Uçuş sırasında bir quadcopterin pilinin aniden bitmesinden veya gelecek vaat eden bir açıklıkta metal dedektörünün kapanmasından daha üzücü ne olabilir? Şimdi, keşke pilin ne kadar şarjlı olduğunu önceden öğrenebilseydiniz! Daha sonra üzücü sonuçları beklemeden şarj cihazını bağlayabilir veya yeni bir pil seti takabiliriz.

Ve pilin yakında biteceğine dair önceden sinyal verecek bir tür gösterge yapma fikrinin doğduğu yer burasıdır. Dünyanın her yerindeki radyo amatörleri bu görevin uygulanması üzerinde çalışıyorlar ve bugün, tek bir transistördeki devrelerden mikro denetleyiciler üzerindeki karmaşık cihazlara kadar çeşitli devre çözümlerinden oluşan bir araba ve küçük bir araba var.

Dikkat! Makalede sunulan diyagramlar yalnızca aküdeki düşük voltajı göstermektedir. Derin deşarjı önlemek için yükü manuel olarak kapatmalı veya kullanmalısınız.

Seçenek 1

Zener diyot ve transistör kullanan basit bir devre ile başlayalım:

Nasıl çalıştığını anlayalım.

Gerilim belirli bir eşiğin (2,0 Volt) üzerinde olduğu sürece zener diyot arızalanır, buna göre transistör kapanır ve tüm akım yeşil LED üzerinden akar. Aküdeki voltaj düşmeye başlar başlamaz ve 2,0V + 1,2V (transistör VT1'in baz-yayıcı bağlantısındaki voltaj düşüşü) düzeyinde bir değere ulaştığında, transistör açılmaya başlar ve akım yeniden dağıtılmaya başlar. her iki LED arasında.

İki renkli bir LED alırsak, tüm ara renk gamı ​​​​dahil olmak üzere yeşilden kırmızıya yumuşak bir geçiş elde ederiz.

İki renkli LED'lerdeki tipik ileri voltaj farkı 0,25 Volt'tur (düşük voltajda kırmızı yanar). Yeşil ile kırmızı arasındaki tam geçişin alanını belirleyen de bu farktır.

Böylece devre, basitliğine rağmen pilin bitmeye başladığını önceden bilmenizi sağlar. Akü voltajı 3,25V veya daha fazla olduğu sürece yeşil LED yanar. 3,00 ile 3,25V arasındaki aralıkta kırmızı, yeşille karışmaya başlar; 3,00 Volt'a ne kadar yakınsa o kadar kırmızı olur. Ve son olarak 3V'de yalnızca saf kırmızı yanar.

Devrenin dezavantajı, gerekli yanıt eşiğini elde etmek için zener diyotlarının seçilmesinin karmaşıklığının yanı sıra yaklaşık 1 mA'lik sabit akım tüketimidir. Renk körü kişilerin renk değiştirme fikrinin hoşuna gitmemesi mümkün.

Bu arada, bu devreye farklı tipte bir transistör koyarsanız, ters yönde çalışması sağlanabilir - giriş voltajı artarsa ​​tam tersine yeşilden kırmızıya geçiş meydana gelecektir. İşte değiştirilmiş diyagram:

Seçenek No.2

Aşağıdaki devre hassas voltaj regülatörü olan TL431 yongasını kullanmaktadır.

Yanıt eşiği R2-R3 voltaj bölücü tarafından belirlenir. Diyagramda belirtilen değerlerle 3,2 Volt'tur. Akü voltajı bu değere düştüğünde mikro devre LED'i atlamayı bırakır ve yanar. Bu, pilin tamamen boşalmasının çok yakın olduğuna dair bir sinyal olacaktır (bir li-ion bankasında izin verilen minimum voltaj 3,0 V'tur).

Cihaza güç sağlamak için seri bağlı birkaç lityum iyon pil grubundan oluşan bir pil kullanılıyorsa, yukarıdaki devre her bir gruba ayrı ayrı bağlanmalıdır. Bunun gibi:

Devreyi yapılandırmak için pil yerine ayarlanabilir bir güç kaynağı bağlıyoruz ve LED'in ihtiyacımız olan anda yanmasını sağlamak için R2 (R4) direncini seçiyoruz.

Seçenek #3

Ve işte iki transistör kullanan bir li-ion pil deşarj göstergesinin basit bir devresi:
Tepki eşiği R2, R3 dirençleri tarafından ayarlanır. Eski Sovyet transistörleri BC237, BC238, BC317 (KT3102) ve BC556, BC557 (KT3107) ile değiştirilebilir.

Seçenek No.4

Bekleme modunda kelimenin tam anlamıyla mikro akımları tüketen, iki alan etkili transistöre sahip bir devre.

Devre bir güç kaynağına bağlandığında, R1-R2 bölücü kullanılarak transistör VT1'in kapısında pozitif bir voltaj üretilir. Gerilim, alan etkili transistörün kesme geriliminden yüksekse, VT2'nin kapısını açar ve toprağa çeker, böylece kapatır.

Belli bir noktada akü boşaldıkça bölücüden çekilen voltaj VT1'in kilidini açmaya yetmez hale gelir ve kapanır. Sonuç olarak ikinci saha anahtarının kapısında besleme gerilimine yakın bir gerilim belirir. Açılır ve LED'i yanar. LED ışığı bize pilin yeniden şarj edilmesi gerektiğinin sinyalini verir.

Düşük kesme voltajına sahip herhangi bir n-kanallı transistör işe yarayacaktır (ne kadar düşükse o kadar iyidir). 2N7000'in bu devredeki performansı test edilmemiştir.

Seçenek #5

Üç transistörde:

Diyagramın açıklamaya ihtiyacı olmadığını düşünüyorum. Büyük katsayı sayesinde. Üç transistör aşamasının amplifikasyonu, devre çok net bir şekilde çalışır - yanan ve yanmayan bir LED arasında, voltun yüzde 1'i kadar bir fark yeterlidir. Gösterge açıkken akım tüketimi 3 mA, LED kapalıyken ise 0,3 mA'dır.

Devrenin hantal görünümüne rağmen, bitmiş kart oldukça mütevazı boyutlara sahiptir:

VT2 toplayıcısından yükün bağlanmasına izin veren bir sinyal alabilirsiniz: 1 - izin verildi, 0 - devre dışı.

BC848 ve BC856 transistörleri sırasıyla BC546 ve BC556 ile değiştirilebilir.

Seçenek #6

Bu devreyi seviyorum çünkü sadece göstergeyi açmakla kalmıyor, aynı zamanda yükü de kesiyor.

Tek üzücü şey, devrenin kendisinin aküyle bağlantısını kesmemesi ve enerji tüketmeye devam etmesidir. Ve sürekli yanan LED sayesinde çok yiyor.

Bu durumda yeşil LED, yaklaşık 15-20 mA akım tüketen bir referans voltaj kaynağı görevi görür. Böyle doymak bilmez bir elemandan kurtulmak için referans voltaj kaynağı yerine aynı TL431'i aşağıdaki devreye göre bağlayarak kullanabilirsiniz*:

*TL431 katotunu LM393'ün 2. pinine bağlayın.

Seçenek No.7

Gerilim monitörleri adı verilen devreyi kullanan devre. Bunlara ayrıca voltaj denetleyicileri ve dedektörleri de denir.Bunlar, özellikle voltaj izleme için tasarlanmış özel mikro devrelerdir.

Burada örneğin akü voltajı 3,1V'a düştüğünde LED'i yakan bir devre var. BD4731'de toplandı.

Katılıyorum, daha kolay olamazdı! BD47xx'in açık kolektör çıkışı vardır ve ayrıca çıkış akımını 12 mA ile kendi kendine sınırlar. Bu, dirençleri sınırlamadan bir LED'i doğrudan ona bağlamanıza olanak tanır.

Benzer şekilde, başka herhangi bir denetleyiciyi başka herhangi bir gerilime uygulayabilirsiniz.

İşte seçebileceğiniz birkaç seçenek daha:

• 3,08V'de: TS809CXD, TCM809TENB713, MCP103T-315E/TT, CAT809TTBI-G;
• 2,93V'de: MCP102T-300E/TT, TPS3809K33DBVRG4, TPS3825-33DBVT, CAT811STBI-T3;
• MN1380 serisi (veya 1381, 1382 - yalnızca gövdelerinde farklılık gösterir). Amaçlarımız için, açık drenajlı seçenek, mikro devrenin - MN13801, MN13811, MN13821 - tanımındaki ek "1" sayısıyla kanıtlandığı gibi en uygunudur. Tepki voltajı harf endeksiyle belirlenir: MN13811-L tam olarak 3,0 Volt'tur.

Ayrıca Sovyet analogunu da alabilirsiniz - KR1171SPkhkh:

Dijital atamaya bağlı olarak algılama voltajı farklı olacaktır:

Gerilim ızgarası li-ion pilleri izlemek için pek uygun değil, ancak bu mikro devreyi tamamen göz ardı etmeye değeceğini düşünmüyorum.

Gerilim izleme devrelerinin yadsınamaz avantajları, kapatıldığında son derece düşük güç tüketimi (birimler ve hatta mikroamper kesirleri) ve aşırı basitliğidir. Çoğu zaman devrenin tamamı doğrudan LED terminallerine uyar:

Deşarj göstergesini daha da belirgin hale getirmek için voltaj dedektörünün çıkışı yanıp sönen bir LED'e (örneğin L-314 serisi) yüklenebilir. Veya iki bipolar transistör kullanarak basit bir "yanıp sönen ışığı" kendiniz monte edin.

Yanıp sönen bir LED kullanarak düşük pil durumunu bildiren tamamlanmış bir devre örneği aşağıda gösterilmektedir:

Yanıp sönen LED'li başka bir devre aşağıda tartışılacaktır.

Seçenek No.8

Lityum pildeki voltaj 3,0 Volt'a düştüğünde LED'in yanıp sönmesini sağlayan soğuk devre:

Bu devre, süper parlak bir LED'in %2,5'lik bir görev döngüsüyle (yani uzun duraklama - kısa yanıp sönme - tekrar duraklama) yanıp sönmesine neden olur. Bu, mevcut tüketimi gülünç değerlere düşürmenize olanak tanır - kapalı durumda devre 50 nA (nano!) Tüketir ve LED yanıp sönme modunda - yalnızca 35 μA. Daha ekonomik bir şey önerebilir misiniz? Zorlu.

Gördüğünüz gibi çoğu deşarj kontrol devresinin çalışması, belirli bir referans voltajının kontrollü bir voltajla karşılaştırılmasına indirgenir. Daha sonra bu fark artar ve LED'i açar/kapatır.

Tipik olarak, bir karşılaştırıcı devresine bağlanan bir transistör aşaması veya bir operasyonel amplifikatör, referans voltajı ile lityum pil üzerindeki voltaj arasındaki fark için bir amplifikatör olarak kullanılır.

Ama başka bir çözüm daha var. Mantık elemanları - invertörler - amplifikatör olarak kullanılabilir. Evet, alışılmadık bir mantık kullanımı ama işe yarıyor. Benzer bir diyagram aşağıdaki versiyonda gösterilmektedir.

Seçenek No.9

74HC04 için devre şeması.

Zener diyotun çalışma voltajı devrenin tepki voltajından düşük olmalıdır. Örneğin 2,0 - 2,7 Voltluk zener diyotları alabilirsiniz. Yanıt eşiğinin ince ayarı R2 direnci tarafından ayarlanır.

Devre pilden yaklaşık 2 mA tüketir, bu nedenle güç anahtarından sonra da açılması gerekir.

Seçenek No.10

Bu bir deşarj göstergesi bile değil, tam bir LED voltmetredir! 10 LED'den oluşan doğrusal ölçek, pil durumunun net bir resmini verir. Tüm işlevler yalnızca tek bir LM3914 yongasında uygulanır:

R3-R4-R5 bölücü, alt (DIV_LO) ve üst (DIV_HI) eşik voltajlarını ayarlar. Diyagramda belirtilen değerlerle üstteki LED'in yanması 4,2 Volt gerilime karşılık gelir, gerilim 3 voltun altına düştüğünde son (alt) LED söner.

Mikro devrenin 9. pinini toprağa bağlayarak nokta moduna geçirebilirsiniz. Bu modda, besleme voltajına karşılık gelen yalnızca bir LED her zaman yanar. Diyagramdaki gibi bırakırsanız, ekonomik açıdan mantıksız olan bir dizi LED yanacaktır.

LED olarak yalnızca kırmızı LED'leri almanız gerekir, Çünkü çalışma sırasında en düşük doğrudan gerilime sahiptirler. Örneğin mavi LED'ler alırsak, pil 3 volta düşerse büyük olasılıkla hiç yanmayacaktır.

Çipin kendisi yaklaşık 2,5 mA ve yanan her LED için 5 mA tüketir.

Devrenin dezavantajı, her LED'in ateşleme eşiğini ayrı ayrı ayarlamanın imkansızlığıdır. Yalnızca başlangıç ​​ve son değerleri ayarlayabilirsiniz ve çipin içindeki bölücü bu aralığı eşit 9 parçaya böler. Ancak bildiğiniz gibi deşarjın sonlarına doğru aküdeki voltaj çok hızlı düşmeye başlıyor. %10 ile %20 oranında boşalmış piller arasındaki fark bir voltun onda biri kadar olabilir, ancak yalnızca %90 ile %100 oranında boşalmış aynı pilleri karşılaştırırsanız, tam bir voltluk farkı görebilirsiniz!

Aşağıda gösterilen tipik bir Li-ion pil deşarj grafiği bu durumu açıkça göstermektedir:

Bu nedenle pilin deşarj derecesini belirtmek için doğrusal bir ölçek kullanmak pek pratik görünmemektedir. Belirli bir LED'in yanacağı voltaj değerlerini tam olarak ayarlamamızı sağlayan bir devreye ihtiyacımız var.

LED'lerin ne zaman açılacağı konusunda tam kontrol, aşağıda sunulan devre tarafından verilmektedir.

Seçenek No.11

Bu devre 4 haneli akü/akü voltajı göstergesidir. LM339 çipinde bulunan dört op-amp üzerinde uygulandı.

Devre 2 Volt'a kadar çalışır ve bir miliamperden daha az tüketir (LED'i saymaz).

Elbette kullanılan ve kalan akü kapasitesinin gerçek değerini yansıtmak için devreyi kurarken kullanılan akünün deşarj eğrisini (yük akımını dikkate alarak) dikkate almak gerekir. Bu, örneğin kalan kapasitenin %5-%25-%50-%100'üne karşılık gelen hassas voltaj değerlerini ayarlamanıza olanak tanır.

Seçenek No. 12

Ve elbette, dahili referans voltaj kaynağına ve ADC girişine sahip mikrokontrolörler kullanıldığında en geniş kapsam açılır. Burada işlevsellik yalnızca hayal gücünüz ve programlama yeteneğinizle sınırlıdır.

Örnek olarak ATMega328 kontrol cihazı üzerindeki en basit devreyi vereceğiz.

Burada da anakartın boyutunu küçültmek için SOP8 paketindeki 8 ayaklı ATTiny13'ü almak daha iyi olacaktır. O zaman kesinlikle muhteşem olurdu. Ama bu sizin ödeviniz olsun.

LED üç renklidir (bir LED şeridinden), ancak yalnızca kırmızı ve yeşil kullanılır.

Bitmiş program (taslak) bu bağlantıdan indirilebilir.

Program şu şekilde çalışır: her 10 saniyede bir besleme voltajı sorgulanır. Ölçüm sonuçlarına göre MK, kırmızı ve yeşil renkleri karıştırarak farklı ışık tonları elde etmenizi sağlayan PWM'yi kullanarak LED'leri kontrol eder.

Yeni şarj edilmiş bir pil yaklaşık 4,1V üretir - yeşil gösterge yanar. Şarj sırasında aküde 4,2V voltaj bulunur ve yeşil LED yanıp söner. Gerilim 3,5V'un altına düştüğünde kırmızı LED yanıp sönmeye başlayacaktır. Bu, pilin neredeyse boş olduğunu ve şarj etme zamanının geldiğini gösteren bir sinyal olacaktır. Gerilim aralığının geri kalanında göstergenin rengi yeşilden kırmızıya değişecektir (voltaja bağlı olarak).

Seçenek No. 13

Pekala, yeni başlayanlar için, standart koruma panelini (bunlara da denir) yeniden işleyerek onu bitmiş bir pilin göstergesine dönüştürme seçeneğini öneriyorum.

Bu kartlar (PCB modülleri) neredeyse endüstriyel ölçekte eski cep telefonu pillerinden çıkarılır. Sokakta atılmış bir cep telefonu pilini alıp içini boşaltıyorsunuz ve tahta sizin elinizde. Geriye kalan her şeyi amaçlandığı şekilde atın.

Dikkat!!! Kabul edilemeyecek kadar düşük voltajda (2,5V ve altı) aşırı deşarj koruması içeren kartlar vardır. Bu nedenle sahip olduğunuz tüm kartlardan yalnızca doğru voltajda (3,0-3,2V) çalışan kopyaları seçmeniz gerekir.

Çoğu zaman bir PCB kartı şuna benzer:

Microassembly 8205, tek bir muhafazaya monte edilmiş iki miliohm saha cihazıdır.

Devrede bazı değişiklikler yaparak (kırmızıyla gösterilmiştir), kapatıldığında neredeyse hiç akım tüketmeyen mükemmel bir li-ion pil deşarj göstergesi elde edeceğiz.

Transistör VT1.2, aşırı şarj sırasında şarj cihazının akü bankasıyla bağlantısının kesilmesinden sorumlu olduğundan devremizde gereksizdir. Bu nedenle drenaj devresini keserek bu transistörü tamamen devre dışı bıraktık.

Direnç R3, LED üzerinden akımı sınırlar. Direnci, LED'in parlaklığının zaten farkedilebileceği, ancak tüketilen akımın henüz çok yüksek olmadığı şekilde seçilmelidir.

Bu arada, koruma modülünün tüm işlevlerini kaydedebilir ve LED'i kontrol eden ayrı bir transistör kullanarak göstergeyi oluşturabilirsiniz. Yani, pilin boşalma anında kapanmasıyla gösterge aynı anda yanacaktır.

2N3906 yerine elinizde bulunan herhangi bir düşük güçlü pnp transistörü işinizi görecektir. LED'i doğrudan lehimlemek işe yaramayacaktır çünkü... Anahtarları kontrol eden mikro devrenin çıkış akımı çok küçük ve amplifikasyon gerektiriyor.

Lütfen deşarj gösterge devrelerinin pil gücünü tükettiğini dikkate alın! Kabul edilemez deşarjı önlemek için, güç anahtarından sonra gösterge devrelerini bağlayın veya koruma devrelerini kullanın.

Muhtemelen tahmin edilmesi zor olmadığı gibi, devreler şarj göstergesi olarak tam tersi şekilde de kullanılabilir.

N. TARANOV, St.Petersburg

Çeşitli radyo-elektronik cihazlar geliştirilirken, devrelerindeki akımın varlığının izlenmesi sorunu ortaya çıkar. Kullanıma hazır ölçüm cihazları genellikle mevcut değildir, pahalıdır veya kullanımı zordur. Bu gibi durumlarda yerleşik kontrol üniteleri kullanılır. Alternatif akım için sorun, akım transformatörleri, indüksiyon manyetosensitif elemanlar vb. yardımıyla nispeten kolay bir şekilde çözülür. Doğru akım için, kural olarak, bu sorun daha karmaşıktır. Makalede, bir devrede doğru akımın varlığını izlemek için mevcut bazı cihazlar (bundan sonra onlara doğru akım göstergeleri diyeceğiz veya IPT olarak kısaltacağız), bunların avantajları ve dezavantajları tartışılıyor ve bu cihazların özelliklerini iyileştiren devre çözümleri öneriliyor.

IPT'ler genellikle kontrollü devredeki bir kesintiye dahil edilir. Bazı IPT'ler, kontrollü devrenin akım taşıyan elemanları tarafından oluşturulan manyetik alana yanıt verebilir ancak düşük kontrollü akımlarda karmaşıktırlar ve bu makalede ele alınmamıştır. IPT aşağıdaki ana parametreler ve özelliklerle karakterize edilebilir:
1) deltaU - tüm kontrollü akım aralığı boyunca IPT boyunca voltaj düşüşü. IPT'nin kontrollü devre üzerindeki etkisini en aza indirmek ve güç kayıplarını azaltmak için deltaU'yu en aza indirmeye çalışırlar;
2) Inom nominal çalışma akımı (kontrollü akımın ortalama değeri anlamına gelir);
3) Imin, Imax - varlığının güvenilir bir şekilde belirtildiği, kontrollü akımdaki değişiklik aralığının sınırları;
4) çıkış gösterge sinyalinin niteliği (LED parlaması, TTL seviyeleri, vb.);
5) IPT için ek güç kaynaklarının varlığı veya yokluğu;
6) IPT çıkış sinyalinin kontrollü devre ile galvanik bağlantısının varlığı veya yokluğu.

Akım algılama elemanının - akım sensörünün (CT) türüne göre ayırt edilirler;
- Devrede seri yüklü IPT;
- Yarı iletken DT'li IPT (Hall sensörleri, manyetodiodlar, magnetorezistörler, vb.);
- IPT manyetik kontağı (reed anahtarlarda, akım rölelerinde);
- Manyetik olarak doyurulabilir elemanlara sahip IPT.

Devrede seri yük ile IPT'nin çalışma prensibi (Şekil 1)

Kontrollü devrede akım aktığında üzerinde bir voltaj düşüşünün oluşturulduğu kontrollü devredeki kesintiye bir yük elemanının (LE) bağlanması gerçeğinden oluşur. Devrede akımın varlığını gösteren bir sinyale dönüştürüldüğü bir sinyal dönüştürücüye (SC) gönderilir.

Açıkçası, belirli bir IPT tipi için deltaU, kontrol edilen akımın büyüklüğüne ve PS'nin duyarlılığına bağlıdır. PS ne kadar hassas olursa NE direnci o kadar düşük kullanılabilir, bu da deltaU'nun daha küçük olacağı anlamına gelir.

En basit durumda NE bir dirençtir. Böyle bir NE'nin avantajı basitliği ve düşük maliyetidir. Dezavantajları - PS'nin düşük hassasiyeti ile NE'deki güç kayıpları büyük olacaktır, özellikle büyük akımları kontrol ederken, AU'nun IPT'den akan akımın büyüklüğüne bağımlılığı. Kontrollü akımdaki değişiklik aralığını daraltır (bu dezavantaj, değerindeki dar bir değişiklik aralığında akımı kontrol ederken önemli değildir). Örnek olarak bu türden pratik bir IPT planını düşünün. İncirde. Şekil 2, pil için şarj akımının varlığına ilişkin göstergenin bir diyagramını göstermektedir. Direnç R1 NE görevi görür ve R2, HL1 zinciri PS görevi görür.

Balast direnci R2'nin direnci 100 Ohm'dur, LED HL1'in nominal akımı 10 mA'dır (örneğin, AL307B tipi) ve R1 direncinin direnci, kontrollü şarj akımının değerine bağlı olacaktır.

10 mA'lik stabilize bir şarj akımıyla (örneğin, 7D-01 pil için), R1 direnci ortadan kaldırılabilir. 1 A şarj akımıyla R1 direncinin direnci yaklaşık 3,5 Ohm olacaktır. Her iki durumda da IT üzerindeki voltaj düşüşü 3,5 V olacaktır. 1 A akımda güç kaybı 3,5 W olacaktır. Açıkçası, bu şema yüksek şarj akımlarında kabul edilemez. Balast direnci R2'nin direncini azaltırsanız, IPT'deki güç kayıplarını bir miktar azaltmak mümkündür. Ancak şarj akımlarındaki kazara dalgalanmalar HL1 LED'ine zarar verebileceğinden bunu yapmak istenmez.

Gerilim düşüşünün akan akımın gücüne doğrusal olmayan bağımlılığı olan bir NE kullanırsanız, bu IPT'nin özelliklerini önemli ölçüde iyileştirebilirsiniz. Örneğin, R1 direncinin, Şekil 2'de gösterildiği gibi ileri yönde bağlanmış dört diyottan oluşan bir zincirle değiştirilmesiyle iyi sonuçlar elde edilir. 3.

VD1-VD4 diyotları olarak, en azından kontrollü akımın değerinde izin verilen bir çalışma akımına sahip herhangi bir doğrultucu silikon diyotu kullanabilirsiniz. (Birçok LED türü için üç diyottan oluşan bir dizi yeterlidir.) Direnç R2'nin direnci bu durumda 30 ohm değerine düşürülebilir.

Bu IPT şemasıyla, kontrollü akım aralığı 10 mA'dan Imax'a kadar genişler ve uzanır; burada Imax, diyotların izin verilen maksimum çalışma akımıdır. HL1 LED'in parlaklığı tüm kontrollü akım aralığı boyunca neredeyse sabittir.

Bir devrede seri yük bulunan bir IPT'nin özelliklerini geliştirmenin bir başka yolu da PS'yi iyileştirmektir. Aslında, PS'nin hassasiyetini arttırırsanız ve geniş bir deltaU değişiklikleri aralığında performansını sağlarsanız, iyi özelliklere sahip bir IPT elde edebilirsiniz. Doğru, bunun için IPT planını karmaşıklaştırmanız gerekecek. Örnek olarak, yazar tarafından geliştirilen ve endüstrideki proses kontrol cihazlarında iyi sonuçlar veren IPT devresini düşünün. Bu IPT aşağıdaki teknik özelliklere sahiptir: çalışma akımı aralığı - 0,01 mA...1 A; deltaU
IPT diyagramı Şekil 2'de gösterilmektedir. 4.

Bu devredeki NE, R3 direncidir. Devrenin geri kalanı PS'dir. A ve B noktaları arasında akım yoksa, DA1 işlemsel yükselticinin çıkışı -5 V'a yakın bir voltaja sahip olacak ve HL1 LED'i yanmayacaktır. A ve B noktaları arasında bir akım göründüğünde, DA1 işlem yükselticisinin diferansiyel girişleri arasına uygulanacak olan direnç R3 üzerinde bir voltaj oluşturulur. Sonuç olarak, DA1 işlemsel yükselticinin çıkışında pozitif bir voltaj görünecek ve HL1 LED'i yanarak A ve B noktaları arasındaki akımın varlığını gösterecektir. Yüksek kazançlı bir işlemsel yükselteç seçerken (örneğin, KR1401UD2B) ), akımın varlığının güvenilir göstergesi 5 mA'dan başlar. Kondansatör C1, olası kendi kendine uyarımı ortadan kaldırmak için gereklidir.

Op-amp'in bazı örneklerinin (herhangi bir polaritede) bir başlangıç ​​öngerilim voltajına sahip olabileceği belirtilmelidir. Bu durumda LED, kontrol edilen devrede akım olmasa bile yanabilir. Bu dezavantaj, herhangi bir standart devreye göre yapılan op-amp'in "sıfır düzeltme" devresinin getirilmesiyle ortadan kaldırılır. Bazı op-amp türlerinde değişken bir direnç "sıfır düzeltme" bağlamak için özel terminaller bulunur.

Ayrıntılar: dirençler R1, R2, R4, R5 - herhangi bir tür, güç 0,125 W; direnç R3 - herhangi bir tür, güç >0,5 W; kapasitör C1 - herhangi bir tür; operasyonel amplifikatör DA1 - herhangi biri, kazancı >5000 olan, çıkış akımı >2,5 mA olan, 5 V'luk tek kutuplu bir besleme voltajına izin veren. (Son iki gereksinim, "uygun" bir besleme voltajı IPT'nin kullanılmasından kaynaklanmaktadır, ancak diğer besleme voltajlarını kullanmak mümkündür.Bu durumda, DA1 işlem yükselticisinin çıkış akımının izin verilen maksimum değeri aşmaması için balistik direnç R5'in direncinin yeniden hesaplanması gerekecektir. HL1 LED, içinden geçen 2,5 mA akımda yeterli parlaklık sağlaması nedeniyle bu şekilde seçilmiştir. Deneyler, ithal edilen minyatür LED'lerin çoğunun bu cihazda mükemmel çalıştığını göstermiştir (prensip olarak, LED tipi, DA1 işlem amplifikatörünün maksimum çıkış akımına göre belirlenir).

KR1401UD2B mikro devresine sahip bu cihaz, dört kanallı bir IPT oluştururken, örneğin dört pilin aynı anda ayrı ayrı şarj edilmesini kontrol ederken kullanışlıdır. Bu durumda öngerilim devresi R1, R2 ve A noktası dört kanalın tümü için ortaktır.

Cihaz ayrıca büyük akımları da kontrol edebilir. Bunu yapmak için, R3 direncinin direncini azaltmanız ve güç tüketimini yeniden hesaplamanız gerekir. Deneyler R3 olarak bir parça PEV-2 teli kullanılarak gerçekleştirildi. 1 mm kablo çapı ve 10 cm uzunluk ile 200 mA...10 A aralığındaki akımlar güvenilir bir şekilde gösterilmiştir (kablo uzunluğu arttırılırsa aralığın alt sınırı daha zayıf akımlara doğru hareket eder). Bu durumda deltaU 0,1 V'u aşmadı.

Küçük değişikliklerle cihaz, ayarlanabilir yanıt eşiğine sahip bir IPT'ye dönüştürülür (Şekil 5).

Böyle bir IPT, çeşitli cihazlara yönelik mevcut koruma sistemlerinde, ayarlanabilir bir elektronik sigorta vb. için temel olarak başarıyla kullanılabilir.

Direnç R4, IPT yanıt eşiğini düzenler. R4 olarak çok turlu bir direncin kullanılması uygundur, örneğin SP5-2, SPZ-39 vb.

Kontrol edilen devre ile kontrol cihazları (CD'ler) arasında galvanik izolasyonun sağlanması gerekiyorsa optokuplörlerin kullanılması uygundur. Bunu yapmak için, örneğin Şekil 2'de gösterildiği gibi HL1 LED'i yerine bir optokuplör bağlamak yeterlidir. 6.

Bu IPT'nin çıkış sinyalini dijital kontrol cihazlarıyla eşleştirmek için Schmitt tetikleyicileri kullanılır. İncirde. Şekil 7, TTL mantığını kullanarak IPT'yi CC ile koordine etmeye yönelik bir şemayı göstermektedir. Burada +5 V CC, CC'nin dijital devrelerinin besleme voltajıdır.

Yarı iletken DT'li IPT'ler literatürde ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Radyo amatörlerinin ilgisini çeken, IPT'de K1116KP1 tipi manyetik olarak kontrol edilen mikro devrelerin kullanılmasıdır (bu mikro devre, bazı Sovyet yapımı bilgisayarların klavyelerinde yaygın olarak kullanılmıştır). Böyle bir IPT'nin şeması Şekil 2'de gösterilmektedir. 8.

L1 sargısı, manyetik yoğunlaştırıcı rolünü oynayan yumuşak manyetik çelikten (tercihen kalıcı alaşım) yapılmış manyetik bir çekirdek üzerine yerleştirilir. Manyetik yoğunlaştırıcının yaklaşık görünümü ve boyutları Şekil 2'de gösterilmektedir. 9.

DA1 çipi manyetik yoğunlaştırıcının boşluğuna yerleştirilir. Bunu üretirken aradaki farkı azaltmaya çalışmalıyız. Çeşitli manyetik devrelerle deneyler yapıldı, özellikle sıradan su borularından kesilen, dinamik kafa çekirdeklerinden işlenen ve transformatör çelik rondelalardan monte edilen halkalar kullanıldı.

Yapılması en ucuz ve en kolay olanı (amatör koşullarda), 1/2 ve 3/4 inç çapında su borularından kesilmiş halkalardı. Halkalar, halkanın uzunluğu çapa eşit olacak şekilde borulardan kesildi. Daha sonra bu halkaların yaklaşık 800 °C sıcaklığa ısıtılması ve yavaşça havada soğutulması (tavlanması) tavsiye edilir. Bu tür halkalarda neredeyse hiç mıknatıslanma kalmaz ve IPT'de iyi çalışır.

Deney numunesi, 3/4 inç çapında bir su borusundan yapılmış manyetik bir çekirdeğe sahipti. Sargı, 1 mm çapında PEV-2 tel ile sarıldı. 10 turda Imin = 8 A, 50 turda Imin = 2 A. Böyle bir IPT'nin hassasiyetinin, mikro devrenin manyetik devre boşluğundaki konumuna bağlı olduğuna dikkat edilmelidir. Bu durum IPT'nin hassasiyetini ayarlamak için kullanılabilir.

En etkili olanı, dinamik kafaların manyetik sistemlerinden elde edilen çekirdeklerden yapılan halkalardı, ancak bunların amatör koşullar altında üretimi zordur.

Radyo amatörleri için, kamış anahtarlardaki ve akım rölelerindeki elektromanyetik IPT'ler şüphesiz ilgi çekicidir. Kamış anahtarlardaki IPT güvenilir ve ucuzdur. Bu tür IPT'lerin çalışma prensibi Şekil 1'de gösterilmektedir. 10 A.

Reed anahtarları hakkında daha fazla bilgiyi adresinde bulabilirsiniz. IPT'nin küçük indükleme anahtarı üzerindeki akım sensörlü (CT) elektrik devresi Şekil 1'de gösterilmektedir. 10, b.

Pek çok radyo amatörünün muhtemelen kamış anahtarlı eski bir Sovyet yapımı PC klavyesi vardır. Bu tür kamış anahtarlar IPT'yi uygulamak için mükemmeldir. IPT'nin hassasiyeti şunlara bağlıdır:
- sarımdaki dönüş sayısı (dönüş sayısı arttıkça hassasiyet de artar);
- sargı konfigürasyonu (en uygun sargı, uzunluğu yaklaşık olarak kamış anahtar ampulünün uzunluğuna eşit olandır);
- kamış anahtarın dış çapının sargının iç çapına oranı (1'e ne kadar yakınsa IPT'nin hassasiyeti o kadar yüksek olacaktır).

Yazar, KEM-2, MK-16-3, MK10-3 kamış anahtarlarıyla deneyler yaptı. Hassasiyet açısından en iyi sonuçları KEM-2 reed anahtarları gösterdi. 0,8 mm çapında sekiz tur PEV-2 teli boşluksuz sarıldığında, IPT'nin çalışma akımı 2 A, serbest bırakma akımı 1,5 A'dır. IPT'deki voltaj düşüşü 0,025 V idi. Bunun hassasiyeti IPT, kamış anahtarı uzunlamasına eksen sargıları boyunca hareket ettirerek ayarlanabilir Bu tip endüstriyel IPT'lerde, kamış anahtarı bir vidayla hareket ettirilir veya sarımlı bir bobine vidalanan harici bir dişe sahip manyetik olmayan bir burç içine yerleştirilir. Bu hassasiyeti ayarlama yöntemi her zaman uygun değildir ve amatör koşullarda uygulanması zordur. Ayrıca bu yöntem sadece IPT'nin hassasiyetini azaltacak yönde ayarlama yapılmasına olanak sağlar.

Yazar, değişken bir direnç kullanarak IPT'nin hassasiyetini geniş bir aralıkta değiştirmenize olanak tanıyan bir yöntem geliştirdi. Bu yöntemle, DT tasarımına 0,06-0,1 mm çapında ve 200 dönüş sayısı olan ek bir PEV-2 tel sargısı eklenir.Bu sargının tüm uzunluk boyunca doğrudan kamış anahtarına sarılması tavsiye edilir Şekil 2'de gösterildiği gibi silindirinin 11, a.

IPT'nin elektrik devresi Şekil 2'de gösterilmektedir. 11, b.

L1 sargısı ana sargıdır, L2 sargısı ektir. L1 ve L2 sargılarını uygun şekilde açarsanız, R1 direncini ayarlayarak IPT'nin hassasiyetini, ek sargı olmadan DT'ye sahip IPT versiyonuna kıyasla birçok kez artırmak mümkündür. L1 ve L2 sargılarını zıt yönlerde açarsanız, R direncini ayarlayarak IPT'nin hassasiyetini birçok kez azaltabilirsiniz. Bu devre ile elemanlarının parametreleriyle bir deney yapıldı:
- L1 - 0,06 mm çapında 200 tur PEV-2 telinin sarılması; doğrudan KEM-2 tipi bir kamış anahtara sarılır;
- L2 sargısı - L1 sargısı üzerine sarılmış, 0,8 mm çapında 10 tur PEV-2 tel.

Aşağıdaki Imin değerleri elde edildi:
- sargılar anlaşmaya göre açıldığında -0,1...2 A;
- sargılar zıt yönde açıldığında -2...5 A.

Akım rölelerindeki IPT şu özelliklere sahiptir: Düşük dirençli sargılı DT elektromanyetik röle. Ne yazık ki akım röleleri çok yetersiz. Bir akım rölesi, sargısı düşük dirençli bir röle ile değiştirilerek geleneksel bir voltaj rölesinden yapılabilir. Yazar, RES-10 tipi bir röleden yapılmış bir DT kullanmıştır. Röle sargısı neşterle dikkatlice kesilir ve yerine çerçeve dolana kadar 0,3 mm çapında PEV-2 tel ile yeni bir sargı sarılır. Bu DT'nin hassasiyeti, dönüş sayısı seçilerek ve düz armatür yayının sertliği değiştirilerek ayarlanır. Yayın sertliği, bükülerek veya genişliği boyunca taşlanarak değiştirilebilir. Deneysel DT örneğinde Imin = 200 mA, deltaU = 0,5 V (200 mA akımda) vardı.

Akım rölelerini hesaplamak istiyorsanız adresine başvurabilirsiniz.

Bu tip IPT'nin elektrik devresi Şekil 1'de gösterilmektedir. 12.

Manyetik olarak doyurulabilir elemanlara sahip IPT'ler özellikle ilgi çekicidir. Harici bir manyetik alana maruz kaldıklarında geçirgenliği değiştirmek için ferromanyetik çekirdeklerin özelliğini kullanırlar. En basit durumda, bu tip bir IPT, Şekil 2'de gösterildiği gibi ek sargılı bir AC transformatörüdür. 13.

Burada alternatif voltaj L2 sargısından L3 sargısına dönüştürülür. L3 sargısından gelen voltaj VD1 diyotu tarafından algılanır ve C1 kapasitörünü şarj eder. Daha sonra eşik elemanına beslenir. L1 sargısında akım olmadığında, C1 kondansatöründe oluşturulan voltaj eşik elemanını tetiklemek için yeterlidir. L1 sargısından doğru akım geçtiğinde manyetik devre doyuma ulaşır. Bu, L2 sargısından L3 sargısına alternatif voltajın transfer katsayısında bir azalmaya ve C1 kondansatöründeki voltajda bir azalmaya yol açar. Belirli bir değere ulaştığında eşik elemanı değişir. L4 bobini, ölçüm devresinin alternatif voltajının kontrollü olana nüfuz etmesini ortadan kaldırır ve ayrıca kontrollü devrenin iletkenliği nedeniyle ölçüm devresinin şöntlenmesini de ortadan kaldırır.

Bu cihazın hassasiyeti ayarlanabilir:
- L1, L2, L3 sargılarının dönüş sayısının seçimi;
- transformatör manyetik devresinin tipinin seçilmesi;
- eşik elemanının yanıt eşiğinin ayarlanması.

Cihazın avantajları uygulama kolaylığı, mekanik temas eksikliğidir.

Önemli dezavantajı, alternatif voltajın IPT'den kontrollü devreye nüfuz etmesidir (ancak çoğu uygulamada kontrollü devrelerde bu etkiyi azaltan engelleme kapasitörleri bulunur). Alternatif voltajın kontrollü devreye nüfuzu, L2 ve L3 sargılarının dönüş sayısının L1 sargısının dönüş sayısına oranının artmasıyla ve L4 indüktörünün endüktansının artmasıyla azalır.

Bu tip IPT'nin deneysel bir örneği, 2000NM ferrit sınıfından yapılmış standart K10x8x4 boyutunda bir halka manyetik çekirdek üzerine monte edildi. L1 sargısı, 0,4 mm çapında 10 dönüşlü PEV-2 teline sahipti, L2 ve L3 sargılarının her biri, 0,1 mm çapında 30 dönüşlü PEV-2 teline sahipti. L4 bobini aynı halkaya sarıldı ve 0,4 mm çapında 30 dönüşlü PEV-2 teline sahipti. Diyot VD1 - KD521 A. Kondansatör C1 - KM6, 0,1 μF kapasiteli. Eşik elemanı olarak K561LN1 mikro devresinin bir invertörü kullanıldı. L2 sargısına 10 kHz frekanslı ve 5 V genlikli dikdörtgen bir voltaj ("kıvrımlı") uygulandı.Bu IPT, kontrollü devrede 10... 1000 mA aralığında akımın varlığını güvenilir bir şekilde gösterdi. Açıkçası, kontrollü akım aralığını üst sınırı arttırmaya doğru genişletmek için, L1 ve L2 sargılarının telinin çapını arttırmak ve ayrıca daha büyük standart boyutta bir manyetik çekirdek seçmek gerekir.

Şekil 2'de gösterilen bu tip IPT devresi önemli ölçüde daha iyi parametrelere sahiptir. 14.

Burada, transformatörün manyetik çekirdeği iki ferrit halkadan oluşur, L1 ve L3 sargıları her iki halkaya sarılır ve L1 ve L4 sargıları farklı halkalara sarılır, böylece içlerinde indüklenen voltajlar karşılıklı olarak dengelenir. Manyetik devrenin tasarımı Şekil 2'de gösterilmektedir. 15.

Netlik sağlamak için, çekirdekler birbirinden aralıklıdır; gerçek tasarımda birbirlerine bastırılırlar.

Bu tip IPT'de, ölçüm devresinden kontrollü devreye neredeyse hiç alternatif voltaj girişi yoktur ve kontrollü devrenin iletkenliği nedeniyle ölçüm devresinde neredeyse hiç şönt oluşmaz. Diyagramı Şekil 2'de gösterilen IPT'nin deneysel bir örneği üretildi. 16.

D1.1-D1.3 invertörlerine yüksek görev döngülü bir darbe üreteci monte edilmiştir (bu tür darbelerin kullanılması IPT'nin güç tüketimini önemli ölçüde azaltır). Uyarma olmadığında, R1, R2 dirençleri ve C1 kapasitörlü mikro devrenin 2, 3 numaralı kablo bağlantı pinlerine 10...100 kOhm dirençli bir direnç dahil edilmelidir.

C2, SZ, VD2, VD3 elemanları voltajı iki katına çıkaran bir doğrultucu oluşturur. İnvertör D1.4, LED HL1 ile birlikte transformatörün çıkışında (sargı L3) darbelerin varlığına ilişkin eşik göstergesi sağlar.

Bu IPT'de 8x4x2 mm boyutlarında VT marka (bilgisayar hafıza hücrelerinde kullanılan) ferrit halkalar kullanılmıştır. L2 ve L3 sargılarının her biri 0,1 mm çapında 20 dönüşlü PEL-2 teline sahiptir, L1 ve L4 sargılarının her biri 0,3 mm çapında 20 dönüşlü PEL-2 teline sahiptir.

Bu örnek, kontrollü devrede 40 mA...1 A aralığında akımın varlığını güvenle gösterdi. Kontrollü devrede 1 A akımda IPT boyunca voltaj düşüşü 0,1 V'u aşmadı. Direnç R4, yanıt eşiğini ayarlamak için kullanılabilir; bu, bu IPT'nin, cihazları aşırı yüklerden korumak için bir devre elemanı olarak kullanılmasını mümkün kılar.

EDEBİYAT
1. Yakovlev N. Elektronik ekipmanların teşhisi için temassız elektrikli ölçüm cihazları. - L.: Energoatomizdat, Leningrad şubesi, 1990.

2. K1116 serisinin mikro devreleri. - Radyo, 1990, Sayı. 6, s. 84; 7, s. 73, 74; 8, s. 89.

3. Radyo-elektronik ekipmanın anahtarlama cihazları. Ed. G.Ya.Rybina. - M .: Radyo ve iletişim, 1985.

4. Stupel F. Elektromanyetik rölelerin hesaplanması ve tasarımı. - M.: Gosenergoizdat, 1950._

Radyo No. 4 2005.

[e-posta korumalı]

LED besleme voltajının hesaplanması, herhangi bir elektrikli aydınlatma projesi için gerekli bir adımdır ve neyse ki bunu yapmak kolaydır. Akımını ve voltajını bilmeniz gerektiğinden, bir LED'in gücünü hesaplamak için bu tür ölçümler gereklidir. LED gücü, akımın voltajla çarpılmasıyla hesaplanır. Ancak elektrik devreleriyle çalışırken, küçük miktarları ölçerken bile son derece dikkatli olmanız gerekir. Bu yazımızda LED elemanların düzgün çalışmasını sağlamak için voltajın nasıl bulunacağı sorusuna daha yakından bakacağız.

LED'ler farklı renklerde gelir; iki ve üç renkte, yanıp sönen ve değişen renklerde gelirler. Kullanıcının lambanın çalışma sırasını programlamasına olanak sağlamak için LED besleme voltajına doğrudan bağlı olan çeşitli çözümler kullanılır. Bir LED'i yakmak için minimum bir voltaj (eşik) gereklidir ve parlaklık, akımla orantılı olacaktır. LED'in üzerindeki voltaj akımla birlikte hafifçe artar çünkü iç direnç vardır. Akım çok yüksek olduğunda diyot ısınır ve yanar. Bu nedenle akım güvenli bir değerle sınırlıdır.

Direnç seri olarak yerleştirilmiştir çünkü diyot dizisi çok daha yüksek bir voltaj gerektirir. U ters çevrilirse akım akmaz, ancak yüksek U için (örn. 20V) diyotu tahrip eden dahili bir kıvılcım (arıza) meydana gelir.

Tüm diyotlarda olduğu gibi akım anottan geçer ve katottan çıkar. Yuvarlak diyotlarda katot daha kısa bir uca sahiptir ve gövdede bir katot yan plakası bulunur.

Armatür tipine göre voltajın bağımlılığı

Ticari ve iç mekan aydınlatma uygulamaları için yedek ampul sağlamak üzere tasarlanan yüksek parlaklıktaki LED'lerin yükselişiyle birlikte, güç çözümleri de daha fazla olmasa da eşit oranda çoğalıyor. Düzinelerce üreticinin yüzlerce modeliyle, LED giriş/çıkış voltajlarının ve çıkış akımı/güç değerlerinin tüm permütasyonlarını, mekanik boyutları ve karartma, uzaktan kontrol ve devre korumasına yönelik diğer birçok özelliği anlamak zorlaşıyor.

Piyasada çok sayıda farklı LED bulunmaktadır. Farklılıkları LED üretiminde birçok faktör tarafından belirlenir. Yarı iletken yapısı bir faktördür ancak üretim teknolojisi ve kapsülleme de LED performansının belirlenmesinde önemli bir rol oynamaktadır. İlk LED'ler C (çap 5 mm) ve F (çap 3 mm) modelleri şeklinde yuvarlaktı. Daha sonra birkaç LED'i (ağ) birleştiren dikdörtgen diyotlar ve bloklar uygulamaya kondu.

Yarım küre şeklindeki şekil, ışık ışınının şeklini belirleyen bir büyütece benzer. Yayıcı elemanın rengi yayılımı ve kontrastı artırır. LED'lerin en yaygın tanımları ve formları:

• A: CI tutucuda kırmızı çap 3 mm.
• B: Ön panelde kullanılan kırmızı 5mm çapında.
• C: mor 5 mm.
• D: iki renkli sarı ve yeşil.
• E: dikdörtgen.
• F: sarı 3 mm.
• G: beyaz yüksek parlaklık 5mm.
• H: kırmızı 3mm.
• K-Anot: Flanştaki düz bir yüzeyle gösterilen katot.
• F: 4/100mm anot bağlantı kablosu.
• C: Yansıtıcı bardak.
• L: Büyüteç gibi davranan kavisli şekil.

Cihaz Özellikleri

Çeşitli LED parametrelerinin ve besleme voltajının bir özetini satıcının teknik özelliklerinde bulabilirsiniz. Belirli uygulamalar için LED'leri seçerken aralarındaki farkları anlamak önemlidir. Her biri seçtiğiniz spesifik türü etkileyecek birçok farklı LED özelliği vardır. LED spesifikasyonlarının temeli renk, U ve akımdır. LED'ler tek bir renk sağlama eğilimindedir.

Bir LED'in yaydığı renk, maksimum ışık çıkışına sahip olan dalga boyu olan maksimum dalga boyu (lpk) cinsinden tanımlanır. Tipik olarak proses varyasyonları ±10 nm'ye kadar tepe dalga boyu değişiklikleri üretir. LED spesifikasyonunda renkleri seçerken, insan gözünün spektrumun sarı/turuncu bölgesi etrafındaki tonlara veya renk değişimlerine (560 ila 600 nm arası) en duyarlı olduğunu hatırlamakta fayda var. Bu, doğrudan elektriksel parametrelerle ilgili olan LED rengi veya konumu seçimini etkileyebilir.

LED'ler çalışırken, kullanılan malzemeye bağlı olarak önceden ayarlanmış bir U düşüşüne sahiptir. Lambadaki LED'lerin besleme voltajı da akım seviyesine bağlıdır. LED'ler akımla çalışan cihazlardır ve ışık seviyesi akımın bir fonksiyonudur; artan ışık çıkışı artar. Cihazın, maksimum akımın izin verilen sınırı aşmayacak şekilde çalışmasını sağlamak gerekir; bu, çipin içinde aşırı ısı dağılımına neden olabilir, ışık akısını azaltabilir ve servis ömrünü kısaltabilir. Çoğu LED, harici bir akım sınırlama direnci gerektirir.

Bazı LED'ler bir seri direnç içerebilir; bu, LED'lerin hangi voltajı sağlaması gerektiğini gösterir. LED'ler büyük bir ters U'ya izin vermez. Genellikle oldukça küçük olan belirtilen maksimum değeri asla aşmamalıdır. LED'de ters U oluşma olasılığı varsa, hasarı önlemek için devreye koruma oluşturmak daha iyidir. Bunlar genellikle herhangi bir LED için yeterli koruma sağlayacak basit diyot devreleri olabilir. Bunu anlamak için profesyonel olmanıza gerek yok.

Aydınlatma LED'leri akımla çalışır ve ışık akısı, içlerinden geçen akımla orantılıdır. Akım, lambadaki LED'lerin besleme voltajıyla ilgilidir. Seri olarak bağlanan birden fazla diyot, içlerinden eşit akım akar. Paralel bağlanırlarsa her LED aynı U'yu alır, ancak I-V karakteristiği üzerindeki dağılım etkisi nedeniyle içlerinden farklı akım akar. Sonuç olarak her diyot farklı bir ışık akısı yayar.

Bu nedenle elemanları seçerken LED'lerin hangi besleme voltajına sahip olduğunu bilmeniz gerekir. Her birinin çalışması için terminallerinde yaklaşık 3 volt gerekir. Örneğin 5 diyotlu seri, terminallerde yaklaşık 15 volt gerektirir. Yeterli U'da düzenlenmiş akımı sağlamak için LEC, sürücü adı verilen elektronik bir modül kullanır.

İki çözüm var:

1. Harici sürücü, güvenli bir ekstra düşük voltajlı güç kaynağıyla armatürün dışına monte edilir.
2. Dahili, el fenerinin içine yerleştirilmiş, yani akımı düzenleyen elektronik modüle sahip bir alt ünite.

Bu sürücüye 230V (Sınıf I veya Sınıf II) veya 24V gibi güvenli ekstra düşük U (Sınıf III) ile güç verilebilir. LEC, 5 ana fayda sunduğu için ikinci güç kaynağı çözümünü önerir.

LED voltaj seçiminin avantajları

Bir lambadaki LED'lerin besleme voltajını doğru hesaplamanın 5 temel avantajı vardır:

1. LED sayısından bağımsız olarak güvenli ultra düşük U mümkündür. Her birine aynı kaynaktan aynı seviyede akım akmasını sağlamak için LED'ler seri olarak kurulmalıdır. Sonuç olarak, ne kadar çok LED varsa, LED terminallerindeki voltaj da o kadar yüksek olur. Harici sürücüye sahip bir cihazsa, ultra hassas güvenlik voltajının önemli ölçüde daha yüksek olması gerekir.
2. Sürücünün ışıkların içine entegre edilmesi, ışık sayısına bakılmaksızın eksiksiz bir Güvenlik Ekstra Düşük Gerilim (SELV) sistemi kurulumuna olanak tanır.
3. Paralel bağlı LED lambalar için standart kablolamada daha güvenilir kurulum. Sürücüler, özellikle sıcaklık artışına karşı ek koruma sağlayarak, farklı tip ve akımlar için LED besleme voltajlarını korurken daha uzun ömrü garanti eder. Daha güvenli devreye alma.
4. LED gücünün sürücüye entegre edilmesi, sahada yanlış kullanımı önler ve çalışırken takılmaya dayanma yeteneklerini artırır. Kullanıcı bir LED ışığını yalnızca halihazırda açık olan harici bir sürücüye bağlarsa, bu durum LED'lerin bağlandığında aşırı gerilime uğramasına ve dolayısıyla LED'lerin yok olmasına neden olabilir.
5. Kolay bakım. Gerilim kaynağı olan LED lambalarda teknik sorunlar daha kolay görülür.

Bir dirençteki U düşüşü önemli olduğunda, gerekli gücü dağıtabilecek doğru direnci seçmeniz gerekir. 20 mA'lik akım tüketimi düşük görünebilir ancak hesaplanan güç aksini söylüyor. Yani örneğin 30 V'luk bir voltaj düşüşü için direncin 1400 ohm'u dağıtması gerekir. Güç kaybı hesaplaması P = (Ures x Ures) / R,

• P, LED'deki akımı sınırlayan direnç tarafından harcanan gücün değeridir, W;
• U, direnç üzerindeki voltajdır (volt cinsinden);
• R - direnç değeri, Ohm.

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

1 W'luk bir LED besleme voltajı aşırı ısınmaya uzun süre dayanamaz ve 2 W'lık bir LED de çok çabuk arızalanır. Bu durumda, ısı dağılımını eşit şekilde dağıtmak için iki adet 2700 ohm / 0,5 W direnci paralel olarak (veya iki adet 690 ohm / 0,5 W direnci arka arkaya) bağlamanız gerekir.

Termal kontrol

Sisteminiz için en uygun watt değerini bulmak, LED'lerin cihaza çok zararlı olabilecek ısı üretmesi nedeniyle güvenilir LED çalışmasını sağlamak için ihtiyaç duyacağınız ısı kontrolü hakkında daha fazla bilgi edinmenize yardımcı olacaktır. Çok fazla ısı, LED'lerin daha az ışık üretmesine ve çalışma süresinin kısalmasına neden olur. 1 watt güce sahip bir LED için, her bir LED watt'ı için 3 inç karelik bir soğutucu aranması önerilir.

Günümüzde LED sektörü oldukça hızlı bir şekilde büyümektedir ve LED'lerin farkını bilmek önemlidir. Ürünler çok ucuzdan pahalıya kadar değişebildiğinden bu yaygın bir sorudur. Ucuz LED'ler satın alırken dikkatli olmanız gerekir, çünkü harika çalışabilirler, ancak kural olarak uzun süre dayanmazlar ve zayıf parametreler nedeniyle çabuk yanarlar. LED'leri üretirken üretici, veri sayfalarında ortalama değerlere sahip özellikleri belirtir. Bu nedenle alıcılar LED'lerin ışık akısı, renk ve ileri voltaj açısından tam özelliklerini her zaman bilemezler.

İleri voltajın belirlenmesi

LED besleme voltajını bulmadan önce uygun multimetre ayarlarını yapın: akım ve U. Test etmeden önce, LED'in yanmasını önlemek için direnci en yüksek değere ayarlayın. Bu basitçe yapılabilir: multimetrenin uçlarını kelepçeleyin, direnci akım 20 mA'ya ulaşana kadar ayarlayın ve voltajı ve akımı kaydedin. LED'lerin ileri voltajını ölçmek için ihtiyacınız olacak:

1. Test için LED'ler.
2. Sabit voltajdan daha yüksek parametrelere sahip Kaynak U LED LED göstergesi.
3. Multimetre.
4. Armatürlerdeki LED besleme voltajını belirlemek için LED'i test uçlarında tutmak için timsah kelepçesi.
5. Teller.
6. Değişken direnç 500 veya 1000 Ohm.

Birincil mavi LED akımı 19,5 mA'da 3,356 V idi. 3,6V kullanılması durumunda kullanılacak direnç değeri R = (3,6V-3,356V)/0,0195A) = 12,5 ohm olarak hesaplanır. Yüksek güçlü LED'leri ölçmek için aynı prosedürü izleyin ve multimetre üzerindeki değeri hızlı bir şekilde tutarak akımı ayarlayın.

İleri akım >350mA olan yüksek güçlü smd ledlerin besleme voltajını ölçmek biraz zor olabilir çünkü hızlı ısındıklarında U keskin bir şekilde düşer. Bu, belirli bir U için akımın daha yüksek olacağı anlamına gelir. Kullanıcı başarısız olursa, tekrar ölçüm yapmadan önce LED'i oda sıcaklığına soğutması gerekecektir. 500 ohm veya 1 kohm kullanabilirsiniz. Kaba ve ince ayar sağlamak veya daha yüksek ve daha düşük aralıklı değişken dirençleri seri olarak bağlamak için.

Gerilimin alternatif tanımı

LED güç tüketimini hesaplamanın ilk adımı LED voltajını belirlemektir. Elinizde bir multimetre yoksa, üreticinin verilerini inceleyebilir ve LED bloğunun U veri sayfasını bulabilirsiniz. Alternatif olarak U, LED'lerin rengine, örneğin 3,5 V'luk beyaz LED besleme voltajına göre tahmin edilebilir.

LED voltajı ölçüldükten sonra akım belirlenir. Bir multimetre kullanılarak doğrudan ölçülebilir. Üreticinin verileri yaklaşık bir güncel tahmin sağlar. Bundan sonra LED'lerin güç tüketimini çok hızlı ve kolay bir şekilde hesaplayabilirsiniz. Bir LED'in güç tüketimini hesaplamak için LED'in U değerini (volt cinsinden) LED akımıyla (amper cinsinden) çarpmanız yeterlidir.

Watt cinsinden ölçülen sonuç, LED'lerin kullandığı güçtür. Örneğin bir LED'in U değeri 3,6 ve akımı 20 miliamper ise, 72 miliwatt güç kullanacaktır. Projenin boyutuna ve kapsamına bağlı olarak gerilim ve akım okumaları, temel akım veya watt'tan daha küçük veya daha büyük birimlerle ölçülebilir. Birim dönüşümleri gerekebilir. Bu hesaplamaları yaparken 1000 miliwatt'ın bir watt'a, 1000 miliamperin ise bir ampere eşit olduğunu unutmayın.

LED'i test etmek ve çalışıp çalışmadığını ve hangi rengi seçeceğinizi öğrenmek için bir multimetre kullanın. Bir diyot sembolüyle gösterilen bir diyot test fonksiyonuna sahip olmalıdır. Daha sonra test için multimetre test kabloları LED ayaklarına bağlanır:

1. Siyah kabloyu katoda (-) ve kırmızı kabloyu anoda (+) bağlayın, kullanıcı hata yaparsa LED yanmaz.
2. Sensörlere küçük bir akım verilir ve LED'in hafifçe yandığını görebiliyorsanız çalışıyor demektir.
3. Bir multimetreyi kontrol ederken LED'in rengini dikkate almanız gerekir. Örneğin sarı (sarı) LED testi - LED eşik voltajı 1636 mV veya 1,636 V'dir. Beyaz LED veya mavi LED test edilirse eşik voltajı 2,5 V veya 3 V'den yüksektir.

Diyotu test etmek için ekranın ters yönde değil, bir yönde 400 ile 800 mV arasında olması gerekir. Normal LED'lerin aşağıdaki tabloda açıklanan eşik değerleri vardır ancak aynı renk için önemli farklılıklar olabilir. Maksimum akım 50 mA'dır ancak 20 mA'yı geçmemesi tavsiye edilir. 1-2 mA'da diyotlar zaten iyi parlıyor. LED eşiği U

Pil tamamen şarj edilmişse, 3,8 V'ta akım yalnızca 0,7 mA'dır. LED'ler son yıllarda önemli ilerleme kaydetti. 3 mm ve 5 mm çapında yüzlerce model bulunmaktadır. 10 mm çapında veya özel paketlerde daha güçlü diyotların yanı sıra 1 mm uzunluğa kadar baskılı devre kartına montaj için diyotlar da vardır.

LED'ler genellikle birkaç volt DC ile çalışan sabit akım cihazları olarak kabul edilir. Gücün DC bataryadan sağlandığı cep telefonları gibi az sayıda LED içeren düşük güçlü uygulamalarda bu tamamen kabul edilebilir bir yaklaşımdır, ancak bir binanın etrafında 100 m uzanan doğrusal şerit aydınlatma sistemi gibi diğer uygulamalar LED'lerle çalışamaz. bu tasarım.

DC sürücüsü, başlangıçtan itibaren daha yüksek U sürücülerinin yanı sıra gücü boşa harcayan ek regülatörlerin kullanılmasını gerektiren uzun mesafeli kayıplardan muzdariptir. AC, güç hatlarında kullanılan kilovoltlardan U'yu 240 V veya 120 V AC'ye düşürmek için transformatörlerin kullanılmasını kolaylaştırır; bu, DC için çok daha problemlidir. Herhangi bir şebeke voltajının (örn. 120V AC) çalıştırılması, güç kaynağı ile cihazlar arasındaki elektroniklerin sabit bir U (örn. 12V DC) sağlamasını gerektirir. Birden fazla LED'i kontrol edebilme yeteneği önemlidir.

Lynk Labs, LED'lerin alternatif voltajdan beslenmesine olanak tanıyan bir teknoloji geliştirdi. Yeni bir yaklaşım, doğrudan bir AC güç kaynağından çalışabilen AC LED'ler geliştirmektir. Birçok bağımsız LED armatürde, gerekli sabit U'yu sağlamak için duvar prizi ile armatür arasında bir transformatör bulunur.

Birçok şirket doğrudan standart soketlere vidalanan LED ampuller geliştirdi, ancak bunlar aynı zamanda LED'lere gitmeden önce AC'yi DC'ye dönüştüren minyatür devreler de içeriyor.

Standart bir kırmızı veya turuncu LED'in U eşiği 1,6 ila 2,1 V'tur; sarı veya yeşil LED'ler için voltaj 2,0 ila 2,4 V arasındadır ve mavi, pembe veya beyaz için bu yaklaşık 3,0 ila 3,6 V'luk bir voltajdır. Tablo aşağıda bazı tipik voltajlar gösterilmektedir. Parantez içindeki değerler E24 serisindeki en yakın normalleştirilmiş değerlere karşılık gelir.

LED'lerin besleme voltajı özellikleri aşağıdaki tabloda gösterilmektedir.

Tanımlar:

• STD - standart LED;
• HL - yüksek parlaklıkta LED göstergesi;
• FC - düşük tüketim.

Bu veri, kullanıcının bir aydınlatma projesi için gerekli cihaz parametrelerini bağımsız olarak belirlemesi için yeterlidir.

LED'lerdeki dijital ampermetre, yalnızca ölçülen değerin modülünün önemli olmadığı (bu arada, kadran göstergesinin sapmasına göre değil, boyuta göre belirlenmesi çok daha uygun olan) bilgileri görüntülemenin uygun bir yoludur. çubuk grafiğin veya bir mini ekranın kullanılması), aynı zamanda bu parametreyi değiştiren frekans.

Devrenin açıklaması

LED'ler çok güçlü değildir ancak bunların düşük akımlı elektrik devrelerinde kullanılması kabul edilebilir ve tavsiye edilir. Örnek olarak, bir araba aküsündeki akım gücünü belirlemek için 40...60 mA nominal değer aralığına sahip bir dijital ampermetre elde etmek için bir devre düşünebiliriz.

Bir sütundaki LED'lerde ampermetre görünümünün çeşidi

Kullanılan LED'lerin sayısı, LED'lerden birinin yanacağı eşik akım değerini belirleyecektir. İşlemsel yükselteç olarak LM3915 veya uygun parametrelere sahip bir mikrodenetleyici kullanabilirsiniz. Giriş herhangi bir düşük dirençli direnç aracılığıyla voltajla beslenecektir.

Ölçüm sonuçlarının, pratik olarak kullanılan tüm akım aralığının 5...10 mA'lik birkaç bölüme bölüneceği bir çubuk grafik biçiminde görüntülenmesi uygundur. LED'in avantajı, devrenin farklı renkteki elemanları (kırmızı, yeşil, mavi vb.) kullanabilmesidir.

Dijital ampermetreyi çalıştırmak için aşağıdaki bileşenlere ihtiyacınız olacaktır:

1. 16 bit ADC'li PIC16F686 tipi mikro denetleyici.
2. Nihai sinyal çıkışı için yapılandırılabilir atlama telleri. Alternatif olarak DIP anahtarları, geleneksel elektronik devrelerde elektronik şönt veya sinyal kısa devreleri olarak kullanılabilir.
3. 5 ila 15 V'luk bir çalışma voltajı için tasarlanmış bir DC güç kaynağı (bir voltmetre ile izlenen sabit bir voltaj varsa, 6 V da uygundur).
4. 20 adete kadar SMD LED yerleştirebileceğiniz kontak panosu.

LED kaynaklarında ampermetrenin elektrik devresi

Ampermetrenin yerleştirme ve kurulum sırası

Giriş akımı sinyali (en fazla 1 A), izin verilen voltajın 40...50 V'u geçmemesi gereken bir şönt direnç aracılığıyla stabilize bir güç kaynağından sağlanır. Daha sonra, bir işlemsel amplifikatörden geçerek sinyal gönderilir. LED'lere. Sinyalin geçişi sırasında akımın değeri değiştiği için kolonun yüksekliği de buna bağlı olarak değişecektir. Yük akımını kontrol ederek diyagramın yüksekliğini ayarlayabilir, değişen doğruluk derecelerinde sonuçlar elde edebilirsiniz.

Kartın SMD bileşenlerle montajı, kullanıcının isteğine göre yatay veya dikey olarak yerleştirilebilir. Kalibrasyona başlamadan önce, görüntüleme penceresi koyu renkli camla kapatılmalıdır (sıradan bir kaynak başlığının 6...10 katı kadar filtre uygundur).

Dijital ampermetrenin kalibrasyonu, LED'in yanacağı minimum akım yük değerinin seçilmesinden oluşur. Ayar, devrede küçük (100 mOhm'a kadar) dirençli bir direncin sağlandığı deneysel olarak değiştirilir. Böyle bir ampermetrenin okumalarındaki hata genellikle yüzde birkaçını geçmez.

Eski bir voltmetreyi ampermetreye dönüştürebileceğinizi biliyor muydunuz? Bu nasıl yapılır - videoyu izleyin:

Ayar direnci nasıl ayarlanır

Bunu yapmak için belirli bir LED'den geçen akım gücü sırayla ayarlanır. Normal bir test cihazı kontrol cihazı olarak kullanılabilir. Devrede mikrodenetleyiciden önce bir voltmetre ve ondan sonra bir ampermetre bulunur. Rastgele dalgalanmaların etkisini ortadan kaldırmak için bir yumuşatma kapasitörü de bağlanır.

Cihazı kendiniz yapmanın pratik bir avantajı (dörtten az LED olmamalıdır), başlangıçta belirtilen akım aralığında önemli değişikliklerle devrenin stabilitesidir. Kısa devre yapıldığında arızalanan geleneksel diyotların aksine LED'ler yanmaz.

LED diyotlar, tıpkı bir araba aküsündeki akım ölçerler gibi, yalnızca şarjdan tasarruf etmekle ve aküleri korumakla kalmaz, aynı zamanda okumaları daha rahat bir şekilde okumanıza da olanak tanır.

Benzer şekilde bir dijital voltmetre oluşturulabilir. Bu uygulama için ışık kaynağı olarak 12 V elemanlar uygundur ve voltmetre devresinde ek bir şönt bulunması, çubuk grafiğin tüm yüksekliğinin daha verimli kullanılmasına olanak sağlayacaktır.

Bir devrede iki durumda akan akımın varlığının izlenmesine ihtiyaç duyulabilir: mevcut veya yok. Örnek: Bir pili, bir güç kaynağına bağlı, yerleşik bir şarj denetleyicisi ile şarj ediyorsunuz, ancak süreç nasıl kontrol edilir? Elbette devreye bir ampermetre de dahil edebilirsiniz diyorsunuz ve haklı olacaksınız. Ama bunu her zaman yapmayacaksın. Güç kaynağına, akımın aküye akıp akmadığını gösterecek bir şarj akışı göstergesi oluşturmak daha kolaydır.
Başka bir örnek. Diyelim ki bir arabanın içinde göremediğiniz, açık mı yoksa yanmış mı olduğunu bilmediğiniz bir tür akkor lamba var. Ayrıca bu lambaya devrede bir akım göstergesi de dahil ederek akışı izleyebilirsiniz. Lamba yanarsa hemen fark edilecektir.
Veya filamanlı bir tür sensör var. Tapa gazı veya oksijen sensörü. Ve filamanın kırılmadığından ve her şeyin düzgün çalıştığından emin olmanız gerekir. Diyagramını aşağıda vereceğim göstergenin kurtarmaya geldiği yer burasıdır.
Pek çok uygulama olabilir, elbette ana fikir aynı; akımın varlığının izlenmesi.

Akım göstergesi devresi

Şema çok basit. Yıldız direnci kontrollü akıma bağlı olarak seçilir, 0,4 ila 10 ohm arasında olabilir. Lityum iyon pili şarj etmek için 4,7 ohm kullandım. Akım bu dirençten akar (eğer akarsa), Ohm yasasına göre, bunun üzerinden transistörü açan bir voltaj salınır. Sonuç olarak LED yanarak şarjın devam ettiğini gösterir. Pil şarj olur olmaz dahili kontrolör pili kapatacak ve devredeki akım kaybolacaktır. Transistör kapanacak ve LED sönecek, böylece şarjın tamamlandığı belirtilecektir.
Diyot VD1, voltajı 0,6 V ile sınırlar. 1 A akım için herhangi birini alabilirsiniz. Yine, hepsi yükünüze bağlıdır. Ancak düşüşü çok küçük olduğu için Schottky diyotunu kullanamazsınız - transistör 0,4 V'tan açılmayabilir. Böyle bir devre aracılığıyla araba akülerini bile şarj edebilirsiniz, asıl önemli olan daha yüksek akıma sahip bir diyot seçmektir İstenilen şarj akımından daha fazla.

Bu örnekte LED, akım akarken yanıyor, peki ya akım olmadığında göstermeniz gerekiyorsa? Bu durum için ters mantık devremiz bulunmaktadır.

Her şey aynı, sadece aynı markanın bir transistörüne bir ters çevirme anahtarı ekleniyor. Bu arada, aynı yapıya sahip bir transistör. Yerli analoglar uygundur - KT315, KT3102.
LED'li dirençle paralel olarak, bir zil sesini açabilirsiniz ve örneğin bir ampulü izlerken akım olmadığında bir ses sinyali çalacaktır. Bu çok kullanışlı olacak ve LED'i kontrol panelinde görüntülemenize gerek kalmayacak.
Genel olarak bu göstergenin nerede kullanılacağına dair birçok fikir olabilir.