J1 находится в положении «1», то используется один Li-ion аккумулятор. Если перемычка J1 находится в положении «2», то используются три обычные батарейки типа AAA/AA/C/D, соединённые последовательно. Перемычка J1 необходима для правильного отображения уровня заряда аккумулятора, так как у Li-ion аккумулятора рабочее напряжение находится примерно в диапазоне 3,3…4,2в, а у обычных батареек рабочее напряжение примерно равно 3,0…4,5в. Таблицы соответствия напряжений аккумулятора с показаниями индикатора я приложил внизу статьи.

Читайте так же:
Регулировка колесиков дверей шкафа купе

Индикаторные светодиоды. Светодиоды, отображающие уровень заряда аккумулятора, могут быть любыми. Подстроить их яркость в небольших пределах можно при помощи изменения номинала токоограничивающего резистора R1. Для отображения уровня заряда используется динамическая индикация, благодаря которой достигается экономия энергии, так как в один момент времени светится только один светодиод. Про индикацию уровня заряда аккумулятора также можно посмотреть на видео (ссылка в конце статьи).

Микроконтроллер может быть как ATmega8, так и ATmega328. Оба этих микроконтроллера совместимы по расположению контактов, и различаются лишь содержанием «прошивки». Я использовал ATmega328, так как этот МК был у меня в наличии. В целях снижения энергопотребления, микроконтроллер работает от внутреннего RC-генератора на 1 МГц. Программа микроконтроллера написана в среде 4.3.6.61 (или 4.3.9.65).

В схеме применена микросхема-источник опорного напряжения TL431. С её помощью достигается неплохая точность измерения напряжения аккумулятора. Питание на TL431 подаётся с вывода PC1 микроконтроллера через резистор R3. Подача напряжения питания на TL431 происходит только во время индикации уровня заряда. После того, как светодиоды индикации гаснут, подача питающего напряжения прекращается, обеспечивая экономию энергии аккумулятора. Микросхему TL431 можно найти в негодных блоках питания от компьютеров, в сломанных зарядных устройствах от сотовых телефонов, в импульсных блоках питания от ноутбуков и различной радиоэлектронной техники. Я применил TL431 в корпусе SOIC-8 (smd вариант), но TL431 больше распространена в корпусе TO-92, поэтому я сделал несколько вариантов печатных плат.

Об эмуляции в программе » «. Проект в Proteus работает некорректно. Ввиду того, что модель ATmega8 не выходит из спящего режима, а также с тормозами отображается динамическая индикация. Если после запуска проекта, сразу удерживать кнопку, чтобы ШИМ-регулятор включился, то всё работает. Но стОит повторным удерживанием кнопки выключить ШИМ-регулятор, как МК погрузится в сон, и больше не проснётся (до перезапуска проекта). Проект в Proteus не прилагаю. Кто хочет поиграться – пишите, вышлю проект в Proteus.

Регулятор яркости на ШИМ

При переделке приборных панелей возникает потребность в регулировке яркости установленных плат. Особенно это нужно, если долго находишься за рулем в темное время суток. Все таки светодиоды светят сочнее и ярче, чем обычные лампы, да и без регулятора работы выглядит не законченной.
Вопрос решается покупкой готового диммера для регулировке светодиодных лент или простым переменным резистором, установленным в разрыв сети. Это не наш метод 🙂 Регулятор должен быть на ШИМе (широтно-импульсный модулятор).

Немного теории (можно пропустить и переходить к картинкам):
ШИМ-регулировка заключается в периодическом включении и выключении тока через светодиод на короткие промежутки времени. Чтобы избежать эффекта мерцания, воспринимаемого человеческим зрением, частота этого цикла должна быть не менее 200Гц. Одним из вариантов регулировки яркости светодиодов является простое устройство на базе популярного таймера 555, который осуществляет эту операцию с помощью ШИМ-сигнала. Основной компонент схемы – таймер 555, который формирует ШИМ-сигнал, встроенный генератор меняет скважность импульсов с частотой 200Гц. Переменный резистор с помощью двух импульсных диодов осуществляет регулировку яркости. Не маловажный элемент схемы — ключевой полевой транзистор, работающий по схеме с общим истоком. Схема диммера способна осуществлять регулировку яркости в диапазоне от 5% до 95%. (инфа с "Чип и Дип")

Теория пройдена. Переходим к практике.
Было поставлено два условия:
1. Схема должны быть собрана на SMD компонентах
2. Минимальные размеры.

Сразу возникают трудности в подборе компонентов. В моем случает основное пришлось покупать в Мекке радиолюбителей — магазин "Чип и Дип" и ждать две недели доставкой, мать его, Почтой России. Остальное искать по местным магазинам. Это самое сложное, т.к. их всего пара штук. Скажу сразу получилось не с первого раза, пришлось поломать голову с полевым транзистором и несколько раз переделывать/перерисовать/перепаивать.

За основу взята классическая схема:

В схему внесены изменения:
1. Емкости заменены на 0,01мкф и 0,1мкФ
2. Заменен транзистор на IRF7413. Держит 30В 13А. Шикарно!

Первый и второй вариант.

Как видно во второй версии еще уменьшил общие размеры и заменил полевик, емкость.

С учетом всех ошибок переделал схему и еще немного уменьшим общие замеры.

Подключаем кусок шкалы :

Как видно использование SMD компонент позволяет собирать схемы с минимальными размерами, но с полным функционалом, хотя до гуру мне далеко 🙂 Если собирать не на SMD, до все делали доступны или имеют аналоги.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector