Akcentujące światło LED, które powoli ściemnia się po odłączeniu od źródła zasilania

10

Wszyscy graliśmy z różnymi transformatorami i zasilaczami, które mają wskaźnik LED, który przyciemnia się, zanim całkowicie zgaśnie, gdy zasilacz jest odłączony.

Pracuję nad zaprojektowaniem akcentującego światła, które wymagałoby półprzezroczystego kryształowego źródła światła (prawdopodobnie wykonanego z żywicy lub szkła, jeśli znajdę taniego dostawcę) zawierającego diody LED i pewną elektronikę oraz podstawę, która dostarczałaby prąd elektryczny. Dla graczy może to wyglądać trochę jak kamień Welkynd. Moje pytanie brzmi: jaki jest najprostszy sposób, aby diody LED powoli ściemniały (powiedzmy ponad 2-10 sekund), gdy kryształ jest usuwany z podstawy? Podobne do odłączonego transformatora, ale z celowym i kontrolowanym ściemnianiem.

Właśnie kupiłem kilka diod LED i planuję zbudować system testowy w ciągu najbliższego miesiąca lub dwóch. Te diody LED są w 5-metrowym pasku podzielonym na 3 serie diod LED równolegle i znamionowych na 12v. Nie znam wartości wzmacniacza diod LED, ale zgaduję w zakresie 20ma (to, co przeczytałem, jest średnie dla jasnej bieli). Prawdopodobnie użyję 4 serii w sumie 12 diod LED w wersji testowej. Link do paska LED

Jeśli mam transformator z prądu przemiennego wbudowany w podstawę, zgadywałam, że mogłabym użyć kilku kondensatorów równolegle z rezystorem do przechowywania energii elektrycznej i powolnego rozładowywania jej do diod LED. Ale jestem entuzjastą samouków, więc szczerze mówiąc, nie wiem, czy to rzeczywiście zadziała. Nie znam też liczby i parametrów kondensatorów i rezystorów, których potrzebowałbym.

Jeśli mam transformator wbudowany w kryształ, transformator i prostownik zatrzymałyby niewielką ilość energii elektrycznej, ale nie sądzę, że wystarczyłoby, aby zapewnić efekt, którego szukam, więc coś innego musiałoby być dodane, aby przetrwało kilka sekund.

Bateria nikadowa z elektroniką sterującą jest dosłownie moją ostatnią szansą na osiągnięcie tego efektu i prawdopodobnie zrezygnuję z tego pomysłu, zanim zacznę programować własną płytkę drukowaną.

To moje główne pytanie. Jeśli ktoś chce się zastanowić, jak podłączyć kryształ do bazy, jestem otwarty na sugestie. Mój pierwotny plan polegał po prostu na bezpośrednim połączeniu miedzi z miedzią z bazą. Ale ostatnio rozważałem system ładowania EM (podobny do powermat lub tych bezprzewodowych latarek wielokrotnego ładowania, które ma mój tata). Troska o sieć bezprzewodową zapewnia stałe zasilanie diod LED, choć jest to bezpieczniejsze. Nauczyłem się już sporo o konstruowaniu zasilacza, czytając tę ​​stronę SE, ale jeśli ktoś ma jakieś sugestie na ten temat, jestem cały w uszach. Do kompilacji testowej prawdopodobnie podłączę go do zasilacza komputerowego lub zasilacza laptopa, jeśli znajdę 12v w Goodwill lub w lokalnym sklepie z częściami elektronicznymi.

Jeśli uda mi się uruchomić model testowy, planuję zbudować prawdopodobnie kilkanaście takich do oświetlenia akcentującego wokół mojego domu.

Tomasz
źródło
1
Gdy zasilanie transformatora + mostka diodowego traci moc, stopniowe przyciemnianie wyjścia jest przede wszystkim funkcją kondensatorów zbiornikowych za mostkiem diodowym, a nie samego transformatora lub mostka. Przede wszystkim potrzebujesz wystarczająco dużego kondensatora pojemnościowego, aby pomieścić wystarczającą ilość energii do powolnego ściemniania: Innymi słowy, stała czasowa kondensatora + obciążenia musi być skorelowana z pożądanym czasem ściemniania. Nie da się tego obliczyć bez ostatecznych lub przynajmniej danych empirycznych (użyj multimetru) prądu pobieranego przez diody LED.
Anindo Ghosh
Gdy masz odpowiedni kondensator, który może pełnić rolę magazynu energii, podstawowe ściemnianie rozpadu będzie działać od razu po wyjęciu z pudełka. Do kontrolowanego ściemniania typowy byłby mikrokontroler generujący sygnał PWM ze zmniejszającym się cyklem roboczym, prowadzący diody LED przez BJT lub MOSFET używany jako przełącznik.
Anindo Ghosh
@AnindoGhosh Cóż, diody LED przybywają we wtorek (tego samego dnia rozpoczynają się zajęcia jesienne), a ja mam multimetr, więc powinienem być w stanie podać niektóre z tych danych w środę. Czy powinienem testować każdą serię 3 diod LED niezależnie, czy 4 na raz, czy cały pasek, czy to ma znaczenie? Ponadto jestem otwarty na przybliżone szacunki oparte na średnich.
Thomas
Przetestuj jeden zestaw 3, który da sobie radę. Naprawdę nie ma żadnych średnich wartości do pracy, ponieważ paski LED mogą mieć szeroki zakres możliwych wymagań prądowych, od 10 mA do 100 mA lub więcej, wszystko w postaci 3528 chipów LED. Musisz także określić, ile sekund powinien zająć żądany zanik.
Anindo Ghosh
3
@Andyaka: Obiekt w spoczynku na / w cokole, diody LED są całkowicie zapalone. Obiekt usunięty z postumentu, diody LED gasną do zera w ciągu 2-10 sekund.
Ignacio Vazquez-Abrams

Odpowiedzi:

6

Pytanie wzbudziło moje zainteresowanie na tyle, aby rozpocząć eksperyment. Zmieniłem parametry pytania w jednym kluczowym aspekcie: Zamiast paska LED z wieloma diodami LED połączonymi szeregowo, podłączyłem równolegle 3 niebieskie diody LED (V f = ~ 2,8 V) z jednym rezystorem 100 Ohm, aby ograniczyć prąd do wszystkich 3, do 0,047 Farad, 5,5 V typu „supercap płyty głównej”.

Wiem, dzielenie rezystora to naprawdę zła praktyka, więc po prostu używaj osobnych rezystorów do własnego eksperymentu.

Superkond ładowano z pary ogniw alkalicznych AA (~ 3,12 V na kondensatorze po 3 minutach), a następnie wyciągnięto przewody do akumulatora.

schematyczny

symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab

Podczas gdy efekt ściemniania był oczekiwanym rezultatem, wyniki były zaskakujące: diody LED świeciły z coraz mniejszą intensywnością przez ponad minutę po odłączeniu akumulatora. Oto wideo, które zrobiłem z eksperymentu.

Powodem, dla którego diody LED świecą się znacznie dłużej, niż się spodziewano, jest to, że typowa dioda LED jest nadal podświetlana do poziomu znacznie poniżej 5% prądu znamionowego - w przypadku diod LED, które zastosowałem, około 1 minuty były dość widoczne , jeśli przyciemniony, z zaledwie 1 mA podzielonym między wszystkie trzy.

Diody LED w końcu przygasły do ​​zera po około 15 minutach.

Wnioski :

  • Znacznie mniejsza pojemność niż zastosowany tutaj superkondensator Farada 0,047 byłby preferowany do zamierzonego celu.
  • Jeśli trzeba użyć paska LED 12 V 20 mA zamiast diod LED równolegle, wówczas zestaw 3 takich superkapsów monetarnych w szeregu działałby: Uzyskana pojemność około 0,0157 Farad zapewni czas ściemniania bliższy docelowemu celowi OP wynoszącemu 2 do 10 sekund, zamiast nieznośnie długiego 1-minutowego przyciemnienia obserwowanego na filmie.
  • Powodem, dla którego niektóre wcześniej opublikowane obliczenia pojemności, w tym mój komentarz 0,5 Farada, były dalekie od znaku, jest to, że nie uwzględniono zmniejszania przepływu prądu z powodu rozładowania, tj. Poszukiwanego efektu ściemnienia.
  • W przypadku jakichkolwiek komentarzy, które mogą pojawić się na temat „niedopuszczalnie wysokiej” ESR tych superkapsów płyty głównej, jasne jest, że teorię należy poprzeć praktycznymi eksperymentami, tak jak w przypadku tej odpowiedzi.

Używany przeze mnie superkondensator jest sprzedawany w serwisie eBay za mniej niż 2 USD za parę , w tym za wysyłkę międzynarodową:

SuperCap

Niezupełnie dziesiątki czy setki dolarów, o których ja i inni wspominaliśmy wcześniej.


Dodano dokument dzięki dyskusji z @DavidKessener :

  • W przypadku stosowania wielu superkondensacji szeregowo i ładowania do łańcucha wyższego napięcia niż napięcie znamionowe poszczególnych kondensatorów, rezystory polaryzujące są wymagane, aby przedłużyć żywotność kondensatorów. Bez nich kondensatory będą ładować się nierównomiernie i ostatecznie umrą szybciej.
  • W oparciu o ten opis Maxwella i pobierając prąd upływowy na kondensator 10 uA ( rzeczywisty prąd upływowy tych poszczególnych nasadek jest znacznie niższy, więc jeszcze bezpieczniejszy ), otrzymujemy wartość 55 kOhm dla przejścia oporników oporowych 10 x 10 = 100 uA, więc dodaj 3 nowe Rezystory 56k jak poniżej, do zasilania napięciem 12 woltów i paska LED 12 woltów

schematyczny

zasymuluj ten obwód

Anindo Ghosh
źródło
1
Łał! Myślę, że właśnie zostałeś moim bohaterem! Jutro zamierzałem odebrać używaną czapkę potwora i przetestować ją, ale jest to o wiele bardziej praktyczne rozwiązanie. Zamówię te czapki i zacznę eksperymentować. To bardzo dużo wysiłku, aby mi pomóc, naprawdę to doceniam!
Thomas
Dzięki @Thomas. Po prostu lubię próbować różnych rzeczy, więc było fajnie.
Anindo Ghosh
Zbuduję obwód zgodnie z twoimi planami i opublikuję moje wyniki. Czy będzie jakiś problem z dodawaniem lub usuwaniem segmentów 3LED do tego obwodu w celu dokładnego dostrojenia czasu przyciemnienia?
Thomas
@Thomas Po tym filmie zrobiłem dokładnie to - dodałem równolegle 6 dodatkowych diod LED, w tym momencie czas ściemniania spadł do kilku sekund.
Anindo Ghosh
0

TL494 jest zwykle stosowany w zasilaczach jak mechanizm sterujący dla złotówki lub doładowania przełącznika, ale mogą być łatwo wykorzystane do sterowania PWM diody LED, a także od każdego z jej tranzystorów wyjściowych może tonąć 200mA.

Spójrz na raport aplikacyjny TI SLVA001E, „Projektowanie regulatorów napięcia przełączającego za pomocą TL494 (Rev. E)”, aby zobaczyć, jak wprowadzić go w tryb single-ended i użyć DTC do sterowania wyjściem PWM; obwód RC na pinie DTC powinien wystarczyć do stopniowego skrócenia cyklu pracy po usunięciu urządzenia.

Schemat blokowy TL494

EDYTOWAĆ:

Oto niezoptymalizowany obwód, który można zastosować. Zauważ, że urządzenie będzie potrzebowało własnego zasilacza, aby mogło działać.

schematyczny

symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab

S1 może być mikroprzełącznikiem dźwigniowym lub rodzajem pary styków połączonych materiałem przewodzącym. Gdy S1 jest zamknięty, kod DTC jest utrzymywany na poziomie 0 V, co pozwala na maksymalny cykl pracy PWM, a zatem jasność diody LED. Gdy S1 jest odłączone, C1 powoli ładuje się przez dzielnik napięcia R1 / R2, powoli zwiększając napięcie DTC, a tym samym zmniejszając cykl pracy PWM do 5%.

Ignacio Vazquez-Abrams
źródło
OK, więc układ faktycznie zapewnia modulowaną moc, którą przeczytałem wcześniej, jest „właściwym” sposobem przyciemnienia diod LED. Zdecydowanie coś, nad czym będę szukać moich bardziej wyrafinowanych modeli. Budowa obwodu jest dla mnie teraz trochę skomplikowana, ale uczę się szybko :)
Thomas
Układ wykorzystuje PWM do włączania i wyłączania tranzystorów; moc jest doprowadzana zewnętrznie przez diody LED + tranzystory.
Ignacio Vazquez-Abrams
1
Nie zamawiaj bezpośrednio w TI. Dystrybutorzy, tacy jak Digikey lub Mouser, pozwolą ci kupić single.
Ignacio Vazquez-Abrams
1
Jednak znacznie bardziej złożone niż rozwiązanie oparte na kondensatorach.
pjc50,
2
@ IgnacioVazquez-Abrams Prosimy o zdyskredytowanie swojej odpowiedzi, abyśmy mogli uniknąć wzburzenia pewnej osoby niż ona jest już: tytuł pytania brzmi „ po usunięciu ze źródła zasilania ”, wzmocniony w treści pytania. Zły chłopiec, Ignacio, zły! Niegrzeczny! Niegrzeczny! :-)
Anindo Ghosh