Đèn LED điều chỉnh độ rộng xung: 8 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:37

Điều chế độ rộng xung (PWM) có thể được sử dụng để thay đổi công suất, tốc độ hoặc độ sáng của nhiều thiết bị. Với đèn LED, PWM có thể được sử dụng để làm mờ chúng hoặc làm cho chúng sáng hơn. Tôi sẽ sử dụng chúng để làm một ngọn đuốc cầm tay nhỏ. Một đèn LED có thể được làm mờ bằng cách bật và tắt nhanh, vài lần một giây. Bằng cách thay đổi tỷ lệ không gian đánh dấu, độ sáng sẽ thay đổi. Một cách triển khai đơn giản của hệ thống PWM sẽ là một đồng hồ cung cấp đèn LED và điện trở bảo vệ xuống đất. Đồng hồ lý tưởng nên dao động ở tần số 50Hz để đảm bảo rằng bạn sẽ không nhìn thấy sự dao động. Để kiểm tra điều này, bạn có thể sử dụng bộ tạo tín hiệu để cung cấp sóng vuông, như bên dưới hoặc tạo một mạch để làm điều đó cho bạn.

Bước 1: Bộ dao động thư giãn

Mạch này sẽ tạo ra một sóng vuông với chu kỳ nhiệm vụ là 50%. Hai điện trở 10K được kết nối với đầu vào + của op-amp cung cấp điện áp tham chiếu và R1 và C1, được kết nối với đầu vào, tạo ra một hằng số thời gian điều khiển tần số, f = 1 / {2ln (3) RC}. Tụ C1 tích điện và phóng điện qua điện trở R1, và thời gian để chu kỳ này xảy ra là chu kỳ của dạng sóng.

Bước 2: Bộ dao động thư giãn

Bằng cách xác định tần số ở bước 1, R1 có thể được thay thế bằng một chiết áp, RP, có giá trị 2R1 và hai điốt. Sự thay đổi này sẽ cho phép chu kỳ nhiệm vụ thay đổi, trong khi vẫn duy trì tần số không đổi. Đối với mục đích của PWM chung của đèn LED, không cần độ chính xác tuyệt đối với tần số. Nếu có yêu cầu về độ chính xác, thì chiết áp được chọn phải gần bằng, nhưng không quá 2R1 và điện trở bù bằng R1-RP / 2. Một giải pháp thay thế là sử dụng hai điện trở mắc nối tiếp với hai điốt, để đưa ra một chu kỳ nhiệm vụ cố định và được xác định trước.

Bước 3: Đầu ra bộ dao động thư giãn

Tín hiệu đồng hồ có thể được kết nối trực tiếp với một đèn LED duy nhất, nhưng điều này sẽ không cho phép đèn LED được điều khiển bởi nguồn logic bên ngoài. Thay vào đó, có thể dễ dàng hơn để đưa đầu ra này vào đế của bóng bán dẫn, sau đó sử dụng bóng bán dẫn để bật và tắt đèn LED. nó ở trạng thái tắt, nó vẫn sẽ xuất ra 2v. Điều này cần được giảm xuống dưới 0,7v để không bật bóng bán dẫn, nếu không đèn LED sẽ vẫn sáng liên tục và nấu.

Bước 4: Tăng độ sáng

Ứng dụng hữu ích khác của PWM với đèn LED là đèn LED có thể có dòng điện lớn hơn bình thường đi qua nó làm cho nó sáng hơn. Thông thường, dòng điện này sẽ phá hủy đèn LED, nhưng vì đèn LED chỉ sáng trong một phần thời gian, nên công suất trung bình đặt qua đèn LED nằm trong phạm vi dung sai. là dòng xung thuận. Cũng thường có các chi tiết liên quan đến độ rộng xung tối thiểu và chu kỳ nhiệm vụ. Sử dụng đèn LED màu trắng làm ví dụ, các thông số kỹ thuật sau được đưa ra như: Dòng chuyển tiếp = 30m Dòng điện chuyển tiếp = 150m Độ rộng dòng điện = <10ms Chu kỳ làm việc = <1: 10 Sử dụng thông tin về độ rộng xung và chu kỳ nhiệm vụ, bộ dao động thư giãn có thể được tính toán lại với T = 2ln (2) RC Giả sử sử dụng một tụ điện 10nF và muốn TON = 10ms và TOFF = 1ms, có thể thực hiện các phép tính sau, sau đó vẽ sơ đồ mạch.

Bước 5: Tăng sức mạnh

Yêu cầu khác để tăng độ sáng là tăng cường độ dòng điện chạy qua đèn LED. Điều này là tương đối thẳng về phía trước. Giả sử nguồn cung cấp logic 5v cho đèn LED và từ bảng dữ liệu, điện áp tiêu chuẩn của đèn LED là 3,6v. Điện trở bảo vệ có thể được tính bằng cách lấy điện áp nguồn trừ đi điện áp LED rồi chia cho dòng điện. R = (VS - VLED) / (iMAX) R = (5 - 3,6) / 0,15R = 1,4 / 0,15R = 9.3 = 10RIt tuy nhiên có khả năng là nguồn cung cấp LED có thể không cung cấp đủ dòng điện 100mA, ngay cả khi nó trong một thời gian rất ngắn. Có thể cần cấp nguồn cho đèn LED thông qua bóng bán dẫn, có thể được điều khiển bởi bóng bán dẫn khác mắc nối tiếp cũng có khả năng mang dòng điện. Trong mạch này, nên sử dụng điện áp cung cấp của op-amp, vì nguồn cung cấp logic 5v cũng sẽ nhỏ. Có sự sụt giảm 0,7v trên cả hai bóng bán dẫn và 3,6v trên đèn LED, tổng cộng là 5v và không để lại gì cho điện trở bảo vệ. Tuy nhiên, đối với mỏ hàn, bộ điều khiển có thể được đặt qua nguồn cung cấp cho mạch. VR = 9 - (3,6 + 0,7) VR = 4,7vR = 4,7 / 0,15R = 31 = 33R

Bước 6: Mạch cuối cùng

Dưới đây là sơ đồ mạch cuối cùng. Khi được triển khai, một công tắc sẽ được đặt vào nguồn điện và năm cặp LED-điện trở khác sẽ được đặt song song với cặp hiện có.

Bước 7: Kiểm tra mạch

Đây là một phiên bản LED đơn của mạch. Không đặc biệt gọn gàng, nhưng nó là một nguyên mẫu, và theo sơ đồ mạch từ bước 7. Bạn cũng có thể thấy từ nguồn điện chỉ có 24mA đang được vẽ, so với 30mA nếu đèn LED được kết nối bình thường. Từ hình ảnh thứ ba chứa hai đèn LED, có vẻ như cả hai đèn LED có cùng độ sáng. Tuy nhiên, rất nhanh chóng, đèn LED điều khiển trực tiếp trở nên ấm nhanh chóng là lý do chính đáng cho PWM.

Bước 8: Hoàn thành ngọn đuốc

Việc chuyển mạch sang veroboard là một thách thức, đặc biệt là việc làm cô đọng bộ dao động thư giãn để nó sẽ phù hợp với vỏ máy. Điều chính cần kiểm tra là không có dây nào bị bắt chéo hoặc đủ lỏng để bắt chéo. Thêm 5 đèn LED khác, một công tắc nối tiếp với một đầu nối pin và sau đó đặt chúng vào một trường hợp dễ dàng hơn. Kết nối nguồn điện với đầu nối pin để kiểm tra mạch, dòng điện trung bình đọc được xấp xỉ 85mA. Con số này nhỏ hơn đáng kể so với 180mA (6 * 30mA) mà một hệ thống truyền động trực tiếp yêu cầu. đặc biệt là sản xuất. Tuy nhiên, theo hướng dẫn chung, bạn nên kiểm tra mạch và làm cho nó hoạt động trên breadboard, sau đó chuyển các thành phần vào veroboard, bắt đầu với các thành phần nhỏ hơn. Nếu bạn có khả năng hàn và nhanh chóng, bạn có thể hàn một cách an toàn chip trực tiếp lên bo mạch, nếu không, bạn nên sử dụng giá đỡ chip.