Alçak gerilim sürücüleri ve el feneri sürücüleri. Yüksek güçlü LED'ler için ev yapımı sürücü Bir el feneri için hangi LED'ler ve sürücüler alınmalı

Ey Habr!

Çinli bir Cree XM-L LED farın ellerime nasıl düştüğünü ve sonra ona ne olduğunu anlatmak istiyorum.

arka plan

Bir zamanlar Çin'deki bir siteden parlak LED'li bir el feneri sipariş ettim. El fenerinin oldukça ergonomik olduğu ortaya çıktı (daha hafif olmasına rağmen), ancak sürücüsü arzulanan çok şey bıraktı.

Oldukça parlak bir şekilde parlıyordu, ancak sürücünün yalnızca 3 modu vardı - çok parlak, parlak ve yanıp sönen, aralarında geçiş bir düğmeye basılarak yapılıyordu. El fenerini basitçe açıp kapatmak için her seferinde bu 3 moddan geçmek gerekiyordu. Ek olarak, bu el feneri açıldığında pili sonuna kadar boşalttı - bu yüzden birkaç kutu 18650 derin deşarj oldu.

Bütün bunlar rahatsız edici ve can sıkıcıydı, bu yüzden bir noktada bunun için daha fazla tartışılacak olan kendi sürücümü yapmaya karar verdim.

Eski sürücü ile el feneri

İşte böyle bir el feneri, elbette birçoğu benzer şeylerle uğraştı.

Orijinal sürücü böyle görünüyor

teknik görev

Bildiğiniz gibi, iyi bir sonuç elde etmek için herhangi bir geliştirmenin iyi bir teknik spesifikasyona sahip olması gerekir, bu yüzden onu kendim için formüle etmeye çalışacağım. Yani sürücü şunları yapmalıdır:

• Düğmeye kısa bir süre basarak açıp kapatabilme (sabitleme olmadan düğme). Belki de tüm bunların başlamasının ana nedeni budur.
• Diyot zar zor parladığında, en parlak olan "turbo"dan "ay ışığına" kadar pürüzsüz (kademesiz) bir parlaklık kontrolüne sahip olun. Parlaklık eşit olarak değişmelidir.
• Kapatma süresi boyunca ayarlanan parlaklığı unutmayın.
• Neredeyse boşaldığında (yaklaşık 3,3 V) uyarı vererek ve tamamen boşaldığında (yaklaşık 2,9 V) kapatarak pil şarjını izleyin. Farklı piller için bu parametreler farklı olabilir. Buna göre çalışma gerilimi 2,7~4,5V aralığında olmalıdır.
• 2 özel modu var - acil durum ışığı ve flaş (peki, neden olmasın?)
• Arka LED'i açıp kapatabilme (bu, gece bisiklet sürerken geçerlidir, park lambası gibi bir şey ortaya çıkar).
• Ters kutuplara ve statik elektriğe karşı korumalıdır. Gerekli değil ama güzel bir ek olacak çünkü karanlıkta yanlışlıkla pili yanlış tarafa takabilirsiniz.
• Orijinal sürücü boyutundan daha küçük olması, ancak aynı zamanda aynı koltuklara sahip olması. Çinli sürücü tek kelimeyle çok büyük, onu büyütmek kolay olmayacak.

Peki, el feneri modifiye ediliyorsa, neden mikro USB konektörlü bir şarj cihazı yapmıyorsunuz? Her zaman elimde böyle bir kablo ve USB şarjı var ve kendi güç kaynağımı aramam gerekiyor.

Ütü

Arduino ile biraz deneyimim var, bu yüzden AVR ailesinin MK'si için bir sürücü yapmaya karar verildi. Yaygın olarak bulunurlar, programlanmaları kolaydır ve düşük güç (uyku) modlarına sahiptirler.

Attiny13a mikrodenetleyici, sürücünün "beyni" olarak seçildi - bu, Atmel'in en ucuz MC'lerinden biridir (artık Microchip tarafından emilmektedir), ihtiyacınız olan her şeye sahiptir - bir düğme ve bir LED bağlamak için bir GPIO, bir zamanlayıcı bir PWM sinyali oluşturmak için, voltajı ölçmek için bir ADC ve parametreleri kaydetmek için EEPROM. Yalnızca 1 KB flash bellek mevcuttur (ancak bir el feneri için ne kadar gereklidir), ayrıca 64 B RAM ve aynı miktarda EEPROM.
Attiny13, çeşitli paket seçenekleriyle gelir; en önemlisi, doğrudan standart 2,54 mm aralıklı bir devre tahtasına takılabilen bir DIP-8'dir.

Lambanın arkasından kafasına sadece 3 kablo olduğundan, düğme yere kapanmaya zorlanır (artıya kısa devre yapmanın imkansızlığı hakkında - daha sonra), LED'i artıya çevirmeniz gerekecek - yani bir P-kanalı alan anahtarına ihtiyacınız var. AO3401'i böyle bir transistör olarak aldım, ancak SI2323'ü alabilirsiniz, daha pahalıdır, ancak daha düşük açık kanal direncine sahiptir (40 mΩ, AO3401'de 60 mΩ, 4,5 V'ta), böylece sürücü ısınır az.

Kelimelerden eylemlere, bir breadboard üzerinde bir ön sürüm topluyorum

Şimdiye kadar, 5 V'luk bir voltajla (aslında USB kablosundaki kayıplar nedeniyle daha az) doğrudan programlayıcıdan güç alıyor. XM-L LED yerine şimdilik bacaklara normal bir LED yapıştırdım ve eşik voltajı yüksek zayıf bir transistör koydum.
Daha sonra Altium Designer'da ters polarite ve ESD'ye karşı korumalı eklediğim bir devre çizildi.

Tüm bileşenlerin ayrıntılı açıklaması ve amacı

Gerekli bileşenler:

C1 - mikrodenetleyici güç kaynağı için dekuplaj kapasitörü, yaklaşık 0,1 mikrofarad olmalıdır, durum 1206 veya 0805, sıcaklık katsayısı X7R

R1-R2, akü voltajını ölçmek için bir direnç bölücüdür, herhangi bir değeri ayarlayabilirsiniz, burada ana oran (750K / 220K, bölme faktörü 4.41) ve değerleri yükseltirseniz (mevcutta) daha büyük olacak olan kaçak akımdır. yaklaşık 4 μA'dır). Dahili bir referans kullanıldığından (1,1 V, veri sayfasına göre 1,0 V - 1,2 V aralığında olabilir), bölücünün çıkışındaki maksimum voltaj 1 V'tan fazla olmamalıdır. 750/220 bölücü ile, bölücü girişinde izin verilen maksimum voltaj 4,41 V olacaktır ve bu, tüm lityum pil türleri için fazlasıyla yeterli olacaktır.
Bu hesap makinesini kullanarak böleni hesapladım.

R3 - mikrodenetleyici portunun çıkışının kısa devreden korunması (aniden PB1 VCC'ye çekilirse, pimden büyük bir akım akar ve MK yanabilir)

R4 - RESET MK'yi güce sıkmak, onsuz, alıcılardan yeniden başlatmalar mümkündür.

Q1 - Bir SOT-23 paketindeki P-kanalı alan etkili transistör, AO3401'i kurdum, ancak uygun bir pin çıkışıyla başka herhangi birini kullanabilirsiniz (örneğin, SI2323)

R7, geçit akımı sınırlama direncidir. Transistörün kapısı bir miktar kapasitansa sahip olduğundan, bu kapasitans yüklendiğinde pimden büyük bir akım geçebilir ve pim arızalanabilir. 100-220 ohm bölgesine ayarlayabilirsiniz (artık yok, transistör uzun süre yarı kapalı durumda olmaya başlayacak ve sonuç olarak daha fazla ısınacaktır).

R6 - güç kaynağına kapı çekme direnci. PB0'ın yüksek empedans durumuna geçmesi durumunda, Q1 kapısındaki bu direnç üzerinden bir mantık 1 kurulacak ve transistör kapanacaktır. Bu, koddaki veya programlama modundaki bir hata nedeniyle olabilir.

D2 - "bloke edici" diyot - voltaj "düştüğünde" (LED kısa bir süre tam parlaklıkta yandığında), MK'ye bir süreliğine kapasitörden güç verilmesini sağlar, ayrıca kutupların tersine çevrilmesine karşı korur.
Minimum voltaj düşüşü ile SOD323 paketine herhangi bir Schottky diyot koyabilirsiniz, ben BAT60 koydum.

Başlangıçta, güç ters polarite koruması bir alan etkili transistörde yapıldı (bu, ganimet tarafından yapılan panolarda görülebilir). Lehim sökme işleminden sonra, hoş olmayan bir özellik ortaya çıktı - yük açıldığında, bir voltaj düşüşü meydana geldi ve saha çalışanı akımı ters yönde sınırlamadığı için MK yeniden başlatıldı. İlk önce VCC ile GND arasına 200 uF'lik bir elektrolitik kondansatör lehimledim, ancak bu çözümü boyutundan dolayı beğenmedim. SOT-23 ve SOD-323 benzer boyutlara sahip olduğu için transistörü lehimlemek ve yerine bir diyot koymak zorunda kaldım.

Toplamda, devrede kurulum için gerekli olan sadece 10 bileşen vardır.

İsteğe bağlı bileşenler:

Arka ışıktan (LED2) R5 ve D1 sorumludur. Minimum R5 derecesi 100 ohm'dur. Derecelendirme ne kadar yüksek olursa, arka LED o kadar zayıf yanar (PWM olmadan sabit modda açılır). D1 - 1206 paketindeki herhangi bir LED, yeşile ayarladım çünkü görsel olarak aynı akımlarda diğerlerinden daha parlaktırlar.

D3 ve D4 koruma diyotlarıdır (TVS), SOD323 paketinde PESD5V0 (5.0V) kullandım. D3, aşırı güç voltajına karşı koruma sağlar, D4 - düğmesiyle. Düğme bir zarla kaplıysa, o zaman pek bir anlam ifade etmez. Çift yönlü koruyucu diyot kullanmak muhtemelen mantıklıdır, aksi takdirde kutuplar ters çevrildiğinde akım içlerinden geçer ve yanarlar (çift yönlü koruyucu diyotun CVC'sine bakın).

C2 - A durumunda tantal kondansatör (1206'ya benzer), sürücü kararsız olduğunda kurmak mantıklıdır (mikronun besleme voltajı, LED'in yüksek anahtarlama akımlarında düşebilir)

Tüm dirençler 0603 boyutundadır (benim için bu, elle lehimleme için yeterli bir sınırdır)

Bileşenlerle ilgili her şey açık, yukarıdaki şemaya göre bir baskılı devre kartı yapabilirsiniz.
Her şeyden önce, Altium Designer'da deliklerle birlikte gelecekteki kartın bir 3B modelini oluşturmanız gerekir - IMHO, PCB'nin geometrisini belirlemenin en uygun yolu budur.
Eski sürücünün boyutlarını ve montaj deliklerini ölçtüm - tahta onlara takılmalı, ancak daha küçük boyutlara sahip olmalı (çok yönlülük için aniden başka bir yere inşa edilmesi gerekecek).
Buradaki makul minimum değerin, yerel vidalarla fener gövdesine takmak için 2 mm çapında iki deliği olan yaklaşık 25x12,5 mm (2:1 en boy oranı) olduğu ortaya çıktı.

SolidWorks'te bir 3B model oluşturdum, ardından onu Altium Designer'a STEP olarak aktardım.
Sonra bileşenleri tahtaya yerleştirdim, köşelere kontaklar yaptım (lehimlemek daha uygun ve zemini yaymak daha kolay), Attiny13'ü ortaya koydum, transistör LED kontaklarına daha yakın.
Güç raylarını yerleştirdim, geri kalan bileşenleri ortaya çıktıkça yerleştirdim ve sinyal raylarını yaydım. Belleği bağlamanın rahatlığı için, altına pilin temas noktalarını kopyalayan ayrı kontaklar getirdim.
Evde bir LUT ile bir pano yapabilmek için tüm kablolamayı (bir jumper hariç) üst katmanda yaptım.
Sinyal izlerinin minimum genişliği 0,254 mm / 10 mil'dir, güç izlerinin mümkün olan yerlerde maksimum genişliği vardır.

Altium Designer'da kablolu bir pano böyle görünüyor

Altium Designer, kartın nasıl görüneceğini 3B olarak görme yeteneğine sahiptir (bu, tüm bileşenler için modeller gerektirir, bazılarını kendim yapmak zorunda kaldım).
Belki buradaki biri izleyici için 3D moduna ihtiyaç olmadığını söyleyecektir, ancak kişisel olarak bu, lehimleme kolaylığı için bileşenlerin yerleştirilmesini kolaylaştıran kullanışlı bir özelliktir.

Bu yazının yazıldığı sırada, panonun 3 versiyonu yapıldı - birincisi LUT için, ikincisi endüstriyel üretim için ve üçüncüsü, bazı düzeltmelerle nihai.

Levha imalatı

Ev yapımı yöntem

LUT - lazerle ütüleme teknolojisi, toneri kağıttan bakıra aktararak elde edilen bir maske üzerinde aşındırma kullanarak devre kartları üretme yöntemi. Bu yöntem, bu sürücü gibi basit tek taraflı panolar için harikadır.
Ağda bu teknoloji hakkında pek çok makale var, bu yüzden ayrıntılara girmeyeceğim, ancak bunu nasıl yaptığımdan kısaca bahsedeceğim.

Öncelikle termal kağıda basılacak bir şablon hazırlamanız gerekiyor. Top_layer katmanını PDF'ye aktarıyorum, bir vektör görüntüsü elde ediyorum.

Levha küçük olduğu için, birkaç kat daha büyük boyutlarda bir textolite parçası alıp, endüstride panelizasyon denilen şeyi yapmak mantıklıdır.
Bu amaçlar için CorelDraw çok uygundur, ancak başka herhangi bir vektör düzenleyiciyi kullanabilirsiniz.
Şablonların kopyalarını belgeye yerleştiriyorum, panolar arasında 0,5-1 mm boşluklar yapıyorum (ayırma yöntemine bağlı olarak, daha sonra buna daha fazla değineceğim), panolar simetrik olarak düzenlenmelidir - aksi takdirde onları ayırmak zor olacaktır.

Birleştirilmiş panelden biraz daha büyük bir tek taraflı textolite parçası alıyorum, temizliyorum ve yağdan arındırıyorum (bir silgiyle ve ardından alkolle ovmayı tercih ederim). Termal kağıda dağlama için bir şablon yazdırıyorum (burada şablonu yansıtmayı unutmamak önemlidir).
Ütü ve sabır yardımıyla kağıdı nazikçe okşayarak textolite aktarıyorum. Soğuyana kadar bekliyorum ve kağıdı dikkatlice yırtıyorum.
Serbest bakır alanları (tonerle kaplanmamış) verniklenebilir veya yapışkan bantla kapatılabilir (bakır alan ne kadar küçükse, aşındırma reaksiyonu o kadar hızlı olur).

Ev panelizasyonu böyledir - çok sayıda pano, üretim kusurlarını telafi etmenize olanak tanır

Tahtaları hidrojen peroksit çözeltisinde sitrik asitle zehirliyorum, bu oldukça yavaş olmasına rağmen en uygun fiyatlı yol.
Oranlar şu şekildedir: 100 ml% 3 peroksit için 30 gr sitrik asit ve yaklaşık 5 gr tuz vardır, bunların hepsi karıştırılır ve textolite ile bir kaba dökülür.
Çözeltiyi ısıtmak reaksiyonu hızlandırır, ancak tonerin soyulmasına neden olabilir.

Bilinmeyen kimyasal büyü başlar: bakır kabarcıklarla kaplanır ve çözelti mavi bir ton alır

Bir süre sonra kazınmış tahtayı çıkarıp tonerden temizliyorum. Herhangi bir solventle yıkayamıyorum, bu yüzden ince taneli zımpara kağıdı ile mekanik olarak temizliyorum.

Şimdi tahtayı kalaylamaya devam ediyor - bu, lehimlemeye yardımcı olacak ve bakırı oksidasyondan koruyacak ve lehimlemeyi kolaylaştıracaktır. Gül alaşımı ile kalaylamayı tercih ederim - bu alaşım yaklaşık 95 derecelik bir sıcaklıkta erir, bu da kaynar suda kalaylanmasına izin verir (evet, kalaylama için belki de en güvenilir bileşim değil, ancak ev yapımı tahtalar için uygundur).

Kalaylamadan sonra tahtayı delin (kontaklar için karbür matkaplar f1.0, köprüler için - f0.7 kullanıyorum), başka bir alet olmadığı için bir dremel ile delin. Toz nedeniyle textolite kesmeyi sevmiyorum, bu yüzden deldikten sonra tahtaları bir büro bıçağıyla kestim - her iki tarafta bir çizgi boyunca birkaç kesim yapıyorum, ardından çentik boyunca kırıyorum. Bu, endüstride kullanılan V-cut yöntemine benzer, sadece kesim bir kesici ile yapılır.

Tahta lehimlenmeye hazır gibi görünüyor

Kart hazır olduğunda, bileşenleri sökmeye başlayabilirsiniz. Önce küçük şeyleri (dirençler 0603), sonra diğer her şeyi lehimliyorum. Dirençler MK'ye yakındır, bu nedenle ters sırada lehimleme sorunlu olabilir. Lehimlemeden sonra, sürücünün güç kaynağında kısa devre olup olmadığını kontrol ediyorum, ardından MK'yi yanıp sönmeye başlamak zaten mümkün.

Firmware indirmesi için hazır sürücüler

endüstriyel yol

LUT hızlı ve uygun maliyetlidir, ancak teknolojinin dezavantajları vardır (neredeyse tüm "ev yapımı" PP üretim yöntemleri gibi). Çift taraflı tahta yapmak sorunlu, raylar üstten aşındırılabilir ve deliklerin kaplanması ancak hayal edilebilir.

Neyse ki, girişimci Çinliler uzun süredir endüstriyel baskılı devre kartı üretim hizmetleri sunuyor.
Garip bir şekilde, Çin'den tek katmanlı bir tahta, iki katmanlı bir tahtadan daha pahalıya mal olacak, bu yüzden PCB'ye ikinci (alt) bir katman eklemeye karar verdim. Güç izleri ve zemin bu katmanda çoğaltılır. Ayrıca, transistörden (alt katmandaki bakır çokgenler) sürücünün daha yüksek akımlarda çalışmasına izin verecek bir ısı emici yapmak mümkün hale geldi.

Altium Designer'da panonun alt katmanı

Bu proje için PcbWay web sitesinden bir baskılı devre kartı sipariş etmeye karar verdim. Site, parametrelerine, boyutlarına ve miktarlarına bağlı olarak panoların maliyetini hesaplamak için uygun bir hesap makinesine sahiptir. Maliyeti hesapladıktan sonra daha önce Altium Designer'da oluşturduğum gerber dosyasını yükledim, Çinliler kontrol etti ve pano üretime geçti.

10 TinyFL tahta seti yapmak bana 5 dolara mal oldu. Yeni bir kullanıcı kaydolduğunda, ilk siparişinde 5$ indirim uyguluyorlar, bu yüzden sadece nakliye ücretini ödedim, bu da yaklaşık 5$ tutuyor.
Bu site projeyi paylaşma özelliğine sahiptir, bu nedenle birisi bu panoları sipariş etmek isterse, bu projeyi sepete ekleyebilirsiniz.

Birkaç hafta sonra, sadece endüstriyel bir şekilde güzelce üretilmiş aynı panoları aldım. Geriye sadece lehimlerini çözmek ve ürün yazılımı ile doldurmak kalıyor.

Program (ürün yazılımı)

Sürücü sabit yazılımını yazarken ortaya çıkan ana zorluk, flash belleğin son derece küçük boyutuydu - Attiny13'te yalnızca 1024 bayt var.
Ayrıca, parlaklıktaki değişiklik pürüzsüz olduğu için, onu eşit şekilde değiştirmek önemsiz bir görev olduğu ortaya çıktı - bunun için gama düzeltmesi yapmamız gerekiyordu.

Sürücü kontrol algoritması

Sürücü, düğmeye kısa bir basışla açılır, kapatılır.
Güç kapalı olduğu sürece seçilen parlaklık modu korunur.

Çalışma sırasında düğmeye iki kez kısaca basarsanız (çift tıklama), ek LED açılır / kapanır.
Çalışma sırasında uzun basıldığında, el fenerinin parlaklığı sorunsuz bir şekilde değişmeye başlayacaktır. Tekrarlanan uzun basış yön değiştirir (güçlü/zayıf).

Sürücü, akü voltajını periyodik olarak kontrol eder ve ayarlanan değerlerin altındaysa kullanıcıyı deşarj konusunda uyarır ve ardından derin deşarjı önlemek için kapanır.

Sürücü algoritmasının daha ayrıntılı bir açıklaması

1. MK'ye güç verildiğinde, çevre birimleri yapılandırılır ve MK uyku moduna geçer (STARTSLEEP tanımlanmışsa). Sürücüye güç verildiğinde, STARTBLINKS tanımlanmışsa her iki LED de birkaç kez yanıp söner.
2. Rüya. Attiny13, yalnızca bir tür kesinti ile çıkılabileceği güç kapatma modunda uykuya dalar (veri sayfasına göre bu en ekonomik moddur, MK tüketimi ~ 1 μA olacaktır). Bu durumda, bu INT0 kesmesidir - bir düğmeye basma (PC1'i lojik 0'a ayarlama).
   Aynı zamanda, PC1'de dahili zayıf güç çekme özelliği etkinleştirilmelidir. ADC ve karşılaştırıcı, tüm çevre birimlerinden gelen ana akım tüketicileridir, bu nedenle bunların da kapatılması gerekir. Uyku sırasında, kayıtların ve RAM'in içeriği kaydedilir, bu nedenle parlaklığı hatırlamak için EEPROM'a gerek yoktur.
3. Uykudan sonra, çevre birimleri ve PWM açılır ve sürücü, düğmeye basıldığı ve akü voltajının periyodik olarak kontrol edildiği sonsuz bir döngüye girer.
4. Düğmeye basılırsa, basma süresi algılanır.
   4.1. Tıklama kısaysa, çift tıklama beklenir (BTN_DBCLICK tanımlanmışsa).
   Öyleyse, ek LED2 anahtarları.
   Değilse, 2. adıma gidin (uyku)
   4.2. Basma uzunsa (BTN_ONOFF_DELAY'den daha uzun) - parlaklık kontrol modu açılır. Bu modda:
   • Düğmeye basıldığında yön değiştirmeyi tersine çevirir (daha fazla/daha az) ve PWM görev %'sini değiştirir.
   • Maksimum/minimum değere (RATE_MAX / RATE_MIN) ulaşılırsa, LED yanıp sönmeye başlar;
   • n-yanıp sönme (AUXMODES_DELAY) geçtiyse ve düğme hala basılıysa, yardımcı mod etkinleştirilir. Bu tür iki mod vardır - stroboskop (25 ms boyunca açılır, frekans 8 Hz) ve acil durum ışığı (50 ms boyunca tam parlaklıkta açılır, frekans 1 Hz). Bu modlarda pil kontrolü yoktur ve çıkmak için düğmeyi bir süre basılı tutmanız gerekir.
5. Akü voltajını kontrol etme zamanı geldiğinde - okumalar ADC2'den alınır, sonuç önceden ayarlanmış değerlerle karşılaştırılır.
   • ADC değeri BAT_WARNING değerinden büyükse her şey yolunda demektir.
   • BAT_WARNING'den azsa - kullanıcı deşarj konusunda uyarılır, sürücü ana LED'i yanıp söner. Flaş sayısı deşarj derecesi ile orantılı olacaktır. Örneğin, varsayılan değerlerle, tamamen boşaldığında el feneri 5 kez yanıp sönecektir.
   • BAT_SHUTDOWN - MK'den küçükse, 2. adıma (uyku) gider.

LED parlaklık kontrolü

Bildiğiniz gibi parlaklığı kontrol etmenin en kolay yolu, LED tam parlaklıkta bir süre yanarken PWM görev döngüsünü değiştirmektir, sonra söner. İnsan gözünün doğası gereği, LED her zaman açık olduğundan daha az parlak görünür. LED, bir P-kanalı FET aracılığıyla bağlandığından, açmak için kapıyı yere çekmeniz ve tam tersini güç sağlamak için kapatmanız gerekir. Transistörün kapalı kalma süresine göre açık kalma süresi, PWM dolumu ile ilişkili olacaktır.
Değişken oran, PWM'nin görev döngüsünden sorumludur, 255 oran = %100 PWM.
1,2 MHz saat frekansı ve 1 zamanlayıcı ön ölçekleyici ile PWM frekansı 1200000/256 = 4,7 kHz olacaktır. Bu bir ses frekansı olduğundan (insan kulağı tarafından algılanır), bazı görev döngülerinde PWM sürücüsü bip sesi çıkarmaya başlayabilir (daha doğrusu bip sesi çıkaran sürücü değil, kablolar veya pillerdir). Müdahale ederse, çalışma frekansını 9,6 (CKSEL=10, CKDIV8=1) veya 4,8 MHz'e (CKSEL=01, CKDIV8=1) yükseltebilirsiniz, bu durumda PWM frekansı 8 veya 4 kat daha yüksek olacaktır, ancak güç tüketimi MK oranı da orantılı olarak artacaktır.

Diyotun içinden geçen akımı stabilize ederek çalıştırılması gerektiğine inanılıyor ve bu modda hızla arızalanacak. Burada, el fenerimde (ve benzer bir tasarıma sahip birçok kafa bandında) LED'in doğrudan sürücüye bağlı olmadığını, aksine direnci ve iç direnci olan uzun ve ince tellerin ona gittiğini kabul ediyorum ve söylüyorum. akünün ve sürücünün direnci, maksimum akımı yaklaşık 1,5 A ile sınırlayın; bu, bu LED için maksimum akımdan 2 kat daha azdır (belgelere göre Cree XM-L için maksimum akım 3 A'dır).
LED'e kısa kablolarla bağlı bir sürücünüz varsa ve pil tutucunun kontakları iyiyse, maksimum parlaklıkta (oran=255) akım 3A'yı geçebilir. Bu durumda, LED arızası riski olduğundan, bu sürücü büyük olasılıkla sizin için uygun değildir. Ancak, kabul edilebilir akım değerleri elde etmek için RATE_MAX parametresini ayarlayabilirsiniz. Ayrıca SI2323DS transistörün özelliğine göre maksimum akımı 4 A'yı geçse de eşiği 2 A olarak ayarlamak daha iyidir, aksi takdirde sürücünün soğutmaya ihtiyacı olabilir.

Gamma düzeltmesi

İnsan gözü nesnelerin parlaklığını doğrusal olmayan bir şekilde algılar. Bu sürücü söz konusu olduğunda, %5-10 PWM arasındaki fark, parlaklıkta çoklu bir artış olarak algılanırken, %75-100 arasındaki fark neredeyse gözle görülemez olacaktır. LED'in parlaklığını eşit olarak, saniyede yüzde n oranında artırırsanız, başlangıçta parlaklığın sıfırdan ortalama değere çok hızlı yükseldiği, ardından ortadan maksimuma çok yavaş bir şekilde yükseldiği görülecektir.

Bu çok elverişsizdir ve bu etkiyi telafi etmek için basitleştirilmiş bir gama düzeltme algoritması yapılması gerekiyordu. Özü, parlaklık değiştirme adımının minimum PWM değerlerinde 1'den maksimum değerlerde 12'ye çıkmasıdır. Grafik gösterimde bu, noktaları rate_step_array dizisinde saklanan bir eğriye benziyor. Böylece, parlaklık tüm aralıkta eşit olarak değişiyor gibi görünüyor.

Akü voltajı izleme

Her n saniyede bir (milisaniye cinsinden aralıktan BAT_PERIOD parametresi sorumludur) pil voltajı ölçülür. VIN'e bağlı olan ve direnç bölücü R1-R2'ye giren pilin pozitif kontağı, PB4 piminin bağlı olduğu orta noktaya (ADC çoklayıcı için ADC2 olarak da bilinir).

Besleme voltajı ölçülen voltajla değiştiğinden, referans voltajı olarak Vref kullanarak ölçmek mümkün olmayacaktır, bu yüzden referans olarak dahili bir 1,1 V kaynak kullandım.Bölücü tam olarak bunun içindir - MK ölçemez voltaj referans kaynağından daha yüksek bir voltaj (örneğin, 1,1 V voltaj, 8 bit çözünürlük kullanılıyorsa 1023 veya 255 ADC değerine karşılık gelir). Bölücüden geçerken, orta noktasındaki voltaj girişten 6 kat daha az olacak, 255 değeri artık 1,1 V'a değil, 4,33 V'a (4,03'e bölen) karşılık gelecek ve bu da ölçüm aralığını kapsıyor. bir marj

Sonuç olarak, minimum gerilmelerin önceden ayarlanmış değerleri ile karşılaştırılan belirli bir değer elde edilir. BAT_WARNING değerine ulaşıldığında, LED belirli sayıda yanıp sönmeye başlar (ne kadar boşalırsa, o kadar çok yanıp söner - bundan BAT_INFO_STEP sorumludur, kodda daha fazla ayrıntı vardır) ve BAT_SHUTDOWN'a ulaşıldığında sürücü kapanır.
ADC değerini milivolta çevirmenin bir anlamı yok çünkü bu, tinka'da zaten çok küçük olan fazladan belleği boşa harcar.

Bu arada, bölücü, MK uyku modundayken ana güç tüketicisidir. Bu nedenle, R1 = 1M ve R2 = 330K olan bir 4.03 bölücü, toplam R = 1330K'ye ve 4V = 3µA'da bir kaçak akıma sahip olacaktır.
Gerilim ölçümü sırasında yük (LED) yaklaşık 1 ms süreyle kapatılır. Bu neredeyse gözle görülmez, ancak voltajı dengelemeye yardımcı olur, aksi takdirde ölçümler yanlış olur (ve PWM'nin görev döngüsü için herhangi bir düzeltme yapmak vb. Çok zordur).

Donanım yazılımında değişiklik yapma

Özellikle Arduino veya sadece C/C++ ile deneyiminiz varsa, bunu yapmak zor değil.
Böyle bir deneyiminiz olmasa bile, flashlight.h başlık dosyasının tanımlarını (tanımlarını) düzenleyerek neredeyse tüm çalışma parametrelerini özelleştirebilirsiniz.
Kaynak kodunu düzenlemek için, Arduino IDE'yi Attiny13 (a) veya Atmel Studio desteğiyle kurmanız gerekecek - Arduino IDE'den daha karmaşık değil, ancak çok daha kullanışlı.

Arduino IDE'si

Öncelikle IDE'de Attiny13 desteğini kurmanız gerekecek. Makalede yeterince ayrıntılı talimatlar mevcuttur.
Ardından, menüden Araçlar>Board Attiny13(a)'yı ve menüden Araçlar>Frekans 1.2MHz'i seçin.
"Eskiz", .ino uzantılı bir dosyada bulunur, yalnızca bir kod satırı içerir - bu, projeye bir başlık dosyasının dahil edilmesidir. Aslında, bu taslak, aygıt yazılımını Arduino IDE aracılığıyla derlemenin bir yoludur. Projede herhangi bir değişiklik yapmak istiyorsanız, .cpp dosyasıyla çalışın.
Projeyi açtıktan sonra onay işaretine tıklamanız gerekiyor, derleme başlayacak, başarılı olursa günlük * .hex dosyasına bir bağlantı içerecektir. Aşağıdaki talimatlara göre mikrodenetleyiciye dökülmelidir.

atmel stüdyo

Bu IDE için proje, flashlight.atsln dosyasında bulunur ve kaynak kodları - flashlight.h dosyalarında tanımları (ayarları) ve flashlight.cpp gerçek kodu içerir.
Kaynakların içeriğini daha ayrıntılı olarak açıklamanın amacını görmüyorum - kod yorumlarla dolu.
Kodda değişiklik yaptıktan sonra, F7'ye basmanız gerekir, ürün yazılımı derlenir (veya derlenmez, ardından derleyici hatanın nerede olduğunu gösterir). Flashlight.hex, aşağıdaki talimatlara göre mikrodenetleyiciye yüklenebilen hata ayıklama klasöründe görünür.

Donanım yazılımını indirmek ve sigortaları kurmak için USBASP programlayıcıyı AVRDUDEPROG programıyla birlikte kullanıyorum. Program, avrdude programı için bir tür GUI'dir, uygun bir yerleşik sigorta hesaplayıcısı vardır - sadece gerekli bitlerin yanındaki kutuları işaretleyin. Denetleyiciler listesinden uygun olanı seçmeniz (bu durumda Attiny13(a), Sigortalar sekmesine gidip oku düğmesine basmanız gerekir. Ancak sigorta değerleri MK'den okunduktan sonra, değiştirdikten sonra programa basmanız gerekir yeni sigortalar mk yazılacaktır uygun sigorta değerleri flashlight.h dosyasına kaydedilir

Bir kablo klipsi aracılığıyla sürücüye bağlı USBASP programlayıcı

USBASP'yi bir kutuya bağlamak için 8 pimli bir SOIC için bir klips kullanıyorum. Çok uygun bir cihaz değil, kontağı yakalamadan önce yaklaşık 10 dakika acı çekmeniz gerekiyor (belki de arızalı bir klips aldım). Ayrıca, lehimlemeden önce bir mikro devrenin yerleştirildiği ve içine bellenimin döküldüğü SOIC-DIP adaptörleri de vardır - bu seçenek daha uygundur, ancak sürücüyü devre içinde programlama yeteneği kaybolur (yani, MK'yi lehimledikten sonra aygıt yazılımını güncelleyin) tahtaya).
Bütün bunlar orada değilse, telleri daha sonra Arduino'ya bağlanan MK pinlerine lehimleyebilirsiniz.

Kalibrasyon

Sürücüden ve LED'den geçen akımlar maksimum değerleri geçmemelidir. Bir XM-L LED için 3 A'dır, bir sürücü için kullanılan transistöre bağlıdır, örneğin SI2323 için maksimum akım yaklaşık 4 A'dır, ancak aşırı ısınma nedeniyle daha düşük akımlarda sürmek daha iyidir. Akımı maksimum parlaklıkta azaltmak için, RATE_MAX parametresi kullanılır (#define RATE_MAX xx, burada xx, 0 ila 255 arasındaki maksimum parlaklıktır).
ADC'yi kalibre etmek isteğe bağlıdır, ancak sürücünün eşik voltajını doğru bir şekilde izlemesini istiyorsanız, o zaman onu kurcalamanız gerekir.

Hesaplamalar yüksek ölçüm doğruluğu vermeyecektir, çünkü ilk olarak direnç değerleri tolerans dahilinde değişebilir (genellikle% 1-5) ve ikincisi, dahili ION 1,0 ila 1,2 V arasında bir yayılmaya sahip olabilir.
Bu nedenle, kabul edilebilir tek yol, değeri deneysel olarak doğru olan için seçerek ADC birimlerinde (BAT_WARNING ve BAT_SHUTDOWN) ayarlamaktır. Bu sabır, bir programcı ve düzenlenmiş bir güç kaynağı gerektirecektir.
Firmware'de BAT_PERIOD değerini 1000 olarak ayarladım (saniyede bir voltajı kontrol ederek) ve kademeli olarak besleme voltajını düşürdüm. Sürücü deşarj konusunda uyarı vermeye başlayınca BAT_WARNING'in güncel değerini gerektiği gibi bıraktım.
Bu en uygun yol değildir, belki gelecekte değerleri EEPROM'a kaydederek otomatik bir kalibrasyon prosedürü yapmak gerekir.

El fenerinin montajı

Anakart hazır olduğunda ve bellenim yüklendiğinde, nihayet onu eski sürücünün yerine koymak mümkün oldu. Eski sürücüyü çözdüm ve yerine yenisini lehimledim.

Bu şemaya göre eskisinin yerine yeni sürücü bağlanır

Güç kaynağında kısa devre olup olmadığını kontrol ettikten sonra, gücü bağlayın ve performansı kontrol edin. Sonra şarj kartını (TP4056) monte ettim, bunun için şarj konektörüne bir dremel ile bir delik açmam ve sıcak tutkalla sabitlemem gerekiyordu (burada yapıştırıcının konektöre akmaması önemliydi, oradan çıkarmak zor).

Tahtayı vidalarla sabitlemedim, çünkü kasadaki iplik tekrarlanan bükülmeden koptu, ancak basitçe yapıştırıcıyla doldurdum, ayrıca telleri yıpranmamaları için lehim noktalarına yapıştırdım. Sürücüyü ve belleği akrilik renksiz vernikle kaplamaya karar verdim, bu korozyona karşı yardımcı olacaktır.

Test ve üretim maliyeti hesaplaması

Tüm işlemlerden sonra sürücüleri test etmeye başlamak mümkün oldu. Akım, güç kaynağının açık devresine bağlanan sıradan bir multimetre ile ölçüldü.

Eski sürücünün güç tüketimi (4,04 V'ta ölçülmüştür):

1. Uyku sırasında - ölçülmez
2. Maksimum mod: 0,60 A
3. Orta mod: 0,30 A
4. Flaş: 0.28A

Yeni sürücünün güç tüketimi (4,0 V'ta ölçülmüştür):

1. Uyku modunda, bir lityum iyon pilin kendi kendine deşarj akımından çok daha az olan yaklaşık 4 μA tüketir. Bu moddaki ana akım, direnç bölücüden geçer.
2. Minimum modda, "ay ışığı" yaklaşık 5-7 mA'dır, bir 18650 hücrenin kapasitesinin yaklaşık 2500 mAh olduğunu varsayarsak, o zaman yaklaşık olarak ortaya çıkar. 20 gün sürekli çalışma. MK'nin kendisi yaklaşık 1,2-1,5 mA tüketir (1,2 MHz çalışma frekansında).
3. Maksimum modda, "turbo" - yaklaşık 1,5 A tüketir, bu modda yaklaşık bir buçuk saat çalışır. Bu tür akımlarda LED çok ısınmaya başlar, bu nedenle bu mod uzun süreli çalışma için tasarlanmamıştır.
4. Acil durum ışığı - ortalama yaklaşık 80 mA tüketir, bu modda el feneri 30 saate kadar çalışır.
5. Strobe - yaklaşık 0,35 A tüketir, 6 saate kadar çalışır.

ihraç fiyatı

Chip and Dip'te bileşenler satın alırsanız, yaklaşık 100r (60r Attiny13, ~40r geri kalanı) çıkacaktır. Birkaç parça yapılırsa Çin'den sipariş vermek mantıklıdır - o zaman parça bazında daha ucuz olacaktır, Çinliler genellikle 10 parçalık gruplar halinde satarlar.
Çin'de sipariş ederseniz, tahtalar 10 parça (teslimatsız) için yaklaşık 300 ruble fiyatla çıkacaktır.
Bir sürücünün lehimlenmesi ve yanıp sönmesi yaklaşık bir saatimi alıyor.

Çözüm

Çin el feneri çok daha kullanışlı hale geldi, ancak artık mekaniği hakkında şikayetlerim var - ön kısım çok ağır ve odaklanmaya gerçekten gerek yok.
Gelecekte, güç düğmeli (sabitlemeli) el fenerleri için bu sürücünün bir sürümünü yapmayı planlıyorum. Doğru, bu tür projelerin bolluğu kafamı karıştırıyor. Sence böyle bir tane daha yapmaya değer mi?

Sürücü yakından görünümü (sürüm 2_t)

güncelleme: Arduino IDE desteği eklendi.

Turizm hobisi sırasında, iki büyük D boyutlu pil üzerinde güçlü bir kripton lambası olan bir Duracell el feneri satın alındı ​​(Sovyet versiyonunda, tip 373). Işık mükemmeldi, ancak piller 3-4 saat içinde indi.

Ek olarak, iki kez sorun oldu - piller sızdırdı ve el fenerinin içindeki her şey elektrolitle doldu. Temas noktaları oksitlendi, paslandı ve yeni pilleri temizleyip taktıktan sonra bile, el feneri artık güven uyandırmadı ve hatta piller. Onu atmak üzücüydü ve kullanma fırsatı bulamamak, el fenerini artık moda olan lityum pil ve LED'e dönüştürme fikrini doğurdu. Yarım yıl boyunca, 2600 mAh kapasiteli bir Sanyo 18650 lityum pil kutularda yatıyordu, Çinli yoldaşlardan 3-3,6 V çalışma voltajına sahip böyle bir LED (sözde Cree XML T6 U2) yazdım, akım 0,3-3 A (yine 10 W gücünde olduğu iddia ediliyor), 1000-1155 lümen ışık akısı, 5500-6500 K renk sıcaklığı ve 170 derece saçılma açısı.

El fenerlerini lityum pillere dönüştürme konusunda zaten deneyimim olduğu için (ve), aynı şekilde gitmeye karar verdim: kanıtlanmış bir paket kullanın: 18650 pil ve TP4056 şarj kontrol cihazı. Çözülmesi gereken bir sorun kaldı - LED için hangi sürücü kullanılacak? Basit bir akım sınırlayıcı dirençle inemezsiniz - LED'in gücü, Çinli yoldaşların dediği gibi 10 watt olmasa da yine de. "Yüksek güçlü LED'ler için sürücü oluşturma" konusundaki materyali incelerken, çok ilginç ve ortaya çıktığı üzere, sıklıkla kullanılan AMC7135 yongasıyla karşılaştım. Bu mikro devreye dayanarak, Çinliler uzun ve başarılı bir şekilde gezegeni fenerleriyle doldurdular). AMC7135'e dayalı güçlü bir LED'in güç kaynağının şematik diyagramı.

Gördüğünüz gibi, güce 2,7 ... 6 V aralığında izin verilir ve bu, lityum piller dahil oldukça geniş bir güç kaynağı yelpazesidir. Çipin görevi, LED'den geçen akımı 350mA ile sınırlamaktır.
Çip üreticisine göre, aşağıdaki durumlarda bir Co kondansatörü kullanılmalıdır:

• AMC7135 ile LED arasındaki iletkenin uzunluğu 3 cm'den fazladır;
• LED ile güç kaynağı arasındaki iletkenin uzunluğu 10 cm'den fazladır;
• LED ve çip aynı karta takılı değildir.

Gerçekte, el feneri üreticileri genellikle bu koşulları ihmal eder ve kapasitörleri devreden çıkarır. Ancak deneyin gösterdiği gibi - boşuna, biraz sonra. AMC7135 tip IC'nin ek avantajları arasında, bir kesinti, LED'in kısa devresi ve -40 ... 85 ° С çalışma sıcaklığı aralığı durumunda yerleşik korumanın varlığı yer alır. AMC7135 yongası için ayrıntılı belgeler mevcuttur.

Elektrik lambası devresi

Bu çipin bir diğer önemli ve son derece kullanışlı özelliği ise LED üzerinden geçen akımı artırmak için paralel olarak kurulabilmeleridir. Sonuç olarak, bu şema doğdu:

Buna dayanarak, LED'den akan akım 1050 mA olacak ve bence bu, taktiksel bir el feneri değil, bir ev feneri için fazlasıyla yeterli. Ardından her şeyi tek bir sistemde kurmaya devam etti. El fenerinin gövdesindeki bir dremel yardımıyla pil kılavuzlarını ve temas çubuklarını çıkardım:

Ayrıca kripton lambasının iniş soketini bir dremel ile çıkardım ve LED için bir platform oluşturdum.

Güçlü bir LED çalışma sırasında çok fazla ısı yaydığından, onu dağıtmak için anakarttan çıkarılan bir ısı emici kullanmaya karar verdim.

Planlandığı gibi LED, soğutucu ve reflektörlü lambanın baş kısmı tek bir bütün oluşturacak ve lamba gövdesine sarıldığı için hiçbir yere tutunmamalıdır. Bunu yapmak için ısı emicinin kenarlarını kestim, teller için delikler açtım ve LED'i ısı emiciye sıcak tutkalla yapıştırdım.

Standart PT4115 LED sürücü devresi aşağıdaki şekilde gösterilmektedir:

Besleme voltajı, LED'ler üzerindeki toplam voltajdan en az 1,5-2 volt daha yüksek olmalıdır. Buna göre 6 ila 30 volt besleme voltajı aralığında, sürücüye 1 ila 7-8 LED bağlanabilir.

Mikro devrenin maksimum besleme voltajı 45 V'tur., ancak bu modda çalışma garanti edilmez (benzer bir çipe dikkat etmek daha iyidir).

LED'lerden geçen akım, ortalama ±%15 değerinden maksimum sapma ile üçgen bir şekle sahiptir. LED'lerden geçen ortalama akım bir direnç tarafından belirlenir ve aşağıdaki formülle hesaplanır:

Ben LED = 0,1 / R

İzin verilen minimum değer R = 0,082 Ohm, maksimum 1,2 A akıma karşılık gelir.

Direnç R'nin nominal değerden maksimum %1 sapma ile kurulması şartıyla, LED üzerinden akımın hesaplanandan sapması %5'i geçmez.

Bu nedenle, sabit parlaklık için LED'i açmak için, DIM çıkışını havada asılı bırakıyoruz (PT4115'in içinde 5V seviyesine kadar çekiliyor). Bu durumda, çıkış akımı yalnızca R direnci tarafından belirlenir.

DIM pimi ile toprak arasına bir kondansatör bağlanırsa, LED'lerin düzgün yanması etkisini elde ederiz. Maksimum parlaklığa ulaşma süresi, kapasitörün kapasitansına bağlı olacaktır, ne kadar büyükse, lamba o kadar uzun süre parlar.

Referans için: kapasitansın her bir nanofarad'ı açma süresini 0,8 ms artırır.

%0 ila %100 parlaklık kontrolüne sahip LED'ler için kısılabilir bir sürücü yapmak istiyorsanız, iki yöntemden birine başvurabilirsiniz:

1. ilk yol DIM girişine 0 ila 6V aralığında sabit bir voltaj sağlamayı içerir. Bu durumda, parlaklık ayarı %0'dan %100'e, DIM piminde 0,5 ila 2,5 voltluk bir voltajda gerçekleştirilir. Voltajı 2,5 V'un üzerine (ve 6 V'a kadar) yükseltmek, LED'lerden geçen akımı etkilemez (parlaklık değişmez). Aksine, voltajın 0,3V veya altına düşmesi, devrenin kapanmasına ve bekleme moduna geçmesine neden olur (akım tüketimi 95 μA'ya düşer). Böylece besleme gerilimini kesmeden sürücünün çalışmasını etkin bir şekilde kontrol etmek mümkündür.
2. ikinci yol 100-20000 Hz çıkış frekansına sahip bir darbe genişliği dönüştürücüsünden bir sinyal anlamına gelir, parlaklık görev döngüsü (darbe görev döngüsü) tarafından belirlenir. Örneğin, yüksek seviye sırasıyla sürenin 1/4'ü ve düşük seviye 3/4 olarak tutulursa, bu, maksimumun %25'lik bir parlaklık seviyesine karşılık gelecektir. Sürücünün frekansının indüktörün endüktansı tarafından belirlendiği ve hiçbir şekilde karartma frekansına bağlı olmadığı anlaşılmalıdır.

Sabit voltaj kısıcılı PT4115 LED sürücü devresi aşağıdaki şekilde gösterilmektedir:

Bu LED karartma şeması harika çalışıyor çünkü çipin içindeki DIM pini 200 kΩ'luk bir direnç aracılığıyla 5V raya "yukarı çekiliyor". Bu nedenle potansiyometre kaydırıcısı en alt konumundayken 200 + 200 kΩ'luk bir gerilim bölücü oluşur ve DIM pininde %100 parlaklığa tekabül eden 5/2=2.5V'luk bir potansiyel oluşur.

Şema nasıl çalışır?

İlk anda, giriş voltajı uygulandığında, R ve L'den geçen akım sıfırdır ve mikro devrede yerleşik olan çıkış anahtarı açıktır. LED'lerden geçen akım kademeli olarak artmaya başlar. Akım artış hızı, endüktansın değerine ve besleme voltajına bağlıdır. Devre içi karşılaştırıcı, direnç R'den önceki ve sonraki potansiyelleri karşılaştırır ve fark 115 mV olur olmaz, çıkışında çıkış anahtarını kapatan düşük bir seviye belirir.

Endüktansta depolanan enerji nedeniyle LED'lerden geçen akım anında kaybolmaz, kademeli olarak azalmaya başlar. Direnç R üzerindeki voltaj düşüşü de kademeli olarak azalır, 85 mV değerine ulaşır ulaşmaz, karşılaştırıcı tekrar çıkış anahtarını açmak için bir sinyal verecektir. Ve tüm döngü baştan tekrar eder.

LED'lerden geçen akım dalgalanmasını azaltmak gerekirse, LED'lere paralel bir kondansatör bağlanmasına izin verilir. Kapasitansı ne kadar büyük olursa, LED'lerden geçen akımın üçgen şekli o kadar yumuşatılır ve sinüzoidal olana o kadar benzer hale gelir. Kapasitör, sürücünün çalışma frekansını veya verimini etkilemez, ancak LED üzerinden istenen akım için yerleşme süresini artırır.

Önemli montaj detayları

Devrenin önemli bir elemanı C1 kondansatörüdür. Sadece dalgalanmaları yumuşatmakla kalmaz, aynı zamanda çıkış anahtarı kapatıldığı anda indüktörde biriken enerjiyi de dengeler. C1 olmadan, indüktörde depolanan enerji Schottky diyodu üzerinden güç rayına akacak ve mikro devrenin bozulmasına neden olabilir. Bu nedenle, sürücüyü güç kaynağını kapatan bir kondansatör olmadan açarsanız, mikro devrenin kapsanması neredeyse garanti edilir. Ve indüktörün endüktansı ne kadar büyükse, mikruhayı yakma olasılığı o kadar yüksektir.

C1 kondansatörünün minimum kapasitansı 4,7 uF'dir (ve devre diyot köprüsünden sonra titreşimli bir voltajla çalıştırıldığında, en az 100 uF'dir).

Kondansatör çipe mümkün olduğu kadar yakın yerleştirilmeli ve mümkün olan en düşük ESR değerine sahip olmalıdır (yani, tantal borular kullanılabilir).

Diyot seçimine sorumlu bir şekilde yaklaşmak da çok önemlidir. Kaçak akımın artmasını önlemek için düşük ileri voltaj düşüşüne, anahtarlama sırasında kısa bir toparlanma süresine ve p-n eklem sıcaklığı yükseldiğinde kararlı bir performansa sahip olmalıdır.

Prensip olarak sıradan bir diyot alabilirsiniz, ancak Schottky diyotları bu gereksinimler için en uygunudur. Örneğin, SMD versiyonunda STPS2H100A (ileri voltaj 0,65V, geri - 100V, 75A'ya kadar darbe akımı, 156°C'ye kadar çalışma sıcaklığı) veya DO-41 paketinde FR103 (200V'a kadar ters voltaj, 30A'ya kadar akım, 150 °C'ye kadar sıcaklık). Eski tahtalardan çekebileceğiniz veya 90 rubleye bütün bir paket satın alabileceğiniz ortak SS34'ler kendilerini çok iyi gösterdi.

İndüktörün endüktansı çıkış akımına bağlıdır (aşağıdaki tabloya bakın). Yanlış seçilmiş bir endüktans değeri, mikro devre üzerinde ve çalışma sıcaklığı aralığının ötesinde dağılan gücün artmasına neden olabilir.

160°C'nin üzerinde aşırı ısındığında, mikro devre otomatik olarak kapanacak ve 140°C'ye kadar soğuyana kadar kapalı durumda kalacak ve ardından otomatik olarak başlayacaktır.

Mevcut tablo verilerine rağmen, nominal değerden yukarı doğru endüktans sapması olan bir bobin monte edilmesine izin verilir. Bu, tüm devrenin verimliliğini değiştirir, ancak çalışır durumda kalır.

İndüktör fabrikadan alınabilir veya yanmış bir anakarttan bir ferrit halka ve bir PEL-0.35 telinden kendiniz yapabilirsiniz.

Cihazın maksimum özerkliği önemliyse (portatif lambalar, fenerler), o zaman devrenin verimliliğini artırmak için gaz kelebeğinin dikkatli seçimine zaman harcamak mantıklıdır. Düşük akımlarda, transistörün anahtarlanmasındaki gecikme nedeniyle akım kontrol hatalarını en aza indirmek için endüktans daha büyük olmalıdır.

İndüktör, ideal olarak doğrudan ona bağlı olan SW terminaline mümkün olduğunca yakın yerleştirilmelidir.

Ve son olarak, LED sürücü devresinin en hassas elemanı direnç R'dir. Daha önce de belirtildiği gibi, minimum değeri 0,082 ohm'dur ve bu da 1,2 A'lık bir akıma karşılık gelir.

Ne yazık ki, uygun değerde bir direnç bulmak her zaman mümkün değildir, bu nedenle dirençler seri ve paralel bağlandığında eşdeğer direnci hesaplama formüllerini hatırlamanın zamanı geldi:

• R son \u003d R 1 + R 2 + ... + R n;
• R çiftleri = (R 1 xR 2) / (R 1 + R 2).

Çeşitli anahtarlama yöntemlerini birleştirerek, eldeki birkaç dirençten gerekli direnci elde edebilirsiniz.

Yük akımının ölçülmesinde hatalara yol açabileceğinden, Schottky diyot akımının R ve VIN arasındaki yol boyunca akmaması için kartı ayırmak önemlidir.

PT4115 sürücüsünün düşük maliyetli, yüksek güvenilirlik ve kararlılık özellikleri, LED lambalarda yaygın olarak kullanılmasına katkıda bulunur. MR16 tabanlı neredeyse her ikinci 12 voltluk LED lamba bir PT4115 (veya CL6808) üzerine monte edilir.

Akım ayar direncinin direnci (ohm cinsinden) tam olarak aynı formül kullanılarak hesaplanır:

R = 0.1 / I LED'i[A]

Tipik bir bağlantı şeması şöyle görünür:

Gördüğünüz gibi her şey PT4515 sürücülü LED lamba devresine çok benziyor. İşin tanımı, sinyal seviyeleri, kullanılan elemanların özellikleri ve baskılı devre kartının yerleşimi tamamen aynıdır, bu nedenle tekrarlamanın bir anlamı yoktur.

CL6807 12 ruble / pc'ye satılıyor, lehimli olanları kaydırmamak için izlemeniz yeterli (almanızı tavsiye ederim).

SN3350

SN3350 - LED sürücüler için başka bir ucuz çip (13 ruble / adet). Besleme voltajının 6 ila 40 volt arasında değişebilmesi ve maksimum çıkış akımının 750 miliamper ile sınırlı olması (sürekli akım 700 mA'yı geçmemelidir) ile neredeyse tam bir PT4115 analogudur.

Yukarıdaki tüm mikro devreler gibi, SN3350 de çıkış akımı dengeleme işlevine sahip bir darbe düşürücü dönüştürücüdür. Her zamanki gibi, yükteki akım (ve bizim durumumuzda, bir veya daha fazla LED yük görevi görür) R direncinin direnci ile belirlenir:

R = 0.1 / I LED'i

Maksimum çıkış akımı değerini aşmamak için R direnci 0,15 ohm'dan düşük olmamalıdır.

Mikro devre iki pakette mevcuttur: SOT23-5 (maksimum 350 mA) ve SOT89-5 (700 mA).

Her zaman olduğu gibi, ADJ pinine sabit bir voltaj uygulayarak devreyi LED'ler için basit bir ayarlanabilir sürücüye dönüştürüyoruz.

Bu mikro devrenin bir özelliği, biraz farklı bir ayar aralığıdır: %25'ten (0,3V) ila %100'e (1,2V). ADJ pinindeki potansiyel 0,2V'a düştüğünde, mikro devre 60 μA civarında bir tüketimle uyku moduna geçer.

Tipik anahtarlama devresi:

Diğer ayrıntılar için çip özelliklerine bakın (pdf dosyası).

ZXLD1350

Bu mikro devrenin başka bir klon olmasına rağmen, teknik özelliklerdeki bazı farklılıklar, birbirleriyle doğrudan değiştirilmelerine izin vermez.

İşte ana farklar:

• mikro devre zaten 4.8V'de başlar, ancak yalnızca besleme voltajı 7 ila 30 Volt olduğunda normal çalışmaya başlar (yarım saniye için 40V'a kadar beslemesine izin verilir);
• maksimum yük akımı - 350 mA;
• çıkış anahtarının açık durumdaki direnci - 1,5 - 2 Ohm;
• ADJ pinindeki potansiyeli 0,3'ten 2,5V'a değiştirerek, çıkış akımını (LED parlaklığı) %25 ila 200 aralığında değiştirebilirsiniz. En az 100 µs boyunca 0,2 V voltajda, sürücü düşük güç tüketimiyle (yaklaşık 15-20 µA) uyku moduna geçer;
• ayar bir PWM sinyali ile gerçekleştirilirse, 500 Hz'in altındaki bir darbe tekrarlama hızında, parlaklık değişim aralığı %1-100'dür. Frekans 10 kHz'in üzerindeyse %25'ten %100'e;

Karartma girişine (ADJ) uygulanabilecek maksimum voltaj 6V'tur. Bu durumda, 2,5 ila 6V aralığında sürücü, akım sınırlayıcı direnç tarafından ayarlanan maksimum akımı verir. Direnç direnci, yukarıdaki tüm mikro devrelerde olduğu gibi tam olarak aynı şekilde hesaplanır:

R = 0.1 / I LED'i

Direncin minimum direnci 0,27 ohm'dur.

Tipik bir anahtarlama devresi benzerlerinden farklı değildir:

Devreye C1 kondansatörü olmadan güç sağlamak MÜMKÜN DEĞİLDİR !!! En iyi durumda, çip aşırı ısınır ve kararsız özellikler verir. En kötü durumda, anında başarısız olur.

ZXLD1350'nin daha ayrıntılı özellikleri bu çipin veri sayfasında bulunabilir.

Çıkış akımının oldukça küçük olmasına rağmen, mikro devrenin maliyeti makul olmayan bir şekilde yüksektir (). Genel olarak, fan üzerinde şiddetle. temas etmezdim.

QX5241

QX5241, MAX16819'un (MAX16820) Çinli bir analogudur, ancak daha uygun bir pakettedir. KF5241, 5241B isimleri altında da mevcuttur. "5241a" olarak işaretlenmiştir (fotoğrafa bakın).

Tanınmış bir mağazada neredeyse ağırlıkça satılıyorlar (90 ruble için 10 parça).

Sürücü, yukarıdakilerle tamamen aynı prensipte çalışır (sürekli düşürücü dönüştürücü), ancak bir çıkış anahtarı içermez, bu nedenle çalışması için harici bir alan etkili transistör gerekir.

Uygun boşaltma akımı ve boşaltma-kaynağa gerilimi olan herhangi bir N-kanalı MOSFET'i kullanabilirsiniz. Uygun olanlar, örneğin: SQ2310ES (20V'a kadar !!!), 40N06, IRF7413, IPD090N03L, IRF7201. Genel olarak, açma voltajı ne kadar düşükse o kadar iyidir.

İşte QX5241 LED sürücüsünün bazı temel özellikleri:

• maksimum çıkış akımı - 2,5 A;
• %96'ya varan verimlilik;
• maksimum karartma frekansı - 5 kHz;
• dönüştürücünün maksimum çalışma frekansı - 1 MHz;
• LED'ler aracılığıyla akım dengeleme doğruluğu - %1;
• besleme voltajı - 5,5 - 36 Volt (38'de bile iyi çalışıyor!);
• çıkış akımı aşağıdaki formülle hesaplanır: R = 0,2 / I LED'i

Spesifikasyonda daha fazlasını okuyun (İngilizce).

QX5241'deki LED sürücüsü birkaç ayrıntı içerir ve her zaman aşağıdaki şemaya göre monte edilir:

5241 mikro devresi yalnızca SOT23-6 paketinde mevcuttur, bu nedenle ona lehim tavaları için bir havya ile yaklaşmamak daha iyidir. Kurulumdan sonra, tahta akıdan iyice yıkanmalıdır, belirsiz herhangi bir kirlenme mikro devrenin çalışmasını olumsuz etkileyebilir.

Besleme voltajı ile diyotlar arasındaki toplam voltaj düşüşü arasındaki fark 4 volt (veya daha fazla) olmalıdır. Daha azsa, işlemde bazı aksaklıklar vardır (mevcut istikrarsızlık ve gaz kelebeği ıslığı). Öyleyse bir marjla al. Ayrıca, çıkış akımı ne kadar büyük olursa, voltaj marjı da o kadar büyük olur. Yine de, belki de, mikro devrenin başarısız bir kopyasını aldım.

Giriş voltajı, LED'ler üzerindeki toplam düşüşten düşükse, üretim başarısız olur. Aynı zamanda, çıkış alan anahtarı tamamen açılır ve LED'ler yanar (gerilim yeterli olmadığı için doğal olarak tam güçte değil).

AL9910

Diodes Incorporated, çok ilginç bir LED sürücü IC yarattı: AL9910. Çalışma voltajı aralığının onu doğrudan 220V'luk bir ağa bağlamanıza izin vermesi ilginçtir (basit bir diyot doğrultucu aracılığıyla).

İşte ana özellikleri:

• giriş voltajı - 500V'a kadar (değişiklik için 277V'a kadar);
• bir söndürme direnci gerektirmeyen mikro devreye güç sağlamak için yerleşik voltaj regülatörü;
• kontrol ayağındaki potansiyeli 0,045'ten 0,25V'a değiştirerek parlaklığı ayarlama yeteneği;
• yerleşik aşırı ısınma koruması (150°С'de etkinleştirilir);
• çalışma frekansı (25-300 kHz) harici bir direnç tarafından ayarlanır;
• çalışması için harici bir alan etkili transistör gereklidir;
• 8 ayaklı SO-8 ve SO-8EP kasalarında mevcuttur.

AL9910 yongası üzerine monte edilen sürücü, ağdan galvanik izolasyona sahip değildir, bu nedenle yalnızca devre elemanlarıyla doğrudan temasın imkansız olduğu durumlarda kullanılmalıdır.

Bu el feneri yaklaşık 4-5 yıl önce EBAY'den satın alındı. Satıcının bağlantısı korunmadı ve bu ürünü hala satması pek olası değil. Ancak şimdi bile, bu el fenerinin ikiz kardeşlerini birçok ticaret katında defalarca görüyorum, bu yüzden bana öyle geliyor ki bu inceleme hala alakalı.

Ayrıca, bu el fenerini sonlandırmanın ilkeleri diğer benzer ürünlere de uygulanabilir.

El feneri bana birkaç yıl sadakatle hizmet etti.

LED'i tanıyamıyorum. Düşük ısı dağılımına sahip, ancak yeterince parlak olan küçük bir şey.

Özellikle yoğun kullanmadım ve bana çok yakıştı. İhtiyacım olmayan hiçbir mod yoktu. Kapatma düğmesi sonunda, tam sevdiğim gibi. Lastik contalar var. Başlangıçta üç AAA öğesi üzerinde çalıştı. Sonra LiIon 18650 pil aldım ve el fenerine böyle bir eleman doldurmaya çalıştım.

İşin garibi, sorunsuz bir şekilde oturdu. Neden parçalarına ayırmaya ve değiştirmeye karar verdim? Sadece küçük oğlum bir şekilde diğer el fenerimi çıkardı, bütün gün onunla oynadı ve içindeki LED aşırı ısınmadan yandı. O el fenerini söktüm ve LED'in takılı olduğunu gördüm, böylece soğutucu ve sürücü yok. Korku! Bu nedenle, bugünkü incelememin kahramanının nasıl çalıştığına bakmaya karar verdim. Aniden onları yoğun bir şekilde kullanmak zorunda kalırsan, seni en uygunsuz zamanda hayal kırıklığına uğratmasını istemem. Demonte etmek zorunda kalacak.

Anahtarı sökmeye gerek yoktur, ancak LED'in ve sürücünün bulunduğu klipse bakılması gerekecektir.

Bu klibin metal olduğu görülebilir ki bu fena değil. Bu kısmın plastikten yapıldığı fenerlere rastladım.

Görüldüğü gibi içeride büyük bir delik var ve LED kartın klipse sadece kenarlarıyla temas ettiği, temas alanının küçük ve termal macunsuz olduğu görülüyor.

LED kartını kaldırın. Sürücü nerede?

Sürücü, bir kontak kartı ve bir tel parçasından oluşur. Evet, görünüşe göre Çinliler güvenilirliğe güveniyordu

Temas pedinde bir yay vardır. Bu nedenle boyut olarak böyle bir marj vardı ve 18650 elemanı kasaya sorunsuz bir şekilde oturdu.

Çöpe göndermeden önce özlü Çinli şoföre bakmadan duramıyorum.

İyilik için, bu klibi içinde böyle bir delik olmayan bir klipsle değiştirirdim, böylece daha iyi ısı dağılımı için LED kartı tüm yüzeye tamamen bitişik olur.

Ancak bir torna tezgahım yok ve bu parçayı üretmek için fabrikada bir tornacı sipariş etmek kârsız, başka bir el feneri satın almak daha kolay, fiyat karşılaştırılabilir olacak. Bu nedenle, burada her şeyi olduğu gibi bırakmaya karar verdim, sadece teması iyileştirmek ve temas eden yüzeyleri montajdan önce termal macunla yağlamak için.

Kutularımı karıştırırken gerçek bir sürücü buluyorum. Bu muhtemelen en iyi kopya değil, ama gerçekten işe yarıyor ve bende zaten var, sipariş vermeye ve paketi beklemeye gerek yok. İşte burada, yakışıklı.

Bir de yay var o olmazsa olmaz silikon teller ve 3 mod.

Yeni sürücü, burada olduğu gibi, klibe sıkıca, sıkı bir şekilde girdi.

Sürücüdeki pistte biraz hasar gördü. Kendini suçlamak. Kablo ile bağlanmak zorunda kaldım. Onsuz çalışırdı, ancak güvenilirlik için lehimlendi.

Aynı zamanda LED'i daha ilginç bir şeyle değiştirmeye karar verdim. Çöp kutularında şunları kazdım:

Birincisi çok büyük, ikincisi daha güçlü ama soba gibi ısıtıyor. Üçüncüsü, СREE XP-E'yi seçiyorum.

Sıcak Beyaz / Soğuk Beyaz
LED Verici: 1-3W
Model Türü: CREE XPE LED
Lümen: 328 Lümen/ 3 W
DC İleri Voltaj (VF): 2,8-3,6Vdc
DC İleri Akım (IF): 350-1000mA
Işın Açısı: 115 derece
Mercek rengi: su berrak
PCB kartı: Çap 20mm taban
Reçine (Kalıp): Silikon Reçine
Sertifika: CE ve ROSH
Ömür Süresi: > 50.000 saat
Güç: 1W-3W
Model Adı: CREE XPE
Yayılan Renk: Mavi
Dalga boyu: 470-480nm
Parlaklık: 60LM~70LM


Maksimum Darbe Voltajı: 3.8V
Maksimum Darbe Akımı: 1200mA
LED Görüş Açısı: 115 derece
Çap: 20mm
Kullanım: Ev/Sokak/Mimari Aydınlatma
Güç: 1W/3W
Model Adı: CREE XPE
Yayılan Renk: Yeşil
Dalga boyu: 520nm-530nm
Parlaklık: 90LM~100LM
DC İleri Voltaj (VF): 3,2V-3,6Vdc
DC İleri Akım (IF): 350mA~1000mA
Maksimum Darbe Voltajı: 3.8V
Maksimum Darbe Akımı: 1200mA
LED Görüş Açısı: 115 derece
Çap: 20mm

İşte daha büyük.

Ve işte orijinal olanı. Belki birisi onu teşhis edebilir?

Klipsin ve LED kartının temas noktalarını termal macunla kaplarım. Bunun sorunu büyük ölçüde çözmesi olası değildir, ancak LED'in soğumasını biraz iyileştirmesi gerekir. Gövdeye ısı dağılımını iyileştirmek için klipsin el feneri gövdesine vidalandığı diş üzerine biraz termal macun. topluyoruz.

CREE LED'in kristal çapı, daha önce durandan daha küçüktür ve daha fazla çıkıntı yapar. Işık huzmesinin merkezde karanlık bir nokta olmadan olması için reflektörü LED'den biraz uzaklaştırmanız gerekir. Ancak LED kartı, ısı giderici klipse reflektörün kendisi tarafından bastırıldığı için, reflektörün altına bir fotoplastik rondela yerleştirmek gerekir.

Kontrol ediyoruz - çalışıyor. Parlaklık, orijinal olarak takılan LED'in parlaklığı ile karşılaştırılabilir. Ama tamam, CREE kalsın. Umarım ısınmaz...

Düğme olması gerektiği gibi çalışır, açar ve kapatır. Düğmeye sonuna kadar basmaz, sadece hafifçe basarsanız, el feneri modu değişir. Yalnızca 3 mod vardır: tam parlaklık, yarım parlaklık ve flaş. SOS modu yok, çok şükür. Kesinlikle ihtiyacım yok. Özellikle bu tür sürücülerin yanıp sönmesiyle ilgili bilgilere rastladığım için flaşı reddederdim. Ama düşündükten sonra flaşı bırakmaya karar verdim, ya işe yararsa?

İşte tamamlandıktan sonra el fenerinin bir videosu:

Video, sürücünün sonucu olan ışığın modülasyonunu gösterir. Öyle olmalı, gözle görülmüyor, sadece videoda.

Burada el fenerinin tam ve yarım parlaklık modlarında ve flaş modunda nasıl çalıştığını görebilirsiniz.

Sonuç: El feneri çok ucuzdu, iyi bir sağlam yapıya ve iyi bir iyileştirme potansiyeline sahip. Yükseltmeden sonra performansı arttı ve artık ihtiyaçlarımı tam olarak karşılıyor.