Svaki radio amater je upoznat s mikro krugom NE555 (analogno KR1006). Njegova svestranost omogućuje vam da dizajnirate široku paletu proizvoda kućne izrade: od jednostavnog pulsnog jednog vibratora s dva elementa u pojasu do višekomponentnog modulatora. Ovaj članak će raspravljati o krugu za uključivanje mjerača vremena u načinu pravokutnog generatora impulsa s podešavanjem širine impulsa.
S razvojem LED dioda velike snage, NE555 je ponovno ušao u arenu kao dimmer, podsjećajući na njegove neporecive prednosti. Uređaji koji se temelje na njemu ne zahtijevaju duboko poznavanje elektronike, brzo se sastavljaju i rade pouzdano.
Poznato je da se svjetlinom LED-a može upravljati na dva načina: analognim i pulsnim. Prva metoda uključuje promjenu vrijednosti amplitude istosmjerne struje kroz LED. Ova metoda ima jedan značajan nedostatak - nisku učinkovitost. Druga metoda uključuje promjenu širine impulsa (faktor rada) struje s frekvencijom od 200 Hz do nekoliko kiloherca. Na takvim frekvencijama, treperenje LED dioda je nevidljivo ljudskom oku. Krug PWM regulatora sa snažnim izlaznim tranzistorom prikazan je na slici. Može raditi od 4,5 do 18 V, što ukazuje na mogućnost upravljanja svjetlinom jedne snažne LED diode i cijele LED trake. Raspon podešavanja svjetline kreće se od 5 do 95%. Uređaj je modificirana verzija pravokutnog generatora impulsa. Frekvencija ovih impulsa ovisi o kapacitetu C1 i otporima R1, R2 i određena je formulom: f=1/(ln2*(R1+2*R2)*C1), Hz
Princip rada elektronske kontrole svjetline je sljedeći. U trenutku dovođenja napona napajanja, kondenzator se počinje puniti kroz krug: +Unapajanje – R2 – VD1 –R1 –C1 – -Unapajanje. Čim napon na njemu dosegne razinu od 2/3U, interni vremenski tranzistor će se otvoriti i započet će proces pražnjenja. Pražnjenje počinje od gornje ploče C1 i dalje duž kruga: R1 – VD2 –7 IC pin – -U napajanje. Nakon što dosegne oznaku 1/3U, tranzistor snage timera će se zatvoriti i C1 će ponovno početi dobivati kapacitet. Zatim se proces ciklički ponavlja, stvarajući pravokutne impulse na pinu 3.
Promjena otpora otpornika za podešavanje dovodi do smanjenja (povećanja) vremena impulsa na izlazu timera (pin 3), a kao rezultat toga, prosječna vrijednost izlaznog signala se smanjuje (povećava). Generirani slijed impulsa dovodi se kroz otpornik R3 za ograničavanje struje na vrata VT1, koji je povezan prema krugu sa zajedničkim izvorom. Opterećenje u obliku LED trake ili sekvencijalno povezanih LED dioda velike snage spojeno je na otvoreni odvodni krug VT1.
U ovom slučaju instaliran je snažan MOSFET tranzistor s maksimalnom strujom odvoda od 13A. To vam omogućuje kontrolu sjaja LED trake duge nekoliko metara. Ali tranzistor može zahtijevati hladnjak.
Kondenzator za blokiranje C2 eliminira utjecaj smetnji koje se mogu pojaviti u strujnom krugu kada se tajmer uključi. Vrijednost njegovog kapaciteta može biti bilo koja u rasponu od 0,01-0,1 µF.
Jednostrana tiskana pločica je dimenzija 22x24 mm. Kao što vidite na slici, na njemu nema ničeg suvišnog što bi moglo izazvati pitanja.
Nakon montaže, krug PWM dimmera ne zahtijeva podešavanje, a tiskanu ploču lako je napraviti vlastitim rukama. Ploča, uz otpornik za podešavanje, koristi SMD elemente.
Tranzistor VT1 mora se odabrati ovisno o snazi opterećenja. Na primjer, za promjenu svjetline LED-a od jednog vata bit će dovoljan bipolarni tranzistor s maksimalnom dopuštenom strujom kolektora od 500 mA.
Svjetlina LED trake mora se kontrolirati iz izvora napona +12 V i odgovarati naponu napajanja. U idealnom slučaju, regulator bi se trebao napajati stabiliziranim napajanjem posebno dizajniranim za traku.
Opterećenje u obliku pojedinačnih LED dioda velike snage napaja se drugačije. U ovom slučaju, izvor napajanja dimmera je strujni stabilizator (također se naziva LED drajver). Njegova nazivna izlazna struja mora odgovarati struji serijski spojenih LED dioda.
Pročitajte također
Predstavljam vam jednostavan krug LED svjetiljke s PWM kontrolom svjetline. Stvaranje ovog dizajna inspirirano je potrebom za podešavanjem svjetline na kineskom prednjem svjetlu. Budući da LED diode nisu kontrolirane naponom, već strujom, bilo je nemoguće jednostavno spojiti varijabilni otpornik na prekid vodova, pa je izbor pao na PWM. Nije mi se svidjela opcija PWM regulatora na integriranom timeru i odlučio sam koristiti CMOS logiku. Krug se temelji na najjednostavnijem PWM generatoru na mikro krugu K561LE5. Ne razlikuje se puno od konvencionalnog generatora, samo dvije diode i promjenjivi otpornik. Ova tri elementa određuju radni ciklus impulsa. Kao pojačalo snage koristio sam emiterski pratilac na tranzistoru KT315. Dovoljno je uspješno, jer radi u pulsnom načinu (u mom slučaju korištene su LED diode male snage; kada koristite moćne, morate uzeti snažniji tranzistor, na primjer onaj s efektom polja).
Evo dijagrama mog regulatora:
Tiskana pločica razvijena je za SMD komponente (osim za mikrokrug, tranzistor i promjenjivi otpornik). Ovdje je crtež strujne ploče regulatora:
Što se tiče detalja, oni nisu kritični u odabiru: može se koristiti bilo koji tranzistor, n-p-n strukture (osim niskofrekventnih), diode - bilo koji silikonski SMD, kondenzator u paketu 0805, otpornik također u 0805. Da biste uštedjeli prostor, mikro krug se može uzeti u SMD verziji, ali tada ćete morati ponoviti tiskanu ploču.
| Oznaka | Tip | Vjeroispovijest | Količina | Bilješka | Dućan | Moja bilježnica |
|---|---|---|---|---|---|---|
| U1 | Ventil | CD4001B | 1 | K561LE5 | U bilježnicu | |
| T1 | Bipolarni tranzistor | KT315A | 1 | U bilježnicu | ||
| D1-D2 | Ispravljačka dioda | 1N4148 | 2 | 1N4007 | U bilježnicu | |
| C1 | Kondenzator | 100 nF | 1 | U bilježnicu | ||
| R1 | Promjenjivi otpornik | 1 kOhm | 1 | U bilježnicu | ||
| R2 | Otpornik | 1 kOhm | 1 | U bilježnicu | ||
| LED-LED4 | Dioda koja emitira svjetlo | 30 mA | 4 | Odaberite količinu koja vam je potrebna |
Članak “Kontrola svjetline svjetiljke”, objavljen u Radio, br. 7, 1986., govori o elektroničkom uređaju za kontrolu svjetline svjetiljke. Danas, autor ovog članka nudi poboljšanu verziju uređaja, koja omogućuje svjetiljci dodatnu funkciju svjetlosnog svjetionika.
Možete, naravno, podesiti svjetlinu svjetiljke s promjenjivim otpornikom spojenim u seriju s njom. Ali, nažalost, značajna snaga se beskorisno gubi na otporniku i učinkovitost takvog regulatora bit će niska. Regulator ključa je ekonomičniji, princip njegovog rada temelji se na činjenici da je opterećenje spojeno na izvor napajanja (baterija) ne stalno, već povremeno - u vremenskim razdobljima koja se mogu glatko mijenjati. Kao rezultat toga, promijenit će se prosječna struja kroz žarulju sa žarnom niti, a time i njezina svjetlina.
Predloženi regulator (slika 1), poput gore spomenutog, ugrađen je u tijelo svjetiljke i omogućuje ne samo podešavanje svjetline žarulje sa žarnom niti od maksimalnog do slabog sjaja. Uz njegovu pomoć možete lako pretvoriti lampu u svjetlosni svjetionik.
Osnova takvog regulatora je integralni mjerač vremena DD1. Sadrži generator impulsa. Njihova frekvencija ponavljanja (od 200 do 400 Hz) i radni ciklus mogu se mijenjati. Tranzistor VT1 djeluje kao elektronički ključ - njegovim radom upravlja generator. Princip rada regulatora ilustriran je oscilogramima prikazanim na sl. 2.
U načinu upravljanja svjetlinom, kontakti prekidača SA1, u kombinaciji s promjenjivim otpornikom R3, zatvoreni su. Pomicanjem klizača otpornika mijenja se trajanje punjenja i pražnjenja kondenzatora C1, a punjenje se vrši kroz diodu VD2, a pražnjenje kroz VD3. Otpornici R1 i R2 relativno visokog otpora nemaju praktički nikakvog utjecaja na rad generatora.
U jednom od krajnjih položaja klizača otpornika, na izlazu generatora (pin 4) formiraju se kratki naponski impulsi, otvarajući tranzistorsku sklopku (slika 2, a). U ovom slučaju, svjetiljka je kratko vrijeme spojena na bateriju, svjetlina njenog sjaja je minimalna.
U srednjem položaju klizača otpornika trajanje vremena dok je žarulja spojena na bateriju jednako je trajanju pauze (slika 2b). Kao rezultat, svjetiljka oslobađa snagu jednaku približno polovici maksimuma, tj. lampa će gorjeti punim intenzitetom.
U drugom krajnjem položaju motora, većinu vremena lampa ostaje spojena na akumulator i gasi se samo na kratko (slika 2, c). Stoga će svjetiljka svijetliti gotovo maksimalnom svjetlinom.
Kada je tranzistorska sklopka otvorena, pad napona je približno 0,2 V, što ukazuje na prilično visoku učinkovitost takvog regulatora.
U načinu rada svjetlosnog svjetla, kontakti prekidača SA1 su otvoreni, a kondenzator C1 se puni uglavnom kroz otpornik R2 i diodu VD1, a prazni kroz otpornik R1. U ovom načinu rada lampa je spojena na bateriju nekoliko desetinki sekunde u intervalima od nekoliko sekundi.
Prekidač SA2 je vlastiti prekidač svjetiljke, kondenzator C2 djeluje kao međuspremnik za pohranu energije, olakšavajući rad baterije GB1.
Ispitivanja regulatora su pokazala da radi normalno kada se napon napajanja smanji na 2,2...2,1 V, pa se može koristiti u baterijskim svjetiljkama i s baterijama od dva galvanska članka. Za tranzistor naveden na dijagramu, žarulja sa žarnom niti može imati struju do 400 mA.
Uređaj može koristiti tajmer KR1006VI1, diode KD103A, KD103B, KD104A, KD522B, kao i tranzistor posebno dizajniran za rad u sklopnim ili impulsnim krugovima - s naponom kolektor-emiter u načinu zasićenja od 0,2 ... 0,3 V, maksimalna struja kolektora nije manja od struje koju troši žarulja sa žarnom niti, a koeficijent prijenosa struje nije manji od 40. Za žarulju sa žarnom niti sa strujom do 300 mA, osim onih navedenih u dijagramu, tranzistori KT630A - Prikladni su KT630E, KT815A - KT815G, KT817A - KT817G. Preporučljivo je koristiti oksidne kondenzatore male veličine, na primjer serije K52, K53, K50 - 16, promjenjivi otpornik - SPZ - 3 s prekidačem, konstantni - MLT, C2 - 33. Otpornik R3 također se može koristiti s nekoliko puta veću vrijednost, npr. 10, 22, 33, 47 kOhm, ali u tom slučaju će biti potrebno proporcionalno smanjiti kapacitet kondenzatora C1 tako da frekvencija generatora ostane praktički ista.
Strukturno, regulator je lakše ugraditi u svjetiljku s takozvanim "kvadratnim" tijelom, dizajniranim za korištenje baterija 3336, "Rubin" i njihovih inozemnih analoga, kao iu "okrugloj" svjetiljki sa sklopivim plastičnim polovicama. kućište. U ovom slučaju, otpornik R3 se prvo montira na kućište, a zatim se postavljaju preostali dijelovi. Štoviše, u bilo kojoj izvedbi prikladnije ih je instalirati metodom zglobne montaže: diode i otpornici R1, R2 mogu se zalemiti na priključke otpornika R3 i prekidača SA1. Nakon ugradnje i pregleda, dijelove je potrebno učvrstiti i izolirati, na primjer, epoksidnim ljepilom.
Ako način rada svjetionika nije potreban, regulator se može pojednostaviti uklanjanjem elemenata R1, R2, VD1 i korištenjem otpornika R3 bez sklopke SA1.
Postavljanje uređaja svodi se na odabir otpornika R1, R2, R5. U načinu rada svjetionika, odabirom otpornika R1 postavlja se trajanje pauze između bljeskova, a otpornik R2 - trajanje bljeska. Vrijednost otpornika R5 ovisi o vrsti i parametrima tranzistora, kao io naponu izvora napajanja. Da biste ga odabrali, morate primijeniti napon napajanja približno dva puta manji od maksimalnog ili minimalnog na kojem regulator radi stabilno. Nakon toga, otpornik R3 se postavlja na položaj maksimalne svjetline i voltmetar se spaja na kolektorske i emiterske terminale tranzistora. Između baze tranzistora i pina 4 mikro kruga privremeno je instaliran lanac serijski spojenog konstantnog otpornika otpora od 30 Ohma i izmjeničnog otpornika od 2,2 kOhma. Promjenom otpora promjenjivog otpornika od maksimalnog do najmanjeg, kontrolira se napon na kolektoru tranzistora. Obratite pažnju na položaj klizača pri kojem daljnje smanjenje otpora otpornika ne dovodi do primjetnog pada napona na kolektoru. Nakon toga mjeri se rezultirajući ukupni otpor lanca i postavlja se konstantni otpornik iste vrijednosti.
Da bi regulator radio sa snažnim žaruljama sa žarnom niti koje troše struju od 1 A ili više s naponom napajanja do 10 ... 15 V, dovoljno je koristiti snažan kompozitni tranzistor s koeficijentom prijenosa struje od nekoliko stotina kao VT1 (od malih prikladni su KT829A - KT829G KT973A, KT973B). Potrebno je samo da napon napajanja ne prelazi maksimalni dopušteni za mikrokrug. Naravno, morat ćete koristiti oksidne kondenzatore s odgovarajućim nazivnim naponom.
Dijagram takvog regulatora prikazan je na sl. 80, a. Na elementima DD1.1, DD1.2 sastavljen je pravokutni generator impulsa s frekvencijom ponavljanja od 100 ... 200 Hz. Otpornik R1 regulira radni ciklus impulsa od približno 1,05 do 20. Generatorski impulsi se dovode do stupnja za usklađivanje sastavljenog na elementima DD1.3, DD1.4, a od njegovog izlaza do elektroničke sklopke VT1, u kolektorskom krugu na kojoj je uključena ELI žarulja sa žarnom niti.
Elektronički regulator uključuje se sklopkom SA1 u kombinaciji s otpornikom R1. Pomoću prekidača SA2 same svjetiljke možete napajati napon iz baterije GB1 izravno na žarulju sa žarnom niti, zaobilazeći regulator.
Ploča regulatora (Sl. 81) pričvršćena je na bočnu stijenku svjetiljke pored reflektora. U stražnjoj stijenci svjetiljke izrezana je pravokutna rupa za ručku promjenjivog otpornika. Kondenzator G2 postavlja se u bilo koji slobodni prostor, po mogućnosti bliže tiskanoj pločici.
Riža. 80. Dijagram kontrole svjetline svjetiljke (a) i verzija njenog izlaznog stupnja (b)
Regulator je dizajniran da radi zajedno sa žaruljom sa žarnom niti koja troši struju ne veću od 160 mA. Za žarulju koja troši struju do 400 mA, sklopka elektroničkog regulatora dopunjena je drugim tranzistorom, kao što je prikazano na sl. 80.6.
Dijagram druge verzije kontrole svjetline svjetiljke ( krug dodirne lampe) prikazan je na sl. 82. U njemu funkciju regulacijskog elementa obavlja dvokontaktni senzorski element, koji se nalazi na tijelu svjetiljke. Generator je sastavljen na elementima DD1.1, DD1.2, proizvodeći kvadratne oscilacije s radnim ciklusom od približno 1,05, što znači da će gotovo stalno izlaz elementa DD1.2 imati visoku razinu napona, i to samo u vrlo kratkim razdobljima vremena niske razine napona. Ovi se impulsi šalju kroz kondenzator C2 na senzorski element El, E2 i na ulaz elementa DD1.3. Ako je otpor između kontakata senzorskog elementa visok, tada će na ulazu elementa DD1.3 biti impulsi slični izlazu generatora.
Riža. 81. Tiskana pločica (a) i smještaj elemenata prigušivača svjetiljke (b)
Riža. 82. Shema dodirne kontrole svjetline svjetiljke
Riža. 83. Izvedba sklopne ploče (b) i senzorskog elementa
Stoga će većinu vremena izlaz elementa DD1.3 imati nisku razinu napona, tj. tranzistori su većinu vremena zatvoreni i ELI žarulja sa žarnom niti ne svijetli. Ako sada dodirnete senzorski element, otpor između njegovih kontakata će se smanjiti i kondenzator C 2 će se početi puniti kroz ovaj otpor. Što je taj otpor manji, to se punjenje brže provodi i što je duži vremenski interval na ulazu elementa DDil.3 napon će biti nizak, a na njegovom izlazu, naprotiv, visok, tj. što su duži tranzistori VT1, VT2 će biti otvoren, što znači veću svjetlinu žarulje sa žarnom niti. Pritiskom na kontakte senzorskog elementa prstom možete promijeniti otpor između njih, tj. prilagoditi svjetlinu svjetiljke svjetiljke.
Literatura: I. A. Nechaev, Mass Radio Library (MRB), Issue 1172, 1992.
Shema:
Za razliku od LED svjetiljke s podesivom svjetlinom, gdje je donja granica napona napajanja 1,9...2 V, napajanje mikro kruga generatora s podesivim radnim ciklusom (K561LE5 ili 564LE5), koji upravlja elektroničkim ključem, u predloženom uređaj (slika 1) izvodi se iz pojačanog pretvarača napona, koji omogućuje napajanje svjetiljke iz jednog galvanskog elementa od 1,5 V. Pretvarač je izrađen pomoću tranzistora VT1, VT2 prema krugu transformatorskog autooscilatora s pozitivnom povratnom spregom struje.
Krug generatora s podesivim radnim ciklusom na gore spomenutom K561LE5 čipu malo je modificiran kako bi se poboljšala linearnost regulacije struje. Minimalna potrošnja struje svjetiljke sa šest paralelno spojenih super-sjajnih bijelih LED L-53MWC tvrtke Kingbright je 2...3 mA. Ovisnost potrošnje struje o broju LED dioda izravno je proporcionalna.
Način rada "Beacon", kada LED diode jako bljeskaju na niskoj frekvenciji i zatim se ugase, provodi se postavljanjem kontrole svjetline na maksimum i ponovnim uključivanjem svjetiljke. Željenu frekvenciju svjetlosnih bljeskova možemo dobiti izborom kondenzatora SZ.
Budući da je nominalni napon napajanja 1,5 V, a ne 3 V, uređaj koristi ne samo super-sjajne LED diode, već i druge LED diode, ovisno o namjeni svjetiljke. Oni koji dobro svijetle na naponu od 1,5 V, na primjer, AL307AM, AL307BM (crveno svjetlo), za razliku od AL307VM, AL307GM LED (zeleno svjetlo), moraju se uključiti u seriji, 2 komada odjednom. Performanse svjetiljke održavaju se kada se napon smanji na 1,1 V, iako je svjetlina znatno smanjena.
Kao elektronička sklopka koristi se tranzistor s efektom polja s izoliranim vratima KP501A (KR1014KT1V). Prema upravljačkom krugu, dobro se slaže s mikro krugom K561LE5. Tranzistor KP501A ima sljedeće granične parametre:
napon odvod-izvor - 240 V;
napon gate-source - 20 V;
struja odvoda - 0,18 A;
snaga - 0,5 W.
Paralelni spoj tranzistora je prihvatljiv, po mogućnosti iz iste serije.Moguća zamjena - KP504 s bilo kojim slovnim indeksom. Za IRF540 tranzistore s efektom polja, napon napajanja DD1 čipa koji stvara pretvarač mora se povećati na 10 V.
U svjetiljki sa šest L-53MWC LED dioda spojenih paralelno, potrošnja struje je približno 120 mA; kada je drugi tranzistor spojen paralelno s VT3, to je 140 mA.
Transformator T1 je namotan na 2000NM K10x6x4.5 feritnom prstenu. Namoti su namotani u dvije žice, a kraj prvog polunamota spojen je s početkom drugog polunamota. Primarni namot sadrži 2x10 zavoja, sekundarni namot sadrži 2x20 zavoja. Promjer žice - 0,37 mm, marka - PEV-2. Induktor je namotan na istom magnetskom krugu bez razmaka s istom žicom u jednom sloju, broj zavoja je 38. Induktivitet induktora je 860 μH. Prije namatanja treba otupiti oštre rubove feritnih prstenova, a namote dodatno izolirati tankom trakom. Ne biste trebali koristiti prigušnicu s otvorenom magnetskom žicom - potrošnja struje će se povećati. Preporučljivo je instalirati tipku SB1 s bravom; ostali dijelovi su isti kao u, nema razlika.
Tijekom podešavanja, ako se pretvarač ne pokrene, trebali biste zamijeniti krajnje priključke primarnog ili sekundarnog namota transformatora T1. Dopušteni napon baza-emiter tranzistora VT1, VT2 mora biti veći od izlaznog napona pretvarača. U našem slučaju prikladna je većina niskofrekventnih tranzistora male snage pnp struktura. Za stabilizaciju struje napajanja mikro kruga DD1, kada je DD1 K176LE5 ili 164LE5, možete instalirati stabilizator struje u krug napajanja mikro kruga (prikazano na slici 1 s križem). Stabilizator struje može se izraditi prema dijagramu na Sl. 2, i na tranzistoru s efektom polja KP103E1 s p-kanalom i niskim naponom prekida. Na sl. 2.6 prikazuje sličnu opciju s n-kanalnim tranzistorom KP364V s efektom polja. Sa stabilizatorom struje opterećenja, pretvarač napona ne prelazi u niskofrekventni samooscilirajući način - "Mayak". Način rada "Beacon" također se može eliminirati smanjenjem vrijednosti otpornika R1 na 10 kOhm, što će malo povećati minimalnu potrošnju struje.
Čip K561LE5 (uvezeni analog CD4001B) može se zamijeniti s K561LA7 (CD4011B). Nije razvijena tiskana ploča.
KNJIŽEVNOST
1. Nechaev I. LED svjetiljka s podesivom svjetlinom. - Radio, 2005., broj 2, str. 51. 52.
2. Kavyev A. Pulsno napajanje s akustičnom sklopkom za multimetar. - Radio, 2005., broj 6, str. 23.
