Опубликовано

Шим регулятор для светодиодов

ШИМ генератор с ЖК-индикатором

ШИМ генератор с магазин ICstation

Фото генератора.

Что может этот генератор? Взглянем на параметры.

  1. Рабочее напряжение: 3.3 — 30V;
  2. Частота генерации: 1Hz — 150KHz;
  3. Точность генерации частоты: 2%;
  4. Мощность нагрузки: 5…30mА;
  5. Амплитуда выходного сигнала равна напряжению питания;
  6. Температура окружающей среды: -20 … +70 °С.

На дисплей можно вывести только 2 числа по 3 цифры в каждом. В нижней строке отображается скважность ШИМ в процентах, а в верхней – частота. Частота выводится на дисплей по следующим правилам:

  • XXX, шаг в 1Гц, в диапазоне 1 – 999Гц;
  • X.XX, шаг в 0.01кГц, в диапазоне 1.00 — 9.99кГц;
  • XX.X, шаг в 0.1кГц; в диапазоне 10.0 — 99.9кГц;
  • X.X.X, шаг в 1 кГц; в диапазоне 100 — 150 кГц.

Дисплей управляется микросхемой HT1621B, дисплей универсальный, на нем имеются символы, необходимые для построения термометра, гигрометра, вольтметра, амперметра и ваттметра, но в нашем случае они не используются. Дисплей имеет яркую синюю подсветку. К слову, замечу, что дисплей на моем генераторе оказался потертым, будто его откуда-то сняли.

Главной микросхемой генератора является микроконтроллер STM8S003F3P6. И поскольку этот микроконтроллер имеет EEPROM память, то настройки сохраняются при выключении.

Управлять генератором можно двумя способами: кнопками и по UART. С кнопками всё ясно, одна пара кнопок управляет частотой, вторая скважностью. А вот с UART всё намного интереснее. Обмен данными должен происходить со следующими параметрами:

  • 9600 bps Data bits: 8
  • Stop bit: 1
  • Check digit: none
  • Flow control: none

Для того, чтобы установить частоту генерации, необходимо отправить частоту так, как она отображается на дисплее прибавив перед значением частоты букву F. Например, для установки частоты в 100 Гц необходимо отправить F100, для 105 кГц — F1.0.5, для 10.5 кГц — F10.5 и так далее.

Для установки скважности необходимо отправить трехзначное число скважности добавив перед ним букву D . Например, D050, D100, D001.

Что бы прочитать установленные параметры, необходимо отправить слово «read».

Если отправлена верная команда, то генератор ответит DOWN, если ошибочная – FALL. Но есть одно НО, я так и не смог настроить работу с генератором через UART.

Я решил проверить генератор при помощи логического анализатора. Вот что получилось.

Частота 1 Гц, скважность 1%. Как видим погрешность пока небольшая.

Частота 1 Гц, скважность 50%.

Частота 1 Гц, скважность 99%.

Частота 1 кГц, скважность 1%.

Частота 1 кГц, скважность 50%.

Частота 1 кГц, скважность 99%. Тут мы видим, что при установленных 99% скважности на самом деле заполнение составляет 100%.

Частота 1 кГц, скважность 91%. Я начал снижать скважность, и вплоть до 92% заполнение составляло 100%, и только при 91% ситуация исправляется.

Частота 50 кГц, скважность 1%. Как видим что тут всего 0,2% вместо 1%.

Частота 50 кГц, скважность 50%. Здесь отличается на 1%.

Частота 50 кГц, скважность 99%. И тут снова отклонение -1%.

Частота 100 кГц, скважность 1%. А вот тут ещё ничего нет.

Частота 100 кГц, скважность 2%. А при 2% сигнал появляется, но на самом деле заполнение 0,4%.

Частота 100 кГц, скважность 50%. Отклонение почти -2%.

Частота 100 кГц, скважность 99%. И тут почти -1%.

Частота 150 кГц, скважность 1%. Снова нет сигнала.

Частота 150 Гц, скважность 3%. И появляется сигнал только при 3%, но заполнение составляет 0,6%.

Частота 150 кГц, скважность 50%. Но на самом деле заполнение 46,5%, на -3,5% уже отличие.

Частота 150 кГц, скважность 99%. И тут погрешность, но всего 1,5%.

Выборка достаточно грубая, но на этом исследования не закончены. Я решил измерить скважность при различном заполнении (шаг 5%) и на различных частотах (шаг 25000 Гц) и занести их в таблицу.

Верхняя строка содержит частоту, я выбрал шаг в 25 кГц, левый столбец – установленная скважность, в остальных ячейках замеренная скважность.

В этой таблице указана разница в установленной и замеренной скважности.

Чем выше частота, тем больше отклонение между установленной и замеренной скважностями. Так же замеренная скважность всегда ниже установленной, но строгой закономерности в отклонении не наблюдается.

Так же я проверил соответствие установленной и замеренной частоты. Результат так же занес в таблицу.

Заявленная точность в 2% от установленной частоты соблюдается.

В итоге, если вам необходимо установить точные значения генерации, то проверяйте установленные параметры перед использованием генератора. Если же необходимо просто управлять яркостью светодиода или скоростью вращения двигателя, то этот генератор без проблем подойдет для этих задач.

Теги:

  • Обзор
  • ШИМ

Регулировка яркости светодиодов с помощью диммеров

Светодиоды – уникальный пример развития технологий, стремительно вошедших в быт обычных потребителей. Имея огромное количество преимуществ в сравнении с более старыми аналогами, они обладают также и определенной конструктивной особенностью – с помощью специальных устройств вручную и автоматически в приборах со светодиодами можно регулировать яркость получаемого света.

Это свойство сразу же по достоинству оценило большинство потребителей, приспособив светодиоды для освещения в самых разнообразных местах. Адаптация света под текущие нужды значительно повысила популярность и без того известных приборов. В данной статье мы рассмотрим особенности строения светодиодов, которые дают возможность регулировки яркости, а также разберемся со специальными устройствами, с помощью которых реализуется такая функция.

Светодиоды представляют собой маленькие полупроводники, которые изготавливаются из кремния. При пропускании определенного количества тока через такой полупроводник кремний начинает излучать свет. Механизм изменения яркости заключается в подаче различной силы тока на полупроводник и регулировке его с помощью специального оборудования. В определенном диапазоне при меньшей силе тока и светодиоды начинают светить слабее, при максимально возможном токе – светят в полную силу.

Регулятор яркости светодиодов

Однако достичь такого эффекта с помощью обычного подключения светодиодов к сети невозможно. Для этого нужно использовать специальное полупроводниковое устройство с регулятором, при изменении положения которого происходят контролируемые перепады силы тока, подаваемого на светодиоды. Регулятор яркости светодиодов называется диммер.

Классический диммер для светодиодных лент

В зависимости от его строения выделяется достаточно широкий ассортимент, позволяющий подобрать устройство для своих нужд.

Строение такого устройства очень простое – оно содержит специальные стабилизаторы и несколько активных диммерных схем типа LM317, которые работают как полупроводники. Эти самые схемы и определяют основную классификацию диммеров.

  • По типу схемы, которая регулирует мощность светодиодов, диммеры делятся на:
    • источники тока с управлением – они могут стабилизировать выходящий ток, изменяя его в четко заданном диапазоне при минимальном падении напряжения;
    • устройства с импульсной регулировкой яркости – выходящий импульс состоит из сигналов различного уровня, которые чередуются с определенной частотой. Изменение длительности импульсов приводит к изменению выходящего тока, что в свою очередь влияет на яркость светодиодов.
  • По виду регулятора:
    • механические (регулировка силы выходящего тока выполняется вручную с помощью кнопок, рычажков и прочих элементов);
    • электронные (выдают на выходе участки синусоиды, которые отсекаются электронным ключом, сенсорные и бесконтактные);
    • дистанционные (регулировка яркости подключенных светодиодов выполняется человеком с помощью инфракрасных или радиочастотных сигналов с пульта);
    • существуют варианты, где комбинируются различные регуляторы для достижения максимальной эргономичности.
  • По способу установки в систему:
    • модульные;
    • встраиваемые;
    • накладные.

Помимо вышеперечисленной классификации диммеры также делятся по типу подключения к светодиодам:

  • проходные (светодиодная лента включается и выключается из разных мест);
  • непроходные (управление светодиодной лентой светом возможно только из одного места).

Схема подключения диммера к светодиодной ленте

На фото ниже представлена схема подключения своими руками классического диммера к обычным светодиодам. В готовых решениях, которые можно купить в любом светотехническом магазине, необходимо просто подключить провода к имеющимся разъемам.

Подключение поворотного диммера к светодиодам

Стоит учесть, что вышеуказанная схема справедлива для светодиодной ленты, которая может светить только одним цветом (например, белым). Дело в том, что для каждого цвета необходим свой набор диммирующих схем, соответственно, и само устройство должно поддерживать подключение и регулировку многоцветных лент (они же RGB). Смысл работы такого светового диммера абсолютно идентичен обычному, разница только в расширенном наборе регуляторов.

Подключение светодиодной RGB-ленты

Дополнительно в такую систему подключается RGB-контроллер, без которого регулирование различных цветов будет невозможно. Таким образом, с помощью диммера можно своими руками либо автоматически создать любой цвет и его оттенок, что широко используется в декоративных целях. При включении всех трех цветов на максимально доступной мощности получается белый свет, который может использоваться в качестве дополнительного или даже основного освещения.

Преимущества и недостатки различных видов

Использование диммеров значительно расширяет области применения светодиодного освещения, обеспечивая:

  • защиту осветительных приборов от резких перепадов напряжения;
  • плавное включение и выключение света, красивые переходы цветов и оттенков;
  • поддержку программирования диммировки для определенных декоративных целей;
  • доступность, простоту эксплуатации и установки – с ней справится даже начинающий радиолюбитель.

К сожалению, без недостатков не обошлось:

  • Мощность электрического тока, который рассеивается на светодиодах, приводит к их перегреву, что в свою очередь сказывается на деградации яркости кристаллов, уменьшается их долговечность.
  • Дешевые диммеры, которые регулируют выходную мощность с помощью разности длины импульсов, могут приводить к мерцанию светодиодов, что сильно сказывается на усталости глаз человека – такое освещение категорически не рекомендуется применять в жилых помещениях, это может навредить здоровью.
  • Диммеры могут создавать помехи при использовании радиоприборов рядом с ними, что делает невозможным прослушивание радио и запись музыки. Чтобы снизить такой эффект, нужно использовать помехоустойчивое оборудование либо отказаться от диммеров.
  • Длительное использование этих элементов с лампами накаливания при подаче малого тока чревато переводом избытка тока в тепло, что может привести к перегоранию лампочки.
  • С диммерами несовместимы трансформаторы, большинство люминесцентных ламп.
  • Для каждого источника света нужно применять узкоспециализированную модель, универсальных диммеров не существует.

Несмотря на то, что светодиоды являются самыми современными световыми приборами на текущий момент, их возможности можно значительно расширить, применяя диммеры для управления яркостью светодиодной ленты. Разнообразие методов регулировки выходного тока позволяет подобрать устройство под свои нужды, организовав красивое и удобное освещение.

Диммеры, управляемые с помощью компьютера, нашли широкое применение в системах «умный дом» – плавное включение и выключение света при проходе через помещения, создание эффекта присутствия, дополнение интерьера сложными переходами и переливами цветов и их оттенков.

Современные производители уже начали изготовление диммеров, которые подходят для различных источников света, при этом в них отсутствуют вышеописанные недостатки – они не создают помех, эффективно рассеивают тепло, не вызывают мерцания светодиодов и лампочек, уменьшив вредное воздействие на глаза.

Простейший регулятор яркости светодиодов

Простейшая схема регулятора яркости светодиодов, представленная в этой статье, с успехом может быть применена в тюнинге автомобилей, ну и просто для повышения комфорта в машине в ночное время, например для освещения панели приборов, бардачков и так далее. Чтобы собрать это изделие, не нужно технических знаний, достаточно быть просто внимательным и аккуратным.
Напряжение 12 вольт считается полностью безопасным для людей. Если в работе использовать светодиодную ленту, то можно считать, что и от пожара вы не пострадаете, так как лента практически не греется и не может загореться от перегрева. Но аккуратность в работе нужна, что бы ни допустить короткого замыкания в смонтированном устройстве и как следствие пожара, а значит сохранить своё имущество.
Транзистор Т1, в зависимости от марки, может регулировать яркость светодиодов общей мощностью до 100 ватт, при условии, что он будет установлен на радиатор охлаждения соответствующей площади.
Работу транзистора Т1 можно сравнить с работой обыкновенного краника для воды, а потенциометра R1 – с его рукояткой. Чем больше откручиваешь – тем больше течёт воды. Так и здесь. Чем больше откручиваешь потенциометр – тем больше течёт ток. Закручиваешь – меньше течёт и меньше светят светодиоды.

Схема регулятора


Для этой схемы нам понадобятся не многочисленные детали.
Транзистор Т1. Можно применить КТ819 с любой буквой. КТ729. 2N5490. 2N6129. 2N6288. 2SD1761. BD293. BD663. BD705. BD709. BD953. Эти транзисторы нужно выбирать в зависимости от того, какую мощность светодиодов вы планируете регулировать. В зависимости от мощности транзистора находится и его цена.
Потенциометр R1 может быть любого типа сопротивлением от трёх до двадцати килом. Потенциометр сопротивлением три килоома лишь немного снизит яркость светодиодов. Десять килоом — убавит почти до нуля. Двадцать – будет регулировать со средины шкалы. Выбирайте, что вам подходит больше.
Если вы будете использовать светодиодную ленту, то вам не придётся заморачиваться с расчётом гасящего сопротивления (на схеме R2 и R3) по формулам, потому что эти сопротивления уже вмонтированы в ленту при изготовлении и всё, что нужно, это подключить её к напряжению 12 вольт. Только нужно купить ленту именно на напряжение 12 вольт. Если подключаете ленту, то сопротивления R2 и R3 исключить.
Выпускают так же светодиодные сборки, рассчитанные на питание 12 вольт, и светодиодные лампочки для автомобилей. Во всех этих устройствах при изготовлении встраивают гасящие резисторы или драйверы питания и их напрямую подключают к бортовой сети машины. Если вы в электронике делаете только первые шаги, то лучше воспользоваться именно такими устройствами.
Итак, с компонентами схемы мы определились, пора приступать к сборке.

Прикручиваем на болтик транзистор к радиатору охлаждения через теплопроводящую изолирующую прокладку (чтобы не было электрического контакта радиатора с бортовой сетью автомобиля, во избежание короткого замыкания).

Нарезаем провод на куски нужной длинны.

Зачищаем от изоляции и лудим оловом.

Зачищаем контакты светодиодной ленты.

Припаиваем провода к ленте.

Защищаем оголённые контакты при помощи клеевого пистолета.

Припаиваем провода к транзистору и изолируем из термоусадочным кембриком.

Припаиваем провода к потенциометру и изолируем их термоусадочным кембриком.

Собираем схему с применением контактной колодки.
Подключаем к аккумулятору и опробуем в работе на разных режимах.

Всё работает хорошо.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *