Mi lehet szomorúbb, mint egy hirtelen lemerült akkumulátor egy kvadrokopterben repülés közben, vagy egy fémdetektor kikapcsolása egy ígéretes tisztáson? Most, ha előre megtudhatnád, hogy az akkumulátor mennyire van feltöltve! Ezután csatlakoztathatnánk a töltőt, vagy behelyezhetnénk egy új akkumulátorkészletet anélkül, hogy megvárnánk a szomorú következményeket.

És itt születik meg az ötlet, hogy készítsünk valami jelzőt, ami előre jelez, hogy hamarosan lemerül az akkumulátor. A rádióamatőrök világszerte dolgoztak ennek a feladatnak a megvalósításán, és ma már egy egész autó és egy kis kocsi áll rendelkezésre különféle áramköri megoldásokkal - az egyetlen tranzisztoron lévő áramköröktől a mikrokontrollereken lévő kifinomult eszközökig.

Figyelem! A cikkben bemutatott diagramok csak az akkumulátor alacsony feszültségét jelzik. A mélykisülés elkerülése érdekében manuálisan kell kikapcsolni a terhelést vagy a használatot.

1.opció

Kezdjük talán egy egyszerű áramkörrel, zener-diódával és tranzisztorral:

Kitaláljuk, hogyan működik.

Amíg a feszültség egy bizonyos küszöbérték (2,0 Volt) felett van, a zener dióda meghibásodik, ennek megfelelően a tranzisztor zárva van, és az összes áram a zöld LED-en keresztül folyik. Amint az akkumulátor feszültsége csökkenni kezd, és eléri a 2,0 V + 1,2 V nagyságrendű értéket (feszültségesés a VT1 tranzisztor bázis-emitter csomópontjában), a tranzisztor nyitni kezd, és az áram újraeloszlik. a két LED között.

Ha egy kétszínű LED-et veszünk, akkor a zöldről a pirosra zökkenőmentes átmenetet kapunk, beleértve a teljes köztes színskálát.

A kétszínű LED-ek tipikus előremenő feszültségkülönbsége 0,25 volt (alacsonyabb feszültségnél pirosan világít). Ez a különbség határozza meg a zöld és a piros közötti teljes átmenet területét.

Így egyszerűsége ellenére az áramkör lehetővé teszi, hogy előre tudja, hogy az akkumulátor kezdett lemerülni. Amíg az akkumulátor feszültsége 3,25 V vagy több, a zöld LED világít. A 3,00 és 3,25 V közötti intervallumban a piros keveredni kezd a zölddel - minél közelebb van a 3,00 V-hoz, annál pirosabb. És végül 3V-on csak tiszta piros világít.

Az áramkör hátránya a zener-diódák kiválasztásának bonyolultsága a szükséges válaszküszöb eléréséhez, valamint az állandó körülbelül 1 mA áramfelvétel. Nos, lehetséges, hogy a színvakok nem fogják értékelni ezt az ötletet a változó színekkel.

Mellesleg, ha más típusú tranzisztort helyez ebbe az áramkörbe, akkor az ellenkező módon működhet - a zöldről a pirosra való átmenet éppen ellenkezőleg, ha a bemeneti feszültség megnő. Íme a módosított diagram:

2. lehetőség

A következő áramkör a TL431 chipet használja, amely egy precíziós feszültségszabályozó.

A válaszküszöböt az R2-R3 feszültségosztó határozza meg. A diagramon feltüntetett névleges feszültséggel 3,2 volt. Amikor az akkumulátor feszültsége erre az értékre csökken, a mikroáramkör abbahagyja a LED megkerülését, és világít. Ez azt jelzi, hogy az akkumulátor teljes lemerülése nagyon közel van (a minimális megengedett feszültség egy lítium-ion bankon 3,0 V).

Ha a készülék táplálására több sorba kapcsolt lítium-ion akkumulátor bankból álló akkumulátort használnak, akkor a fenti áramkört mindegyik bankhoz külön kell csatlakoztatni. Mint ez:

Az áramkör konfigurálásához akkumulátorok helyett állítható tápegységet csatlakoztatunk, és az R2 (R4) ellenállást választjuk, hogy a LED akkor világítson, amikor szükségünk van rá.

3. lehetőség

És itt van egy egyszerű áramkör a lítium-ion akkumulátor lemerülésjelzőjének két tranzisztor használatával:
A válaszküszöböt az R2, R3 ellenállások állítják be. A régi szovjet tranzisztorok lecserélhetők BC237, BC238, BC317 (KT3102) és BC556, BC557 (KT3107) típusokra.

4. lehetőség

Két térhatású tranzisztoros áramkör, amely készenléti üzemmódban szó szerint mikroáramot fogyaszt.

Amikor az áramkört áramforráshoz csatlakoztatják, a VT1 tranzisztor kapuján pozitív feszültség keletkezik az R1-R2 osztóval. Ha a feszültség nagyobb, mint a térhatású tranzisztor lekapcsolási feszültsége, akkor az kinyílik, és a VT2 kapuját a földre húzza, ezáltal bezárja azt.

Egy bizonyos ponton, amikor az akkumulátor lemerül, az elosztóról levett feszültség nem lesz elegendő a VT1 feloldásához, és az elzáródik. Következésképpen a tápfeszültséghez közeli feszültség jelenik meg a második térkapcsoló kapujában. Kinyílik és világít a LED. A LED izzás azt jelzi számunkra, hogy az akkumulátort újra kell tölteni.

Bármely n-csatornás tranzisztor, alacsony vágási feszültséggel megteszi (minél alacsonyabb, annál jobb). A 2N7000 teljesítményét ebben az áramkörben nem tesztelték.

5. lehetőség

Három tranzisztoron:

Szerintem a diagram nem szorul magyarázatra. A nagy együtthatónak köszönhetően. három tranzisztor fokozat erősítésével az áramkör nagyon tisztán működik - egy világító és nem világító LED között elegendő 1 század volt különbség. Az áramfelvétel, ha a jelzés be van kapcsolva, 3 mA, ha a LED nem világít - 0,3 mA.

Az áramkör terjedelmes megjelenése ellenére a kész tábla meglehetősen szerény méretekkel rendelkezik:

A VT2 kollektorból olyan jelet vehet, amely lehetővé teszi a terhelés csatlakoztatását: 1 - engedélyezett, 0 - tiltott.

A BC848 és BC856 tranzisztorok BC546 és BC556 tranzisztorokra cserélhetők.

6. lehetőség

Tetszik ez az áramkör, mert nem csak a jelzést kapcsolja be, hanem le is vágja a terhelést.

Csak az a kár, hogy maga az áramkör nem csatlakozik le az akkumulátorról, és továbbra is energiát fogyaszt. A folyamatosan égő LED-nek köszönhetően pedig sokat eszik.

A zöld LED ebben az esetben referencia feszültségforrásként működik, körülbelül 15-20 mA áramot fogyasztva. Egy ilyen falánk elemtől való megszabaduláshoz referencia feszültségforrás helyett ugyanazt a TL431-et használhatja, a következő áramkör szerint csatlakoztatva*:

*csatlakoztassa a TL431 katódot az LM393 2. érintkezőjéhez.

7. lehetőség

Áramkör úgynevezett feszültségfigyelők segítségével. Feszültségfelügyelőknek és detektoroknak is nevezik őket, ezek speciális mikroáramkörök, amelyeket kifejezetten feszültségfelügyeletre terveztek.

Itt van például egy áramkör, amely LED-et világít, ha az akkumulátor feszültsége 3,1 V-ra csökken. BD4731-re szerelve.

Egyetértek, ennél egyszerűbb nem is lehetne! A BD47xx nyitott kollektoros kimenettel rendelkezik, és a kimeneti áramot 12 mA-re korlátozza. Ez lehetővé teszi, hogy közvetlenül csatlakoztasson egy LED-et hozzá, az ellenállások korlátozása nélkül.

Hasonlóképpen bármilyen más feszültségre is alkalmazhat bármely más felügyelőt.

Íme néhány további lehetőség, amelyek közül választhat:

• 3,08 V-on: TS809CXD, TCM809TENB713, MCP103T-315E/TT, CAT809TTBI-G;
• 2,93 V-on: MCP102T-300E/TT, TPS3809K33DBVRG4, TPS3825-33DBVT, CAT811STBI-T3;
• MN1380 sorozat (vagy 1381, 1382 - csak a házukban különböznek). Célunkra a nyitott leeresztővel rendelkező opció a legalkalmasabb, amint azt a mikroáramkör jelölésében szereplő további „1” szám bizonyítja - MN13801, MN13811, MN13821. A válaszfeszültséget a betűindex határozza meg: MN13811-L pontosan 3,0 Volt.

Használhatja a szovjet analógot is - KR1171SPkhkh:

A digitális megjelöléstől függően az érzékelési feszültség eltérő lesz:

A feszültségrács nem nagyon alkalmas Li-ion akkumulátorok figyelésére, de szerintem nem érdemes teljesen leértékelni ezt a mikroáramkört.

A feszültségfigyelő áramkörök vitathatatlan előnyei a rendkívül alacsony fogyasztás kikapcsolt állapotban (egységek, sőt a mikroamper töredékei), valamint rendkívüli egyszerűsége. Gyakran a teljes áramkör közvetlenül a LED-kivezetésekre illeszkedik:

A kisülési jelzés még észrevehetőbbé tétele érdekében a feszültségérzékelő kimenete egy villogó LED-re tölthető (például L-314 sorozat). Vagy szereljen össze egy egyszerű „villogót” két bipoláris tranzisztor segítségével.

Az alábbiakban látható egy példa egy kész áramkörre, amely villogó LED-del jelzi az alacsony akkumulátor töltöttséget:

Az alábbiakban egy másik, villogó LED-del rendelkező áramkörről lesz szó.

8. lehetőség

Hideg áramkör, amelytől a LED villogni kezd, ha a lítium akkumulátor feszültsége 3,0 V-ra esik:

Ez az áramkör egy szuperfényes LED-et 2,5%-os munkaciklussal villog (azaz hosszú szünet - rövid villanás - ismét szünet). Ez lehetővé teszi, hogy az áramfelvételt nevetséges értékekre csökkentse - kikapcsolt állapotban az áramkör 50 nA-t (nano!), LED villogó üzemmódban pedig csak 35 μA-t fogyaszt. Tudnátok valami gazdaságosabbat ajánlani? Alig.

Amint láthatja, a legtöbb kisülésvezérlő áramkör működése egy bizonyos referenciafeszültség és egy szabályozott feszültség összehasonlításán múlik. Ezt követően ez a különbség felerősödik, és be- és kikapcsolja a LED-et.

Jellemzően egy tranzisztoros fokozatot vagy egy komparátoráramkörbe csatlakoztatott műveleti erősítőt használnak erősítőként a referenciafeszültség és a lítium akkumulátor feszültsége közötti különbséghez.

De van más megoldás is. A logikai elemek - inverterek - erősítőként használhatók. Igen, ez a logika szokatlan használata, de működik. Hasonló diagram látható a következő változatban.

9. lehetőség

A 74HC04 kapcsolási rajza.

A zener dióda üzemi feszültségének alacsonyabbnak kell lennie, mint az áramkör válaszfeszültsége. Például vehet 2,0–2,7 voltos zener-diódákat. A válaszküszöb finombeállítását az R2 ellenállás állítja be.

Az áramkör körülbelül 2 mA-t fogyaszt az akkumulátortól, ezért a főkapcsoló után azt is be kell kapcsolni.

10. lehetőség

Ez még csak nem is kisülésjelző, hanem egy teljes LED-es voltmérő! A 10 LED-ből álló lineáris skála világos képet ad az akkumulátor állapotáról. Minden funkció egyetlen LM3914 chipen van megvalósítva:

Az R3-R4-R5 osztó beállítja az alsó (DIV_LO) és a felső (DIV_HI) küszöbfeszültséget. A diagramon feltüntetett értékeknél a felső LED izzása 4,2 V feszültségnek felel meg, és ha a feszültség 3 volt alá esik, az utolsó (alsó) LED kialszik.

A mikroáramkör 9. érintkezőjét földeléssel kapcsolhatjuk át pont módba. Ebben az üzemmódban mindig csak egy, a tápfeszültségnek megfelelő LED világít. Ha úgy hagyja, mint az ábrán, akkor a LED-ek egész skálája világít, ami gazdaságossági szempontból irracionális.

LED-ként csak piros LED-eket kell venni, mert működés közben a legalacsonyabb egyenfeszültséggel rendelkeznek. Ha például kék LED-eket veszünk, akkor ha az akkumulátor 3 voltra lemerül, akkor valószínűleg egyáltalán nem világítanak.

Maga a chip körülbelül 2,5 mA-t fogyaszt, plusz 5 mA minden világító LED-hez.

Az áramkör hátránya, hogy az egyes LED-ek gyújtási küszöbét nem lehet egyedileg beállítani. Csak a kezdeti és a végső értékeket állíthatja be, és a chipbe épített osztó ezt az intervallumot egyenlő 9 szegmensre osztja fel. De mint tudod, a kisülés vége felé az akkumulátor feszültsége nagyon gyorsan csökkenni kezd. A 10%-kal és 20%-kal lemerült akkumulátorok közötti különbség tized volt lehet, de ha ugyanazokat az akkumulátorokat hasonlítja össze, csak 90%-kal és 100%-kal lemerült, akkor egy egész voltos különbséget láthat!

Az alábbiakban látható tipikus Li-ion akkumulátor lemerülési grafikon egyértelműen mutatja ezt a körülményt:

Így egy lineáris skála használata az akkumulátor lemerülési fokának jelzésére nem tűnik túl praktikusnak. Szükségünk van egy áramkörre, amely lehetővé teszi, hogy beállítsuk azokat a pontos feszültségértékeket, amelyeknél egy adott LED világít.

A LED-ek bekapcsolásának teljes ellenőrzését az alább bemutatott áramkör biztosítja.

11. számú lehetőség

Ez az áramkör egy 4 számjegyű akkumulátor/akkumulátorfeszültség-jelző. Az LM339 chipben található négy műveleti erősítőn valósítva meg.

Az áramkör 2 voltos feszültségig működik, és kevesebb mint egy milliampert fogyaszt (a LED-et nem számítva).

Természetesen a felhasznált és a fennmaradó akkumulátorkapacitás valós értékének tükrözéséhez az áramkör beállításánál figyelembe kell venni a használt akkumulátor kisülési görbéjét (a terhelési áram figyelembevételével). Ezzel precíz feszültségértékeket állíthat be, amelyek megfelelnek például a maradékkapacitás 5%-25%-50%-100%-ának.

12. számú lehetőség

És természetesen a legszélesebb kör a beépített referencia feszültségforrással és ADC bemenettel rendelkező mikrokontrollerek használatakor nyílik meg. Itt a funkcionalitásnak csak a képzelet és a programozási képesség szab határt.

Példaként megadjuk az ATMega328 vezérlő legegyszerűbb áramkörét.

Bár itt a tábla méretének csökkentése érdekében érdemesebb a 8 lábú ATTiny13-at venni az SOP8 csomagban. Akkor teljesen pompás lenne. De ez legyen a házi feladatod.

A LED háromszínű (LED szalagból), de csak piros és zöld van benne.

Az elkészült program (vázlat) erről a linkről tölthető le.

A program a következőképpen működik: 10 másodpercenként lekérdezi a tápfeszültséget. A mérési eredmények alapján az MK PWM segítségével vezérli a LED-eket, amely lehetővé teszi a vörös és zöld színek keverésével különböző fényárnyalatok elérését.

Egy frissen feltöltött akkumulátor körülbelül 4,1 V-ot termel - a zöld jelzőfény világít. Töltés közben 4,2 V feszültség van az akkumulátoron, és a zöld LED villogni kezd. Amint a feszültség 3,5 V alá csökken, a piros LED villogni kezd. Ez azt jelzi, hogy az akkumulátor majdnem lemerült, és ideje feltölteni. A feszültségtartomány többi részén a jelző zöldről pirosra vált (a feszültségtől függően).

13. lehetőség

Nos, először azt javaslom, hogy átdolgozzák a szabványos védőlapot (ezeket is hívják), és a lemerült akkumulátor jelzőjévé alakítják.

Ezeket a kártyákat (PCB-modulokat) szinte ipari méretekben régi mobiltelefon-akkumulátorokból nyerik ki. Csak felvesz az utcán egy kidobott mobiltelefon akkumulátort, kibelezi, és a tábla a kezedben van. Minden mást rendeltetésszerűen semmisítsen meg.

Figyelem!!! Vannak olyan kártyák, amelyek túlkisülés elleni védelmet tartalmaznak elfogadhatatlanul alacsony feszültségen (2,5 V és az alatt). Ezért az összes kártya közül csak azokat a másolatokat kell kiválasztania, amelyek a megfelelő feszültségen (3,0-3,2 V) működnek.

Leggyakrabban a PCB kártya így néz ki:

A Microassembly 8205 két milliohmos terepi eszköz egy házban.

Néhány változtatással az áramkörön (pirossal), kiváló Li-ion akkumulátor lemerülésjelzőt kapunk, amely kikapcsolt állapotban gyakorlatilag nem fogyaszt áramot.

Mivel a VT1.2 tranzisztor felelős azért, hogy túltöltéskor lekapcsolja a töltőt az akkumulátorbankról, az áramkörünkben felesleges. Ezért ezt a tranzisztort a leeresztő áramkör megszakításával teljesen kiiktattuk a működésből.

Az R3 ellenállás korlátozza a LED-en keresztüli áramot. Ellenállását úgy kell megválasztani, hogy a LED fénye már érezhető legyen, de a felvett áram még ne legyen túl nagy.

Egyébként elmentheti a védelmi modul összes funkcióját, és a jelzést külön tranzisztorral végezheti, amely a LED-et vezérli. Ez azt jelenti, hogy a jelzőfény egyidejűleg világít az akkumulátor kikapcsolásával a lemerülés pillanatában.

A 2N3906 helyett bármelyik kis fogyasztású pnp tranzisztor megteszi, ami kéznél van. A LED direkt forrasztása nem fog működni, mert... A kapcsolókat vezérlő mikroáramkör kimeneti árama túl kicsi és erősítést igényel.

Kérjük, vegye figyelembe, hogy maguk a lemerülésjelző áramkörök fogyasztják az akkumulátort! Az elfogadhatatlan kisülés elkerülése érdekében csatlakoztassa a jelzőáramköröket a tápkapcsoló után, vagy használjon védőáramköröket, .

Amint azt valószínűleg nem nehéz kitalálni, az áramkörök fordítva is használhatók - töltésjelzőként.

N. TARANOV, Szentpétervár

Különböző rádióelektronikai eszközök fejlesztése során felmerül az áramkörükben lévő áram jelenlétének ellenőrzésének problémája. A készen kapható mérőeszközök gyakran nem elérhetőek, drágák vagy nehezen használhatók. Ilyen esetekben beépített vezérlőegységeket használnak. Váltakozó áram esetén a probléma viszonylag könnyen megoldható áramváltók, indukciós mágneses érzékeny elemek stb. segítségével. Egyenáram esetén ez a probléma általában bonyolultabb. A cikk tárgyal néhány létező eszközt az egyenáram jelenlétének ellenőrzésére az áramkörben (a továbbiakban egyenáram-jelzőknek vagy rövidítve IPT-nek nevezzük), azok előnyeit és hátrányait, és olyan áramköri megoldásokat javasol, amelyek javítják ezen eszközök jellemzőit.

Az IPT-ket általában a vezérelt áramkör megszakítása tartalmazza. Egyes IPT-k reagálhatnak a vezérelt áramkör áramot vezető elemei által létrehozott mágneses térre, de alacsony szabályozott áramerősség esetén bonyolultak, és ebben a cikkben nem tárgyaljuk őket. Az IPT a következő fő paraméterekkel és jellemzőkkel jellemezhető:
1) deltaU - feszültségesés az IPT-n a szabályozott áramok teljes tartományában. Az IPT vezérelt áramkörre gyakorolt ​​hatásának minimalizálása és a teljesítményveszteségek csökkentése érdekében törekednek a deltaU minimalizálására;
2) Inom névleges üzemi áram (a szabályozott áram átlagos értékét jelenti);
3) Imin, Imax - a szabályozott áram változási tartományának határai, amelyekben a jelenlétét megbízhatóan jelzik;
4) a kimenő jelzőjel jellege (LED fénye, TTL szintek stb.);
5) az IPT kiegészítő áramforrásainak megléte vagy hiánya;
6) az IPT kimeneti jel galvanikus kapcsolatának megléte vagy hiánya a vezérelt áramkörrel.

Az áramérzékelő elem típusa alapján - áramérzékelő (CT) megkülönböztetik őket;
- IPT soros terheléssel az áramkörben;
- IPT félvezető DT-kkel (Hall érzékelők, magnetodiódák, magnetorellenállások stb.);
- IPT mágneses érintkező (reed kapcsolókon, áramreléken);
- IPT mágnesesen telíthető elemekkel.

Az IPT működési elve soros terheléssel az áramkörben (1. ábra)

Abból áll, hogy a vezérelt áramkör megszakítására egy terhelőelem (LE) van csatlakoztatva, amelyen feszültségesés jön létre, amikor a vezérelt áramkörben áram folyik. Egy jelátalakítóhoz (SC) továbbítják, ahol az áramkörben lévő áram jelenlétét jelző jellé alakítják át.

Nyilvánvalóan a deltaU egy adott típusú IPT esetében a szabályozott áram nagyságától és a PS érzékenységétől függ. Minél érzékenyebb a PS, annál kisebb NE ellenállás használható, ami azt jelenti, hogy a deltaU kisebb lesz.

A legegyszerűbb esetben az NE egy ellenállás. Az ilyen NE előnye az egyszerűség és az alacsony költség. Hátrányok - a PS alacsony érzékenysége mellett az NE teljesítményvesztesége nagy lesz, különösen nagy áramok vezérlésekor, az AU függése az IPT-n átfolyó áram nagyságától. Szűkíti a szabályozott áram változási tartományát (ez a hátrány nem jelentős, ha az áramot az érték változásának szűk tartományában szabályozzuk). Példaként vegyünk egy ilyen típusú gyakorlati IPT-sémát. ábrán. A 2. ábra az akkumulátor töltőáramának jelenlétét jelző mutató diagramját mutatja. Az R1 ellenállás NE-ként, az R2, HL1 lánc pedig PS-ként működik.

Az R2 előtétellenállás ellenállása 100 Ohm, a HL1 LED névleges árama 10 mA (például AL307B típus), az R1 ellenállás ellenállása pedig a szabályozott töltőáram értékétől függ.

10 mA stabilizált töltőárammal (például 7D-01 akkumulátor esetén) az R1 ellenállás kiküszöbölhető. 1 A töltőáram mellett az R1 ellenállás ellenállása körülbelül 3,5 Ohm lesz. A feszültségesés az IT-n mindkét esetben 3,5 V. A teljesítményveszteség 1 A áramerősségnél 3,5 W lesz. Nyilvánvaló, hogy ez a séma elfogadhatatlan nagy töltőáram esetén. Lehetséges némileg csökkenteni az IPT teljesítményveszteségét, ha csökkenti az R2 előtétellenállás ellenállását. De nem kívánatos ezt megtenni, mivel a töltőáram véletlen túlfeszültsége károsíthatja a HL1 LED-et.

Ha olyan NE-t használ, amelynek a feszültségesése nemlineárisan függ az áramerősségtől, jelentősen javíthatja ennek az IPT-nek a jellemzőit. Például jó eredményeket érünk el, ha az R1 ellenállást négy, előrefelé kapcsolt diódából álló láncra cseréljük, amint az az ábrán látható. 3.

A VD1-VD4 diódaként bármilyen egyenirányító szilícium diódát használhat, amelynek megengedett üzemi árama legalább a szabályozott áram értéke. (Sok LED-típushoz elegendő egy három diódából álló sorozat.) Az R2 ellenállás ellenállása ebben az esetben 30 ohm értékre csökkenthető.

Ezzel az IPT sémával a szabályozott áramok tartománya kibővül és 10 mA-ről Imax-ig terjed, ahol az Imax a diódák maximálisan megengedett üzemi árama. A HL1 LED fényereje szinte állandó a szabályozott áramok teljes tartományában.

Az áramkörben soros terhelésű IPT jellemzőinek javításának másik módja a PS javítása. Valóban, ha növeli a PS érzékenységét és biztosítja a teljesítményét a deltaU változások széles tartományában, akkor jó tulajdonságokkal rendelkező IPT-t kaphat. Igaz, ehhez meg kell bonyolítania az IPT-sémát. Példaként tekintsük a szerző által kifejlesztett IPT áramkört, amely jó eredményeket mutatott fel az iparban a folyamatvezérlő eszközök terén. Ennek az IPT-nek a következő műszaki jellemzői vannak: üzemi áramtartomány - 0,01 mA...1 A; deltaU
Az IPT diagram a ábrán látható. 4.

Az NE ebben az áramkörben az R3 ellenállás. Az áramkör többi része PS. Ha nincs áram az A és B pontok között, a DA1 műveleti erősítő kimenetének feszültsége közel -5 V lesz, és a HL1 LED nem világít. Amikor áram jelenik meg az A és B pontok között, az R3 ellenálláson feszültség jön létre, amely a DA1 műveleti erősítő differenciális bemenetei közé kerül. Ennek eredményeként pozitív feszültség jelenik meg a DA1 műveleti erősítő kimenetén, és a HL1 LED kigyullad, jelezve az áram jelenlétét az A és B pontok között. Ha nagy erősítéssel rendelkező műveleti erősítőt választ (például KR1401UD2B ), az áram jelenlétének megbízható jelzése 5 mA-nél kezdődik. A C1 kondenzátor szükséges az esetleges öngerjesztés kiküszöböléséhez.

Meg kell jegyezni, hogy az op-erősítő egyes példányai kezdeti előfeszítő feszültséggel rendelkezhetnek (bármilyen polaritású). Ebben az esetben a LED akkor is világíthat, ha a vezérelt áramkörben nincs áram. Ezt a hátrányt kiküszöböljük az op-amp „nulla korrekciós” áramkörének bevezetésével, amely bármely szabványos áramkör szerint készül. Egyes típusú műveleti erősítők speciális kivezetésekkel rendelkeznek a változó ellenállás "nulla korrekció" csatlakoztatásához.

Részletek: R1, R2, R4, R5 ellenállások - bármilyen típusú, teljesítmény 0,125 W; R3 ellenállás - bármilyen típusú, teljesítmény > 0,5 W; C1 kondenzátor - bármilyen típusú; DA1 műveleti erősítő - bármilyen, 5000 feletti erősítéssel, 2,5 mA-nél nagyobb kimeneti árammal, 5 V-os unipoláris tápfeszültséget tesz lehetővé. (Az utolsó két követelmény a „kényelmes” IPT tápfeszültség használatának köszönhető, bár Lehetséges más tápfeszültségek használata. Amikor Ebben az esetben az R5 ballisztikus ellenállás ellenállását újra kell számítani, hogy a DA1 műveleti erősítő kimenő árama ne haladja meg a megengedett legnagyobb értéket). A HL1 LED-et 2,5 mA átmenő áram mellett megfelelő fényerő miatt választottuk így. A kísérletek kimutatták, hogy a legtöbb miniatűr importált LED tökéletesen működik ebben az eszközben (elvileg a LED típusát a DA1 műveleti erősítő maximális kimeneti árama határozza meg).

Ez a KR1401UD2B mikroáramkörrel rendelkező eszköz kényelmes négycsatornás IPT felépítéséhez, például négy akkumulátor egyidejű töltésének vezérléséhez. Ebben az esetben az R1, R2 előfeszítő áramkör, valamint az A pont mind a négy csatornára közös.

A készülék nagy áramerősség vezérlésére is képes. Ehhez csökkentenie kell az R3 ellenállás ellenállását, és újra kell számolnia a teljesítmény disszipációját. A kísérleteket PEV-2 huzaldarabbal R3-ként végeztük. 1 mm-es vezetékátmérőnél és 10 cm-es hossznál a 200 mA...10 A tartományban lévő áramokat megbízhatóan jeleztük (ha a vezetékhosszt növeljük, a tartomány alsó határa gyengébb áramok felé mozog). Ebben az esetben a deltaU nem haladta meg a 0,1 V-ot.

Kisebb módosításokkal az eszközt állítható válaszküszöbű IPT-vé alakítják (5. ábra).

Egy ilyen IPT sikeresen használható különféle eszközök jelenlegi védelmi rendszereiben, állítható elektronikus biztosíték alapjaként stb.

Az R4 ellenállás szabályozza az IPT válaszküszöbét. Kényelmes többfordulatú ellenállást használni R4-ként, például SP5-2, SPZ-39 stb.

Ha a vezérelt áramkör és a vezérlőeszközök (CD-k) között galvanikus leválasztást kell biztosítani, célszerű optocsatolókat használni. Ehhez elegendő például egy optocsatolót csatlakoztatni a HL1 LED helyett, ahogy az ábra mutatja. 6.

Ennek az IPT-nek a kimeneti jelének a digitális vezérlőeszközökkel való összehangolására Schmitt triggereket használnak. ábrán. A 7. ábra egy sémát mutat az IPT és a CC koordinálására TTL logika használatával. Itt a +5 V CC a CC digitális áramköreinek tápfeszültsége.

A félvezető DT-kkel rendelkező IPT-ket részletesen ismerteti a szakirodalom. A rádióamatőrök érdeklődése a K1116KP1 típusú mágnesesen vezérelt mikroáramkörök használata az IPT-ben (ezt a mikroáramkört széles körben használták egyes szovjet gyártású számítógépek billentyűzetén). Egy ilyen IPT diagramja az ábrán látható. 8.

Az L1 tekercset lágy mágneses acélból (lehetőleg permalloyból) készült mágneses magra helyezzük, amely mágneses koncentrátor szerepét tölti be. A mágneses koncentrátor hozzávetőleges nézete és méretei az ábrán láthatók. 9.

A DA1 chip a mágneses koncentrátor résébe kerül. Gyártásakor törekedni kell a rés csökkentésére. Kísérleteket végeztek különféle mágneses áramkörökkel, elsősorban közönséges vízcsövekből vágott, dinamikus fejmagokból megmunkált és transzformátoracél alátétekből összeállított gyűrűket használtak.

A legolcsóbban és legegyszerűbben elkészíthető (amatőr körülmények között) 1/2 és 3/4 hüvelyk átmérőjű vízcsövekből vágott gyűrűk voltak. A gyűrűket úgy vágták le a csövekből, hogy a gyűrű hossza megegyezzen az átmérővel. Ezután célszerű ezeket a gyűrűket körülbelül 800 °C-ra melegíteni, majd levegőn lassan lehűteni (kiégetni). Az ilyen gyűrűknek gyakorlatilag nincs maradék mágnesezettsége, és jól működnek az IPT-ben.

A kísérleti mintának egy 3/4 hüvelyk átmérőjű vízcsőből készült mágneses magja volt. A tekercset 1 mm átmérőjű PEV-2 huzallal tekercseltük. 10 fordulatnál Imin = 8 A, 50 fordulatnál Imin = 2 A. Megjegyzendő, hogy egy ilyen IPT érzékenysége a mikroáramkör helyzetétől függ a mágneses áramkör résében. Ez a körülmény felhasználható az IPT érzékenységének beállítására.

A leghatékonyabbak a dinamikus fejek mágneses rendszeréből származó magokból készült gyűrűk voltak, de amatőr körülmények között nehéz előállítani.

A rádióamatőrök számára kétségtelenül érdekesek az elektromágneses IPT-k reed-kapcsolókon és áramreléken. Az IPT a reed kapcsolókon megbízható és olcsó. Az ilyen IPT-k működési elvét az ábra szemlélteti. 10, a.

A reed kapcsolókkal kapcsolatos további információk a címen találhatók. Az IPT elektromos áramköre a reed kapcsolón lévő áramérzékelővel (CT) az ábrán látható. 10, b.

Valószínűleg sok rádióamatőrnek van egy régi szovjet gyártású PC billentyűzete reed kapcsolókkal. Az ilyen reed kapcsolók tökéletesek az IPT megvalósításához. Az IPT érzékenysége a következőktől függ:
- a menetek száma a tekercsben (a menetszám növekedésével az érzékenység is nő);
- tekercselési konfiguráció (az optimális tekercselés hossza megközelítőleg megegyezik a reed kapcsoló izzójának hosszával);
- a reed kapcsoló külső átmérőjének és a tekercs belső átmérőjének aránya (minél közelebb van az 1-hez, annál nagyobb lesz az IPT érzékenysége).

A szerző kísérleteket végzett KEM-2, MK-16-3, MK10-3 reed kapcsolókkal. Az érzékenység tekintetében a legjobb eredményeket a KEM-2 reed kapcsolók mutatták. Nyolc menetes, 0,8 mm átmérőjű PEV-2 huzal hézag nélküli tekercselésekor az IPT üzemi árama 2 A, a kioldó áram 1,5 A. Az IPT feszültségesése 0,025 V volt. Ennek érzékenysége Az IPT a reed kapcsolónak a hosszanti tengely tekercselése mentén történő mozgatásával állítható be Az ilyen típusú ipari IPT-kben a reed kapcsolót csavarral mozgatják, vagy egy külső menetes nem mágneses perselybe helyezik, amelyet egy tekercsbe csavarnak. Az érzékenység beállításának ez a módja nem mindig kényelmes, és amatőr körülmények között nehéz megvalósítani. Ezenkívül ez a módszer csak az IPT érzékenységének csökkentésére teszi lehetővé a beállítást.

A szerző kifejlesztett egy módszert, amely lehetővé teszi az IPT érzékenységének széles tartományban történő megváltoztatását egy változó ellenállás segítségével. Ezzel a módszerrel egy 0,06-0,1 mm átmérőjű, 200 fordulatszámú PEV-2 huzal további tekercselése kerül a DT kialakításba. ábrán látható módon. 11, a.

Az IPT elektromos áramköre az ábrán látható. 11, b.

Az L1 tekercs a fő tekercs, az L2 tekercs pedig kiegészítő. Ha ennek megfelelően kapcsolja be az L1 és L2 tekercseket, akkor az R1 ellenállás beállításával az IPT érzékenysége többszörösére növelhető a kiegészítő tekercs nélküli DT-vel rendelkező IPT változathoz képest. Ha az L1 és L2 tekercseket ellentétes irányba kapcsolja be, akkor az R ellenállás beállításával sokszorosára csökkentheti az IPT érzékenységét. Ezzel az áramkörrel kísérletet végeztünk elemeinek paramétereivel:
- L1 tekercselés - 0,06 mm átmérőjű PEV-2 huzal 200 menete; közvetlenül egy KEM-2 típusú reed kapcsolóra tekerve;
- L2 tekercs - 0,8 mm átmérőjű PEV-2 huzal 10 menete, az L1 tekercsre tekerve.

A következő Imin értékeket kaptuk:
- a tekercsek megegyezés szerinti bekapcsolásakor -0,1...2 A;
- ha a tekercsek ellentétes irányban vannak bekapcsolva -2...5 A.

Az áramreléken lévő IPT a következő tulajdonságokkal rendelkezik: DT elektromágneses relé alacsony ellenállású tekercseléssel. Sajnos az áramrelék nagyon hiányosak. Áramrelé hagyományos feszültségreléből készíthető úgy, hogy a tekercsét kis ellenállásúra cseréljük. A szerző egy RES-10 típusú reléből készült DT-t használt. A relé tekercsét szikével óvatosan levágják, és a helyére egy új tekercset tekernek fel 0,3 mm átmérőjű PEV-2 huzallal, amíg a keret meg nem töltődik. Ennek a DT-nek az érzékenysége a fordulatok számának kiválasztásával és a lapos armatúra rugó merevségének változtatásával állítható be. A rugó merevsége a szélesség mentén hajlítással vagy csiszolással változtatható. A kísérleti DT minta Imin = 200 mA, deltaU = 0,5 V (200 mA áram mellett).

Ha ki kell számítania az áramreléket, hivatkozhat a.

Az ilyen típusú IPT elektromos áramköre az ábrán látható. 12.

A mágnesesen telíthető elemekkel rendelkező IPT-k különösen érdekesek. A ferromágneses magok tulajdonságát használják fel a permeabilitás megváltoztatására, amikor külső mágneses térnek vannak kitéve. A legegyszerűbb esetben egy ilyen típusú IPT egy AC transzformátor egy kiegészítő tekercseléssel, amint az az ábrán látható. 13.

Itt a váltakozó feszültség az L2 tekercsről az L3 tekercsre alakul át. Az L3 tekercsből származó feszültséget a VD1 dióda érzékeli, és feltölti a C1 kondenzátort. Ezután a küszöbelemhez tápláljuk. Áram hiányában az L1 tekercsben a C1 kondenzátoron létrehozott feszültség elegendő a küszöbelem aktiválásához. Amikor egyenáramot vezetnek át az L1 tekercsen, a mágneses áramkör telített. Ez a váltakozó feszültség átviteli együtthatójának csökkenéséhez vezet az L2 tekercstől az L3 tekercsig, és csökken a feszültség a C1 kondenzátoron. Ha elér egy bizonyos értéket, a küszöbelem átkapcsol. Az L4 fojtó kiküszöböli a mérőkör váltakozó feszültségének behatolását a vezéreltbe, valamint kiküszöböli a mérőkör söntölését a vezérelt áramkör vezetőképessége miatt.

Ennek az eszköznek az érzékenysége állítható:
- az L1, L2, L3 tekercsek számának kiválasztása;
- a transzformátor mágneses áramkör típusának kiválasztása;
- a küszöbelem válaszküszöbének beállítása.

Az eszköz előnyei a könnyű kivitelezés, a mechanikus érintkezők hiánya.

Jelentős hátránya, hogy az IPT váltakozó feszültsége behatol a vezérelt áramkörbe (a legtöbb alkalmazásban azonban a vezérelt áramkörök blokkkondenzátorokkal rendelkeznek, ami csökkenti ezt a hatást). A váltakozó feszültség behatolása a szabályozott áramkörbe csökken az L2 és L3 tekercsek fordulatszámának és az L1 tekercs menetszámának arányának növekedésével, valamint az L4 tekercs induktivitásának növekedésével.

Az ilyen típusú IPT kísérleti mintáját egy szabványos K10x8x4 méretű, 2000 NM ferritminőségű gyűrűs mágneses magra szerelték fel. Az L1 tekercsnek 10 menetes PEV-2 huzalja volt, 0,4 mm átmérőjű, az L2 és L3 tekercseknél pedig egyenként 30 menetes PEV-2 huzal 0,1 mm átmérőjű. Az L4 fojtótekercs ugyanarra a gyűrűre volt feltekerve, és 30 menetes PEV-2 huzal volt benne, 0,4 mm átmérőjű. Dióda VD1 - KD521 A. C1 - KM6 kondenzátor 0,1 μF kapacitással. A K561LN1 mikroáramkör egyik inverterét használták küszöbelemként. Az L2 tekercsre 10 kHz frekvenciájú, 5 V amplitúdójú téglalap alakú feszültséget („meander”) kapcsoltunk, amely megbízhatóan jelezte az áram jelenlétét a vezérelt áramkörben 10...1000 mA tartományban. Nyilvánvaló, hogy a szabályozott áramok tartományának a felső határ növelése felé történő bővítéséhez meg kell növelni az L1 és L2 tekercsek vezetékének átmérőjét, valamint nagyobb szabványos méretű mágneses magot kell választani.

ábrán látható ilyen típusú IPT áramkör lényegesen jobb paraméterekkel rendelkezik. 14.

Itt a transzformátor mágneses magja két ferritgyűrűből áll, az L1 és L3 tekercsek mindkét gyűrűre, az L1 és L4 tekercsek pedig különböző gyűrűkre vannak feltekerve, így a bennük indukált feszültségek kölcsönösen kompenzálódnak. A mágneses áramkör kialakítását az ábra szemlélteti. 15.

Az áttekinthetőség kedvéért a magok egymástól bizonyos távolságra vannak, a tényleges kialakításban egymáshoz vannak nyomva.

Az ilyen típusú IPT-kben szinte teljesen nincs váltakozó feszültség behatolása a mérőáramkörből a vezérelt áramkörbe, és gyakorlatilag nincs a mérőkör söntölése a vezérelt áramkör vezetőképessége által. Elkészült az IPT kísérleti mintája, melynek diagramja az 1. ábrán látható. 16.

A D1.1-D1.3 invertereken nagy igénybevételű impulzusgenerátor van összeszerelve (az ilyen impulzusok használata jelentősen csökkenti az IPT energiafogyasztását). Gerjesztés hiányában az R1, R2 ellenállásokkal és C1 kondenzátorral ellátott mikroáramkör 2., 3. érintkezőjét 10...100 kOhm ellenállású ellenállással kell ellátni.

A C2, SZ, VD2, VD3 elemek a feszültség megduplázásával egyenirányítót alkotnak. A D1.4 inverter a HL1 LED-del együtt jelzi a küszöbértéket az impulzusok jelenlétéről a transzformátor kimenetén (L3 tekercs).

Ebben az IPT-ben VT márkájú (számítógép memóriacellákban használt) ferritgyűrűket használtak, amelyek mérete 8x4x2 mm. Az L2 és L3 tekercsek egyenként 20 menetes PEL-2 huzallal rendelkeznek, amelyek átmérője 0,1 mm, az L1 és L4 tekercsek pedig egyenként 20 menetes PEL-2 huzallal rendelkeznek, amelyek átmérője 0,3 mm.

Ez a minta magabiztosan jelezte az áram jelenlétét a vezérelt áramkörben 40 mA...1 A tartományban. Az IPT-n keresztüli feszültségesés 1 A vezérelt áramkörben nem haladta meg a 0,1 V-ot. Az R4 ellenállás segítségével beállítható a válaszküszöb, ami lehetővé teszi, hogy ezt az IPT-t áramkörök elemeként használják az eszközök túlterhelés elleni védelmére.

IRODALOM
1. Yakovlev N. Érintésmentes elektromos mérőműszerek elektronikus berendezések diagnosztizálására. - L.: Energoatomizdat, Leningrádi Kirendeltség, 1990.

2. K1116 sorozatú mikroáramkörök. - Rádió, 1990, 6. szám, p. 84; 7. szám, p. 73, 74; 8. szám, p. 89.

3. Rádióelektronikai berendezések kapcsolókészülékei. Szerk. G. Ya. Rybina. - M.: Rádió és kommunikáció, 1985.

4. Stupel F. Elektromágneses relék számítása és tervezése. - M.: Gosenergoizdat, 1950._

2005. évi 4. rádió.

[e-mail védett]

A LED tápfeszültség kiszámítása minden elektromos világítási projektnél szükséges lépés, és szerencsére könnyen elvégezhető. Az ilyen mérések szükségesek a LED teljesítményének kiszámításához, mivel tudnia kell annak áramát és feszültségét. A LED teljesítményét úgy számítjuk ki, hogy az áramot megszorozzuk a feszültséggel. Az elektromos áramkörökkel végzett munka során azonban rendkívül óvatosnak kell lennie, még kis mennyiségek mérésekor is. Ebben a cikkben közelebbről megvizsgáljuk azt a kérdést, hogyan lehet megtudni a feszültséget a LED-elemek megfelelő működésének biztosításához.

A LED-ek különböző színűek; két- és háromszínűek, villogó és változó színben. Annak érdekében, hogy a felhasználó beprogramozza a lámpa működési sorrendjét, különféle megoldásokat alkalmaznak, amelyek közvetlenül függenek a LED tápfeszültségétől. A LED megvilágításához minimális feszültség (küszöbérték) szükséges, és a fényerő arányos az áramerősséggel. A LED-en lévő feszültség enyhén növekszik az árammal, mivel belső ellenállás van. Ha az áram túl nagy, a dióda felmelegszik és kiég. Ezért az áramerősség egy biztonságos értékre korlátozódik.

Az ellenállás sorba van helyezve, mert a diódatömb sokkal nagyobb feszültséget igényel. Ha U fordított, akkor nem folyik áram, de nagy U esetén (pl. 20V) belső szikra (letörés) lép fel, ami tönkreteszi a diódát.

Mint minden diódánál, az áram az anódon folyik át, és a katódon keresztül távozik. Kerek diódákon a katód vezetéke rövidebb, a test pedig egy katódoldallemezzel rendelkezik.

A feszültség függése a lámpatest típusától

A nagy fényerejű LED-ek térnyerésével, amelyeket a kereskedelmi és beltéri világítási alkalmazások cseréjére terveztek, az energiaellátási megoldások egyenlő arányban, ha nem nagyobb mértékben terjednek. Több száz gyártó több száz modelljével nehéz megérteni a LED bemeneti/kimeneti feszültségek és a kimeneti áram/teljesítmény névleges permutációit, nem is beszélve a mechanikai méretekről és sok egyéb fényerő-szabályozó, távirányító és áramkör-védelem funkcióról.

A piacon számos különféle LED található. Különbségeiket számos tényező határozza meg a LED-ek gyártása során. A félvezető smink egy tényező, de a gyártástechnológia és a tokozás is nagy szerepet játszik a LED teljesítményének meghatározásában. Az első LED-ek kerekek voltak, C (5 mm átmérőjű) és F (3 mm átmérőjű) modellek formájában. Ezt követően a téglalap alakú diódák és több LED-et (hálózatot) egyesítő blokkok kerültek megvalósításra.

A félgömb alakú forma kicsit olyan, mint egy nagyító, amely meghatározza a fénysugár alakját. A kibocsátó elem színe javítja a diffúziót és a kontrasztot. A LED-ek leggyakoribb megnevezései és formái:

• V: Piros átmérő 3 mm a CI tartóban.
• B: piros 5 mm átmérőjű az előlapon.
• C: lila 5 mm.
• D: kétszínű sárga és zöld.
• E: téglalap alakú.
• F: sárga 3 mm.
• G: fehér nagy fényerő 5mm.
• H: piros 3 mm.
• K-anód: katód, amelyet egy karima sík felülete jelöl.
• F: 4/100 mm-es anód csatlakozó vezeték.
• C: Fényvisszaverő pohár.
• L: Ívelt forma, úgy működik, mint egy nagyító.

Eszköz specifikáció

A különböző LED paraméterek és tápfeszültség összefoglalója az eladó specifikációi között található. A LED-ek bizonyos alkalmazásokhoz való kiválasztásakor fontos megérteni a különbségeket. Számos különböző LED-specifikáció létezik, amelyek mindegyike befolyásolja a kiválasztott típust. A LED specifikáció alapja a szín, az U és az áramerősség. A LED-ek általában egyetlen színt biztosítanak.

A LED által kibocsátott színt a maximális hullámhossz (lpk) alapján határozzuk meg, amely az a hullámhossz, amelynek maximális fénykibocsátása van. A folyamatváltoztatások jellemzően legfeljebb ±10 nm-es csúcshullámhossz-változásokat eredményeznek. A LED specifikációban szereplő színek kiválasztásakor érdemes megjegyezni, hogy az emberi szem a spektrum sárga/narancssárga tartománya körüli árnyalatokra vagy színváltozásokra a legérzékenyebb - 560 és 600 nm között. Ez befolyásolhatja a LED színének vagy pozíciójának kiválasztását, amely közvetlenül kapcsolódik az elektromos paraméterekhez.

Működés közben a LED-ek előre beállított U-eséssel rendelkeznek, ami a felhasznált anyagtól függ. A lámpában lévő LED-ek tápfeszültsége az áramerősségtől is függ. A LED-ek áramvezérelt eszközök, és a fényszint az áram függvénye, növelve a fénykibocsátást. Gondoskodni kell arról, hogy az eszköz úgy működjön, hogy a maximális áramerősség ne haladja meg a megengedett határértéket, ami túlzott hőelvezetéshez vezethet magában a chipben, csökkentve a fényáramot és az élettartamot. A legtöbb LED-hez külső áramkorlátozó ellenállásra van szükség.

Egyes LED-ek soros ellenállást tartalmazhatnak, így ez jelzi, hogy a LED-eknek milyen feszültséget kell szolgáltatniuk. A LED-ek nem engedik meg a nagy fordított U-t. Soha nem lépheti túl a megadott maximális értéket, amely általában meglehetősen kicsi. Ha fennáll annak a lehetősége, hogy a LED-en egy fordított U forduljon elő, akkor jobb, ha védelmet építünk be az áramkörbe a sérülések elkerülése érdekében. Ezek általában egyszerű dióda áramkörök lehetnek, amelyek megfelelő védelmet biztosítanak bármely LED számára. Nem kell szakembernek lenned ahhoz, hogy ezt megértsd.

A világító LED-ek áramellátásúak, fényáramuk arányos a rajtuk átfolyó árammal. Az áramerősség a lámpában lévő LED-ek tápfeszültségéhez kapcsolódik. Több sorba kapcsolt diódán azonos áram folyik át rajtuk. Ha párhuzamosan vannak kötve, akkor minden LED ugyanazt az U-t kapja, de az I-V karakterisztika diszperziós hatása miatt eltérő áram folyik rajtuk. Ennek eredményeként minden dióda más-más fényáramot bocsát ki.

Ezért az elemek kiválasztásakor tudnia kell, hogy a LED-ek milyen tápfeszültséggel rendelkeznek. Mindegyik működéséhez körülbelül 3 voltra van szükség a kapcsainál. Például az 5 diódás sorozathoz körülbelül 15 volt szükséges a kivezetéseken. A szabályozott áram elegendő U értékkel való ellátásához a LEC egy meghajtónak nevezett elektronikus modult használ.

Két megoldás létezik:

1. A külső meghajtó a lámpatesten kívülre van felszerelve, biztonságos extra alacsony feszültségű tápegységgel.
2. Belső, a zseblámpába épített, azaz áramot szabályozó elektronikus modullal ellátott alegység.

Ez a meghajtó táplálható 230 V-ról (I. osztály vagy II. osztály) vagy biztonsági extra alacsony U (III. osztály), például 24 V. A LEC a második tápellátási megoldást ajánlja, mivel az 5 fő előnyt kínál.

A LED feszültségválasztás előnyei

A LED-ek tápfeszültségének helyes kiszámítása egy lámpában 5 fő előnye van:

1. Biztonságos ultraalacsony U lehetséges a LED-ek számától függetlenül. A LED-eket sorba kell beszerelni annak érdekében, hogy ugyanazon áramerősség mindegyikbe ugyanabból a forrásból jusson. Ennek eredményeként minél több LED van, annál nagyobb a feszültség a LED-kivezetéseken. Ha külső meghajtóval rendelkező eszközről van szó, akkor az ultraérzékeny biztonsági feszültségnek lényegesen magasabbnak kell lennie.
2. A vezető beépítése a lámpákba lehetővé teszi a biztonsági extra alacsony feszültségű (SELV) rendszer teljes telepítését, függetlenül a lámpák számától.
3. Megbízhatóbb telepítés szabványos huzalozással párhuzamosan csatlakoztatott LED-lámpákhoz. A meghajtók további védelmet nyújtanak, különösen a hőmérséklet-emelkedés ellen, ami hosszabb élettartamot garantál, miközben fenntartja a LED-es tápfeszültségeket a különböző típusokhoz és áramokhoz. Biztonságosabb üzembe helyezés.
4. A LED-es tápellátás integrálása a meghajtóba elkerüli a helytelen terepen való bánásmódot, és javítja az ellenálló képességet a forró dugulás ellen. Ha a felhasználó csak egy LED-lámpát csatlakoztat egy már bekapcsolt külső meghajtóhoz, ez a LED-ek túlfeszültségét okozhatja csatlakoztatáskor, és ezért tönkreteheti őket.
5. Könnyű karbantartás. A feszültségforrással ellátott LED-lámpákban minden műszaki probléma könnyebben látható.

Ha az U-esés egy ellenálláson fontos, ki kell választania a megfelelő ellenállást, amely képes eloszlatni a szükséges teljesítményt. A 20 mA-es áramfelvétel alacsonynak tűnhet, de a számított teljesítmény mást mond. Tehát például 30 V feszültségesés esetén az ellenállásnak 1400 ohmot kell disszipálnia. Teljesítménydisszipáció számítása P = (Ures x Ures) / R,

• P az ellenállás által disszipált teljesítmény értéke, amely korlátozza a LED áramát, W;
• U az ellenálláson lévő feszültség (voltban);
• R - ellenállás értéke, Ohm.

P = (28 x 28) / 1400 = 0,56 W.

Egy 1 W-os LED tápfeszültség nem bírná sokáig a túlmelegedést, és egy 2 W-os LED is túl gyorsan meghibásodna. Ebben az esetben két 2700 ohmos / 0,5 W-os ellenállást kell párhuzamosan csatlakoztatni (vagy két 690 ohmos / 0,5 W-os ellenállást egymás után), hogy egyenletesen ossza el a hőt.

Hőszabályozás

Ha megtalálja a rendszere számára optimális teljesítményt, akkor többet megtudhat a hőszabályozásról, amelyre a LED megbízható működéséhez lesz szüksége, mivel a LED-ek hőt termelnek, ami nagyon káros lehet a készülékre. A túl sok hő hatására a LED-ek kevesebb fényt bocsátanak ki, és csökkenti a működési időt is. Az 1 watt teljesítményű LED-eknél ajánlatos olyan hűtőbordát keresni, amely minden watt LED-hez 3 négyzethüvelyk.

Napjainkban a LED-ipar meglehetősen gyors ütemben növekszik, és fontos ismerni a LED-ek közötti különbséget. Ez gyakori kérdés, mivel a termékek a nagyon olcsótól a drágáig terjedhetnek. Óvatosnak kell lennie az olcsó LED-ek vásárlásakor, mivel remekül működhetnek, de általában nem tartanak sokáig, és a rossz paraméterek miatt gyorsan kiégnek. A LED-ek gyártásakor a gyártó az adatlapokon átlagos értékekkel jelzi a jellemzőket. Emiatt a vásárlók nem mindig ismerik a LED-ek pontos jellemzőit a fényáram, a szín és az előremenő feszültség tekintetében.

Az előremenő feszültség meghatározása

A LED tápfeszültségének megállapítása előtt állítsa be a multiméter megfelelő beállításait: áramerősség és U. A tesztelés előtt állítsa be az ellenállást a legmagasabb értékre, hogy elkerülje a LED kiégését. Ez egyszerűen megtehető: rögzítse a multiméter vezetékeit, állítsa be az ellenállást, amíg az áram el nem éri a 20 mA-t, és rögzítse a feszültséget és az áramerősséget. A LED-ek előremenő feszültségének méréséhez szüksége lesz:

1. LED-ek teszteléshez.
2. Forrás U LED az állandó feszültségű LED-nél magasabb paraméterekkel.
3. Multiméter.
4. Aligátorbilincsek a LED-nek a mérővezetékeken való rögzítéséhez a LED-es tápfeszültség meghatározásához a lámpatestekben.
5. Vezetékek.
6. Változó ellenállás 500 vagy 1000 Ohm.

Az elsődleges kék LED-áram 3,356 V volt 19,5 mA-en. Ha 3,6 V-ot használunk, a használandó ellenállás értékét a következőképpen számítjuk ki: R = (3,6 V-3,356 V)/0,0195 A) = 12,5 ohm. A nagy teljesítményű LED-ek méréséhez kövesse ugyanezt az eljárást, és állítsa be az áramerősséget úgy, hogy gyorsan tartsa lenyomva az értéket a multiméteren.

A 350 mA-nél nagyobb előremenő áramú nagy teljesítményű smd ledek tápfeszültségének mérése kicsit bonyolult lehet, mert amikor gyorsan felmelegszenek, az U erősen leesik. Ez azt jelenti, hogy az áramerősség nagyobb lesz egy adott U-nál. Ha a felhasználó meghibásodik, le kell hűteni a LED-et szobahőmérsékletre, mielőtt ismét mér. Használhat 500 ohmot vagy 1 kohmot. Durva és finomhangolás biztosításához, vagy magasabb és alacsonyabb tartományú változó ellenállások sorba kapcsolásához.

A feszültség alternatív meghatározása

A LED energiafogyasztás kiszámításának első lépése a LED feszültség meghatározása. Ha nincs kéznél multiméter, tanulmányozhatja a gyártó adatait, és megkeresheti a LED blokk U adatlapját. Alternatív megoldásként az U megbecsülhető a LED-ek színe alapján, például 3,5 V fehér LED tápfeszültsége alapján.

A LED feszültségének mérése után az áramerősség meghatározásra kerül. Közvetlenül multiméterrel mérhető. A gyártó adatai hozzávetőleges jelenlegi becslést adnak. Ezek után nagyon gyorsan és egyszerűen kiszámolhatja a LED-ek energiafogyasztását. A LED energiafogyasztásának kiszámításához egyszerűen szorozza meg a LED U értékét (voltban) a LED áramával (amperben).

Az eredmény, wattban mérve, a LED-ek által használt teljesítmény. Például, ha egy LED U értéke 3,6 és áramerőssége 20 milliamper, akkor 72 milliwatt energiát használ fel. A projekt méretétől és terjedelmétől függően a feszültség- és áramerősség mérése kisebb vagy nagyobb mértékegységekben történhet, mint az alapáram vagy watt. Mértékegység-átalakításra lehet szükség. A számítások végrehajtásakor ne feledje, hogy 1000 milliwatt egy watt, 1000 milliamper pedig egy amper.

A LED teszteléséhez, és megtudja, működik-e, és milyen színt válasszon, használjon multimétert. Dióda teszt funkcióval kell rendelkeznie, amit egy dióda szimbólum jelez. Ezután a teszteléshez a multiméter tesztzsinórjait a LED lábakhoz rögzítik:

1. Csatlakoztassa a fekete kábelt a katódon (-) és a piros vezetéket az anódon (+), ha a felhasználó hibázik, a LED nem világít.
2. Kis áramot vezetnek az érzékelőkhöz, és ha látja, hogy a LED enyhén világít, akkor működik.
3. A multiméter ellenőrzésekor figyelembe kell venni a LED színét. Például sárga (borostyánsárga) LED teszt – a LED küszöbfeszültsége 1636 mV vagy 1,636 V. Ha fehér LED-et vagy kék LED-et tesztelnek, a küszöbfeszültség nagyobb, mint 2,5 V vagy 3 V.

A dióda teszteléséhez a kijelzőnek 400 és 800 mV között kell lennie az egyik irányba, és nem az ellenkező irányba. A normál LED-ek az alábbi táblázatban leírt Us küszöbértékkel rendelkeznek, de ugyanazon szín esetében jelentős eltérések lehetnek. A maximális áramerősség 50 mA, de javasolt, hogy ne haladja meg a 20 mA-t. 1-2 mA-nél már jól világítanak a diódák. LED küszöbérték U

Ha az akkumulátor teljesen fel van töltve, akkor 3,8 V-on az áram csak 0,7 mA. A LED-ek jelentős előrehaladást értek el az elmúlt években. Több száz modell létezik, amelyek átmérője 3 mm és 5 mm. Vannak erősebb, 10 mm átmérőjű vagy speciális kiszerelésű diódák, valamint legfeljebb 1 mm hosszú nyomtatott áramköri lapra szerelhető diódák.

A LED-eket általában állandó áramú eszközöknek tekintik, amelyek néhány voltos egyenárammal működnek. Alacsony fogyasztású, kis számú LED-et használó alkalmazásoknál ez teljesen elfogadható megközelítés, például mobiltelefonoknál, ahol egyenáramú akkumulátor táplálja az áramellátást, de más alkalmazások, például egy épület körül 100 m-re kiterjedő lineáris szalagvilágítási rendszer nem működnek ezt a kialakítást.

Az egyenáramú hajtás nagy távolságú veszteségeket szenved, amihez kezdettől fogva magasabb U meghajtók, valamint további szabályozók használatára van szükség, amelyek pazarolják az energiát. Az AC megkönnyíti a transzformátorok használatát az U 240 V-ra vagy 120 V AC-ra történő lecsökkentésére az elektromos vezetékekben használt kilovoltokról, ami sokkal problémásabb az egyenáramnál. Bármilyen hálózati feszültség (pl. 120 V AC) működtetéséhez elektronikára van szükség a tápegység és maguk az eszközök között, hogy állandó U értéket (pl. 12 V DC) biztosítsanak. Fontos a több LED vezérlésének képessége.

A Lynk Labs olyan technológiát fejlesztett ki, amely lehetővé teszi a LED-ek váltakozó feszültségről történő táplálását. Új megközelítés az AC LED-ek fejlesztése, amelyek közvetlenül váltóáramú áramforrásról működhetnek. Sok szabadon álló LED-es lámpatest egyszerűen egy transzformátorral rendelkezik a fali aljzat és a lámpatest között, hogy biztosítsa a szükséges állandó U-t.

Számos cég fejlesztett ki olyan LED izzókat, amelyek közvetlenül a szabványos foglalatba csavarozhatók, de mindig tartalmaznak miniatűr áramköröket is, amelyek a váltakozó áramot egyenárammá alakítják, mielőtt a LED-ekhez kapcsolnának.

A szabványos piros vagy narancssárga LED-ek U küszöbértéke 1,6-2,1 V, a sárga vagy zöld LED-ek feszültsége 2,0-2,4 V, a kék, rózsaszín vagy fehér esetében pedig körülbelül 3,0-3,6 V. A táblázat az alábbiakban néhány tipikus feszültség látható. A zárójelben lévő értékek megfelelnek az E24 sorozat legközelebbi normalizált értékeinek.

A LED-ek tápfeszültségének specifikációi az alábbi táblázatban láthatók.

Megnevezések:

• STD - szabványos LED;
• HL - nagy fényerejű LED-jelző;
• FC - alacsony fogyasztás.

Ezek az adatok elegendőek ahhoz, hogy a felhasználó önállóan meghatározza a szükséges eszközparamétereket egy világítási projekthez.

A LED-eken lévő digitális ampermérő kényelmes módja az információk megjelenítésének, amelyben nem csak a mért érték modulja számít (amit egyébként sokkal kényelmesebb nem a tárcsajelző eltérése, hanem a méret alapján meghatározni az oszlopdiagram vagy mini-kijelző használatával), hanem a frekvencia megváltoztatja ezt a paramétert.

A séma leírása

A LED-ek nem túl erősek, de kisáramú elektromos áramkörökben történő használata elfogadható és tanácsos. Példaként tekinthetünk egy áramkört egy digitális ampermérő beszerzésére az autóakkumulátor áramerősségének meghatározására, 40...60 mA névleges értéktartományban.

Az ampermérő megjelenésének változata egy oszlopban lévő LED-eken

A használt LED-ek száma határozza meg azt az áramküszöbértéket, amelynél az egyik LED bekapcsol. Műveleti erősítőként használhatunk LM3915-öt vagy megfelelő paraméterekkel rendelkező mikrokontrollert. A bemenet feszültséget kap bármely kis ellenállású ellenálláson keresztül.

Kényelmes a mérési eredményeket oszlopdiagram formájában megjeleníteni, ahol a teljes, gyakorlatilag használt áramtartomány több 5...10 mA-es szegmensre lesz felosztva. A LED előnye, hogy az áramkör különböző színű elemeket használhat - piros, zöld, kék stb.

A digitális ampermérő működtetéséhez a következő alkatrészekre lesz szüksége:

1. PIC16F686 típusú mikrokontroller 16 bites ADC-vel.
2. Konfigurálható jumperek a végső jelkimenethez. Alternatív megoldásként a DIP-kapcsolók elektronikus söntként vagy jelzárlatként használhatók a hagyományos elektronikus áramkörökben.
3. Egyenáramú áramforrás, amely 5-15 V üzemi feszültségre van kialakítva (ha van stabil feszültség, amit voltmérővel figyelnek, 6 V is megfelelő).
4. Érintkezőlap, amelyre akár 20 SMD LED-et is elhelyezhet.

Ampermérő elektromos áramköre LED-forrásokon

Az ampermérő elhelyezésének és felszerelésének sorrendje

A bemeneti áramjelet (legfeljebb 1 A) egy stabilizált tápegység táplálja egy söntellenálláson keresztül, amelyen a megengedett feszültség nem haladhatja meg a 40...50 V-ot. Ezután egy műveleti erősítőn áthaladva a jel elküldésre kerül. a LED-ekhez. Mivel az áram értéke a jel áthaladása során változik, az oszlop magassága ennek megfelelően változik. A terhelési áram szabályozásával beállíthatja a diagram magasságát, és különböző pontosságú eredményeket kaphat.

Az SMD alkatrészekkel szerelt tábla a felhasználó kérésére vízszintesen vagy függőlegesen is elhelyezhető. A kalibrálás megkezdése előtt a betekintő ablakot le kell fedni sötét üveggel (egy normál hegesztősisak 6...10 x többszöröse megfelelő szűrő).

A digitális ampermérő kalibrálása abból áll, hogy ki kell választani azt a minimális áramterhelési értéket, amelynél a LED világít. A beállítást kísérletileg változtatjuk, ehhez az áramkörben kis (100 mOhm-ig) ellenállású ellenállást biztosítunk. Az ilyen ampermérő leolvasási hibája általában nem haladja meg a néhány százalékot.

Tudtad, hogy egy régi voltmérőt átalakíthatsz ampermérővé? Hogyan kell ezt csinálni - nézze meg a videót:

Hogyan állítsuk be a beállító ellenállást

Ehhez szekvenciálisan be kell állítani az adott LED-en áthaladó áramerősséget. Szabályos teszter használható vezérlőeszközként. A mikrokontroller előtt egy voltmérő, utána pedig egy ampermérő található. A véletlenszerű hullámzás hatásának kiküszöbölésére egy simító kondenzátor is csatlakoztatva van.

Az eszköz saját készítésének gyakorlati előnye (legalább négy LED-nek kell lennie) az áramkör stabilitása az eredetileg megadott áramtartomány jelentős változásaival. A hagyományos diódákkal ellentétben, amelyek rövidzárlat esetén meghibásodnak, a LED-ek egyszerűen nem világítanak.

A LED-diódák, mint az autóakkumulátorban lévő árammérők, nemcsak töltést takarítanak meg és kímélik az akkumulátort, hanem lehetővé teszik a leolvasások kényelmesebb leolvasását is.

Digitális voltmérőt is meg lehet építeni hasonló módon. A 12 V-os elemek alkalmasak fényforrásként erre az alkalmazásra, és egy további sönt jelenléte a voltmérő áramkörben lehetővé teszi az oszlopdiagram teljes magasságának hatékonyabb felhasználását.

Szükség lehet az áramkörben folyó áram jelenlétének figyelésére kétféle állapotban: jelen van vagy nincs. Példa: egy akkumulátort tölt be beépített töltésvezérlővel, áramforráshoz csatlakoztatva, de hogyan lehet irányítani a folyamatot? Természetesen ampermérőt is beiktathatsz az áramkörbe, mondod, és igazad lesz. De nem csinálod ezt állandóan. Egyszerűbb, ha egyszer beépít egy töltési áramlásjelzőt a tápegységbe, amely megmutatja, hogy áramlik-e az akkumulátor vagy sem.
Egy másik példa. Tegyük fel, hogy van valami izzólámpa az autóban, amit nem látunk, és nem tudjuk, hogy ég-e vagy kiégett. A lámpa áramkörébe áramjelzőt is beépíthet, és figyelheti az áramlást. Ha a lámpa kiég, azonnal látható lesz.
Vagy van valami izzószálas érzékelő. Tapa gáz- vagy oxigénérzékelő. És biztosan tudnia kell, hogy az izzószál nem szakadt el, és minden megfelelően működik. Itt jön a segítség az indikátor, melynek diagramját alább közlöm.
Nagyon sok alkalmazás lehet, természetesen a fő gondolat ugyanaz - az áram jelenlétének figyelése.

Áramjelző áramkör

A séma nagyon egyszerű. A csillagellenállást a szabályozott áramtól függően választjuk ki, ez 0,4-10 ohm lehet. A lítium-ion akkumulátor töltéséhez 4,7 ohmost használtam. Ezen az ellenálláson átfolyik az áram (ha folyik), Ohm törvénye szerint feszültség szabadul fel rajta, ami kinyitja a tranzisztort. Ennek eredményeként a LED világít, jelezve a töltés folyamatát. Amint az akkumulátor feltöltődik, a belső vezérlő kikapcsolja az akkumulátort, és az áramkörből eltűnik az áram. A tranzisztor bezárul, és a LED kialszik, jelezve, hogy a töltés befejeződött.
A VD1 dióda 0,6 V-ra korlátozza a feszültséget. Bármelyik használható, 1 A áramerősséghez. Ismét minden a terheléstől függ. De nem használhat Schottky-diódát, mivel túl kicsi az esése - a tranzisztor egyszerűen nem nyílik ki 0,4 V-ról. Egy ilyen áramkörön keresztül akár az autók akkumulátorait is töltheti, a lényeg, hogy nagyobb áramú diódát válasszon. mint a kívánt töltőáram.

Ebben a példában a LED kigyullad, miközben áram folyik, de mi van, ha akkor kell megjeleníteni, amikor nincs áram? Erre az esetre van egy fordított logikájú áramkör.

Minden ugyanaz, csak egy invertáló kapcsoló van hozzáadva egy azonos márkájú tranzisztorhoz. Egyébként bármilyen azonos szerkezetű tranzisztor. A hazai analógok alkalmasak - KT315, KT3102.
A LED-es ellenállással párhuzamosan be lehet kapcsolni egy berregőt, és ha mondjuk egy izzó figyelésekor nincs áram, hangjelzés szólal meg. Ami nagyon kényelmes lesz, és nem kell megjelenítenie a LED-et a vezérlőpulton.
Általánosságban elmondható, hogy sok ötlet lehet arra vonatkozóan, hogy hol használjuk ezt a mutatót.