Controlador: limitador de llanterna LED
En l’anterior casolans «Llanterna recarregable: làmpada de taula"Es va considerar, incloent el canvi en la matriu de LED de la llanterna comprada. L’objectiu de la revisió era augmentar la fiabilitat de la font de llum canviant el diagrama de connexió dels LED, de manera paral·lela a combinada.
Els LED són molt més exigents en una font d’energia que altres fonts de llum. Per exemple, un excés de corrent en un 20% reduirà la seva vida útil diverses vegades.
La característica principal dels LED, que determinen la brillantor de la seva brillantor, no és la tensió, sinó el corrent. Per tal que els LEDs puguin treballar el nombre d’hores declarat amb garantia, cal un controlador que estabilitzi el corrent que circula pel circuit LED i mantingui una lluminositat constant de la llum durant molt de temps.
En els diodes que emeten llum de baix consum, és possible utilitzar-los sense conductor, però en aquest cas tenen un paper el que els resistents limitants. Aquesta connexió es va utilitzar en el producte casolà anterior. Aquesta solució senzilla protegeix els LED de sobrepassar el corrent admissible, dins dels límits de l’alimentació nominal, però no hi ha estabilització.
En aquest article, considerem l’oportunitat de millorar el disseny anterior i millorar les propietats operatives d’una llanterna alimentada per una bateria externa.
Per estabilitzar el corrent mitjançant els LED, afegim un controlador lineal senzill al disseny de la làmpada: un estabilitzador de corrent amb retroalimentació. Aquí, el corrent és el paràmetre principal i la tensió d’alimentació del conjunt LED pot variar automàticament dins de certs límits. El controlador proporciona estabilització del corrent de sortida amb una tensió d’entrada inestable o fluctuacions de tensió en el sistema i el corrent s’ajusta sense problemes sense crear interferències d’alta freqüència inherents als estabilitzadors d’impulsos. El sistema d'aquest controlador és extremadament senzill de fabricar i configurar, però és inferior una eficiència (prop del 80%).
Per excloure una descàrrega crítica de la font d’energia (per sota de 12 V), que és especialment perillosa per a les bateries de liti, també introduïm la indicació del límit de descàrrega o desconnexió de la bateria a baixa tensió en el circuit.
Conductor de fabricació
1. Per resoldre aquestes propostes, produirem el següent circuit d’alimentació per a la matriu LED.
El corrent d’alimentació de la matriu LED passa a través del transistor regulador VT2 i la resistència limitant R5. El corrent a través del transistor de control VT1 s’estableix mitjançant la selecció de la resistència R4 i pot variar en funció del canvi de la caiguda de tensió a través de la resistència R5, també utilitzada com a resistència de retroalimentació actual. Quan el corrent al circuit augmenta, els LED, VT2, R5, per qualsevol motiu, augmenten la caiguda de voltatge a R5. L’obertura corresponent de tensió sobre la base del transistor VT1 l’obre, reduint així la tensió sobre la base de VT2. I això cobreix el transistor VT2, reduint i estabilitzant aquest corrent a través dels LED. Amb una disminució del corrent als LED i VT2, els processos continuen en ordre invers. Així, a causa de la retroalimentació, quan la tensió a la font d’alimentació canvia (de 17 a 12 volts) o possibles canvis en els paràmetres del circuit (temperatura, fallada del LED), el corrent a través dels LED és constant durant tot el període de descàrrega de la bateria.
Al detector de tensió, s’uneix un xip especial DA1, un dispositiu per al control de tensió. El microcircuit funciona de la manera següent. A tensió nominal, el xip DA1 està tancat i està en espera. Quan la tensió disminueix en el terminal 1 connectat al circuit controlat (en aquest cas, la font d’energia) a un determinat valor, el terminal 3 (dins del microcircuit) està connectat al terminal 2 connectat a un cable comú.
El diagrama anterior té diverses opcions de commutació.
Opció 1 Si connectem el LED indicador (LED1 - R3) connectat al fil positiu al terminal 3 (punt A) (vegeu l’esquema del circuit), obtindrem una indicació de la descàrrega màxima de la bateria. Quan la tensió d’alimentació baixa fins a un determinat valor (en el nostre cas 12 V), el LED1 s’encendrà, cosa que indica la necessitat d’una càrrega de bateria.
Opció 2 Si es connecta el punt A al punt B, llavors quan s’aconsegueixi una baixa tensió (12 V) a la bateria, desconnectarem automàticament la matriu LED de l’alimentació. El detector de tensió, xip DA1, quan s’arriba a la tensió de control, connecta la base del transistor VT2 amb un cable comú i tanca el transistor desconnectant la matriu LED. Quan es torna a encendre la llanterna a baixa tensió (menys de 12 V), els LED de la matriu s’encenen un parell de segons (a causa de la càrrega / descàrrega C1) i s’apaguen de nou, la senyalització de la bateria és baixa.
Opció 3Quan es combinen les opcions 2 i 3, quan la matriu de LED està apagada, el LED1 s’encendrà.
Els avantatges principals dels circuits del detector de tensió són la simplicitat de la connexió del circuit (gairebé no calen peces addicionals de subjecció) i el consum d’energia extremadament baix (amperis de microamplificacions) en estat de espera (en mode d’espera).
2. Muntem el circuit del conductor a la placa de circuit.
Realitzem la instal·lació de VT1, VT2, R4. Connectem, com a càrrega, la matriu LED, considerada al principi de l’article. Inclouem un mil·límetre al circuit d’alimentació dels LED. Per tal de comprovar i ajustar el circuit a una tensió estable i específica, el connectem a una font d’alimentació regulable. Seleccionem la resistència de la resistència R5, que permet estabilitzar el corrent a través dels LED en tota la gamma de l’ajust previst (de 12 a 17 V). Per augmentar l'eficàcia, es va instal·lar inicialment una resistència R5 amb un valor nominal de 3,9 ohms (vegeu foto), però estabilitzar el corrent a tota la gamma (amb les peces realment instal·lades) requeria un valor nominal de 20 ohms, ja que no hi havia prou tensió per ajustar VT1 de per a un consum de corrent baix de la matriu de LED.
El transistor VT1 és desitjable triar amb un coeficient de transmissió de corrent base gran. El transistor VT2 ha de proporcionar un corrent de col·lector acceptable que superi la corrent de la matriu LED i la tensió de funcionament.
3. Afegiu el circuit indicador - limitador del limitador a la placa de circuit. Els microcircuits del detector de tensió estan disponibles per a diversos valors de control de tensió. En el nostre cas, a causa de la manca de microcircuits de 12 V, vaig utilitzar el disponible a 4,5 V (sovint es troba en electrodomèstics usats - televisors, gravadors de vídeo). Per això, per controlar la tensió de 12 V, afegim al circuit un divisor de tensió per a la resistència constant R1 i la variable R2, necessària per ajustar el valor desitjat. En el nostre cas, ajustant R2, aconseguim una tensió de 4,5 V al pin 1 de DA1 a una tensió de 12,1 ... 12,3 V al bus de potència. De la mateixa manera, quan seleccioneu un divisor de tensió, podeu utilitzar altres microcircuits similars: detectors de tensió, diverses empreses, noms i tensions de control.
Inicialment, comprovem i configurem que el circuit funcioni segons l’indicador LED. A continuació, comprovem el funcionament del circuit connectant els punts A i B per apagar la matriu LED. Ens aturem a l’opció seleccionada (1, 2, 3).
4. Preparem el blanc per a la taula de treball retallant la mida desitjada d’un típic tauler universal.
5. Realitzem el cablejat del circuit depurat a la taula de treball.
6. Connectem la matriu LED a la placa de treball i comprovem el funcionament del conjunt del controlador - limitador, en tot l’interior de l’ajust previst (de 12 a 17 V), connectant el conductor a una font d’alimentació regulable. Amb resultats positius, comprovem el funcionament del controlador connectat a la bateria i com a part de la làmpada de la bateria. La configuració addicional no sol ser necessària.
