Pengatur Arus Linear Arus LED Daya Mudah, Disemak & Dijelaskan: 3 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

Instructable ini pada dasarnya merupakan pengulangan rangkaian pengatur arus linear Dan. Versinya sangat bagus, tentu saja, tetapi tidak mempunyai sesuatu yang jelas. Ini adalah percubaan saya untuk mengatasinya. Sekiranya anda memahami dan dapat membina versi Dan, versi saya mungkin tidak akan memberitahu anda sesuatu yang sangat baru. Namun…… Semasa memasang pengatur saya sendiri berdasarkan Dan, saya terus melihat foto-foto komponennya dan menyipit- pin mana yang menghubungkan dengan pin lain ?? Adakah ini berkaitan dengan itu atau tidak? Ini adalah litar sederhana, tentu saja, tetapi saya bukan jurutera elektrik dan saya tidak mahu salah … Kerana salah, walaupun sedikit, kadang-kadang menyebabkan sesuatu menjadi tidak enak badan. Saya telah menambah komponen: pertukaran antara plumbum positif bekalan kuasa DC dan litar lain sehingga saya dapat menghidupkan dan mematikannya. Tiada alasan untuk mengecualikannya, dan sangat berguna. Saya juga harus perhatikan di sini pada awalnya: apa sahaja tuntutan "Dan" yang bertentangan, litar ini TIDAK pada akhirnya sesuai untuk memandu LED dari bekalan kuasa yang jauh di atas penurunan voltan LED. Saya telah mencuba LED LED 3.2V tunggal pada 140 mAh (arus yang diuji sebenarnya 133 mAh - sangat hampir) dari bekalan kuasa yang diberi nilai 9.5 volt dan hasil akhirnya ialah dalam masa 60 saat, LED mula berkelip dan akhirnya matikan… Ia melakukannya beberapa kali dengan jangka masa yang semakin berkurang antara menghidupkan dan gagal. Sekarang ia tidak akan dihidupkan sama sekali. Setelah itu, saya juga telah menggerakkan satu LED berkuasa tinggi RGB hampir berterusan selama sebulan sekarang menggunakan bekalan kuasa yang berbeza yang lebih hampir sama dengan penurunan voltan LED- jadi litar ini dapat berfungsi, semacam, tetapi tidak selalu, tentu saja tidak seperti yang dijanjikan pada awalnya, dan mungkin akan merosakkan LED kuasa anda sepanjang perjalanan. Suara pengalaman di sini mengatakan bahawa ia akan berfungsi selagi permintaan LED anda hampir sama dengan kuasa volt yang datang dari bekalan kuasa anda. Sekiranya anda melihat kerlipan, itu bermaksud LED menyala dan sudah / rosak secara kekal. Saya memerlukan enam LED kuasa yang musnah untuk mengetahui perkara ini. "Banyak Bothans mati untuk membawa kami maklumat ini …" Persediaan: Berikut adalah senarai komponen komponen Dan, kata demi kata tetapi diperbetulkan untuk item pertama (Dan secara keliru memberikan nombor produk perintang 10K ohm, bukan 100K ohm- senarai sekarang menunjukkan nombor untuk jenis yang betul). Saya juga telah menambahkan pautan ke produk sebenar yang disebutkan: - R1: perintang kira-kira 100k-ohm (seperti: Yageo FMP100JR-52-100K) R3: perintang set semasa - lihat di bawah Q1: transistor NPN kecil (seperti: Fairchild 2N5088BU) Q2: FET saluran N besar (seperti: Fairchild FQP50N06L) LED: LED kuasa (seperti: bintang putih Luxeon 1-watt LXHL-MWEC)

- Komponen suis, S1, harus dinilai dengan voltan bekalan kuasa DC yang akan anda gunakan. Suis 12V, misalnya, tidak akan dirancang untuk mengendalikan kuasa 18V. Perhatikan bahawa Q2 juga dipanggil MOSFET, nMOSFET, NMOS, n-channel MOSFET, dan QFET MOSFET saluran n secara bergantian, Q1 juga disebut transistor simpang bipolar NPN atau NPN BJT. Dan tidak memahami maksud "kira-kira", dan juga tidak menjelaskan sejauh mana anda boleh pergi atau apa yang akan mempengaruhi ini; dia juga tidak menjelaskan "kecil" atau "besar" dan kesannya. Sayangnya, saya juga tidak boleh. Nampaknya kita terus mengikuti komponen khusus ini kecuali kita mendapat ijazah dalam bidang kejuruteraan elektrik. Terutama memandangkan kelicinan LED yang terlibat, pematuhan ketat nampaknya satu-satunya pilihan yang munasabah.

Mengenai R3:

Menurut Dan, nilai untuk R3 dalam ohm perlu berkaitan dengan arus di mana anda ingin menggerakkan LED anda (hadnya sudah ditentukan oleh pengeluar) sehingga arus yang anda inginkan dalam amp = 0.5 / R3. Dalam persamaan seperti itu, rintangan yang lebih besar dalam R3 akan mengakibatkan arus yang lebih rendah dipacu melalui LED. Secara intuitif, ini membawa kepada kesimpulan bahawa rintangan sempurna (iaitu, ketiadaan perintang sama sekali) bermaksud LED tidak akan berfungsi (0,5 / infiniti = kurang dari sifar). Sebenarnya, saya sama sekali tidak yakin bahawa ini benar, dan ujian empirikal saya sendiri menunjukkan bahawa tidak demikian. Walaupun begitu, jika kita meneruskan mengikut rancangan Dan, R3 5 ohm akan menghasilkan arus tetap 0,5 / 5 = 0,1 amp atau 100 mililam. Sebilangan besar LED kuasa sepertinya berjalan sekitar 350 mAh, jadi untuk ini anda perlu menetapkan nilai R3 tepat sekitar 1.5 ohm. Bagi mereka yang kurang biasa dengan perintang, ingatlah bahawa anda boleh menentukan 1.5 ohm dengan menggunakan gabungan perintang yang berbeza secara selari, selagi hasil gabungan terakhir anda ialah rintangan 1.5 ohm. Sekiranya menggunakan dua perintang, misalnya, nilai R3 anda akan sama dengan nilai perintang 1 dikalikan dengan nilai perintang 2, dan produk dibahagi dengan jumlah R1 + R2. Contoh lain: 1 perintang 5 ohm digabungkan selari dengan yang lain, katakanlah, 3 ohm, memberi anda (5x3) / (5 + 3) = 15/8 = 1.875 ohm yang kemudian akan menghasilkan arus tetap dalam litar ini 0,5 / 1,875 = 0,226 amp atau 266 mAh.

Resistor dinilai untuk keupayaan yang berbeza untuk menghilangkan daya. Perintang kecil dapat menghilangkan daya yang lebih sedikit daripada yang lebih besar kerana yang lebih besar tidak akan terbakar secepat mungkin jika arus terlalu banyak dilaluinya. Anda tidak boleh menggunakan perintang yang dipasang di permukaan dalam litar ini kerana ia tidak dapat mengatasi pelesapan kuasa. Anda juga tidak akan dapat menemui perintang yang "terlalu besar." Perintang yang lebih besar / secara fizikal lebih besar hanya mampu mengendalikan lebih banyak kuasa daripada yang lebih kecil. Yang lebih besar mungkin memerlukan lebih banyak kos, dan memerlukan lebih banyak ruang, tetapi biayanya biasanya tidak dapat diabaikan (setiap stereo yang pecah mempunyai seratus perintang di dalamnya dengan penilaian daya yang besar) dan perbezaan ruang berada pada urutan milimeter padu, jadi jangan ragu untuk berhati-hati dan gunakan perintang terbesar rintangan yang sesuai yang anda dapati. Anda boleh memilih yang terlalu kecil, tetapi mustahil untuk memilih yang terlalu besar.

Perhatikan bahawa jika anda mempunyai wayar rintangan tinggi nichrome di tangan, anda mungkin boleh memotongnya hingga panjang yang sesuai dengan keperluan rintangan anda tanpa perlu menggunakan futz dengan beberapa perintang. Anda memerlukan meter Ohm untuk menguji nilai rintangan sebenar, dan ingat bahawa mungkin terdapat beberapa tahap rintangan (mungkin sebanyak 1 ohm) di antara dua wayar meter Ohm anda seperti itu: uji ini terlebih dahulu dengan menyentuh mereka bersama-sama dan melihat apa yang dibaca oleh peranti, kemudian pertimbangkan ini apabila anda menentukan berapa banyak wayar nichrome yang akan anda gunakan (jika anda mengesan rintangan 0.5 ohm semasa anda menyentuh wayar meter Ohm anda bersama-sama, dan anda perlu menamatkannya dengan, katakanlah, rintangan 1.5 ohm pada wayar nichrome anda, maka anda memerlukan wayar itu untuk "mengukur" rintangan 2.0 ohm untuk anda pada meter Ohm).

Sebagai alternatif, ada juga cara untuk menggunakan sedikit wayar nichrome untuk menyelesaikan litar ini walaupun untuk LED yang dinilai semasa anda tidak tahu! Setelah litar anda lengkap tetapi tidak mempunyai R3, gunakan panjang wayar nichrome yang pastinya lebih panjang daripada jumlah rintangan yang anda perlukan sekurang-kurangnya satu atau dua inci (semakin tebal wayar ini, semakin lama bahagian yang anda perlukan. Kemudian hidupkan litar - tidak ada yang akan berlaku. Sekarang pasangkan gerudi kuasa di tengah-tengah wayar nichrome U sehingga gerudi berpusing ia akan mula membungkus wayar di sekitar bit gerudi. perlahan-lahan hidupkan gerudi. Sekiranya semua bahagian lain litar dihubungkan dengan betul, LED tidak lama lagi akan menyala dengan malap, dan akan semakin terang apabila wayar menjadi lebih pendek! Berhenti apabila cahaya terang - jika wayar menjadi terlalu pendek, LED anda akan padam. Namun, semestinya mudah untuk menilai ketika saat ini telah dicapai, jadi anda akan mengambil kesempatan dengan teknik ini.

Mengenai sink haba: Dan juga menyebut kemungkinan pentingnya sinki haba untuk projek ini, dan perlunya bekalan kuasa DC luaran antara 4 hingga 18 volt (nampaknya amp tidak penting untuk bekalan kuasa ini, walaupun saya tidak tahu ini untuk pasti). Sekiranya anda menggunakan LED kuasa, anda memerlukan sejenis pendingin yang terpasang padanya, dan mungkin memerlukannya di luar ruang lingkup "bintang" batwing aluminium sederhana yang disediakan dengan banyak LED Luxeon. Anda hanya memerlukan pendingin untuk Q2 jika anda menggunakan kuasa lebih dari 200 mAh melalui litar anda dan / atau perbezaan voltan antara bekalan kuasa DC anda dan "penurunan" voltan gabungan LED anda "besar" (jika perbezaannya lebih daripada 2 volt, saya pasti menggunakan heat sink). Penggunaan pendingin haba yang paling cekap juga memerlukan penggunaan sedikit haba termal (Arctic Silver dianggap sebagai produk mewah): bersihkan pendingin dan badan MOSFET / LED dengan alkohol, lumurkan halus, sekata, lapisan THIN termal di atas setiap permukaan (saya suka menggunakan pisau pisau X-acto untuk hasil yang paling halus, paling rata dan nipis), kemudian tekan permukaan bersama-sama dan selamatkan menggunakan satu atau lebih skru di tempat yang sesuai. Sebagai alternatif, terdapat beberapa jenis pita termal yang juga berfungsi untuk tujuan yang sama. Berikut adalah beberapa pilihan yang sesuai untuk pendingin dan bekalan kuasa untuk pemasangan LED tunggal biasa (ingat, anda mungkin memerlukan DUA unit pendingin - satu untuk LED dan satu lagi untuk MOSFET- dalam banyak persediaan): Singki haba

Mengenai bekalan kuasa: Nota ringkas mengenai bekalan kuasa: hampir semua bekalan kuasa menyatakan di suatu tempat pada bungkusannya berapa volt yang mereka akan dan amp yang dapat mereka sampaikan. Walau bagaimanapun, jumlah volt hampir terkurang universal dan hampir semua bekalan kuasa benar-benar memberikan sejumlah voltan lebih besar daripada yang ditunjukkan pada pembungkusannya. Atas sebab ini, adalah mustahak untuk menguji setiap bekalan kuasa tertentu yang mendakwa akan memberikan voltan di hujung hujung spektrum kita (iaitu, dekat 18 volt) untuk memastikan ia tidak benar-benar memberikan terlalu banyak kuasa (kemungkinan 25 volt melebihi had reka bentuk litar kami). Nasib baik, kerana sifat litar, penyataan voltan yang berlebihan ini biasanya tidak akan menjadi masalah kerana litar dapat menguruskan pelbagai voltan tanpa merosakkan LED.

Langkah 1: Buat Heat Sink

Sekiranya anda memerlukan pendingin untuk Q2 anda, anda mungkin perlu mengebor lubang di pendingin itu untuk menjalankan skru melalui lubang besar di badan MOSFET. Tidak perlu skru tepat selagi skru anda dapat masuk melalui lubang MOSFET, kepala skru lebih besar (hanya sedikit) daripada lubang ini, dan diameter lubang yang anda buat di unit pendingin adalah tidak jauh lebih kecil daripada diameter silinder skru. Secara amnya, jika anda menggunakan gerudi bit yang diameternya hampir tetapi sedikit lebih kecil daripada diameter silinder skru anda, anda tidak akan sukar untuk memasang MOSFET ke unit pendingin. Benang pada kebanyakan skru keluli lebih kuat daripada memotong pendingin (dengan syarat aluminium atau tembaga) dan dengan itu "membuat" lubang berulir yang diperlukan. Penggerudian ke dalam aluminium harus dilakukan dengan beberapa tetes minyak mesin yang sangat tipis di hujung bit (seperti minyak 3-in-One atau mesin jahit) dan gerudi ditekan dengan tekanan tegas pada sekitar 600 rpms dan 115 tork dalam lbs (gerudi Black & Decker ini atau yang serupa akan berfungsi dengan baik). Hati-hati: ini akan menjadi lubang cetek yang sangat kecil dan mata gerudi anda yang sangat nipis boleh pecah jika terlalu banyak tekanan dikenakan terlalu lama! Perhatikan dengan baik: "badan" Q2 disambungkan secara elektrik ke pin "sumber" Q2- jika ada apa-apa di litar anda yang menyentuh pendingin ini selain badan MOSFET, anda mungkin membuat pintasan elektrik yang boleh meletupkan LED anda. Pertimbangkan untuk menutup bahagian pendingin haba menghadap wayar anda dengan lapisan pita elektrik untuk mengelakkan ini berlaku (tetapi jangan membungkus pendingin dengan lebih daripada ini daripada yang diperlukan, kerana tujuannya adalah memindahkan haba dari MOSFET ke udara sekeliling - pita elektrik adalah penebat, bukan konduktor, tenaga terma).

Langkah 2: Litar

Inilah yang perlu anda lakukan untuk membuat litar ini:

* Pateri wayar positif bekalan kuasa anda ke simpul positif pada LED anda. Pateri juga satu hujung perintang 100K ke titik yang sama (simpul positif pada LED).

* Pateri hujung perintang yang lain ke pin GATE MOSFET dan pin COLLECTOR transistor yang lebih kecil. Sekiranya anda melekatkan kedua-dua transistor itu, dan mempunyai sisi logam MOSFET menghadap ke arah anda dengan keenam-enam pin transistor menunjuk ke bawah, pin GATE dan pin COLLECTOR adalah DUA PIN PERTAMA dari transistor tersebut - dengan kata lain, pasangkan dua pin transistor paling kiri bersama-sama dan pasangkannya ke hujung perintang 100K yang tidak terpasang.

* Sambungkan pin tengah MOSFET, pin DRAIN, ke simpul negatif LED dengan wayar. Tidak ada lagi yang akan dipasang pada LED.

* Sambungkan pin BASE dari transistor kecil (iaitu, pin tengah) ke pin SOURCE dari MOSFET (yang merupakan pin paling kanannya).

* Sambungkan pin EMITTER (pin paling kanan) transistor yang lebih kecil ke wayar negatif bekalan kuasa anda.

* Sambungkan pin yang sama ke satu hujung R3, perintang pilihan anda untuk keperluan LED anda.

* Sambungkan hujung perintang yang lain ke pin BASE / SOURCE pin kedua-dua transistor yang disebutkan sebelumnya.

Ringkasan: semua ini bermaksud anda menghubungkan pin tengah dan kanan transistor kecil satu sama lain melalui perintang R3, dan menghubungkan transistor satu sama lain dua kali secara langsung (GATE to COLLECTOR, SOURCE to BASE) dan sekali lagi secara tidak langsung melalui R3 (EMITTER ke SUMBER). Pin tengah MOSFET, DRAIN, tidak ada hubungannya kecuali menyambung ke nod negatif LED anda. LED menyambung ke wayar bekalan kuasa masuk anda dan ke satu hujung R1, perintang 100K (simpul LED yang lain disambungkan ke pin DRAIN, seperti yang baru disebutkan). Pin EMITTER menghubungkan terus ke wayar negatif dari bekalan kuasa anda, dan kemudian kembali ke dirinya sendiri (pada pin BASE sendiri) dan ke MOSFET untuk kali ketiga dan terakhir melalui perintang R3 yang juga menghubungkan terus ke wayar negatif bekalan kuasa. MOSFET tidak pernah menghubungkan secara langsung ke wayar negatif atau positif dari bekalan kuasa, tetapi ia menyambung ke KEDUA dari kedua-dua perintang ini! Tidak ada perintang antara pin ketiga transistor kecil, EMITTERnya, dan wayar negatif dari bekalan kuasa - ia menghubungkan secara langsung. Di hujung penyediaan yang lain, bekalan kuasa masuk menyambung terus ke LED, walaupun mungkin akan memompa terlalu banyak kuasa (pada mulanya) untuk tidak membakar LED itu: voltan tambahan yang akan menyebabkan kerosakan ini adalah dihalakan kembali melalui perintang 100K dan melalui transistor kami yang akan memastikannya sentiasa dalam keadaan baik.

Langkah 3: Hidupkannya: Selesaikan Masalah Sekiranya Perlu

Setelah pendingin terpasang dan sendi pateri anda semua tegas dan anda pasti bahawa LED anda berorientasikan dengan betul dan anda telah menyambungkan plumbum yang betul ke wayar yang betul, sudah tiba masanya untuk memasang bekalan kuasa DC dan buka suis! Pada ketika ini, salah satu daripada tiga perkara mungkin berlaku: LED akan menyala seperti yang diharapkan, LED akan berkedip sebentar dan kemudian menjadi gelap, atau tidak ada yang akan berlaku sama sekali. Sekiranya anda memperoleh hasil yang pertama, tahniah! Anda kini mempunyai rangkaian kerja! Semoga ia bertahan lama. Sekiranya anda mendapat keputusan # 2, maka anda baru sahaja mematikan LED anda dan perlu memulakannya dengan yang baru (dan anda perlu menilai semula litar anda dan mengetahui di mana anda salah, mungkin dengan menyambung wayar tidak betul atau membiarkan 2 wayar melintasi yang tidak sepatutnya anda miliki). Sekiranya anda mendapat keputusan # 3, maka ada sesuatu yang tidak kena dengan litar anda. Matikan, cabut bekalan kuasa DC, dan periksa litar sambungan demi sambungan anda untuk memastikan anda memasang setiap plumbum dengan betul dan LED anda semua berorientasikan dengan betul di dalam litar. Juga, pertimbangkan untuk memeriksa semula nilai miliamp LED yang diketahui dan pastikan bahawa nilai yang telah anda pilih dan gunakan untuk R3 akan memberikan arus yang cukup untuk menggerakkannya. Periksa semula nilai R1 dan pastikan ia 100k ohm. Akhirnya, anda boleh menguji Q1 dan Q2, tetapi kaedah untuk melakukan ini berada di luar ruang lingkup Instructable ini. Sekali lagi: sebab yang paling mungkin untuk tidak muncul cahaya adalah: 1.) LED anda tidak berorientasi dengan betul - periksa orientasi menggunakan multimeter dan orientasikan semula jika perlu; 2.) anda mempunyai sambungan solder yang longgar di suatu tempat di litar anda - ambil solder dan pasangkan semula sebarang sambungan yang mungkin longgar; 3.) anda mempunyai wayar silang di suatu tempat di litar anda - periksa semua wayar untuk seluar pendek dan asingkan mana-mana yang mungkin menyentuh - hanya memerlukan satu wayar tembaga longgar di suatu tempat untuk membuat litar itu gagal; 4.) nilai R3 anda terlalu tinggi untuk membolehkan LED beroperasi - pertimbangkan untuk menggantinya dengan perintang dengan rintangan yang lebih rendah, atau pendekkan wayar nichrome anda; 5.) suis anda gagal menutup ujian litar dengan multimeter dan membetulkan atau menggantinya; 6.) sebelum ini anda telah merosakkan LED atau salah satu komponen lain dalam rajah dengan salah satu: a.) Gagal menggunakan perintang yang cukup besar (iaitu, perintang dengan watt yang mencukupi- R3 mestilah sekurang-kurangnya a.25 perintang watt) atau pendingin haba yang cukup besar untuk Q2 atau LED anda (kedua-dua Q2 dan LED anda cepat mengalami kerosakan termal jika tidak disambungkan ke pendingin sebelum anda menghidupkan litar), atau; b.) menyeberang wayar dan merosakkan LED anda secara tidak sengaja (ini biasanya disertai dengan kepulan asap berbau); atau 7.) anda menggunakan Q1 atau Q2 yang tidak betul untuk litar ini. Tidak ada jenis perintang lain yang dikenali sebagai pengganti yang sesuai untuk kedua-dua komponen ini - jika anda cuba membuat litar ini dari jenis transistor lain, anda seharusnya mengharapkan litar tidak berfungsi. Saya harap saya dapat menjawab soalan teknikal mengenai pembinaan litar dan pemacu LED, tetapi seperti yang telah saya katakan sebelumnya, saya bukan pakar dan sebahagian besar dari apa yang anda lihat di sini sudah dibahas dalam instruksi lain yang ditulis oleh seseorang yang mengetahui lebih banyak mengenai proses ini daripada saya. Semoga apa yang saya berikan di sini sekurang-kurangnya lebih jelas dan lebih jelas daripada Instruksional serupa yang terdapat di laman web ini. Semoga berjaya!

Sekiranya litar anda berfungsi, tahniah! Sebelum anda menyelesaikan projek, pastikan anda mengeluarkan sisa fluks dari sendi pateri anda dengan alkohol gosok atau pelarut lain yang sesuai seperti toluena. Sekiranya fluks dibiarkan kekal di litar anda, ia akan menghakis pin anda, merosakkan wayar nichrome anda (jika anda menggunakannya) dan bahkan boleh merosakkan LED anda dengan cukup masa. Flux sangat bagus, tetapi apabila anda selesai dengannya, ia mesti dilakukan! Juga pastikan bahawa walaupun anda menyalakan lampu untuk berfungsi, tidak akan ada kemungkinan wayarnya tersentuh atau terlepas secara tidak sengaja ketika litar digunakan atau dipindahkan. Sebilangan besar lem panas boleh digunakan sebagai sejenis sebatian pot, tetapi sebatian pot sebenar akan lebih baik. Litar yang tidak dilindungi yang digunakan untuk apa-apa terdedah kepada kegagalan diberi masa yang cukup, dan sendi pateri kadang-kadang tidak stabil seperti yang kita sangka. Semakin selamat litar akhir anda, semakin banyak penggunaan anda akan dapat menggunakannya!