Mam 60 diod LED, które były w pasku led . Taśma ledowa o długości jednego metra wymaga:
- 400 miliamperów
- 12 woltów
Chcę kontrolować te diody LED za pomocą mikrokontrolera. Myślę o użyciu TIP120 i raspberryPi.
Raspberry Pi GPIO kołek może wyprowadzać 50 mA w sposób ciągły. (Aktualizacja: to nieprawda, patrz poniżej)
Jestem początkującym i nie jestem pewien, czy robię to poprawnie. Wszystkie moje obliczenia opierają się na rzeczach, które czytam na tym blogu .
Matematyka
Prąd podstawowy:
TIP120 ma prąd kolektora lc = 250 * lb, więc potrzebuję prądu podstawowego 1,6 mA.
(1,6mA * 250 = 400)
RaspberryPi nie powinien mieć problemów z prądem bazowym
Rezystor bazowy:
Potrzebuję rezystora wystarczająco niskiego, aby zapewnić, że podstawa TIP120 pozostanie nasycona, ale pozostanie mniejsza niż 50 mA, aby nie przeciążać raspberryPi.
Zgodnie z blogiem, o którym wspomniałem, bazowy opór odnajduję, patrząc na Vbe (sat). Zobacz rysunek 2.
gdzie Vbe (sat) wynosi 400 na osi x, prąd kolektora wynosi około 1,3 na osi y.
Jeśli raspberryPi wyprowadza 3,3 wolta, wówczas spadek napięcia wynosi 2 wolty
(3,3 - 1,3)
Tak więc, zgodnie z moimi obliczeniami, potrzebuję rezystora między 4 a 40 omów R = V / I
2 / (0,05 A) = 40 omów
2 / (0,50 A) = 4 omy
(aktualizacja: nieprawidłowa, patrz dół pytania)
Nadal uważam się za amatora i trochę się nad tym zastanawiam.
- Czy te obliczenia wyglądają poprawnie?
- Czy TIP120 będzie działać? (wszelkie inne sugestie mile widziane)
- Czy są jakieś inne uwagi, które powinienem wziąć pod uwagę przy tworzeniu mojego schematu?
Aktualizacja
Jak wskazano w odpowiedziach, pomnożyłem wartości miliamperów dziesięciokrotnie. Powinienem powiedzieć:
2 / (0,005 A) = 400 omów
2 / (0,050 A) = 40 omów
Aktualizacja 2
Wygląda na to, że pewne maksymalne natężenie, jakie pin na Raspberry Pi może zapewnić, jest trochę mgliste. Dla bezpieczeństwa zakładam, że jest to 8 mA.
/raspberrypi/9298/what-is-the-maximum-current-the-gpio-pins-can-output
/raspberrypi/1130/what-is-the-nominal-gpio-pin-output-current
Aktualizacja 3
Ada Fruit napisała świetny artykuł na blogu, w jaki sposób kontrolować pasek LED za pomocą mikrokontrolera. Zaleca STP16NF06 lub TIP120
Odpowiedzi:
Już prawie jesteś, kilka rzeczy:
Obliczenie rezystora bazowego jest nieprawidłowe - pamiętaj, że zgodnie z obliczeniami potrzebujesz tylko 1,6 mA (prąd kolektora jest osobny).
Patrząc na arkusz danych, minimalne wzmocnienie wynosi 1000, a maksymalne napięcie emiterów bazowych wynosi 2,5V, co oznacza, że musimy dostosować obliczenia, 1,6mA zrobi dla prądu bazowego (zawsze dobrze mieć dodatkowe dla przełącznika jako wzmocnienie spada przy nasyceniu), ale musimy użyć 2,5 V zamiast 1,3 V w najgorszym przypadku (lepiej jest użyć najgorszego przypadku / maksymalnych wartości do projektowania, chociaż patrząc na wykres wydaje się, że dodatkowe Vbe jest mało prawdopodobne przy tym prądzie, więc gdzieś między dwiema liczbami poniżej powinno być w porządku):
Więc:
(3,3 V - 2,5 V) / 1,4 mA = 570 Ω
lub
(3,3 V - 1,5 V) / 1,4 mA = ~ 1,2 kΩ
Powinno to działać dobrze, ale nie jest to najbardziej efektywny sposób - rozproszenie tranzystora będzie wynosić co najmniej 0,4 A * Vce (sat), co stanowi około 0,4 A * 0,75 V = 0,3 W, a dodatkowo Twój R-pi potrzebuje co najmniej kilka mA, aby go wysterować.
Współczesny MOSFET na poziomie logicznym może być znacznie mniejszy, napędzany (prawie) bezprądowym) i prawie nie rozpraszać się. Oto przykładowa część, FDC637BNZ , wybrana losowo spośród tysięcy w Farnell:
źródło
0,5A to 500 miliamperów ... Uderzysz swoje Pi. 0,05 to 50 miliamperów. To jest górna granica. Nie musisz tego robić. Jak powiedziałeś, potrzebujesz tylko 1,6 mA. Wzmocnij to trochę, powiedz niezły nawet 5mA. 3,3 - 1,3 = 2 V rezystor musi spaść. 2v / 0,005A (5mA) = 400Ω. Zaokrąglając w górę do następnego największego rozmiaru 470Ω, otrzymujesz ~ 4mA u podstawy.
Pomijając ten błąd matematyczny, TIP120 działa dobrze, nawet jeśli jego przeciążenie dla 400mA, które zabierze pasek ledowy, jest naprawdę dobre. Jest to para darlingtona do zwielokrotnienia prądu. Zwykły pojedynczy tranzystor BJT, taki jak PN2222 (1 Amp w standardowym pakiecie To-92) byłby więcej niż wystarczający. Lub możesz podzielić pasek na dwa lub trzy i użyć kilku 2n3904 (100 ~ 200mA) i sflashować różne sekcje inaczej (Oczywiście będziesz potrzebował równej liczby gpio, chyba że chcesz je wszystkie wysterować z jednego GPIO, który by też działają. Tranzystory równoległe, każdy z własnymi rezystorami podstawowymi napędzającymi mniejsze odcinki paska LED, byłyby dobrym sposobem radzenia sobie z mniejszymi tranzystorami, jeśli nie można uzyskać większych.)
A twój schemat jest wystarczający do wykonania makiety. Jednokolorowy pasek ledowy nie jest zbyt skomplikowanym obwodem do pracy, więc nie ma sposobu, aby go ulepszyć, oprócz używania odpowiednich części zamiast ogólnych symboli zastępczych.
źródło