Graude-msk.ru

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

Управление 10 мощными светодиодами с помощью Raspberry Pi

Управление 10 мощными светодиодами с помощью Raspberry Pi

Я пытаюсь понять, как управлять 10 Luxeon Rebel LED (700 мА) от Raspberry Pi. Я хочу иметь возможность включать и выключать их из кода, но мне не нужно включать два или более светодиодов одновременно, всегда по одному светодиоду за раз.

Прежде всего, я не очень разбираюсь в электронике, поэтому некоторые вопросы могут показаться очевидными. Я провел небольшое исследование и, прежде чем заказывать все детали, хотел бы узнать, не ошибся ли я.

Я планирую использовать этот драйвер BuckPuck для управления светодиодами. Я подумал, что мог бы поставить светодиоды параллельно и использовать транзистор 2N2222 в качестве переключателя. Это лучший путь?

Чтобы найти значение резисторов R2, R4, R6 и т. Д., Я использовал усиление, указанное в техническом описании (30), и базовое значение эмиттера (0,6 В / 1,2 В). GPIO Raspberry PI составляет 3,3 В, это 3,3 — 0,7 = 2,6 В и 23,3 мА = 111 Ом. Это правильно или я что-то не так понимаю?

Нужно ли мне резистор между светодиодом и транзистором, и если мне нужно, как я нашел значение?

Наконец, я хотел бы иметь возможность регулировать яркость света с помощью ШИМ, кажется, это возможно с помощью выводов CTRL и REF BuckPuck, но я не совсем понимаю, как это работает.

Вот схема, показывающая только три светодиода (при 10 светодиодах изображение было слишком маленьким).

схематический

oks2024

Виды транзисторных ключей

  • Биполярный;
  • Полевой;
  • Составной (сборка Дарлингтона).
Способы подключения нагрузки
Через биполярный транзисторЧерез полевой транзисторЧерез коммутатор напряжения
Подключение через биполярный транзисторПодключение через полевой транзисторПодключение через коммутатор напряжения

При подаче высокого логического уровня (digitalWrite(12, HIGH);) через порт вывода на базу транзистора через цепочку коллектор-эмиттер потечет опорное напряжение на нагрузку. Таким образом можно включать и отключать светодиод.

Аналогичным образом работает и полевой транзистор, но поскольку у него вместо «базы» сток, который управляется не током, а напряжением, ограничительный резистор в этой схеме необязателен.

Биполярный вид не позволяет регулировать мощные нагрузки. Ток через него ограничен на уровне 0,1-0,3А.

Полевые транзисторы работают с более мощными нагрузками с током до 2А. Для ещё более мощной нагрузки используют полевые транзисторы Mosfet с током до 9А и напряжением до 60В.

Полевой транзистор Mosfet

Вместо полевых можно использовать сборку Дарлингтона из биполярных транзисторов на микросхемах ULN2003, ULN2803.

Микросхема ULN2003 и принципиальная схема электронного коммутатора напряжения:

Микросхема ULN2003

Светодиодные ленты

Светодиодная лента представляет собой цепь соединённых светодиодов. Соединены они не просто так, например обычная 12V лента состоит из сегментов по 3 светодиода в каждом. Сегменты соединены между собой параллельно, то есть на каждый приходят общие 12 Вольт. Внутри сегмента светодиоды соединены последовательно, а ток на них ограничивается общим резистором (могут стоять два для более эффективного теплоотвода): Таким образом достаточно просто подать 12V от источника напряжения на ленту и она будет светиться. За простоту и удобство приходится платить эффективностью. Простая математика: три белых светодиода, каждому нужно по

3.2V, суммарно это 9.6V. Подключаем ленту к 12V и понимаем, что 2.5V у нас просто уходят в тепло на резисторах. И это в лучшем случае, если резистор подобран так, чтобы светодиод горел на полную яркость.

Подключаем к Arduino

Здесь всё очень просто: смотрите предыдущий урок по управлению нагрузкой постоянного тока. Управлять можно через реле, транзистор или твердотельное реле. Нас больше всего интересует плавное управление яркостью, поэтому продублирую схему с полевым транзистором: blank Конечно же, можно воспользоваться китайским мосфет-модулем! Пин VCC кстати можно не подключать, он никуда не подведён на плате. blank

Управление

Подключенная через транзистор лента управляется точно так же, как светодиод в предыдущей главе, то есть все примеры кода с миганием, плавным миганием и управление потенциометром подходят к этой схеме. Про RGB и адресные светодиодные ленты мы поговорим в отдельных уроках.

Питание и мощность

Светодиодная лента потребляет немаленький ток, поэтому нужно убедиться в том, что выбранный блок питания, модуль или аккумулятор справится с задачей. Но сначала обязательно прочитайте урок по закону Ома! Потребляемая мощность светодиодной ленты зависит от нескольких факторов:

  • Яркость. Максимальная мощность будет потребляться на максимальной яркости.
  • Напряжение питания (чаще всего 12V). Также бывают 5, 24 и 220V ленты.
  • Качество, тип и цвет светодиодов: одинаковые на вид светодиоды могут потреблять разный ток и светить с разной яркостью.
  • Длина ленты. Чем длиннее лента, тем больший ток она будет потреблять.
  • Плотность ленты, измеряется в количестве светодиодов на метр. Бывает от 30 до 120 штук, чем плотнее – тем больший ток будет потреблять при той же длине и ярче светить.

Лента всегда имеет характеристику мощности на погонный метр (Ватт/м), указывается именно максимальная мощность ленты при питании от номинального напряжения. Китайские ленты в основном имеют чуть меньшую фактическую мощность (в районе 80%, бывает лучше, бывает хуже). Блок питания нужно подбирать так, чтобы его мощность была больше мощности ленты, т.е. с запасом как минимум на 20%.

    Пример 1: нужно подключить 4 метра ленты с мощностью 14 Ватт на метр, лента может работать на максимальной яркости. 14*4 == 56W, с запасом 20% это будет 56*1.2

Важные моменты по току и подключению:

  • Подключение: допустим, у нас подключено ленты на 100W. При 12 Вольтах это будет 8 Ампер – весьма немаленький ток! Ленту нужно располагать как можно ближе к блоку питания и подключать толстыми (2.5 кв. мм и толще) проводами. Также при создании освещения есть смысл перейти на 24V ленты, потому что ток в цепи будет меньше и можно взять более тонкие провода: если бы лента из прошлого примера была 24-Вольтовой, ток был бы около 4 Ампер, что уже не так “горячо”.
  • Дублирование питания: лента сама по себе является гибкой печатной платой, то есть ток идёт по тонкому слою меди. При подключении большой длины ленты ток будет теряться на сопротивлении самой ленты, и чем дальше от точки подключения – тем слабее она будет светить. Если требуется максимальная яркость на большой длине, нужно дублировать питание от блока питания дополнительными проводами, или ставить дополнительные блоки питания вдоль ленты. Дублировать питание рекомендуется каждые 2 метра, потому что на такой длине просадка яркости становится заметной уже почти на всех лентах.
  • Охлаждение: светодиоды имеют не 100% КПД, плюс ток в них ограничивается резистором, и как результат – лента неслабо греется. Рекомендуется приклеивать яркую и мощную ленту на теплоотвод (алюминиевый профиль). Так она не будет отклеиваться и вообще проживёт гораздо дольше.

cxema.org — Регулировка яркости светодиодов

Регулировка яркости светодиодов

Светодиоды больше и больше входят в нашу повседневную жизнь. Мы меняем лампы накаливания в квартире или доме, галогенные в машине на светодиодные. Для того чтобы регулировать яркость лампочки Эддисона обычно применяют диммер — эта такая штука с помощью которой можно ограничивать переменный ток, тем самым меняя яркость свечения на нужную вам, зачем же платить больше, да еще и чувствовать дискомфорт из-за чрезмерно яркого света? Регулятор мощности вообще может использоваться для многих потребителей (паяльник, болгарка, пылесос, дрель. ) от переменного напряжения сети, построены они, как правило, на основе симистора.

Светодиоды питаются от постоянного и стабилизированного тока, так что тут применить стандартный диммер не удастся. Если просто изменять напряжение, подаваемое на него то яркость будет изменяться очень резко, для них важен ток, но вместо регулятора тока мы сделаем нечто другое, а именно ШИМ (Широко Импульсный Модулятор), он будет на некоторое определенное время отключать источник питания от светодиода, яркость уменьшится, но мигание замечать мы не будем, так как частота такая, что глаз человека этого не заметит. Тут не используетсямикроконтроллеры, ведь их наличие может стать препятствием к сборке устройства, нужно иметь программатор, определенное программное обеспечение. Поэтому в этой простой схеме используется только простые и общедоступные радиокомпоненты.

Вот такую штуку возможно использовать для любых инерционных нагрузок, то есть тех, которые могут запасать энергию, ведь, если, к примеру, отключить DC моторчик от источника питания то вращаться он перестанет никак не моментально.

Схему, как я считаю, условно можно разделить на две части, а именно это генератор, выполненный на мега-популярном таймере NE555 (аналог -КР1006ВИ1) и мощный открывающийся/закрывающийся транзистор, с помощью которого подается питание для нагрузки (здесь 555 работает в режиме астабильного мультивибратора). У нас используется мощный биполярный транзистор NPNструктуры (я взял TIP122), но возможно заменить его полевым (MOSFET)транзистором. Частота импульсного генератора, период, длительность импульса при этом выставляется двумя резисторами (R3,R2) и конденсаторами (C1,C2), а изменять ее мы сможем резистором с регулировкой сопротивления.

Существует куча программ для расчета аналогового таймера 555, можете поэкспериментировать с номиналами компонентов, которые и влияют на частоту генератора — это все легко просчитается с помощью многих программ, таких как эта. Номиналы можно немного менять, все будет работать и так. Импульсные диоды 4148 без проблем заменяются отечественными КД222. Конденсаторы 0,1 мкФ и 0,01 мкФ дисковые керамические. Переменным резистором устанавливаем частоту, для хорошей и плавной регулировки его максимальное сопротивление 50 кОм.

Все собрано на дискретных элементах, плата имеет размеры 50-25 мм.

Как работает схема?

Устройство работает как переключатель между двумя режимами: ток подается на нагрузку и ток не подается на нагрузку. Переключение происходит настолько быстро что наши глаза не видят этого мигания. Так вот, это устройство регулирует мощность путем изменения интервала между временем, когда питание подается и когда оно отключено.Думаю, вы поняли суть ШИМа. Вот так вот это выглядит на экране осциллографа.

Первая картинка отображает слабое свечение, потому что во время периода Tдлинна импульса t1 занимает только 20% (это так называемый коэффициент заполнения), а все остальные 80% у нас наблюдается логический 0 (отсутствует напряжение).

Вторая картинка показывает нам сигнал, который называется меандр, тогда у нас t1=0.5*T, то бишь скважность и Коэф. Заполнения равны 50%.

В третьем случае мы имеем D=90%. Светодиод светит почти на полную яркость.

Представим что T=1 секунде, тогда в первом случае

§ 1)в течении 0,2с будет идти ток на светодиод, а 0,8с нет

§ 2)0,5с подается ток 0,5с нет

§ 3)0,9с есть ток, 0,1 нету

Кстати, сделав три платки ШИМ регуляторов по схеме и подключив их к одной RGB ленте появляется возможность выставлять нужную гамму свечения. Каждая из плат управляет своими светодиодами (красными, зелеными и синими) и смешивая их в определенной последовательности вы добиваетесь нужного свечения.

Какие же потери энергии у этого устройства?

Во-первых, это жалкие несколько миллиампер, которые потребляют импульсный генератор на микросхеме, а далее идет силовой транзистор, на котором рассеивается мощность равная примерно P=0.6V*Iпотреблениянагрузки. Базовым резистором можно пренебречь. В целом потере на ШИМе минимальны ведь система регулирования по ширине импульса очень эффективна, так как в пустую тратится очень мало энергии (и, следовательно, выделяется мало тепла).

В итоге мы получили прекрасный и простой ШИМ. Им оказалось очень удобно настраивать для себя приятную силу свечения. Такое устройство всегда пригодится в быту.

Скачать плату можно тут

Импульсные драйверы

Благодаря китайскому трудолюбию блоки питания, стабилизаторы тока и напряжения можно купить в зарубежных интернет-магазинах по 50-150руб. Регулировка приводится небольшим переменным сопротивлением, при 2-3 Амперах они не требуют радиатора для охлаждения контроллера драйвера. Заказать можно например на популярном базаре Aliexpress.com Основной недостаток, это ждать 2-4 недели, но цена самая низкая, можно брать сразу полкило.

Часто ищу на Авито в своём городе, способ быстрый и недорогой. Я и многие другие заказывают стабилизаторы с запасом, вдруг будут неисправные. Затем лишнее продают по объявлениям, и всегда можно поторговаться.

Здравствуйте! мне понравилась схема токового стабилизатора в паре с транзистором кт818. а можно ли Вас попросить нарисовать схему с транзистором кт 808 или 2n3055, у меня просто 10 штук дома лежит. Спасибо.

Нарисовать мало, схему надо опробовать и настроить. Лучше купить обычный KT818.

Здавствуйте, спасибо вам за ценные статьи и советы, узнал много нового. Подскажите пожалуйста, хочу подключить 3 светодиодные матрицы по 10 Вт., полный спектр от ноутбучного блока 40вт. Правильно ли я понял, потребуется три стабилизатора тока и три резистора, подключать все три матрицы(с установленными в каждой стабилизатором и резистором) параллельно? Какого сечения провод выбрать, и нет ли подводных камней с «полным спектром»?

Читайте раздел «Питание» на моём сайте.

Испытывал я ЛМ317Т в качестве регулятора напряжения (две штуки). Хочу сказать, что защиты от КЗ методом ограничения тока у нее НЕ ОБНАРУЖЕНО. Валит 1,6 А, 1,8 А, если плавно повышать проводимость микросхемы. Может, мне попались две подделки?

Наверное подделка, у меня отключается она при замыкании.

Добрый день!
Я правильно понял: для безотказной работы светодиода, в сети автомобиля с напряжением 14,5 в ,достаточно стабилизатора тока?Или необходимо ещё стабилизировать напряжение?
Вами указан готовый китайский стабилизатор тока на плате с LM317,конденсатором и 2а клемника,но он вроде как является стабилизатором напряжения(судя по описанию продавцом) ссылка на товар:
Что посоветуете использовать для подключения китайской светодиодной ленты в автомобиле?

Нагрузка

Силовой ключ способен коммутировать нагрузку постоянного тока напряжением до 30 В и током до 20 А.

Нагрузка подключается своими контактами к колодкам под винт L . Отрицательный контакт нагрузки подключается к контакту L- , а положительный — к контакту L+ .

Питание нагрузки

Источник питания нагрузки подключается к колодкам под винт P . Положительный контакт источника питания подключается к контакту P+ , а отрицательный — к контакту P- .

Обратите внимание, контакты L+ и P+ на модуле объединены. Силовым ключом коммутируется связь между контактами L- и P- .

Troyka-контакты

Модуль силовой ключ подключается к управляющей электронике через три провода.

При появлении логической единицы на сигнальном контакте силовой ключ открывается и через нагрузку начинает течь ток. При подаче на сигнальный контакт логического нуля или при исчезновении напряжения силовой ключ закрывается.

На сигнальный контакт можно подавать ШИМ-сигнал для плавного регулирования напряжения нагрузки.

Светодиодная индикация

Светодиод показывает состояние силового ключа: горит при открытом транзисторе, гаснет при закрытом. При использовании ШИМ-сигнала, яркость светодиода пропорциональна коэффициенту заполнения ШИМ.

Принцип работы проекта

Как можно видеть из представленной выше схемы, мы использовали делитель напряжения, состоящий из фоторезистора и резистора сопротивлением 100 кОм. Выход делителя напряжения подключен к аналоговому входу Arduino – с выхода его АЦП мы считываем значение напряжения. Из-за изменений условий освещенности сопротивление фоторезистора уменьшается, следовательно, изменяется и значение напряжения на аналоговом входе Arduino. Если вокруг темно, то сопротивление фоторезистора велико, следовательно напряжение на аналоговом входе Arduino мало. Это полученное значение напряжения мы затем преобразуем в коэффициент заполнения ШИМ, который непосредственным образом влияет на яркость свечения светодиода. Принцип работы нашей схемы можно пояснить с помощью следующей условной диаграммы:

Интенсивность света на фоторезисторе ↓ — Сопротивление фоторезистора↑ — Напряжение на аналоговом входе Arduino↓ — Коэффициент заполнения ШИМ (PWM)↑ — Яркость свечения светодиода↑.

Если вокруг достаточно светло и значение на выходе АЦП аналогового входа Arduino более 500, то мы выключаем светодиод.

Также на нашем сайте вы можете посмотреть все проекты, в которых был использован фоторезистор.

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Триммер для регулировки напряжения
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector