نبض عرض النبض تعديل الشعلة: 8 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:42

يمكن استخدام تعديل عرض النبضة (PWM) لتغيير قوة أو سرعة أو سطوع العديد من الأجهزة. مع مصابيح LED ، يمكن استخدام PWM لتعتيمها أو جعلها أكثر سطوعًا. سأستخدمها في صنع مصباح يدوي صغير ، ويمكن تعتيم LED عن طريق تشغيله وإيقافه بسرعة ، عدة مرات في الثانية. من خلال تغيير نسبة مساحة العلامة ، يتنوع السطوع ، والتنفيذ البسيط لنظام PWM سيكون عبارة عن ساعة تغذي LED ومقاوم واقي للأرض ، ويجب أن تتأرجح الساعة بشكل مثالي عند تردد 50 هرتز لضمان عدم رؤيتك التذبذب. لاختبار ذلك ، يمكنك إما استخدام مولد إشارة لتوفير موجة مربعة ، كما هو موضح أدناه ، أو إنشاء دائرة للقيام بذلك نيابة عنك.

الخطوة 1: مذبذب الاسترخاء

ستنتج هذه الدائرة موجة مربعة مع دورة عمل بنسبة 50٪. توفر مقاومتان 10K متصلتان بمدخل + op-amp جهدًا مرجعيًا ، و R1 و C1 ، متصلان بـ -input ، تنشئان ثابتًا زمنيًا يتحكم في التردد ، f = 1 / {2ln (3) RC}. يقوم المكثف C1 بشحن وتفريغ الشحنات من خلال المقاوم R1 ، والوقت المستغرق لحدوث هذه الدورة هو فترة شكل الموجة.

الخطوة الثانية: مذبذب الاسترخاء

من خلال تحديد التردد في الخطوة 1 ، يمكن استبدال R1 بمقياس الجهد RP بقيمة 2R1 واثنين من الثنائيات. سيسمح هذا التغيير بدورة العمل بالتغير ، مع الحفاظ على تردد ثابت. لأغراض PWM العامة لمصابيح LED ، ليست هناك حاجة للدقة المطلقة مع التردد. إذا كانت هناك حاجة إلى الدقة ، فيجب أن يكون مقياس الجهد المختار قريبًا من 2R1 ، ولكن ليس أكثر من 2R1 ، ومقاوم تعويض يساوي R1-RP / 2 ، والحل البديل هو استخدام مقاومين متسلسلين مع الثنائيين. ، لإعطاء دورة عمل ثابتة ومحددة مسبقًا.

الخطوة 3: إخراج مذبذب الاسترخاء

يمكن توصيل إشارة الساعة إما مباشرة بمصباح LED واحد ، لكن هذا لن يسمح بالتحكم في LED بواسطة مصدر منطقي خارجي. بدلاً من ذلك ، قد يكون من الأسهل تغذية هذا الإخراج إلى قاعدة الترانزستور ، ثم استخدام الترانزستور لتشغيل وإيقاف تشغيل الصمام. إنه خارج الحالة ، سيظل ينتج 2 فولت. يجب تقليل هذا إلى أقل من 0.7 فولت حتى لا يتم تشغيل الترانزستور ، وإلا سيظل مؤشر LED قيد التشغيل باستمرار ويطهى.

الخطوة 4: زيادة السطوع

التطبيق المفيد الآخر لـ PWM مع LED هو أن LED يمكن أن يمر عبره تيار أكبر من المعتاد مما يجعله أكثر إشراقًا. عادةً ما يؤدي هذا التيار إلى تدمير LED ، ولكن نظرًا لأن مؤشر LED يعمل فقط لجزء بسيط من الوقت ، فإن متوسط الطاقة التي يتم إدخالها من خلال LED يكون ضمن التسامح. يتم تحديد حد هذا التيار في ورقة بيانات الشركة المصنعة لمصباح LED ، كالتيار النبضي إلى الأمام. غالبًا ما توجد أيضًا تفاصيل تتعلق بالحد الأدنى لعرض النبضة ودورات العمل. باستخدام مصباح LED أبيض كمثال ، يتم تقديم المواصفات التالية على النحو التالي: التيار الأمامي = 30m تيار النبض للأمام = 150 مللي عرض النبضة = <10 مللي ثانية دورة العمل = <1: 10 باستخدام عرض النبضة ومعلومات دورة العمل ، يمكن إعادة حساب مذبذب الاسترخاء باستخدام T = 2ln (2) RCA بافتراض استخدام مكثف 10nF ، والرغبة في TON = 10ms ، و TOFF = 1ms ، يمكن إجراء الحسابات التالية ، ثم رسم مخطط الدائرة.

الخطوة 5: زيادة الطاقة

الشرط الآخر لزيادة السطوع هو زيادة التيار المتدفق عبر LED. هذا أمر مستقيم نسبيًا. بافتراض إمداد منطقي بجهد 5 فولت لمصباح LED ، ومن ورقة البيانات ، يكون الجهد القياسي لمصباح LED هو 3.6 فولت. يمكن حساب مقاوم الحماية عن طريق طرح جهد LED من جهد الإمداد ، ثم قسمة ذلك على التيار. R = (VS - VLED) / (iMAX) R = (5 - 3.6) / 0.15R = 1.4 / 0.15R = 9.3 = 10RIt من المحتمل مع ذلك أن مصدر إمداد LED قد لا يكون قادرًا على توفير تيار كافي يبلغ 100 مللي أمبير ، حتى لو كان لفترة قصيرة جدًا. قد يكون من الضروري تشغيل الصمام من خلال الترانزستور ، وربما يتم التحكم فيه بواسطة ترانزستور آخر في سلسلة قادر أيضًا على حمل التيار. في هذه الدائرة ، يجب استخدام جهد الإمداد الخاص بـ op-amp ، حيث سيكون مصدر المنطق 5v أيضًا صغير. يوجد انخفاض بمقدار 0.7 فولت فوق كل من الترانزستورات ، و 3.6 فولت فوق مؤشر LED ، بإجمالي 5 فولت ، ولا يترك أي شيء لمقاوم الحماية. ومع ذلك ، بالنسبة للشعلة ، يمكن وضع التحكم على مصدر الطاقة للدائرة VR = 9 - (3.6 + 0.7) VR = 4.7vR = 4.7 / 0.15R = 31 = 33R

الخطوة 6: الدائرة النهائية

يوجد أدناه مخطط الدائرة النهائية. عند التنفيذ ، سيتم وضع مفتاح على مصدر الطاقة ، وسيتم وضع خمسة أزواج أخرى من مصابيح LED بالتوازي مع الزوج الحالي.

الخطوة 7: اختبار الدائرة

هذه نسخة LED واحدة من الدائرة. ليس مرتبًا بشكل خاص ، ولكنه نموذج أولي ، ويتبع مخطط الدائرة من الخطوة 7. يمكنك أيضًا أن ترى من مزود الطاقة أنه يتم سحب 24 مللي أمبير فقط ، مقارنة بـ 30 مللي أمبير إذا كان LED متصلًا بشكل طبيعي. من الصورة الثالثة التي تحتوي على اثنين من مصابيح LED ، يبدو أن كلا المصباحين لهما نفس السطوع. ولكن بسرعة كبيرة ، يصبح مؤشر LED المباشر دافئًا سريعًا مما يعطي سببًا وجيهًا لـ PWM.

الخطوة 8: الشعلة النهائية

يعد نقل الدائرة إلى لوحة فيروبورد أمرًا صعبًا ، خاصةً تكثيف مذبذب الاسترخاء بحيث يتناسب مع العلبة. الشيء الرئيسي الذي يجب التحقق منه هو عدم وجود أسلاك متقاطعة أو فضفاضة بما يكفي للعبور. بإضافة 5 مصابيح LED أخرى ، يكون التبديل المتسلسل مع موصل البطارية ثم وضعه في علبة أكثر استقامة. عند توصيل مصدر الطاقة بموصل البطارية لاختبار الدائرة ، كان متوسط قراءة التيار 85 مللي أمبير تقريبًا. هذا أصغر بكثير من 180 مللي أمبير (6 * 30 مللي أمبير) الذي يتطلبه نظام الدفع المباشر ، لم أخوض في تفاصيل كبيرة مع نقل الدائرة من اللوح ، إلى verobboard لأنني كنت أهدف إلى التركيز على النظرية الكامنة وراء هذا المشروع ، بدلاً من ذلك من الإنتاج على وجه التحديد. ومع ذلك ، كدليل عام ، يجب عليك اختبار الدائرة وجعلها تعمل على اللوح ، ثم نقل المكونات إلى veroboard ، بدءًا من المكونات الأصغر. إذا كنت مؤهلاً وسريعًا في اللحام ، فقد تتمكن من لحام شريحة بأمان مباشرة باللوحة ، وإلا يجب عليك استخدام حامل الرقائق.