Индикатори за заряден ток за зарядни за автомобилни акумулатори и защита срещу обръщане на поляритета. LED захранващо напрежение. Как да разберете напрежението

Какво може да бъде по-тъжно от внезапно изтощена батерия в квадрокоптер по време на полет или изключване на метален детектор на обещаваща поляна? Сега само ако можехте да разберете предварително колко е заредена батерията! След това можем да свържем зарядното устройство или да инсталираме нов комплект батерии, без да чакаме тъжни последици.

И тук се ражда идеята да се направи някакъв индикатор, който да дава сигнал предварително, че батерията скоро ще се изтощи. Радиолюбители от цял ​​свят работят върху изпълнението на тази задача и днес има цяла кола и малка количка с различни схемни решения - от схеми на един транзистор до сложни устройства на микроконтролери.

внимание! Диаграмите, представени в статията, показват само ниско напрежение на батерията. За да предотвратите дълбоко разреждане, трябва ръчно да изключите товара или да използвате.

Опция 1

Нека започнем, може би, с проста схема, използваща ценеров диод и транзистор:

Нека да разберем как работи.

Докато напрежението е над определен праг (2,0 волта), ценеровият диод е в повреда, съответно транзисторът е затворен и целият ток преминава през зеления светодиод. Веднага щом напрежението на батерията започне да пада и достигне стойност от порядъка на 2,0 V + 1,2 V (спад на напрежението при прехода база-емитер на транзистора VT1), транзисторът започва да се отваря и токът започва да се преразпределя между двата светодиода.

Ако вземем двуцветен светодиод, получаваме плавен преход от зелено към червено, включително цялата междинна гама от цветове.

Типичната разлика в напрежението в двуцветни светодиоди е 0,25 волта (червеното свети при по-ниско напрежение). Именно тази разлика определя зоната на пълен преход между зелено и червено.

Така, въпреки своята простота, схемата ви позволява да знаете предварително, че батерията е започнала да се изтощава. Докато напрежението на батерията е 3,25 V или повече, зеленият светодиод свети. В интервала между 3.00 и 3.25V червеното започва да се смесва със зелено - колкото по-близо до 3.00 волта, толкова повече червено. И накрая при 3V свети само чисто червено.

Недостатъкът на схемата е сложността на избора на ценерови диоди за получаване на необходимия праг на реакция, както и постоянната консумация на ток от около 1 mA. Е, възможно е далтонистите да не оценят тази идея със смяната на цветовете.

Между другото, ако поставите различен тип транзистор в тази схема, тя може да бъде накарана да работи по обратния начин - преходът от зелено към червено ще се случи, напротив, ако входното напрежение се увеличи. Ето модифицираната диаграма:

Вариант №2

Следната схема използва чипа TL431, който е прецизен регулатор на напрежението.

Прагът на реакция се определя от делителя на напрежението R2-R3. С номиналните стойности, посочени в диаграмата, това е 3,2 волта. Когато напрежението на батерията падне до тази стойност, микросхемата спира да заобикаля светодиода и светва. Това ще бъде сигнал, че пълното разреждане на батерията е много близо (минималното допустимо напрежение на една литиево-йонна банка е 3,0 V).

Ако за захранване на устройството се използва батерия от няколко последователно свързани батерии литиево-йонна батерия, тогава горната верига трябва да бъде свързана към всяка банка поотделно. Като този:

За да конфигурираме веригата, свързваме вместо батерии регулируем блокзахранване и избор на резистор R2 (R4) ние гарантираме, че светодиодът светва в момента, в който се нуждаем.

Вариант No3

И ето една проста диаграма на индикатор за разреждане литиево-йонна батерияна два транзистора:
Прагът на реакция се задава от резистори R2, R3. Старите съветски транзистори могат да бъдат заменени с BC237, BC238, BC317 (KT3102) и BC556, BC557 (KT3107).

Вариант No4

Схема с два полеви транзистора, която буквално консумира микротокове в режим на готовност.

Когато веригата е свързана към източник на захранване, положително напрежение на вратата на транзистора VT1 се генерира с помощта на разделител R1-R2. Ако напрежението е по-високо от напрежението на прекъсване полеви транзистор, той се отваря и издърпва затвора VT2 към земята, като по този начин го затваря.

В определен момент, когато батерията се разрежда, напрежението, отстранено от делителя, става недостатъчно за отключване на VT1 и той се затваря. Следователно напрежение, близко до захранващото напрежение, се появява на вратата на втория превключвател на полето. Отваря се и светва светодиода. Светещият светодиод ни сигнализира, че батерията трябва да се презареди.

Всички n-канални транзистори с ниско напрежение на прекъсване ще направят (колкото по-ниско, толкова по-добре). Ефективността на 2N7000 в тази схема не е тествана.

Вариант #5

На три транзистора:

Мисля, че диаграмата няма нужда от обяснение. Благодарение на големия коеф. усилване на три транзисторни стъпала, схемата работи много ясно - между светещ и несветещ светодиод е достатъчна разлика от 1 стотна от волта. Консумацията на ток при включена индикация е 3 mA, при изключен светодиод - 0,3 mA.

Въпреки обемистия външен вид на веригата, готовата платка има доста скромни размери:

От колектора VT2 можете да вземете сигнал, който позволява свързването на товара: 1 - разрешено, 0 - забранено.

Транзисторите BC848 и BC856 могат да бъдат заменени съответно с BC546 и BC556.

Вариант #6

Харесвам тази схема, защото не само включва индикацията, но и прекъсва товара.

Единственото жалко е, че самата верига не се изключва от батерията, продължавайки да консумира енергия. И благодарение на постоянно горящия светодиод, яде много.

Зеленият светодиод в този случай действа като източник на референтно напрежение, консумиращ ток от около 15-20 mA. За да се отървете от такъв ненаситен елемент, вместо източник на референтно напрежение, можете да използвате същия TL431, като го свържете съгласно следната схема *:

*свържете катода TL431 към 2-рия щифт на LM393.

Вариант №7

Верига, използваща така наречените монитори за напрежение. Те се наричат ​​също контролери и детектори на напрежението специализирани чипове, предназначен специално за мониторинг на напрежението.

Ето, например, схема, която светва светодиод, когато напрежението на батерията падне до 3,1 V. Сглобен на BD4731.

Съгласете се, не може да бъде по-просто! BD47xx има изход с отворен колектор и също така самоограничава изходния ток до 12 mA. Това ви позволява да свържете светодиод към него директно, без ограничаващи резистори.

По същия начин можете да приложите всеки друг надзорник към всяко друго напрежение.

Ето още няколко опции за избор:

• при 3.08V: TS809CXD, TCM809TENB713, MCP103T-315E/TT, CAT809TTBI-G;
• при 2.93V: MCP102T-300E/TT, TPS3809K33DBVRG4, TPS3825-33DBVT, CAT811STBI-T3;
• Серия MN1380 (или 1381, 1382 - те се различават само по корпусите си). За нашите цели опцията с отворен дренаж е най-подходяща, както се вижда от допълнителния номер „1“ в обозначението на микросхемата - MN13801, MN13811, MN13821. Напрежението на отговор се определя от буквения индекс: MN13811-L е точно 3,0 волта.

Можете също да вземете съветския аналог - KR1171SPkhkh:

В зависимост от цифровото обозначение напрежението на откриване ще бъде различно:

Решетката на напрежението не е много подходяща за наблюдение на литиево-йонни батерии, но не мисля, че си струва напълно да отстъпите тази микросхема.

Безспорните предимства на схемите за наблюдение на напрежението са изключително ниската консумация на енергия при изключване (единици и дори части от микроампера), както и изключителната им простота. Често цялата верига пасва директно на LED клемите:

За да направите индикацията за разреждане още по-забележима, изходът на детектора за напрежение може да бъде зареден на мигащ светодиод (например серия L-314). Или сами сглобете прост "мигач", като използвате два биполярни транзистора.

Пример за завършена верига, която уведомява за изтощена батерия с помощта на мигащ светодиод, е показан по-долу:

Друга схема с мигащ светодиод ще бъде разгледана по-долу.

Вариант No8

Хладна верига, която започва да мига светодиода, ако напрежението е включено литиева батерияще падне до 3,0 волта:

Тази верига кара суперярък светодиод да мига с работен цикъл от 2,5% (т.е. дълга пауза - кратко мигане - пауза отново). Това ви позволява да намалите консумацията на ток до абсурдни стойности - в изключено състояние веригата консумира 50 nA (нано!), А в режим на мигане на светодиода - само 35 μA. Можете ли да предложите нещо по-икономично? Едва ли.

Както можете да видите, работата на повечето вериги за контрол на разреждането се свежда до сравняване на определено референтно напрежение с контролирано напрежение. Впоследствие тази разлика се усилва и включва/изключва светодиода.

Обикновено транзисторно стъпало или операционен усилвател, свързан в схема за сравнение, се използва като усилвател за разликата между референтното напрежение и напрежението на литиевата батерия.

Но има и друго решение. Като усилвател могат да се използват логически елементи - инвертори. Да, това е нетрадиционна употреба на логика, но работи. Подобна диаграма е показана в следната версия.

Вариант No9

Електрическа схема за 74HC04.

Работното напрежение на ценеровия диод трябва да бъде по-ниско от напрежението на реакция на веригата. Например, можете да вземете ценерови диоди от 2,0 - 2,7 волта. Финото регулиране на прага на реакция се задава от резистор R2.

Веригата консумира около 2 mA от батерията, така че също трябва да се включи след превключвателя на захранването.

Вариант No10

Това дори не е индикатор за разреждане, а по-скоро цяло led волтметър! Линейна скала от 10 светодиода дава ясна картина на състоянието на батерията. Цялата функционалност е реализирана само на един чип LM3914:

Делителят R3-R4-R5 задава долното (DIV_LO) и горното (DIV_HI) прагово напрежение. При стойностите, посочени в диаграмата, светенето на горния светодиод съответства на напрежение от 4,2 волта, а когато напрежението падне под 3 волта, последният (долният) светодиод ще изгасне.

Като свържете 9-ия щифт на микросхемата към земята, можете да го превключите в точков режим. В този режим винаги свети само един светодиод, съответстващ на захранващото напрежение. Ако оставите както е на схемата, тогава ще светне цяла скала от светодиоди, което е нерационално от икономическа гледна точка.

Като светодиоди трябва да вземете само червени светодиоди, защото имат най-ниско директно напрежение по време на работа. Ако например вземем сини светодиоди, тогава ако батерията падне до 3 волта, те най-вероятно изобщо няма да светят.

Самият чип консумира около 2,5 mA, плюс 5 mA за всеки светещ светодиод.

Недостатък на схемата е невъзможността за индивидуално регулиране на прага на запалване на всеки светодиод. Можете да зададете само началната и крайната стойност, а вграденият в чипа разделител ще раздели този интервал на 9 равни сегмента. Но, както знаете, към края на разреждането напрежението на батерията започва да пада много бързо. Разликата между батериите, разредени с 10% и 20%, може да бъде десети от волта, но ако сравните едни и същи батерии, разредени само с 90% и 100%, можете да видите разлика от цял ​​волт!

Типична графика за разреждане на литиево-йонна батерия, показана по-долу, ясно демонстрира това обстоятелство:

Следователно използването на линейна скала за показване на степента на разреждане на батерията не изглежда много практично. Нуждаем се от схема, която ни позволява да зададем точните стойности на напрежението, при които ще светне определен светодиод.

Пълният контрол върху това кога светодиодите се включват се дава от схемата, представена по-долу.

Вариант №11

Тази схема е 4-цифрен индикатор за напрежението на батерията/батерията. Внедрено на четири операционни усилвателя, включени в чипа LM339.

Веригата работи до напрежение от 2 волта и консумира по-малко от милиампер (без да броим светодиода).

Разбира се, за да се отрази реалната стойност на използвания и оставащия капацитет на батерията, е необходимо да се вземе предвид кривата на разреждане на използваната батерия (като се вземе предвид тока на натоварване) при настройка на веригата. Това ще ви позволи да зададете точни стойности на напрежението, съответстващи например на 5%-25%-50%-100% от остатъчния капацитет.

Вариант No12

И, разбира се, най-широк обхват се отваря при използване на микроконтролери с вграден източник на референтно напрежение и ADC вход. Тук функционалността е ограничена само от вашето въображение и умения за програмиране.

Като пример ще дадем най-простата схема на контролера ATMega328.

Въпреки че тук, за да намалите размера на дъската, би било по-добре да вземете 8-кракия ATTiny13 в пакета SOP8. Тогава би било абсолютно прекрасно. Но нека това да ви бъде домашното.

Светодиодът е трицветен (от LED лента), но се използват само червено и зелено.

Готовата програма (скица) можете да изтеглите от този линк.

Програмата работи по следния начин: на всеки 10 секунди се проверява захранващото напрежение. Въз основа на резултатите от измерването MK управлява светодиодите с помощта на PWM, което ви позволява да получите различни нюанси на светлината чрез смесване на червени и зелени цветове.

Прясно заредена батерия произвежда около 4.1V - зеленият индикатор светва. По време на зареждане на батерията има напрежение от 4,2 V и зеленият светодиод ще мига. Веднага щом напрежението падне под 3,5 V, червеният светодиод ще започне да мига. Това ще бъде сигнал, че батерията е почти празна и е време да я заредите. В останалата част от диапазона на напрежението индикаторът ще промени цвета си от зелен на червен (в зависимост от напрежението).

Вариант No13

Е, за начало предлагам опцията за преработване на стандартната защитна платка (те също се наричат), превръщайки я в индикатор за изтощена батерия.

Тези платки (PCB модули) се извличат от стари батерии на мобилни телефони в почти индустриален мащаб. Просто взимате от улицата изхвърлена батерия за мобилен телефон, изкормвате я и платката е в ръцете ви. Изхвърлете всичко останало по предназначение.

Внимание!!! Има платки, които включват защита от преразреждане при неприемливо ниско напрежение (2,5 V и по-ниско). Следователно от всички платки, които имате, трябва да изберете само онези копия, които работят при правилното напрежение (3.0-3.2V).

Най-често печатната платка изглежда така:

Microassembly 8205 е две милиомни полеви устройства, събрани в един корпус.

Като направим някои промени във веригата (показана в червено), ще получим отличен индикатор за разреждане на литиево-йонна батерия, който практически не консумира ток, когато е изключен.

Тъй като транзисторът VT1.2 е отговорен за изключването на зарядното устройство от батерията при презареждане, той е излишен в нашата схема. Следователно, ние напълно елиминирахме този транзистор от работа, като прекъснахме дренажната верига.

Резисторът R3 ограничава тока през светодиода. Неговото съпротивление трябва да бъде избрано по такъв начин, че блясъкът на светодиода вече да е забележим, но консумираният ток все още не е твърде висок.

Между другото, можете да запазите всички функции на защитния модул и да направите индикацията с помощта на отделен транзистор, който управлява светодиода. Тоест индикаторът ще светне едновременно с изключване на батерията в момента на разреждане.

Вместо 2N3906, всеки под ръка с ниска мощност ще свърши работа. pnp транзистор. Простото запояване на светодиода директно няма да работи, защото... Изходният ток на микросхемата, която управлява превключвателите, е твърде малък и изисква усилване.

Моля, вземете предвид факта, че самите вериги на индикатора за разреждане консумират енергия от батерията! За да избегнете неприемливо разреждане, свържете индикаторните вериги след превключвателя на захранването или използвайте защитни вериги, .

Както вероятно не е трудно да се досетите, веригите могат да се използват и обратно - като индикатор за заряд.

Компактен и прост индикатор може да се използва за показване на тока на нагревателни елементи с малка и средна мощност. Типичен пример е нагревател за аквариум. Често такива продукти са оборудвани с LED индикатор, но той се сглобява според веригата на индикатора за напрежение. Такова включване позволява нагревателната спирала да изгори, но индикаторът продължава да свети. Схемата, предложена по-долу, е свързана последователно с товара и светодиодът светва само когато токът преминава през нагревателя.

С предложените части индикаторът може да бъде сглобен дори от начинаещ електроник. По принцип е достатъчно да не се страхувате от поялник и да знаете, че диодите имат анод и катод. По-долу има снимка на сглобяването на диодната част на веригата, която пасва на електрическия клемен блок.

Пример за включване на диоди

Веригата се състои само от три или четири диода и използва тяхното напрежение в посока напред, което неизбежно се появява на тези полупроводници при преминаване на ток в посока напред. В този случай два последователно свързани диода изпълняват функцията на стабистор; напрежението, което се появява върху тях, когато токът преминава през товара, се стабилизира на ниво от 1,5-2,5 волта.

Токова индикаторна верига с червен светодиод

Веригата използва елементи съветски период, диоди KD105B и червен светодиод AL307B. Ако тези елементи се използват и са в добро работно състояние, веригата ще работи без настройка.

За начинаещи. В тази схема не е необходимо да се разбира къде диодът е плюс и къде е минусът. Елементите се свързват на принципа на два последователни в една посока с маркировка, един в обратна посока. Товар, например електрическа крушка, е свързан към изхода, към входа на 220-волтовата верига. Лампата трябва да светне. След това внимателно, без да докосвате тоководещите части на веригата с пръсти, свържете светодиода. Ако светодиодът свети, тогава той трябва да бъде запоен в тази позиция, ако не свети, тогава той се обръща наобратно.

Възможност за промяна на веригата на токовия индикатор и увеличаване на мощността на товара

Мощността на натоварване на такава верига е ограничена само от максималния постоянен ток на диодите. За KD105 и D226 този ток е 300 mA, т.е. максималната мощност на натоварване в този случай е P 0,3 * 2 * 220 = 132 W. Ако, например, вземем диоди D245 с Ipr.sr = 10A, тогава мощността на натоварване може да се увеличи до 4400 W.

При подмяна на диоди от верига трябва да се вземе предвид средното им напрежение. Например германиевите полупроводници имат по-ниско напрежение и в този случай светодиодът няма да свети или ще трябва да свържете три или дори четири такива диода последователно.

Естествено, максималното обратно напрежение VD1 - VD3 трябва да бъде най-малко 300 волта.

Когато заменяте червен светодиод AL307B във верига със зелен (AL307V), трябва да вземете предвид, че напрежението на светене на зелено, оранжево, бяло и други, включително китайски светодиодиможе да бъде по-голямо от Upr на два диода KD105. В този случай три или дори четири диода могат да бъдат свързани последователно.

Схема на индикатор за ток за зелен светодиод

Практически експериментирах с AL307V, китайски жълт и ярко бял светодиод. Зеленото и жълтото светваха с три KD105, докато бялото изискваше четири. За експериментите беше използван товар под формата на 40-ватова лампа с нажежаема жичка.

Не трябва да прекалявате с количеството KD105, тъй като в този случай напрежението на светодиода се увеличава и ще трябва да ограничите тока му с резистор

Проектиране и монтаж

Като се има предвид простотата и компактността на веригата, тя може да бъде инсталирана в почти всеки електрически продукт. Снимката показва обикновен контакт и малък пач панел (клемен блок)

Светодиодът е залепен в капака на гнездото и в този случай е запоен към диодите с проводници от свързващия кабел на ТЕЦ (кръстосано свързване)

Краен изглед на инсталирания индикатор

Използвал съм подобна схема много пъти, преди това се интересувах от аквариумно отглеждане и всички аквариумни нагреватели бяха включени чрез подобни индикатори. Когато трябваше да конструирам нагревател за кутия за картофи на балкона си, не се поколебах да използвам тази схема; всъщност направих всички снимки на етапа на сглобяване. Публикуването на тази статия на вашия уебсайт някак си е извън темата: моят уебсайт е за техници и измервателни уреди за свързани кабели, но тук е ежедневието и електрониката.

Н. ТАРАНОВ, Санкт Петербург

При разработването на различни радиоелектронни устройства възниква проблемът с наблюдението на наличието на ток в техните вериги. Готовите измервателни уреди често са недостъпни, скъпи или трудни за използване. В такива случаи се използват вградени блокове за управление. За променлив ток проблемът се решава сравнително просто с помощта на токови трансформатори, индукционни магниточувствителни елементи и др. постоянен токПо правило тази задача е по-трудна. В статията се разглеждат някои съществуващи устройства за наблюдение на наличието на постоянен ток във верига (по-нататък ще ги наричаме постояннотокови индикатори или съкратено IPT), техните предимства и недостатъци и се предлагат схемни решения, които подобряват характеристиките на тези устройства.

IPT обикновено се включват в прекъсване на управляваната верига. Някои IPT могат да реагират на магнитното поле, създадено от тоководещите елементи на управляваната верига, но при ниски контролирани токове те са сложни и не се обсъждат в тази статия. IPT може да се характеризира със следните основни параметри и характеристики:
1) deltaU - спад на напрежението в IPT в целия диапазон от контролирани токове. За да се сведе до минимум влиянието на IPT върху контролираната верига и да се намалят загубите на мощност, те се стремят да минимизират deltaU;
2) Inom номинален работен ток (означава средната стойност на контролирания ток);
3) Imin, Imax - граници на обхвата на промените в контролирания ток, в които фактът на неговото присъствие е надеждно посочен;
4) естеството на изходния сигнал за индикация (светене на светодиода, нива на TTL и др.);
5) наличието или липсата на допълнителни източници на захранване за IPT;
6) наличието или отсъствието на галванична връзка на изходния сигнал на IPT с управляваната верига.

Въз основа на вида на токочувствителния елемент - датчик за ток (CT) се разграничават;
- IPT с последователен товар във веригата;
- ИПТ с полупроводникови ДТ (сензори на Хол, магнитодиоди, магниторезистори и др.);
- IPT магнитен контакт (на рид ключове, на токови релета);
- IPT с магнитно насищащи се елементи.

Принцип на работа на IPT с последователно натоварване във веригата (фиг. 1)

Състои се във факта, че прекъсването на управляваната верига е включено натоварващ елемент(NE), на който се създава спад на напрежението, когато протича ток в управляваната верига. Той се изпраща към преобразувател на сигнали (SC), където се преобразува в сигнал, показващ наличието на ток във веригата.

Очевидно deltaU за даден тип IPT зависи от големината на контролирания ток и от чувствителността на PS. Колкото по-чувствителен е PS, толкова по-ниско NE съпротивление може да се използва, което означава, че deltaU ще бъде по-малък.

В най-простия случай NE е резистор. Предимството на такъв NE е неговата простота и ниска цена. Недостатъци - при ниска чувствителност на PS, загубите на мощност на NE ще бъдат големи, особено при управление на големи токове, зависимостта на AU от големината на тока, протичащ през IPT. Той стеснява обхвата на промените в контролирания ток (този недостатък не е съществен при контролиране на тока в тесен диапазон от промени в неговата стойност). Като пример, помислете практическа схема IPT от този тип. На фиг. Фигура 2 показва диаграма на индикатора за наличие на заряден ток за батерията. Резисторът R1 действа като NE, а веригата R2, HL1 действа като PS.

Баластният резистор R2 има съпротивление от 100 ома, LED HL1 има номинален ток от 10 mA (например тип AL307B), а съпротивлението на резистора R1 ще зависи от стойността на контролирания ток на зареждане.

При стабилизиран ток на зареждане от 10 mA (например за батерия 7D-01), резисторът R1 може да бъде елиминиран. При ток на зареждане от 1 A ​​съпротивлението на резистора R1 ще бъде приблизително 3,5 ома. Падът на напрежението в IT и в двата случая ще бъде 3,5 V. Загубата на мощност при ток от 1 A ​​ще бъде 3,5 W. Очевидно е, че тази схеманеприемливо при високи токове на зареждане. Възможно е донякъде да намалите загубите на мощност на IPT, ако намалите съпротивлението на баластния резистор R2. Но е нежелателно да се прави това, защото с произволни хвърляния зарядни токовеСветодиодът HL1 може да е повреден.

Ако използвате NE с нелинейна зависимост на падането на напрежението от силата на протичащия ток, можете значително да подобрите характеристиките на този IPT. Например, добри резултатисе получава чрез замяна на резистор R1 с верига от четири диода, свързани в посока напред, както е показано на фиг. 3.

Като диоди VD1-VD4 можете да използвате всякакви изправителни силициеви диоди с допустим работен ток най-малко от стойността на контролирания ток. (За много видове светодиоди е достатъчна поредица от три диода.) Съпротивлението на резистора R2 може в този случай да бъде намалено до стойност от 30 ома.

С тази IPT схема обхватът на контролираните токове се разширява и се простира от 10 mA до Imax, където Imax е максимално допустимият работен ток на диодите. Яркостта на светодиода HL1 е почти постоянна в целия диапазон на контролираните токове.

Друг начин за подобряване на характеристиките на IPT с последователно натоварване във верига е подобряването на PS. Всъщност, ако увеличите чувствителността на PS и осигурите неговата производителност в широк обхват deltaU промени, можете да получите IPT с добри характеристики. Вярно е, че за това ще трябва да усложните IPT схемата. Като пример, помислете за схемата IPT, разработена от автора, която показа добри резултати в устройствата за управление технологични процесив индустрията. Този IPT има следното спецификации: диапазон на работен ток - 0.01 mA...1 A; делтаU
IPT диаграмата е показана на фиг. 4.

NE в тази верига е резистор R3. Останалата част от веригата е PS. Ако между точките A и B няма ток, изходът на операционния усилвател DA1 ще има напрежение, близко до -5 V, и светодиодът HL1 няма да свети. Когато се появи ток между точките A и B, на резистора R3 се създава напрежение, което ще бъде приложено между диференциалните входове на операционния усилвател DA1. В резултат на това на изхода на операционния усилвател DA1 ще се появи положително напрежение и светодиодът HL1 ще светне, което показва наличието на ток между точките A и B. При избор на операционен усилвател с голямо усилване (например KR1401UD2B ), надеждната индикация за наличие на ток започва от 5 mA. Кондензаторът C1 е необходим, за да се елиминира възможното самовъзбуждане.

Трябва да се отбележи, че някои екземпляри на операционния усилвател може да имат първоначално напрежение на отклонение (с всякаква полярност). В този случай светодиодът може да светне дори ако няма ток в управляваната верига. Този недостатък се елиминира чрез въвеждане на схема за "нулева корекция" на операционния усилвател, направена съгласно всяка стандартна схема. Някои видове операционни усилватели имат специални клеми за свързване на променлив резистор "нулева корекция".

Детайли: резистори R1, R2, R4, R5 - всякакъв тип, мощност 0,125 W; резистор R3 - всякакъв тип, мощност >0,5 W; кондензатор C1 - всякакъв тип; операционен усилвател DA1 - всеки, с коефициент на усилване >5000, с изходен ток >2,5 mA, позволяващ еднополярно захранващо напрежение от 5 V. (Последните две изисквания се дължат на използването на „удобно” захранващо напрежение IPT, въпреки че е възможно да се използват други захранващи напрежения. В този случай съпротивлението на балистичния резистор R5 ще трябва да се преизчисли, така че изходният ток на операционния усилвател DA1 да не надвишава максимално допустимата му стойност). Светодиодът HL1 е избран по този начин от съображения за достатъчна яркост при ток през него от 2,5 mA. Експериментите показват, че повечето миниатюрни вносни светодиоди работят перфектно в това устройство (по принцип типът на светодиода се определя от максималния изходен ток на операционния усилвател DA1).

Това устройство с микросхема KR1401UD2B е удобно при изграждането на четириканален IPT, например, когато контролирате отделното зареждане на четири батерии едновременно. В този случай веригата на отклонение R1, R2, както и точка А, са общи за четирите канала.

Устройството може да контролира и големи токове. За да направите това, трябва да намалите съпротивлението на резистора R3 и да преизчислите неговата разсейвана мощност. Експериментите бяха проведени с помощта на парче проводник PEV-2 като R3. При диаметър на проводника 1 mm и дължина 10 cm бяха надеждно показани токове в диапазона 200 mA...10 A (ако дължината на проводника се увеличи, долната граница на диапазона се премества към по-слаби токове). В този случай deltaU не надвишава 0,1 V.

С малки модификации устройството се превръща в IPT с регулируем праг на реакция (Фиг. 5).

Такъв IPT може успешно да се използва в системи за токова защита на различни устройства, като основа за регулируем електронен предпазител и др.

Резистор R4 регулира прага на реакция на IPT. Удобно е да използвате многооборотен резистор като R4, например типове SP5-2, SPZ-39 и др.

Ако е необходимо да се осигури галванична изолация между управляваната верига и управляващите устройства (CD), е удобно да се използват оптрони. За да направите това, достатъчно е да свържете оптрон вместо светодиода HL1, например, както е показано на фиг. 6.

За съпоставяне на изходния сигнал на този IPT с цифрови управляващи устройства се използват тригери на Schmitt. На фиг. Фигура 7 показва схема за координиране на IPT с CC с помощта на TTL логика. Тук +5 V CC е захранващото напрежение на цифровите вериги на CC.

ИПТ с полупроводникови ДТ са описани подробно в литературата. От интерес за радиолюбителите е използването на магнитно управлявани микросхеми от типа K1116KP1 в IPT (тази микросхема се използва широко в клавиатурите на някои съветски компютри). Диаграмата на такъв IPT е показана на фиг. 8.

Намотката L1 е поставена върху магнитна сърцевина, изработена от мека магнитна стомана (за предпочитане пермалой), която играе ролята на магнитен концентратор. Приблизителен изглед и размери на магнитен концентратор са показани на фиг. 9.

Чипът DA1 е поставен в пролуката на магнитния концентратор. Когато го произвеждаме, трябва да се стремим да намалим разликата. Бяха проведени експерименти с различни магнитни вериги, по-специално бяха използвани пръстени, изрязани от обикновени водопроводни тръби, обработени от сърцевини с динамична глава и сглобени от шайби от трансформаторна стомана.

Най-евтините и лесни за изработка (в аматьорски условия) бяха пръстени, изрязани от водопроводни тръби с диаметър 1/2 и 3/4 инча. Пръстените бяха изрязани от тръбите, така че дължината на пръстена да е равна на диаметъра. След това е препоръчително тези пръстени да се нагреят до температура от около 800 °C и бавно да се охладят на въздух (отгряване). Такива пръстени практически нямат остатъчна магнетизация и работят добре в IPT.

Експерименталната проба имаше магнитна сърцевина, направена от водопроводна тръба с диаметър 3/4 инча. Намотката беше навита с тел PEV-2 с диаметър 1 mm. При 10 оборота Imin = 8 A, при 50 оборота Imin = 2 A. Трябва да се отбележи, че чувствителността на такъв IPT зависи от позицията на микросхемата в пролуката на магнитната верига. Това обстоятелство може да се използва за регулиране на чувствителността на IPT.

Най-ефективни бяха пръстените, направени от сърцевини от магнитни системи на динамични глави, но производството им в аматьорски условия е трудно.

За радиолюбителите електромагнитните IPT на тръстикови превключватели и токови релета представляват несъмнен интерес. IPT на рид ключове са надеждни и евтини. Принципът на работа на такива IPT е илюстриран на фиг. 10, а.

Повече информация за рийд превключвателите можете да намерите в. Електрическа схема IPT с токов сензор (CT) на тръстиков превключвател е показан на фиг. 10, б.

Много радиолюбители вероятно имат стара компютърна клавиатура от съветско производство с рийд ключове. Такива рид ключове са идеални за прилагане на IPT. Чувствителността на IPT зависи от:
- броят на навивките в намотката (с увеличаване на броя на навивките се увеличава и чувствителността);
- конфигурация на намотката (оптималната намотка е дължината на която е приблизително равна на дължината на крушката на рийд ключ);
- съотношението на външния диаметър на рийд превключвателя и вътрешния диаметър на намотката (колкото по-близо е до 1, толкова по-висока ще бъде чувствителността на IPT).

Авторът проведе експерименти с тръстикови превключватели KEM-2, MK-16-3, MK10-3. Най-добри резултати по отношение на чувствителността бяха показани от рийд ключове KEM-2. При навиване на осем навивки на проводник PEV-2 с диаметър 0,8 mm без празнина, работният ток на IPT е 2 A, токът на освобождаване е 1,5 A. Падът на напрежението в IPT е 0,025 V. Чувствителността на това IPT може да се регулира чрез преместване на рийд превключвателя по протежение на намотките на надлъжната ос В промишлени IPT от този тип рийд превключвателят се премества с винт или се поставя в немагнитна втулка с външна резба, която се завинтва в намотка с намотка. Този метод за регулиране на чувствителността не винаги е удобен, а в аматьорски условия е трудно приложим. В допълнение, този метод позволява настройка само в посока на намаляване на чувствителността на IPT.

Авторът е разработил метод, който ви позволява да промените чувствителността на IPT в широк диапазон с помощта на променлив резистор. С този метод в конструкцията на DT се въвежда допълнителна намотка от проводник PEV-2 с диаметър 0,06-0,1 mm и брой завъртания от 200. Препоръчително е тази намотка да се навие директно върху тръстиковия превключвател по цялата дължина на неговия цилиндър, както е показано на фиг. 11, а.

Електрическата верига на IPT е показана на фиг. 11, б.

Намотката L1 е основната намотка, намотката L2 е допълнителна. Ако включите съответно намотките L1 и L2, тогава чрез регулиране на резистора R1 е възможно да увеличите чувствителността на IPT многократно в сравнение с версията на IPT, която има DT без допълнителна намотка. Ако включите намотките L1 и L2 в противоположни посоки, тогава чрез регулиране на резистора R можете да намалите чувствителността на IPT многократно. Беше проведен експеримент с тази схема с параметрите на нейните елементи:
- намотка L1 - 200 оборота от проводник PEV-2 с диаметър 0,06 mm; навита директно върху рийд ключ тип KEM-2;
- намотка L2 - 10 оборота от проводник PEV-2 с диаметър 0,8 mm, навити върху намотка L1.

Бяха получени следните Imin стойности:
- при съгласувано включване на намотките -0,1...2 A;
- при противоположно включване на намотките -2...5 A.

IPT на токови релета имат качествата на: DT електромагнитно реле с нискоомна намотка. За съжаление сегашните релета са много недостиг. Токово реле може да бъде направено от конвенционално реле за напрежение, като се замени намотката му с нискоомна. Авторът използва DT, направен от реле от типа RES-10. Намотката на релето се отрязва внимателно със скалпел и на нейно място се навива нова намотка с тел PEV-2 с диаметър 0,3 mm до запълване на рамката. Чувствителността на този DT се регулира чрез избиране на броя на завъртанията и промяна на твърдостта на пружината на плоската арматура. Коравината на пружината може да се промени чрез огъване или смилане по ширината. Експерименталната DT проба има Imin = 200 mA, deltaU = 0,5 V (при ток 200 mA).

Ако трябва да изчислите текущи релета, можете да се обърнете към.

Електрическата верига на този тип IPT е показана на фиг. 12.

IPTs с магнитно насищащи се елементи са от особен интерес. Те използват свойството на феромагнитните сърцевини да променят пропускливостта, когато са изложени на външно магнитно поле. В най-простия случай IPT от този тип е AC трансформатор с допълнителна намотка, както е показано на фиг. 13.

Тук променливото напрежение се трансформира от намотка L2 към намотка L3. Напрежението от намотката L3 се открива от диод VD1 и зарежда кондензатор C1. След това се подава към праговия елемент. При липса на ток в намотката L1 напрежението, създадено върху кондензатора C1, е достатъчно, за да задейства праговия елемент. Когато постоянен ток преминава през намотка L1, магнитната верига е наситена. Това води до намаляване на коефициента на предаване AC напрежениеот намотка L2 към намотка L3 и намаляване на напрежението на кондензатор C1. Когато достигне определена стойност, праговият елемент се превключва. Дроселът L4 елиминира проникването на променливото напрежение на измервателната верига в контролираната, а също така елиминира шунтирането на измервателната верига от проводимостта на контролираната верига.

Чувствителността на това устройство може да се регулира:
- избор на броя на завъртанията на намотките L1, L2, L3;
- избор на тип трансформаторна магнитна верига;
- регулиране на прага на реакция на праговия елемент.

Предимствата на устройството са лекота на изпълнение, липса на механични контакти.

Неговият значителен недостатък е проникването на променливо напрежение от IPT в управляваната верига (обаче, в повечето приложения управляваните вериги имат блокиращи кондензатори, което намалява този ефект). Проникването на променливо напрежение в контролираната верига намалява с увеличаване на съотношението на броя на завъртанията на намотките L2 и L3 към броя на завъртанията на намотката L1 и с увеличаване на индуктивността на индуктора L4.

Експериментален образец от този тип IPT беше сглобен върху пръстеновидно магнитно ядро ​​със стандартен размер K10x8x4, изработено от ферит клас 2000NM. Намотката L1 имаше 10 навивки от проводник PEV-2 с диаметър 0,4 mm, намотките L2 и L3 имаха по 30 навивки от проводник PEV-2 с диаметър 0,1 mm. Дроселът L4 беше навит на същия пръстен и имаше 30 навивки от проводник PEV-2 с диаметър 0,4 mm. Диод VD1 - KD521 A. Кондензатор C1 - KM6 с капацитет 0,1 μF. Като прагов елемент е използван един инвертор на микросхемата K561LN1. Правоъгълно напрежение ("меандър") с честота 10 kHz и амплитуда 5 V беше приложено към намотката L2. Този IPT надеждно показа наличието на ток в контролираната верига в диапазона от 10... 1000 mA. Очевидно е, че за разширяване на обхвата на контролираните токове към увеличаване на горната граница е необходимо да се увеличи диаметърът на проводника на намотките L1 и L2, както и да се избере магнитна сърцевина с по-голям стандартен размер.

Схемата IPT от този тип, показана на фиг., е със значително по-добри параметри. 14.

Тук магнитната сърцевина на трансформатора се състои от два феритни пръстена, намотките L1 и L3 са навити на двата пръстена, а намотките L1 и L4 са навити на различни пръстени, така че индуцираните в тях напрежения се компенсират взаимно. Дизайнът на магнитната верига е илюстриран на фиг. 15.

За по-голяма яснота сърцевините са раздалечени; в реалния дизайн те са притиснати една към друга.

При този тип IPT почти напълно липсва проникване на променливо напрежение от измервателната верига в управляваната верига и практически няма шунтиране на измервателната верига от проводимостта на контролираната верига. Произведен е експериментален образец на IPT, чиято диаграма е показана на фиг. 16.

Генератор на импулси с висок работен цикъл е монтиран на инвертори D1.1-D1.3 (използването на такива импулси значително намалява консумацията на енергия на IPT). При липса на възбуждане трябва да се включи резистор със съпротивление 10...100 kOhm в проводниците, свързващи щифтове 2, 3 на микросхемата с резистори R1, R2 и кондензатор C1.

Елементите C2, SZ, VD2, VD3 образуват токоизправител с удвояване на напрежението. Инвертор D1.4 заедно със светодиод HL1 осигурява прагова индикация за наличие на импулси на изхода на трансформатора (намотка L3).

В този IPT са използвани феритни пръстени от марката VT (използвани в клетки с компютърна памет) с размери 8x4x2 mm. Намотките L2 и L3 имат по 20 навивки проводник PEL-2 с диаметър 0,1 mm, намотките L1 и L4 имат по 20 навивки проводник PEL-2 с диаметър 0,3 mm.

Тази проба уверено показва наличието на ток в контролираната верига в диапазона от 40 mA...1 A. Падът на напрежението в IPT при ток в контролираната верига от 1 A ​​не надвишава 0,1 V. Резисторът R4 може да се използва за регулиране на прага на реакция, което прави възможно използването на този IPT като елемент на вериги за защита на устройствата от претоварване.

ЛИТЕРАТУРА
1. Яковлев Н. Безконтактни електроизмервателни уреди за диагностика на електронно оборудване. - Л.: Енергоатомиздат, Ленинградски клон, 1990 г.

2. Микросхеми от серията K1116. – Радио, 1990, бр.6, с. 84; № 7, стр. 73, 74; № 8, стр. 89.

3. Комутационни устройства на радиоелектронна апаратура. Изд. Г. Я. Рибина. - М.: Радио и комуникация, 1985.

4. Stupel F. Изчисляване и проектиране електромагнитни релета. - М .: Госенергоиздат, 1950._

Радио №4 2005г.

[имейл защитен]

Изчисляването на захранващото напрежение на LED е необходима стъпка за всеки проект за електрическо осветление и за щастие е лесна за изпълнение. Такива измервания са необходими за изчисляване на мощността на светодиода, тъй като трябва да знаете неговия ток и напрежение. Мощността на светодиода се изчислява чрез умножаване на тока по напрежението. Въпреки това, трябва да сте изключително внимателни, когато работите с електрически вериги, дори при измерване на малки количества. В статията ще разгледаме подробно въпроса как да разберем напрежението, за да гарантираме правилна работа LED елементи.

Светодиодите се предлагат в различни цветове; те се предлагат в два и три цвята, мигащи и променящи се цветове. За да се позволи на потребителя да програмира последователността на работа на лампата, се използват различни решения, които пряко зависят от захранващото напрежение на светодиода. За осветяване на светодиод е необходимо минимално напрежение (праг), а яркостта ще бъде пропорционална на тока. Напрежението на светодиода се увеличава леко с ток, защото има вътрешно съпротивление. Когато токът е твърде голям, диодът се нагрява и изгаря. Следователно токът е ограничен до безопасна стойност.

Резисторът е поставен последователно, тъй като диодната матрица изисква много повече високо напрежение. Ако U е обърнат, не протича ток, но при високо U (напр. 20V) възниква вътрешна искра (пробив), която разрушава диода.

Както при всички диоди, токът протича през анода и излиза през катода. При кръглите диоди катодът има по-къс проводник, а тялото има катодна странична пластина.

Зависимост на напрежението от вида на осветителното тяло

С нарастването на светодиодите с висока яркост, предназначени да осигурят резервни крушки за приложения за търговско и вътрешно осветление, има еднакво, ако не и по-голямо разпространение на решения за захранване. Със стотици модели от десетки производители става трудно да се разберат всички пермутации на LED входни/изходни напрежения и стойности на изходния ток/мощност, да не говорим за механичните размери и много други функции за затъмняване. дистанционнои защита на веригата.

На пазара има голям брой различни светодиоди. Разликите им се определят от много фактори в производството на светодиоди. Полупроводниковият състав е фактор, но производствената технология и капсулирането също играят основна роля при определяне на производителността на LED. Първите светодиоди бяха кръгли, под формата на модели C (диаметър 5 mm) и F (диаметър 3 mm). След това се прилагат правоъгълни диоди и блокове, комбиниращи няколко светодиода (мрежи).

Полусферичната форма е малко като лупа, която определя формата на светлинния лъч. Цветът на излъчващия елемент подобрява дифузията и контраста. Най-често срещаните обозначения и форми на светодиодите:

• A: Червен диаметър 3 mm в CI държач.
• B: червен 5 mm диаметър, използван в предния панел.
• C: лилаво 5 мм.
• D: двуцветно жълто и зелено.
• E: правоъгълен.
• F: жълто 3 мм.
• G: бяло с висока яркост 5 мм.
• H: червено 3 мм.
• К-анод: катод, обозначен с плоска повърхност във фланец.
• F: 4/100 мм аноден свързващ проводник.
• C: Светлоотразителна чаша.
• L: Извита форма, действаща като лупа.

Спецификация на устройството

Обобщение на различните светодиодни параметри и захранващо напрежение могат да бъдат намерени в спецификациите на продавача. Когато избирате светодиоди за конкретни приложения, е важно да разберете техните разлики. Има много различни LED спецификации, всяка от които ще повлияе на конкретния тип, който изберете. Основата на LED спецификациите са цвят, U и ток. Светодиодите обикновено осигуряват един цвят.

Цветът, излъчван от светодиод, се определя от гледна точка на неговата максимална дължина на вълната (lpk), която е дължината на вълната, която има максимална светлинна мощност. Обикновено вариациите на процеса предизвикват пикови промени в дължината на вълната до ±10 nm. Когато избирате цветове в спецификацията на LED, си струва да запомните, че човешкото око е най-чувствително към нюанси или цветови вариации около жълтата/оранжевата област на спектъра - от 560 до 600 nm. Това може да повлияе на избора на цвят или позиция на светодиода, което е пряко свързано с електрическите параметри.

Когато работят, светодиодите имат предварително зададено U падане, което зависи от използвания материал. Захранващото напрежение на светодиодите в лампата също зависи от нивото на тока. Светодиодите са устройства, управлявани от ток и нивото на светлина е функция на тока, увеличаването му увеличава светлинния поток. Необходимо е да се гарантира, че устройството работи така, че максималният ток да не надвишава допустимата граница, което може да доведе до прекомерно разсейване на топлината в самия чип, намаляване на светлинния поток и намаляване на експлоатационния живот. Повечето светодиоди изискват външен резистор за ограничаване на тока.

Някои светодиоди могат да включват сериен резистор, така че това показва какво напрежение трябва да доставят светодиодите. Светодиодите не позволяват голямо обратно U. То никога не трябва да надвишава посочената максимална стойност, която обикновено е доста малка. Ако има възможност за възникване на обратен U на светодиода, тогава е по-добре да се вгради защита във веригата, за да се предотврати повреда. Това обикновено могат да бъдат прости диодни вериги, които ще осигурят адекватна защита за всеки светодиод. Не е нужно да сте професионалист, за да разберете това.

Светодиодите се захранват от ток и техният светлинен поток е пропорционален на тока, протичащ през тях. Токът е свързан със захранващото напрежение на светодиодите в лампата. Множество диоди, свързани последователно, имат еднакъв ток, протичащ през тях. Ако са свързани паралелно, всеки светодиод получава едно и също U, но през тях протича различен ток поради дисперсионния ефект върху I-V характеристиката. В резултат на това всеки диод излъчва различен светлинен поток.

Следователно, когато избирате елементи, трябва да знаете какво захранващо напрежение имат светодиодите. Всеки изисква приблизително 3 волта на своите клеми, за да работи. Например, серията от 5 диода изисква приблизително 15 волта на клемите. За да осигури регулиран ток при достатъчно U, LEC използва електронен модул, наречен драйвер.

Има две решения:

1. Външният драйвер е инсталиран извън осветителното тяло, с безопасно захранване с изключително ниско напрежение.
2. Вътрешен, вграден във фенера, т.е електронен модулрегулиране на тока.

Този драйвер може да се захранва от 230 V (клас I или клас II) или Safety Extra Low U (клас III), като например 24 V, LEC препоръчва второто решение за захранване, тъй като предлага 5 основни предимства.

Предимства на избора на LED напрежение

Правилното изчисляване на захранващото напрежение на светодиодите в лампата има 5 ключови предимства:

1. Възможно е безопасно свръхниско U независимо от броя на светодиодите. Светодиодите трябва да се инсталират последователно, за да се гарантира, че във всеки от тях протича еднакво ниво на ток от един и същи източник. В резултат на това, колкото повече светодиоди има, толкова по-високо е напрежението на LED клемите. Ако това е устройство с външен драйвер, тогава свръхчувствителното защитно напрежение трябва да е значително по-високо.
2. Интегрирането на драйвера вътре в светлините позволява цялостна инсталация на системата за безопасност при изключително ниско напрежение (SELV), независимо от броя на светлините.
3. По-надеждна инсталация в стандартно окабеляване за паралелно свързани LED лампи. Драйверите осигуряват допълнителна защита, особено срещу повишаване на температурата, което гарантира по-дълъг експлоатационен живот при запазване на захранващото напрежение на LED различни видовеи ток. По-безопасно пускане в експлоатация.
4. Интегрирането на светодиодно захранване в драйвера избягва неправилно боравене на място и подобрява способността им да издържат на горещо включване. Ако потребител свърже само LED светлина към външен драйвер, който вече е включен, това може да доведе до пренапрежение на светодиодите при свързване и следователно да ги унищожи.
5. Лесна поддръжка. Всякакви технически проблемипо-лесно да се види в LED лампис източник на напрежение.

Когато спадът на U върху съпротивление е важен, трябва да изберете правилния резистор, който може да разсее необходимата мощност. Консумация на ток от 20 mA може да изглежда ниска, но изчислената мощност казва друго. Така например, за спад на напрежението от 30 V, резисторът трябва да разсее 1400 ома. Изчисляване на разсейването на мощността P = (Ures x Ures) / R,

• P е стойността на мощността, разсейвана от резистора, която ограничава тока в светодиода, W;
• U е напрежението на резистора (във волтове);
• R - стойност на резистора, Ohm.

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

LED захранващо напрежение от 1 W не би издържало на прегряване за дълго време, а светодиод от 2 W също би се повредил твърде бързо. В този случай трябва да свържете два резистора от 2700 ома / 0,5 W паралелно (или два резистора от 690 ома / 0,5 W в един ред), за да разпределите равномерно разсейването на топлината.

Термичен контрол

Намирането на оптималната мощност за вашата система ще ви помогне да научите повече за контрола на топлината, от който ще се нуждаете, за да осигурите надеждна работа на светодиодите, тъй като светодиодите генерират топлина, която може да бъде много вредна за устройството. Твърде много топлина ще накара светодиодите да произвеждат по-малко светлина и също така ще намали времето за работа. За светодиод с мощност от 1 ват се препоръчва да потърсите радиатор с размери 3 квадратни инча за всеки ват светодиод.

В днешно време светодиодната индустрия се разраства с доста бързи темпове и е важно да се знае разликата между светодиодите. Това е често срещан въпрос, тъй като продуктите могат да варират от много евтини до скъпи. Трябва да внимавате, когато купувате евтини светодиоди, тъй като те могат да работят чудесно, но като правило те не издържат дълго и бързо изгарят поради лоши параметри. При производството на светодиоди производителят посочва характеристики със средни стойности в информационните листове. Поради тази причина купувачите не винаги знаят точните характеристики на светодиодите по отношение на светлинен поток, цвят и напрежение.

Определяне на право напрежение

Преди да разберете захранващото напрежение на светодиода, задайте подходящите настройки на мултиметъра: ток и U. Преди тестване задайте съпротивлението на най-високата стойност, за да избегнете изгарянето на светодиода. Това може да стане просто: затегнете проводниците на мултиметъра, регулирайте съпротивлението, докато токът достигне 20 mA и запишете напрежението и тока. За да измерите предното напрежение на светодиодите, ще ви трябва:

1. Светодиоди за тестване.
2. U LED източник с параметри по-високи от LED индикатор DC напрежение.
3. Мултиметър.
4. Алигаторни скоби за задържане на LED върху тестовите проводници за определяне на захранващото напрежение на LED в телата.
5. Проводници.
6. Променлив резистор 500 или 1000 Ohm.

Основният син светодиоден ток беше 3,356 V при 19,5 mA. Ако се използва 3,6 V, използваната стойност на резистора се изчислява като R = (3,6 V-3,356 V)/0,0195 A) = 12,5 ома. За измерване на светодиоди голяма мощследвайте същата процедура и задайте тока, като бързо задържите стойността на мултиметъра.

Измерването на захранващото напрежение на високомощни smd светодиоди с постоянен ток >350 mA може да бъде малко трудно, защото когато се нагреят бързо U спада рязко. Това означава, че токът ще бъде по-висок за дадено U. Ако потребителят не успее, той ще трябва да охлади светодиода до стайна температура, преди да измери отново. Можете да използвате 500 ома или 1 kohms. За осигуряване на груба и фина настройка или свързване на променлив резистор с по-висок и по-нисък диапазон последователно.

Алтернативно определение на напрежението

Първата стъпка за изчисляване на потреблението на LED мощност е да се определи напрежението на LED. Ако нямате под ръка мултицет, можете да проучите данните на производителя и да намерите информационния лист U на LED блока. Като алтернатива, U може да се оцени на базата на цвета на светодиодите, например захранващо напрежение на бял светодиод от 3,5 V.

След като се измери напрежението на светодиода, се определя токът. Може да се измери директно с помощта на мултицет. Данни производителдайте приблизителна оценка на тока. След това можете много бързо и лесно да изчислите консумацията на енергия на светодиодите. За да изчислите консумацията на енергия на светодиод, просто умножете U на светодиода (във волтове) по тока на светодиода (в ампери).

Резултатът, измерен във ватове, е мощността, която използват светодиодите. Например, ако един светодиод има U от 3,6 и ток от 20 милиампера, той ще използва 72 миливата енергия. В зависимост от размера и обхвата на проекта, показанията за напрежение и ток могат да бъдат измерени в единици, по-малки или по-големи от базовия ток или ватове. Може да са необходими преобразувания на единици. Когато извършвате тези изчисления, не забравяйте, че 1000 миливата се равняват на един ват, а 1000 милиампера се равняват на един ампер.

За да тествате светодиода и да разберете дали работи и какъв цвят да изберете, използвайте мултицет. Той трябва да има функция за тестване на диод, което се обозначава със символ на диод. След това, за тестване, тестовите кабели на мултиметъра се прикрепят към краката на LED:

1. Свържете черния кабел на катода (-) и червения кабел на анода (+), ако потребителят направи грешка, светодиодът не свети.
2. Малък ток се подава към сензорите и ако видите, че светодиодът свети леко, значи работи.
3. Когато проверявате мултиметър, трябва да вземете предвид цвета на светодиода. Например жълт (кехлибарен) LED тест - праговото напрежение на LED е 1636 mV или 1,636 V. Ако е тестван бял светодиодили син светодиод, праговото напрежение е по-високо от 2,5 V или 3 V.

За да тествате диода, дисплеят трябва да е между 400 и 800 mV в едната посока, а не в обратната посока. Нормалните светодиоди имат праг Us, описан в таблицата по-долу, но за един и същи цвят може да има значителни разлики. Максималният ток е 50 mA, но се препоръчва да не надвишава 20 mA. При 1-2 mA диодите вече светят добре. LED праг U

Ако батерията е напълно заредена, тогава при 3,8 V токът е само 0,7 mA. IN последните годиниСветодиодите постигнаха значителен напредък. Има стотици модели, с диаметър 3 мм и 5 мм. Има по-мощни диоди с диаметър 10 мм или в специални случаи, както и диоди за монтаж на печатна електронна платкас дължина до 1 мм.

Светодиодите обикновено се считат за устройства с постоянен ток, работещи на няколко волта DC. При приложения с ниска мощност и малък брой светодиоди, това е напълно приемлив подход, като например мобилни телефони, където захранването се доставя от батерия с постоянен ток, но други приложения, като линейна лентова осветителна система, простираща се на 100 метра около сграда, не могат функция с този дизайн.

DC задвижването страда от загуби на дълги разстояния, което изисква използването на по-високи U задвижвания от самото начало, както и допълнителни регулатори, които губят енергия. AC улеснява използването на трансформатори за намаляване на U до 240 V или 120 V AC от киловолтите, използвани в електропроводите, което е много по-проблематично за DC. Пускането на каквото и да е мрежово напрежение (напр. 120V AC) изисква електрониката между захранването и самите устройства да осигурява постоянно U (напр. 12V DC). Възможността за управление на множество светодиоди е важна.

Lynk Labs разработи технология, която позволява на светодиодите да се захранват от променливо напрежение. Нов подход е да се разработят променливотокови светодиоди, които могат да работят директно от източник на променливотоково захранване. Много свободностоящи LED осветителни тела просто имат трансформатор между стенния контакт и осветителното тяло, за да осигурят необходимото постоянно U.

Редица компании са разработили LED крушки, които се завинтват директно в стандартните гнезда, но те неизменно съдържат и миниатюрни вериги, които преобразуват AC в DC, преди да преминат към светодиодите.

Стандартен червен или оранжев светодиод има праг U от 1,6 до 2,1 V, за жълти или зелени светодиоди напрежението е от 2,0 до 2,4 V, а за синьо, розово или бяло е напрежение от приблизително 3,0 до 3,6 V. Таблицата по-долу показва някои типични напрежения. Стойностите в скоби съответстват на най-близките нормализирани стойности в серията E24.

Спецификациите на захранващото напрежение за светодиоди са показани в таблицата по-долу.

Обозначения:

• STD - стандартен светодиод;
• HL - LED индикатор с висока яркост;
• FC - ниска консумация.

Тези данни са достатъчни, за да може потребителят самостоятелно да определи необходимите параметри на устройството за проект за осветление.

Превишаването на изходния ток в захранващите устройства показва увеличаване на консумацията на енергия в устройството за натоварване. Понякога консумацията на ток в товара (поради неизправност на връзките или на самото товарно устройство) може да се увеличи до стойността на тока на късо съединение (SC), което неизбежно ще доведе до авария (ако източникът на захранване не е оборудван със защита от претоварване).

Последствията от претоварване могат да се окажат по-значителни и непоправими, ако използвате източник на захранване без защитно устройство (както радиолюбителите често правят днес, правейки прости източници и купувайки евтини адаптери) - консумацията на енергия ще се увеличи, мрежовият трансформатор ще не успеят и може да възникне пожар. отделни елементии неприятна миризма.

За да забележите навреме, че захранването влиза в "нестандартен" режим, инсталирайте прости индикаторипретоварване. Просто - защото те, като правило, съдържат само няколко елемента, евтини и достъпни, и тези индикатори могат да бъдат инсталирани универсално в почти всеки домашен или промишлен източник на енергия.

Проста схема на индикатор за текущо претоварване

Най-простата електронна индикаторна схема текущо претоварванепоказано на фигура 1.

Ориз. 1. Електрическа верига на светлинния индикатор за претоварване по ток.

Работата на неговите елементи се основава на факта, че ограничителен резистор с ниско съпротивление (R3 на диаграмата) е свързан последователно с товара в изходната верига на източника на захранване.

Това устройство може да се използва универсално в захранвания и стабилизатори с различни изходни напрежения (тествани при условия на изходно напрежение от 5-20 V). Стойностите и номиналните стойности на елементите, посочени в диаграмата на фигура 1, обаче са избрани за източник на захранване с изходно напрежение 12 V.

Съответно, за да се разшири обхватът на източниците на захранване за тази конструкция, в чийто изходен етап ще работи ефективно предложеното устройство за индикация, ще е необходимо да се променят параметрите на елементите R1-R3, VD1, VD2.

Въпреки че няма претоварване, източникът на захранване и товарният възел работят в нормален режим, преминавайки през R3 допустим токи спадът на напрежението върху резистора е малък (по-малко от 1 V). Също така малък в този случай е спадът на напрежението на диодите VD1, VD2, докато светодиодът HL1 едва свети.

Когато консумацията на ток в товарното устройство се увеличи или късо съединениемежду точки A и B, токът във веригата се увеличава, спадът на напрежението през резистора R3 може да достигне максималната стойност (изходно напрежение на захранването), в резултат на което светодиодът HL1 ще светне (мига) с пълна сила .

За визуален ефект веригата използва мигащ светодиод L36B. Вместо посочения светодиод можете да използвате устройства с подобни електрически характеристики, например L56B, L456B (повишена яркост), L816BRC-B, L769BGR, TLBR5410 или подобни.

Мощността, разсейвана от резистора R3 (при ток на късо съединение), е повече от 5 W, така че този резистор е направен самостоятелно от медна жица тип PEL-1 (PEL-2) с диаметър 0,8 mm.

Взет е от ненужен трансформатор. 8 навивки от този проводник се навиват върху рамка, изработена от канцеларски молив, краищата се калайдисват, след което рамката се отстранява. Жичен резистор R3 е готов.

Всички постоянни резистори са тип MLT-0.25 или подобни. Вместо диоди VD1, VD2 можете да инсталирате KD503, KD509, KD521 с произволен буквен индекс. Тези диоди предпазват светодиода в режим на претоварване (гасят излишното напрежение).

Индикатор за претоварване със звукова аларма

За съжаление, на практика не е възможно постоянно визуално да се следи състоянието на светодиодния индикатор в източника на захранване, така че е разумно веригата да се допълни с електронен звуков блок. Такава диаграма е представена на фигура 2.

Както се вижда от диаграмата, той работи на същия принцип, но за разлика от предишното, това устройство е по-чувствително и естеството на работата му се определя от отварянето на транзистора VT1, когато има потенциал над 0,3 V Установен в основата си усилвател на ток е реализиран на транзистор VT1.

Транзисторът е избран да бъде германиев. От стар радиолюбителски запас. Може да бъде заменен с устройства, подобни на електрическите характеристики: MP16, MP39-MP42 с произволен буквен индекс. В краен случай можете да инсталирате силициев транзистор KT361 или KTZ107 с произволен буквен индекс, но тогава прагът за включване на индикацията ще бъде различен.

Ориз. 2. Електрическа схема на модула на звуковия и светлинния индикатор за свръхток.

Прагът на превключване на транзистора VT1 зависи от съпротивлението на резисторите R1 и R2 и в тази схема, с напрежение на източника на захранване от 12,5 V, индикацията ще се включи при ток на натоварване над 400 mA.

Колекторната верига на транзистора включва мигащ светодиод и капсула с вграден AF генератор NA1. Когато спадът на напрежението на резистора R1 достигне 0,5...0,6 V, транзисторът VT1 се отваря и захранващото напрежение се подава към LED HL1 и капсулата HA1.

Тъй като LED капсулата е активен елемент, който ограничава тока, режимът на работа на LED е нормален. Благодарение на използването на мигащ светодиод, капсулата също ще звучи периодично - звукът ще се чува по време на паузата между светкавиците на светодиода.

В тази схема можете да постигнете още по-интересен звуков ефект, ако вместо капсулата HA1 включите устройството KRI-4332-12, което има вграден осцилатор с прекъсване. По този начин звукът в случай на претоварване ще прилича на сирена (това се улеснява от комбинация от прекъсвания на LED светкавицата и вътрешни прекъсвания на капсулата HA1).

Такъв звук е доста силен (чува се в съседната стая при средно ниво на шум) и определено ще привлече вниманието на хората.

Индикатор за изгорял предпазител

Друга диаграма на индикатора за претоварване е представена на фигура 3. В тези конструкции, където е монтиран предпазител (или друг, например самовъзстановяващ се) предпазител, често е необходимо визуално да се наблюдава тяхната работа.

Тук се използва двуцветен светодиод с общ катод и съответно три терминала. Тези, които са тествали тези диоди с един общ извод на практика знаят, че те функционират малко по-различно от очакваното.

Моделът на мислене е, че изглежда, че зеленият и червеният цвят ще се появят съответно на светодиод в общ корпус, когато се приложи напрежение (с необходимата полярност) към съответните клеми R или G. Това обаче не е напълно вярно.

Ориз. 3. Светлинен индикатор за изгорял предпазител.

Докато предпазителят FU1 е добър, напрежението се прилага към двата анода на LED HL1. Прагът на светене се регулира от съпротивлението на резистора R1. Ако предпазителят прекъсне захранващата верига на товара, зеленият светодиод изгасва и червеният светодиод остава включен (ако захранващото напрежение не е напълно изгубено).

Тъй като допустимото обратно напрежение за светодиодите е малко и ограничено, за тази конструкция във веригата се въвеждат диоди с различни електрически характеристики VD1-VD4. Фактът, че към зеления светодиод е свързан последователно само един диод, а към червения – три, се обяснява с наблюдаваните в практиката особености на светодиода ALC331A.

По време на експериментите се оказа, че праговото напрежение за включване на червения светодиод е по-ниско от това на зеления. За да се балансира тази разлика (забележима само на практика), броят на диодите не е еднакъв.

Когато предпазителят изгори, към зеления светодиод (G) се прилага напрежение с обратна полярност. Номиналните стойности на елементите във веригата са дадени за контрол на напрежението във веригата 12 V. Вместо светодиод ALC331A е допустимо да се използват други подобни устройства, например KIPD18V-M, L239EGW.

Литература: Андрей Кашкаров - Електронни самоделки.