Torch LED Termodulasi Lebar Pulsa: 8 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:59

Modulasi lebar pulsa (PWM) dapat digunakan untuk memvariasikan daya, kecepatan, atau kecerahan banyak perangkat. Dengan LED, PWM dapat digunakan untuk meredupkannya, atau membuatnya lebih terang. Saya akan menggunakannya untuk membuat obor tangan kecil. Sebuah LED dapat diredupkan dengan menyalakan dan mematikannya dengan cepat, beberapa kali dalam satu detik. Dengan memvariasikan rasio ruang tanda, kecerahannya bervariasi. Implementasi sederhana dari sistem PWM adalah jam yang memberi makan LED dan resistor pelindung ke ground. Jam idealnya harus berosilasi pada frekuensi 50Hz untuk memastikan bahwa Anda tidak akan melihat osilasi. Untuk menguji ini, Anda dapat menggunakan generator sinyal untuk memberikan gelombang persegi, seperti di bawah ini, atau membuat sirkuit untuk melakukannya untuk Anda.

Langkah 1: Osilator Relaksasi

Rangkaian ini akan menghasilkan gelombang persegi dengan duty cycle 50%. Dua resistor 10K yang terhubung ke +input op-amp memberikan tegangan referensi, dan R1 dan C1, terhubung ke -input, membuat konstanta waktu yang mengontrol frekuensi, f = 1/{2ln(3)RC}. Kapasitor C1 mengisi dan melepaskan melalui resistor R1, dan waktu yang dibutuhkan untuk siklus ini terjadi adalah periode bentuk gelombang.

Langkah 2: Osilator Relaksasi

Dengan mendefinisikan frekuensi pada langkah 1, R1 dapat diganti dengan potensiometer, RP, dengan nilai 2R1, dan dua dioda. Perubahan ini akan memungkinkan siklus kerja bervariasi, sambil mempertahankan frekuensi yang konstan. Untuk tujuan PWM umum LED, tidak perlu presisi mutlak dengan frekuensi. Jika ada persyaratan untuk presisi, maka potensiometer yang dipilih harus mendekati, tetapi tidak lebih dari 2R1, dan resistor kompensasi sama dengan R1-RP/2. Solusi alternatif adalah dengan menggunakan dua resistor secara seri dengan dua dioda, untuk memberikan siklus tugas yang tetap dan telah ditentukan sebelumnya.

Langkah 3: Output Osilator Relaksasi

Sinyal clock dapat dihubungkan langsung ke satu LED, tetapi ini tidak akan memungkinkan LED dikendalikan oleh sumber logika eksternal. Akan lebih mudah untuk memasukkan output ini ke basis transistor, dan kemudian menggunakan transistor untuk menyalakan dan mematikan LED. Pembagi potensial pada input transistor adalah untuk mengurangi output dari osilator relaksasi, karena dalam itu tidak aktif, itu masih akan menghasilkan 2v. Ini perlu dikurangi menjadi di bawah 0,7v agar tidak menyalakan transistor, jika tidak, LED akan tetap menyala terus-menerus dan masak.

Langkah 4: Meningkatkan Kecerahan

Aplikasi lain yang berguna dari PWM dengan LED adalah bahwa LED dapat memiliki arus yang lebih besar dari normal yang melewatinya sehingga lebih terang. Biasanya arus ini akan menghancurkan LED, tetapi karena LED hanya menyala untuk sebagian kecil waktu, daya rata-rata yang dimasukkan melalui LED berada dalam toleransi. Batas arus ini ditentukan pada lembar data pabrikan untuk LED, diidentifikasi sebagai arus pulsa maju. Ada juga sering detail mengenai lebar pulsa minimum dan siklus kerja. Menggunakan LED putih sebagai contoh, spesifikasi berikut diberikan sebagai: Arus Maju = 30mAParus Maju Pulsa = 150mAPLebar Pulsa =< 10msDuty Cycle =< 1:10Menggunakan lebar pulsa dan informasi siklus kerja, osilator relaksasi dapat dihitung ulang dengan T= 2ln(2)RCDengan asumsi kapasitor 10nF digunakan, dan menginginkan TON = 10ms, dan TOFF = 1ms, perhitungan berikut dapat dibuat, dan kemudian diagram rangkaian digambar.

Langkah 5: Peningkatan Daya

Persyaratan lain untuk meningkatkan kecerahan adalah untuk meningkatkan arus yang mengalir melalui LED. Ini relatif lurus ke depan. Dengan asumsi pasokan logika 5v ke LED, dan dari lembar data tegangan standar LED adalah 3.6v. Resistor proteksi dapat dihitung dengan mengurangkan tegangan LED dari tegangan suplai, lalu membaginya dengan arus. R = (VS - VLED) / (iMAX)R = (5 - 3.6) / 0.15R = 1.4 / 0.15R = 9,3 = 10RI Namun kemungkinan besar sumber suplai LED mungkin tidak dapat menyediakan arus 100mA yang cukup, meskipun untuk waktu yang sangat singkat. Mungkin perlu untuk menyalakan LED melalui transistor, mungkin dikendalikan oleh transistor lain secara seri yang juga mampu membawa arus. Dalam rangkaian ini, tegangan suplai op-amp harus digunakan, karena suplai logika 5v akan terlalu kecil. Ada penurunan 0,7v di kedua transistor, dan 3,6v di atas LED, dengan total 5v, dan tidak meninggalkan apa pun untuk resistor perlindungan. Namun, untuk obor, kontrol dapat ditempatkan di atas catu daya untuk rangkaian. VR = 9 - (3.6 + 0.7)VR = 4.7vR = 4.7 / 0.15R = 31 = 33R

Langkah 6: Sirkuit Terakhir

Di bawah ini adalah diagram sirkuit akhir. Saat diimplementasikan, sebuah sakelar akan ditempatkan ke catu daya, dan lima pasang resistor LED lainnya akan ditempatkan secara paralel dengan pasangan yang ada.

Langkah 7: Sirkuit Uji

Ini adalah versi LED tunggal dari sirkuit. Tidak terlalu rapi, tetapi merupakan prototipe, dan mengikuti diagram rangkaian dari langkah 7. Anda juga dapat melihat dari catu daya bahwa hanya 24mA yang ditarik, dibandingkan dengan 30mA jika LED terhubung secara normal. Dari gambar ketiga yang berisi dua LED, terlihat bahwa kedua LED memiliki kecerahan yang sama. Namun sangat cepat, LED yang digerakkan langsung menjadi hangat dengan cepat memberikan alasan yang baik untuk PWM.

Langkah 8: Obor Selesai

Memindahkan sirkuit ke veroboard itu menantang, terutama mengondensasi osilator relaksasi sehingga cocok dengan kasing. Hal utama yang harus diperiksa adalah tidak ada kabel yang disilangkan, atau cukup longgar untuk dilintasi. Menambahkan 5 LED lainnya, sebuah sakelar secara seri dengan konektor baterai dan kemudian menempatkannya ke dalam wadah lebih mudah. Menghubungkan catu daya ke konektor baterai untuk menguji sirkuit, pembacaan arus rata-rata adalah sekitar 85mA. Ini secara signifikan lebih kecil dari 180mA (6*30mA) yang diperlukan oleh sistem penggerak langsung. Saya belum terlalu detail dengan mentransfer sirkuit dari papan tempat memotong roti, ke veroboard karena saya bertujuan untuk berkonsentrasi pada teori di balik proyek ini, bukan dari khusus itu produksi. Namun sebagai panduan umum, Anda harus menguji sirkuit dan membuatnya berfungsi di papan tempat memotong roti, kemudian mentransfer komponen ke papan vero, dimulai dengan komponen yang lebih kecil. Jika Anda kompeten dan cepat dalam menyolder, Anda mungkin dapat dengan aman menyolder chip langsung ke papan, jika tidak, Anda harus menggunakan dudukan chip.