Graude-msk.ru

Ремонт бытовой техники
7 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Драйвера для регулировки яркости светодиода

Драйвера для регулировки яркости светодиода

Основные требования к драйверу:

  • Диапазон входных напряжений от 3 до 6В (питание от 4хАА батареек).
  • Работа в режиме Step-Down, стабилизация тока.
  • Отсутствие ситуации «внезапного выключения» (т.е. если не удается удерживать ток, яркость плавно снижается до нуля без внезапного отключения).
  • Сигнализация о слабой батарее.
  • Возможность реализации защиты для литиевых аккумуляторов.
  • Выбор яркости свечения.

Разработка драйвера

Процесс рождения выдался довольно мучительным. Прежде чем получить хоть что-то работающее, было сделано порядка 3х предварительных прототипов. Нормально заработал только 3ий вариант.

Так же в процессе разработки был опробован специализированный драйвер NCP3066. Он позволяет построить импульсный источник тока для светодиода, а так же сделать управление яркостью при помощи внешнего ШИМ-сигнала. Схема не была реализована полностью, напаял только аналоговую часть, чтобы провести тесты.

Результаты тестов получились печальными: КПД около 60% (наблюдается достаточно сильный нагрев драйвера), а главное: несмотря на заявленный диапазон напряжений 3-40В, драйвер отказался стабилизировать ток при напряжении питания меньше 5В, а на 4В (еще достаточно живые 4хАА батарейки) светодиод еле тлел. На данной плате я воотчию наблюдал, насколько улучшается стабильность работы схемы при добавлении емкого конденсатора по входу.

Еще есть очень интересный драйвер LTC3454, он имеет просто шикарный КПД — 90%, тянет ток до 1А, может работать в режимах понижения и повышения. Все отлично, если бы не одно но: макс. напряжение, с которым работает драйвер — 5.5В. В случае питания от 4хАА можно рассчитывать примерно до 7.4В, в случае установки литиевых элементов, у которых в начале работы напряжение может составлять до 1.8В на банку. Хотя, возможно рассмотреть применимость данного драйвера в фонарях с блоками из 2-3 батареек.

В принципе, разработка микроконтроллерного драйвера для светодиодов — изобретение велосипеда. Существует описание нескольких реализаций подобных драйверов. Одна из самых интересных — драйвер для светодиодов Cree с фонаревки: http://forum.fonarevka.ru/showthread.php?t=5151.

Концепция драйвера достаточно близка к тому что требуется мне. Однако, есть одно существенное отличие: данный драйвер рассчитан на питание от одной банки литиевого аккумулятора (напряжения 2.7-4.2В), поэтому в реальности схемотехника ограничена напряжением питания около 5В. Мне же требуется работать от 6В, конечно это всего на 10% выше максимально допустимого для ATtiny, поэтому он должен выдержать, но ничего хорошего при таком подходе не получится, да и драйвер MOSFET так же ограничен 5.5В (они сговорились чтоли?).

Читайте так же:
Программа для синхронизации самсунга с самсунгом

В реализации AVSel-а, сразу бросается в глаза достаточно жирный микроконтроллер. Почему же используется именно ATtiny45, а не что-то более примитивное, типа Tiny13A?

  1. Быстрый ШИМ. ATtinyX5 серия имеет на борту PLL блок, позволяющий тактировать таймерный блок частотой до 64МГц. А это дает частоту работы ШИМ до 250КГц. В Tiny13A максимум можно выжать около 33КГц (хотя этого в некоторых случаях вполне достаточно, просто требуется ставить более габаритные конденсаторы и дроссели.
  2. Дифференциальный вход АЦП. Да, очень полезная в данном применении функция, хотя, можно обойтись и без нее.
  3. Умножитель по входу АЦП. По желанию, можно активировать усиление сигнала на входе АЦП в 20 раз. До этого я и не предполагал, что такие функции встраивают на кристалл микроконтроллеров. И ведь это была главная проблема, каким еще образом измерить падение в 5мВ на токовом резисторе с приемлемой точностью? Если бы не умножитель, то пришлось бы ставить внешний ОУ.
  4. Микропрограмма на Си с развитой логикой калибровок. Если оставить в ней только логику регулирования, размер уменьшится почти до 0.5к.

Благодаря всем плюшкам ATtiny45, он идеально подходит для применения в цифровых DC-DC преобразователях и источниках тока, где требуется гибкая логика работы. Единственная проблема, которая долго мучила меня — это управление MOSFET-транзистором. Рассматривались разные варианты, это и специализированные драйвера, и аналоговые ключи, и схемы управления на дискретных компонентах. Остановился именно на последнем, т.к. дешевого драйвера с подходящими характеристиками не нашел.

Схема полностью разработана с нуля по классическому варианту Step-Down преобразователя с токовым шунтом для ОС по току. Микропрограмма частично основана на творении AVSel, хотя в итоге от нее осталась только функция регулирования.

Итого получился такой кошмар:

Плата конечного варианта:

В настоящий момент проведены лабораторные испытания схемы, она удовлетворяет всех критериям представленным в начале статьи, а так же диапазон входных напряжений получился намного шире: в первую очередь он зависит от конденсатора по входу и от устанавливаемого стабилизатора на 3.3В.

Читайте так же:
Фискальная политика государства регулирует расходы на военные программы

Внешний вид драйвера:

О непосредственном применении данного драйвера в следующем разделе.

Модификация светодиодного фонаря Petzl Duo

А теперь о том для чего изначально разрабатывался данный драйвер. Изначально он предназначался для установки в фонари линейки Petzl Duo/Duobelt. Именно из-за требуемой гибкости потребовалось завязаться на микроконтроллер.

Примечание: Несмотря на все преимущества светодиодов, до сих пор есть люди, ходящие на карбидных лампах. Причина этого проста: пламя дает теплый, а главное, рассеянный свет. Здесь за основное качество берется не яркость и дальность освещения, а то, что взгляд в любую сторону и под любым углом попадает в освещенный участок, поэтому лучше чувствуется объем и нет «эффекта капюшона». Это единственное преимущество, а вот недостатков у карбидки очень много.

В данных фонарях ставится галогеновая лампа и блок на 5/8/14 светодиодов. В первую очередь, используются именно светодиоды. Блок светодиодов имеет очень низкую эффективность. Даже простой их заменой получается снизить потребление и увеличить яркость свечения фонаря.

Фонарь Duo LED 5 и вовсе ужасает: при новых батарейках потребление около 400мА (т.е. порядка 2.4Вт), при этом сами светодиоды из них получают менее 800мВт (остальное рассеивается на резисторах). Ну а светодиоды — холодные, даже с уходом в синеву, похожи на те, что ставят безымянные ускоглазые друзья в своих творениях за 100 рублей.

В Duo LED 8/14 производитель применил импульсный регулятор. КПД таких схем обычно превышает 70%, к тому же обеспечивается постоянная яркость свечения и контроль за уровнем разряда батареи, что очень удобно. Но сами светодиоды остались такими же низкокачественными и жутко устаревшими, даже на новых партиях фонарей. Такое ощущение, что Petzl закупил большую партию в начале двухтысячных и никак ее израсходовать не может. 🙂

Модель Duo является подобием конструктора: имеет модульную конструкцию. В начале этот фонарь существовал в варианте с 2 лампами накаливания. Затем одну из них заменили блоком светодиодов (Duo Led 5). В более новых моделях (Duo Led 8 и Duo Led 14) блок светодиодов снабдили умным драйвером с несколькими уровнями яркости (а главное, подняли КПД схемы). В качестве замены галогеновой лампы производителем так же был предложен светодиод, но фонарей в таком варианте так и не выпустили.

Читайте так же:
Компьютер неверно синхронизирует время

Благодаря модульной структуре Petzl Duo, без каких-то переделок в конструкций фонаря можно сделать модуль, заменяющий стандартный блок светодиодов (операция на пару минут). Подобные модули уже существуют, к примеру, этот.

Вот вид переделанного фонаря:

Вот таким образом модуль установлен внутри:

Полевые испытания пройдены, фонарь уже побывал в 5 экспедициях. Из-за конструкции модуля проблем не выявлено.

Логика работы

При включении фонаря устанавливается слабый уровень яркости. Всего существует 3 уровня, переключение происходит в последовательности — слабый-средний-сильный-слабый при помощи кратковременных отключений питания.

В процессе работы происходит постоянный контроль напряжения питания. При снижении напряжения ниже 4.5В (около 1.12В на элемент), фонарь переключается в более слабый режим. В самом слабом режиме, фонарь продолжает работать сохраняя некоторое время стабилизацию яркости свечения. На определенном этапе (при разрядке батарей ниже 3.5В) стабилизация работать перестает и яркость начинает снижаеться.

Свечение сохраняется при снижении напряжения батареи вплодь до 2.6В (около 0.65В на элемент), когда яркость свечения становится столь низкой, что фонарь продолжает светиться, но уже практически ничего не освещает.

Портативный осветитель

Благодаря универсальности схемы, получилось собрать на модуле небольшой в портативный осветитель для использования в качестве подсветки для фотосъемки:

Особенности конструкции: использован контроллер ATtiny13A (логика программы существенно упрощена), для питания установлены 2 Li-ion аккумулятора в формате 18650, светодиодов установлено 2, они включены последовательно.

Как видно, конфигурация довольно сильно отличается, однако аппаратная часть была оставлена прежняя, даже несколько упрощена.

Планы

  1. Добавление возможности работы от 4х Li-Ion 14500. Требует замены входного конденсатора и пересчета делителя. Так же логика защиты от переразряда.
  2. Добавление логики термозащиты, благодаря ей можно будет поднять мощность.

О сайте

Подборка статей и отчетов о различных математических и электронных экспериментах.

Драйвера для регулировки яркости светодиода

1001В прошлой статье я подробно разбирал возможности дешевого светодиодного драйвера на QH7938. Настала пора применить эти драйвера в деле. Очередной раз решил переделать управление светодиодной настольной лампой.

Читайте так же:
Как синхронизировать 1с и opencart

Что хотелось бы реализовать

  1. Управление яркостью лампы
  2. Локальное управление с одной клавиши
  3. Удаленное управление от пульта управления светом в комнате (315МГц)

Выбор компонентов

Драйвер вид сверху

Контроллер ATMEGA328P (можно взять любую Ардуину) с приемником 315МГц

003

305

Изготовление и сборка

Светодиодный драйвер дорабатываем, как было описано в этой статье.

Схема доработки светодиодного драйвера

Резистор на входе диммера подбираем опытным путем таким образом, чтобы ток драйвера при необходимом количестве светодиодов менялся от 0-600мА.

Собираем контроллер управления

Схема контроллера управления

Собираем все это в коробочке

Контроллер управление лампой с диммером

Программирование контроллера

Управление у меня происходит с двух точек — универсального пульта управления светом в комнате и отдельной клавишей, находящейся под рукой.

Вариант 1. С регулировкой яркости

При кратковременном нажатии на клавишу пульта происходит включение отключение лампы

Длительное нажатие приводит к плавному уменьшению яркости

Следующее длительное касание — к увеличению. И так далее.

Вариант 2. Переключение тремя режимами яркости

Вариант с плавным диммированием показался мне избыточным. Поэтому я разработал другой вариант скетча:

При кратковременном нажатии на клавишу пульта происходит включение отключение лампы

При длительном нажатии последовательно включается один из трех режимов яркости

Управление лампой

Теперь я могу паять за столом при ярком освещении, а кот помедитировать при ночном освещении.

И светом можно управлять не вставая с кровати )))

c111

Скетч для контроллера управления диммером

Лицензия:Freeware
Дата:26.04.2015

Скетч для контроллера управления диммером 2

Платформы:Windows 8
Лицензия:Freeware
Дата:26.04.2015

13 комментариев на «Управление светодиодным драйвером при помощи контроллера»

А зачем в схеме симистор, если выключить драйвер можно просто притянув dim к земле?

AlexeyAlexey :

В принципе можно и так. В выходной цепи ток получается нулевой, только на микросхему питание подается мизерное.
Жаль, от него нельзя запитать ардуинку, чтобю второй БП не ставить

А кнопка на стене где на схеме?

AlexeyAlexey :

Там же все без проводов. Зачем она на принципиальной схеме?

Добрый день, скажите, а вам не попадались такие же драйвера, но ват на 35-40 (6-15х3W светодиодов)

AlexeyAlexey :

Доброго времени суток я ищу человека который мог бы спроектировать блок управления светодиодами если есть кто занимается такой работой буду рад сотрудничеству пишите sever5850@yandex.ru или звоните 89262225850 Павел
Нам требуется управление по вай-фай и через телефон если можете предложить ещё какие-нибудь варианты готов рассмотреть

Читайте так же:
Синхронизация контактов гугл и фейсбук

Всем привет. На интересный сайт забрел. Тут как раз и спрошу совета.

Есть вот такая микросхема http://www.linear.com/product/LT3952 и другие модели от этого производителя. Ьуду делать драйвера на их основе.
В принципе основное из даташит понятно. Но есть вопросы по некоторым заявленным параметрам:
1. PMOS Switch Driver for PWM and Output Disconnect — это что значит?
2. LED Short-Circuit Protection and SHORTLEDFlag защита от КЗ?
3. Adjustable Frequency: 200kHzto 3MHz,
Synchronizable to an External Clock — мы за счет этого яркость ругулируем? Меняем частоту модуляции.
4. В каком направлении копать чтоб управлять данным драйвером с помощью блютуз или вайфай с планшета? По идее нужен просто управляемый по блютуз или вайфай потенциометр?
5. http://ali.pub/tinfb вот такой 100Вт потянет же по идее такой драйвер? заявлено 60V и 4A , но я так понял 4А явно не при 60В, хотя мне надо 3.5А при 34В

Что в общем скажете по такой микросхеме, серьезная штука или больше маркетинга?

Хочу фонарь сделать на мощном светодиоде, и туманки в машине.

В видео на оф сайте часто употребляют что при использовании данного драйвера можно избавиться от фликкера, я так понял это мерцание при работе драйвера не на полную мощность по причине воздействия модуляции?

Я правильно понимаю, что можно применить аналогичные радиомодули на другую частоту, скажем 433 МГц?

AlexeyAlexey :

Да. Причем 433 будет более правильно. 315 — частота для США

Так и представляешь, как приходят специально обученные люди с частотомером и спрашивают: «А почему у вас, товарищ, частота не наша, пройдемте разберемся.»
Так что лучше не рисковать)))

AlexeyAlexey :

Делать им больше нечего, ходить по квартирам и искать маломощные устройства. )))
Но лучше, конечно, 433 использовать

Я бы использовал 315, или даже лучше как-то сдвинуть частоту чтобы какой-нибудь хулиган не перехватил и потом не стал баловаться включая -выключая свет

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector