Torch LED Modulasi Lebar Nadi: 8 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:13

Modulasi lebar nadi (PWM) dapat digunakan untuk mengubah daya, kelajuan atau kecerahan banyak peranti. Dengan LED, PWM dapat digunakan untuk meredupkannya, atau membuatnya lebih terang. Saya akan menggunakannya untuk membuat obor tangan kecil. LED boleh dimalapkan dengan menyalakan dan mematikannya dengan cepat, beberapa kali sesaat. Dengan mengubah nisbah ruang tanda, kecerahannya bervariasi. Pelaksanaan sistem PWM yang sederhana adalah jam yang memberi LED dan perintang pelindung ke tanah. Jam sebaiknya berayun pada frekuensi 50Hz untuk memastikan bahawa anda tidak akan melihat ayunan. Untuk menguji ini, anda boleh menggunakan penjana isyarat untuk menyediakan gelombang persegi, seperti di bawah, atau membuat litar untuk melakukannya untuk anda.

Langkah 1: Pengayun Relaksasi

Litar ini akan menghasilkan gelombang persegi dengan kitaran tugas 50%. Dua perintang 10K yang disambungkan ke input + op-amp memberikan voltan rujukan, dan R1 dan C1, disambungkan ke input, membuat pemalar masa yang mengawal frekuensi, f = 1 / {2ln (3) RC}. Kapasitor C1 mengecas dan melepaskan melalui perintang R1, dan masa yang diperlukan untuk kitaran ini berlaku adalah tempoh bentuk gelombang.

Langkah 2: Pengayun Relaksasi

Dengan menentukan frekuensi pada langkah 1, R1 dapat diganti dengan potensiometer, RP, dengan nilai 2R1, dan dua dioda. Perubahan ini akan membolehkan kitaran tugas berubah-ubah, sambil mengekalkan frekuensi tetap. Untuk tujuan LED PWM umum, tidak perlu ketepatan mutlak dengan frekuensi. Sekiranya terdapat keperluan untuk ketepatan, maka potensiometer yang dipilih harus hampir sama, tetapi tidak lebih dari 2R1, dan perintang pampasan sama dengan R1-RP / 2. Satu penyelesaian alternatif adalah menggunakan dua perintang secara bersiri dengan dua dioda, untuk memberikan kitaran tugas yang tetap dan telah ditentukan.

Langkah 3: Keluaran Osilator Relaksasi

Isyarat jam boleh disambungkan terus ke LED tunggal, tetapi ini tidak akan membenarkan LED dikawal oleh sumber logik luaran. Sebaliknya, lebih mudah untuk memasukkan output ini ke pangkal transistor, dan kemudian menggunakan transistor untuk menghidupkan dan mematikan LED. Pembahagi berpotensi pada input transistor adalah untuk mengurangkan output pengayun relaksasi, sejak di ia tidak berfungsi, ia masih akan menghasilkan output 2v. Ini perlu dikurangkan hingga di bawah 0.7v agar tidak menghidupkan transistor, jika tidak, LED akan terus menyala dan memasak.

Langkah 4: Meningkatkan Kecerahan

Aplikasi PWM lain yang berguna dengan LED adalah bahawa LED boleh mempunyai arus yang lebih besar daripada biasa yang melewatinya menjadikannya lebih terang. Biasanya arus ini akan memusnahkan LED, tetapi kerana LED hanya menyala untuk sebahagian masa sahaja, daya rata-rata yang dimasukkan melalui LED berada dalam toleransi. Had arus ini ditentukan pada lembaran data pengeluar untuk LED, yang dikenal pasti sebagai arus nadi ke hadapan. Selalunya terdapat juga perincian mengenai lebar nadi minimum dan kitaran tugas. Dengan menggunakan LED putih sebagai contoh, spesifikasi berikut diberikan sebagai: Arus Hadapan = 30mAP Arus Maju Pulse = 150mAP Lebar Pulse = <10msDuty Cycle = <1: 10Menggunakan lebar lebar nadi dan maklumat kitaran tugas, pengayun relaksasi dapat dihitung ulang dengan T = 2ln (2) RCA dengan mengandaikan kapasitor 10nF digunakan, dan menginginkan TON = 10ms, dan TOFF = 1ms, pengiraan berikut dapat dibuat, dan kemudian gambarajah litar dilukis.

Langkah 5: Peningkatan Kuasa

Syarat lain untuk meningkatkan kecerahan adalah meningkatkan arus yang mengalir melalui LED. Ini agak lurus ke hadapan. Dengan andaian bekalan logik 5v ke LED, dan dari lembaran data voltan standard LED adalah 3.6v. Perintang perlindungan dapat dikira dengan mengurangkan voltan LED dari voltan bekalan, dan kemudian membaginya dengan arus. R = (VS - VLED) / (iMAX) R = (5 - 3.6) / 0.15R = 1.4 / 0.15R = 9.3 = 10RITetapi kemungkinan sumber bekalan LED mungkin tidak dapat memberikan arus yang mencukupi 100mA, walaupun untuk waktu yang sangat singkat. Mungkin diperlukan untuk menyalakan LED melalui transistor, mungkin dikendalikan oleh transistor lain secara bersiri yang juga mampu membawa arus. Dalam litar ini, voltan bekalan op-amp harus digunakan, kerana bekalan logik 5v akan terlalu banyak kecil. Terdapat penurunan 0.7v di atas kedua-dua transistor, dan 3.6v di atas LED, berjumlah 5v, dan tidak memberikan apa-apa untuk perintang perlindungan. Walau bagaimanapun, untuk obor, kawalan boleh diletakkan di atas bekalan kuasa untuk litar. VR = 9 - (3.6 + 0.7) VR = 4.7vR = 4.7 / 0.15R = 31 = 33R

Langkah 6: Litar Akhir

Berikut adalah rajah litar akhir. Ketika dilaksanakan, suis akan ditempatkan ke catu daya, dan lima lagi pasangan resistor LED akan ditempatkan selari dengan pasangan yang ada.

Langkah 7: Litar Uji

Ini adalah litar versi LED tunggal. Tidak terlalu kemas, tetapi ini adalah prototaip, dan mengikuti rajah litar dari langkah 7. Anda juga dapat melihat dari bekalan kuasa bahawa hanya 24mA yang dilukis, dibandingkan dengan 30mA jika LED disambungkan secara normal. Dari gambar ketiga yang mengandungi dua LED, nampaknya kedua-dua LED mempunyai kecerahan yang sama. Walau begitu cepat, LED yang digerakkan langsung menjadi hangat dengan cepat memberikan alasan yang baik kepada PWM.

Langkah 8: Obor Selesai

Memindahkan litar ke papan kenyataan sangat sukar, terutama mengosongkan pengayun relaksasi sehingga sesuai dengan casing. Perkara utama yang perlu diperiksa adalah bahawa tidak ada wayar yang disilangkan, atau cukup longgar untuk menyeberang. Menambah 5 LED lain, suis secara bersiri dengan penyambung bateri dan kemudian memasukkannya ke dalam casing lebih lurus ke hadapan. Menyambungkan bekalan kuasa ke penyambung bateri untuk menguji litar, bacaan arus rata-rata adalah kira-kira 85mA. Ini jauh lebih kecil daripada 180mA (6 * 30mA) yang diperlukan oleh sistem pemacu langsung. Saya tidak terperinci dengan memindahkan litar dari papan roti, ke papan kenyataan kerana saya ingin menumpukan perhatian pada teori di sebalik projek ini, dan bukannya daripada pengeluarannya secara khusus. Namun sebagai panduan umum, anda harus menguji litar dan membuatnya berfungsi di papan roti, kemudian memindahkan komponen ke papan periksa, bermula dengan komponen yang lebih kecil. Sekiranya anda cekap dan cepat menyolder, anda mungkin dapat menyolder cip dengan selamat terus ke papan, jika tidak, anda harus menggunakan pemegang cip.