مشعل LED مدولاسیون عرض پالس: 8 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:59

مدولاسیون عرض پالس (PWM) می تواند برای تغییر قدرت ، سرعت یا روشنایی بسیاری از دستگاه ها استفاده شود. با LED ها ، PWM را می توان برای کم نورتر یا روشن تر نشان دادن آنها استفاده کرد. من از آنها برای ساخت یک مشعل کوچک دستی استفاده خواهم کرد. LED را می توان با روشن و خاموش کردن سریع آن چندین بار در ثانیه خاموش کرد. با تغییر نسبت فضای علامت ، روشنایی متغیر است. اجرای ساده یک سیستم PWM می تواند یک ساعت باشد که یک LED و مقاومت محافظ را به زمین تغذیه می کند. ساعت باید به طور ایده آل در فرکانس 50 هرتز نوسان کند تا اطمینان حاصل شود که شما نمی بینید نوسان برای آزمایش این امر ، می توانید از ژنراتور سیگنال برای ارائه موج مربعی مانند تصویر زیر استفاده کنید ، یا یک مدار ایجاد کنید تا این کار را برای شما انجام دهد.

مرحله 1: نوسان ساز آرامش

این مدار یک موج مربعی با چرخه کار 50 produce تولید می کند. دو مقاومت 10K متصل به +ورودی op -amp ولتاژ مرجع را ارائه می دهند و R1 و C1 که به ورودی -متصل شده اند ، یک ثابت زمان ایجاد می کنند که فرکانس را کنترل می کند ، f = 1/{2ln (3) RC}. خازن C1 از طریق مقاومت R1 شارژ و تخلیه می شود و زمان وقوع این چرخه دوره شکل موج است.

مرحله 2: نوسان ساز آرامش

با تعریف فرکانس در مرحله 1 ، R1 را می توان با پتانسیومتر ، RP ، با مقدار 2R1 و دو دیود جایگزین کرد. این تغییر باعث می شود چرخه کار متفاوت باشد ، در حالی که فرکانس ثابت را حفظ می کند. برای اهداف PWM عمومی LED ها ، نیازی به دقت مطلق در فرکانس نیست. در صورت نیاز به دقت ، پتانسیومتر انتخاب شده باید نزدیک ، اما بیش از 2R1 و مقاومت جبرانی برابر R1-RP/2 نباشد. راه حل جایگزین استفاده از دو مقاومت به صورت سری با دو دیود است ، برای ارائه یک چرخه وظیفه ثابت و از پیش تعریف شده.

مرحله 3: خروجی نوسان ساز آرامش

سیگنال ساعت را می توان مستقیماً به یک LED متصل کرد ، اما این اجازه نمی دهد که LED توسط یک منبع منطقی خارجی کنترل شود. در عوض تغذیه این خروجی به پایه ترانزیستور و سپس استفاده از ترانزیستور برای روشن و خاموش کردن LED استفاده می شود. تقسیم کننده بالقوه در ورودی ترانزیستور این است که خروجی نوسان ساز آرامش را کاهش دهد ، زیرا در خاموش است ، هنوز 2 ولت خروجی می دهد. برای روشن نشدن ترانزیستور ، باید این مقدار را به زیر 0.7 ولت کاهش دهید ، در غیر این صورت LED دائما روشن می ماند و می پزد.

مرحله 4: افزایش روشنایی

یکی دیگر از کاربردهای مفید PWM با LED این است که LED می تواند جریان بیشتری از حد معمول از آن عبور داده و آن را روشن تر کند. به طور معمول این جریان LED را از بین می برد ، اما از آنجا که LED فقط برای بخشی از زمان روشن است ، متوسط توان وارد شده توسط LED در محدوده تحمل است. حد این جریان در برگه اطلاعات تولید کننده برای LED مشخص شده است به عنوان جریان پالس جلو همچنین اغلب جزئیاتی در مورد حداقل عرض پالس و چرخه های کار وجود دارد. با استفاده از یک چراغ سفید به عنوان مثال ، مشخصات زیر به شرح زیر است: 2ln (2) RC با فرض اینکه از یک خازن 10nF استفاده می شود ، و با TON = 10ms ، و TOFF = 1ms ، محاسبات زیر را می توان انجام داد و سپس نمودار مدار را ترسیم کرد.

مرحله 5: افزایش قدرت

نیاز دیگر برای افزایش روشنایی ، افزایش جریان عبوری از LED است. این نسبتاً مستقیم است. با فرض منبع تغذیه منطقی 5 ولت به LED ، و از ورق داده ولتاژ استاندارد LED 3.6 ولت است. مقاومت حفاظتی را می توان با کم کردن ولتاژ LED از ولتاژ منبع و سپس تقسیم آن بر جریان محاسبه کرد. R = (VS - VLED) / (iMAX) R = (5 - 3.6) / 0.15R = 1.4 / 0.15R = 9.3 = 10RIt به احتمال زیاد منبع تغذیه LED نتواند جریان کافی 100 میلی آمپر را تأمین کند ، حتی اگر برای مدت بسیار کوتاهی باشد. ممکن است لازم باشد LED را از طریق ترانزیستور تغذیه کنید ، احتمالاً توسط ترانزیستور دیگری در سری کنترل می شود که می تواند جریان را نیز کنترل کند. در این مدار ، باید از ولتاژ منبع تغذیه op-amp استفاده شود ، زیرا منبع منطقی 5v نیز خواهد بود کم اهمیت. افت 0.7 ولت در هر دو ترانزیستور و 3.6 ولت در LED وجود دارد که مجموع آن 5 ولت است و چیزی برای مقاومت محافظ باقی نمی گذارد. با این حال ، برای مشعل ، می توان کنترل را روی منبع تغذیه مدار قرار داد. VR = 9 - (3.6 + 0.7) VR = 4.7vR = 4.7 / 0.15R = 31 = 33R

مرحله 6: مدار نهایی

در زیر نمودار نهایی مدار است. هنگام اجرا ، یک سوئیچ روی منبع تغذیه قرار می گیرد و پنج جفت مقاومت LED دیگر به موازات جفت موجود قرار می گیرند.

مرحله 7: آزمایش مدار

این یک نسخه LED تک مدار است. به خصوص مرتب نیست ، اما یک نمونه اولیه است و نمودار مدار را از مرحله 7 دنبال می کند. همچنین می توانید از منبع تغذیه متوجه شوید که فقط 24 میلی آمپر در حال کشیدن است ، در حالی که اگر LED به طور عادی وصل شده باشد ، 30 میلی آمپر است. از تصویر سوم حاوی دو LED ، به نظر می رسد که هر دو LED دارای روشنایی یکسانی هستند. با این حال بسیار سریع ، چراغ مستقیم LED به سرعت گرم می شود و دلیل خوبی برای PWM است.

مرحله 8: مشعل تمام شده

انتقال مدار به ورودبرد چالش برانگیز است ، به ویژه متراکم کردن نوسان ساز آرامش ، بنابراین در کیس جا می شود. اصلی ترین چیزی که باید بررسی شود این است که هیچ سیمی از یکدیگر عبور نکرده یا به اندازه کافی شل نشده اند. افزودن 5 LED دیگر ، یک سوئیچ سری با اتصال باتری و سپس قرار دادن آنها در یک کیف ساده تر است. با اتصال منبع تغذیه به اتصال باتری برای آزمایش مدار ، متوسط جریان فعلی تقریبا 85 میلی آمپر بود. این به طور قابل توجهی کوچکتر از 180 میلی آمپر (6*30 میلی آمپر) است که یک سیستم درایو مستقیم به آن نیاز دارد. من در مورد جابجایی مدار از روی نان بر روی ورود ورد به جزییات زیادی نپرداخته ام ، زیرا تمرکز من بر روی نظریه پشت این پروژه است. به طور خاص تولید آن است. با این حال ، به عنوان یک راهنمای کلی ، باید مدار را آزمایش کرده و آن را روی تخته نان کار کنید ، سپس اجزا را به ورودورود منتقل کنید ، با اجزای کوچکتر شروع کنید. اگر در لحیم کاری مهارت دارید و سریع عمل می کنید ، ممکن است بتوانید یک تراشه را با خیال راحت مستقیم روی تخته لحیم کنید ، در غیر این صورت باید از نگهدارنده تراشه استفاده کنید.