자동차 배터리 충전기 및 역극성 보호용 충전 전류 표시기입니다. LED 공급 전압. 전압을 찾는 방법

비행 중에 쿼드콥터의 배터리가 갑자기 방전되거나 유망한 공터에서 금속 탐지기가 꺼지는 것보다 더 슬픈 것은 무엇일까요? 이제 배터리가 얼마나 충전되어 있는지 미리 알 수 있다면! 그런 다음 슬픈 결과를 기다리지 않고 충전기를 연결하거나 새 배터리 세트를 설치할 수 있습니다.

그리고 여기서 배터리가 곧 소진될 것이라는 신호를 미리 알려주는 일종의 표시기를 만드는 아이디어가 탄생했습니다. 전 세계의 라디오 아마추어들이 이 작업을 수행하기 위해 노력해 왔으며 오늘날에는 단일 트랜지스터의 회로부터 마이크로 컨트롤러의 정교한 장치에 이르기까지 자동차 전체와 다양한 회로 솔루션의 작은 카트가 있습니다.

주목! 기사에 제시된 다이어그램은 배터리의 전압이 낮음을 나타냅니다. 과방전을 방지하려면 수동으로 부하를 끄거나 사용해야 합니다.

옵션 1

제너 다이오드와 트랜지스터를 사용하는 간단한 회로부터 시작해 보겠습니다.

그것이 어떻게 작동하는지 알아 봅시다.

전압이 특정 임계값(2.0V)을 초과하는 한 제너 다이오드는 항복 상태가 되며 이에 따라 트랜지스터가 닫히고 모든 전류가 녹색 LED를 통해 흐릅니다. 배터리의 전압이 떨어지기 시작하고 2.0V + 1.2V(트랜지스터 VT1의 베이스-이미터 접합에서의 전압 강하) 정도의 값에 도달하면 트랜지스터가 열리기 시작하고 전류가 재분배되기 시작합니다. 두 LED 사이.

2색 LED를 사용하면 전체 중간 색상 범위를 포함하여 녹색에서 빨간색으로 부드럽게 전환됩니다.

이중 색상 LED의 일반적인 순방향 전압 차이는 0.25V입니다(낮은 전압에서는 빨간색이 켜집니다). 녹색과 빨간색 사이의 완전한 전환 영역을 결정하는 것은 바로 이러한 차이입니다.

따라서 단순함에도 불구하고 회로를 통해 배터리가 소진되기 시작했음을 미리 알 수 있습니다. 배터리 전압이 3.25V 이상이면 녹색 LED가 켜집니다. 3.00V와 3.25V 사이의 간격에서는 빨간색이 녹색과 섞이기 시작합니다. 3.00V에 가까울수록 빨간색이 더 강해집니다. 그리고 마지막으로 3V에서는 순수한 빨간색만 켜집니다.

회로의 단점은 필요한 응답 임계값을 얻기 위해 제너 다이오드를 선택하는 것이 복잡하고 약 1mA의 정전류 소비가 있다는 것입니다. 음, 색맹인 사람들은 색상을 바꾸는 이 아이디어를 좋아하지 않을 수도 있습니다.

그런데 이 회로에 다른 유형의 트랜지스터를 넣으면 반대 방식으로 작동하도록 만들 수 있습니다. 반대로 입력 전압이 증가하면 녹색에서 빨간색으로 전환됩니다. 수정된 다이어그램은 다음과 같습니다.

옵션 2번

다음 회로는 정밀 전압 조정기인 TL431 칩을 사용합니다.

응답 임계값은 전압 분배기 R2-R3에 의해 결정됩니다. 다이어그램에 표시된 정격은 3.2V입니다. 배터리 전압이 이 값으로 떨어지면 마이크로 회로가 LED 우회를 중지하고 켜집니다. 이는 배터리의 완전 방전이 매우 가까웠다는 신호입니다(한 리튬 이온 뱅크의 최소 허용 전압은 3.0V입니다).

여러 개의 직렬 연결된 배터리로 구성된 배터리를 사용하여 장치에 전원을 공급하는 경우 리튬 이온 배터리, 그러면 위의 회로는 각 뱅크에 별도로 연결되어야 합니다. 이와 같이:

회로를 구성하기 위해 배터리 대신 연결합니다. 조절 가능한 블록전원 공급 장치 및 저항 R2(R4)를 선택하면 필요한 순간에 LED가 켜집니다.

옵션 번호 3

다음은 방전 표시기에 대한 간단한 다이어그램입니다. 리튬 이온 배터리두 개의 트랜지스터에서:
응답 임계값은 저항 R2, R3에 의해 설정됩니다. 구소련 트랜지스터는 BC237, BC238, BC317(KT3102) 및 BC556, BC557(KT3107)로 대체할 수 있습니다.

옵션 번호 4

대기 모드에서 문자 그대로 미세 전류를 소비하는 두 개의 전계 효과 트랜지스터가 포함된 회로입니다.

회로가 전원에 연결되면 분배기 R1-R2를 사용하여 트랜지스터 VT1의 게이트에서 양의 전압이 생성됩니다. 차단전압보다 전압이 높은 경우 전계 효과 트랜지스터, 셔터 VT2가 열리고지면으로 당겨서 닫힙니다.

특정 시점에서 배터리가 방전됨에 따라 분배기에서 제거된 전압이 VT1을 잠금 해제하기에 충분하지 않게 되어 닫힙니다. 결과적으로 두 번째 필드 스위치의 게이트에는 공급 전압에 가까운 전압이 나타납니다. 열리고 LED가 켜집니다. LED 불빛은 배터리를 재충전해야 한다는 신호를 보냅니다.

차단 전압이 낮은 모든 n채널 트랜지스터가 가능합니다(낮을수록 좋습니다). 이 회로에서 2N7000의 성능은 테스트되지 않았습니다.

옵션 #5

세 개의 트랜지스터에서:

다이어그램에는 설명이 필요하지 않다고 생각합니다. 큰 계수 덕분입니다. 3개의 트랜지스터 스테이지를 증폭하면 회로가 매우 명확하게 작동합니다. LED가 켜져 있고 켜지지 않은 경우 1/100V의 차이이면 충분합니다. 표시가 켜졌을 때 소비 전류는 3mA이고, LED가 꺼지면 0.3mA입니다.

회로의 부피가 큰 외관에도 불구하고 완성된 보드의 크기는 상당히 적당합니다.

VT2 컬렉터에서 부하 연결을 허용하는 신호(1 - 허용, 0 - 비활성화)를 가져올 수 있습니다.

트랜지스터 BC848 및 BC856은 각각 BC546 및 BC556으로 대체될 수 있습니다.

옵션 #6

이 회로는 표시를 켤 뿐만 아니라 부하도 차단하기 때문에 마음에 듭니다.

유일한 안타까운 점은 회로 자체가 배터리에서 분리되지 않고 계속해서 에너지를 소비한다는 것입니다. 그리고 LED가 계속 켜져 있어서 많이 먹어요.

이 경우 녹색 LED는 기준 전압원 역할을 하며 약 15-20mA의 전류를 소비합니다. 이러한 탐욕스러운 요소를 제거하려면 기준 전압 소스 대신 동일한 TL431을 사용하여 다음 회로에 따라 연결할 수 있습니다*:

*TL431 음극을 LM393의 두 번째 핀에 연결하세요.

옵션 번호 7

소위 전압 모니터를 사용하는 회로. 감시자(supervisor) 및 전압 검출기(volt detector)라고도 합니다. 특수 칩, 전압 모니터링을 위해 특별히 설계되었습니다.

예를 들어, 배터리 전압이 3.1V로 떨어지면 LED를 켜는 회로가 있습니다. BD4731에 조립되었습니다.

동의하세요. 이보다 더 간단할 수는 없습니다! BD47xx에는 오픈 콜렉터 출력이 있으며 출력 전류를 12mA로 자체 제한합니다. 이를 통해 저항을 제한하지 않고 LED를 직접 연결할 수 있습니다.

마찬가지로 다른 전압에 다른 감시기를 적용할 수 있습니다.

선택할 수 있는 몇 가지 옵션은 다음과 같습니다.

  • 3.08V에서: TS809CXD, TCM809TENB713, MCP103T-315E/TT, CAT809TTBI-G;
  • 2.93V에서: MCP102T-300E/TT, TPS3809K33DBVRG4, TPS3825-33DBVT, CAT811STBI-T3;
  • MN1380 시리즈(또는 1381, 1382 - 하우징만 다릅니다). 우리의 목적에 따라 마이크로 회로 지정에 추가 숫자 "1"(MN13801, MN13811, MN13821)이 표시되는 것처럼 오픈 드레인 옵션이 가장 적합합니다. 응답 전압은 문자 색인에 의해 결정됩니다. MN13811-L은 정확히 3.0볼트입니다.

소련 아날로그인 KR1171SPkhkh를 사용할 수도 있습니다.

디지털 지정에 따라 감지 전압이 달라집니다.

전압 그리드는 리튬 이온 배터리를 모니터링하는 데 그다지 적합하지 않지만 이 마이크로 회로를 완전히 무시할 가치는 없다고 생각합니다.

전압 모니터 회로의 부인할 수 없는 장점은 꺼졌을 때 매우 낮은 전력 소비(단위 및 마이크로암페어 단위)와 극도의 단순성입니다. 전체 회로가 LED 단자에 직접 맞는 경우가 많습니다.

방전 표시를 더욱 눈에 띄게 만들기 위해 전압 검출기의 출력을 깜박이는 LED(예: L-314 시리즈)에 로드할 수 있습니다. 또는 두 개의 바이폴라 트랜지스터를 사용하여 간단한 "깜빡이"를 직접 조립할 수도 있습니다.

깜박이는 LED를 사용하여 배터리 부족을 알리는 완성된 회로의 예는 다음과 같습니다.

LED가 깜박이는 또 다른 회로에 대해서는 아래에서 설명합니다.

옵션 번호 8

전압이 켜져 있으면 LED가 깜박이기 시작하는 멋진 회로 리튬 배터리 3.0V로 떨어집니다.

이 회로는 매우 밝은 LED가 2.5%의 듀티 사이클로 깜박이게 합니다(즉, 긴 정지 - 짧은 깜박임 - 다시 정지). 이를 통해 전류 소비를 터무니없는 값으로 줄일 수 있습니다. 꺼진 상태에서 회로는 50nA(나노!)를 소비하고 LED 깜박임 모드에서는 35μA만 소비합니다. 좀 더 경제적인 것을 제안해 주실 수 있나요? 거의 ~ 아니다.

보시다시피 대부분의 방전 제어 회로의 작동은 특정 기준 전압과 제어 전압을 비교하는 것으로 귀결됩니다. 그러면 이 차이가 증폭되어 LED가 켜지거나 꺼집니다.

일반적으로 비교기 회로에 연결된 트랜지스터 단이나 연산 증폭기는 기준 전압과 리튬 배터리 전압의 차이를 증폭시키는 데 사용됩니다.

하지만 또 다른 해결책이 있습니다. 논리 요소(인버터)를 증폭기로 사용할 수 있습니다. 예, 그것은 틀에 얽매이지 않는 논리의 사용이지만 작동합니다. 유사한 다이어그램이 다음 버전에 표시됩니다.

옵션 번호 9

74HC04의 회로도.

제너 다이오드의 작동 전압은 회로의 응답 전압보다 낮아야 합니다. 예를 들어 2.0 - 2.7V의 제너 다이오드를 사용할 수 있습니다. 응답 임계값의 미세 조정은 저항 R2에 의해 설정됩니다.

회로는 배터리에서 약 2mA를 소모하므로 전원 스위치를 켠 후에도 회로를 켜야합니다.

옵션 번호 10

이것은 방전 표시기가 아니라 전체입니다. 주도 전압계! 10개 LED의 선형 눈금은 배터리 상태를 명확하게 보여줍니다. 모든 기능은 단 하나의 단일 LM3914 칩에 구현됩니다.

분배기 R3-R4-R5는 하한(DIV_LO) 및 상한(DIV_HI) 임계값 전압을 설정합니다. 다이어그램에 표시된 값을 사용하면 상단 LED의 빛은 4.2V의 전압에 해당하고 전압이 3V 아래로 떨어지면 마지막 (하단) LED가 꺼집니다.

마이크로 회로의 9번 핀을 접지에 연결하면 포인트 모드로 전환할 수 있습니다. 이 모드에서는 공급 전압에 해당하는 LED 하나만 항상 켜집니다. 그림과 같이 놔두면 전체 규모의 LED가 점등되는데, 이는 경제성 측면에서 비합리적입니다.

LED로서 빨간색 LED만 사용하면 됩니다., 왜냐하면 작동 중 직접 전압이 가장 낮습니다. 예를 들어 파란색 LED를 사용하는 경우 배터리가 3V까지 떨어지면 전혀 켜지지 않을 가능성이 높습니다.

칩 자체는 약 2.5mA를 소비하고 각 LED에 대해 5mA를 추가로 소비합니다.

회로의 단점은 각 LED의 점화 임계값을 개별적으로 조정할 수 없다는 것입니다. 초기값과 최종값만 설정할 수 있으며, 칩에 내장된 구분선은 이 간격을 동일한 9개의 세그먼트로 나눕니다. 그러나 아시다시피 방전이 끝날 무렵 배터리 전압이 매우 빠르게 떨어지기 시작합니다. 10%와 20% 방전된 배터리의 차이는 10분의 1볼트일 수 있지만, 90%와 100%만 방전된 동일한 배터리를 비교하면 1볼트의 차이를 볼 수 있습니다!

아래에 표시된 일반적인 리튬 이온 배터리 방전 그래프는 이러한 상황을 명확하게 보여줍니다.

따라서 배터리 방전 정도를 표시하기 위해 선형 눈금을 사용하는 것은 그리 실용적이지 않습니다. 특정 LED가 켜지는 정확한 전압 값을 설정할 수 있는 회로가 필요합니다.

LED가 켜지는 시점에 대한 완전한 제어는 아래 제시된 회로에 의해 제공됩니다.

옵션 번호 11

이 회로는 4자리 배터리/배터리 전압 표시기입니다. LM339 칩에 포함된 4개의 연산 증폭기에 구현되었습니다.

회로는 최대 2V의 전압까지 작동하며 1밀리암페어 미만을 소비합니다(LED는 제외).

물론, 사용된 배터리 용량과 남은 배터리 용량의 실제 값을 반영하기 위해서는 회로 구성 시 사용된 배터리의 방전 곡선(부하 전류 고려)을 고려해야 한다. 이를 통해 예를 들어 잔여 용량의 5%-25%-50%-100%에 해당하는 정확한 전압 값을 설정할 수 있습니다.

옵션 번호 12

물론, 기준 전압 소스와 ADC 입력이 내장된 마이크로컨트롤러를 사용하면 범위가 가장 넓어집니다. 여기서 기능은 귀하의 상상력과 프로그래밍 능력에 의해서만 제한됩니다.

예를 들어 ATMega328 컨트롤러의 가장 간단한 회로를 제공하겠습니다.

여기서는 보드 크기를 줄이려면 SOP8 패키지에 다리가 8개인 ATTiny13을 사용하는 것이 좋습니다. 그러면 정말 멋질 것입니다. 하지만 이것이 당신의 숙제가 되도록 하세요.

LED는 3색(LED 스트립에서 나온)이지만 빨간색과 녹색만 사용됩니다.

완성된 프로그램(스케치)은 이 링크에서 다운로드할 수 있습니다.

프로그램은 다음과 같이 작동합니다. 10초마다 공급 전압이 폴링됩니다. MK는 측정 결과에 따라 빨간색과 녹색을 혼합하여 다양한 빛의 색조를 얻을 수 있는 PWM을 사용하여 LED를 제어합니다.

새로 충전된 배터리는 약 4.1V를 생성하며 녹색 표시등이 켜집니다. 충전 중에는 배터리에 4.2V의 전압이 흐르고 녹색 LED가 깜박입니다. 전압이 3.5V 미만으로 떨어지면 빨간색 LED가 깜박이기 시작합니다. 이는 배터리가 거의 방전되었으며 충전할 시간이라는 신호입니다. 나머지 전압 범위에서는 표시기의 색상이 녹색에서 빨간색으로 변경됩니다(전압에 따라 다름).

옵션 번호 13

글쎄, 우선 표준 보호 보드 (또는라고도 함)를 재작업하여 배터리 방전 표시기로 바꾸는 옵션을 제안합니다.

이 보드(PCB 모듈)는 거의 산업 규모로 오래된 휴대폰 배터리에서 추출됩니다. 길거리에 버려진 휴대폰 배터리를 주워 내장을 제거하면 보드가 손에 들어옵니다. 다른 모든 것을 의도한 대로 폐기하십시오.

주목!!! 허용할 수 없을 정도로 낮은 전압(2.5V 이하)에서 과방전 보호 기능을 포함하는 보드가 있습니다. 따라서 보유하고 있는 모든 보드 중에서 올바른 전압(3.0-3.2V)에서 작동하는 복사본만 선택해야 합니다.

대부분의 경우 PCB 보드는 다음과 같습니다.

마이크로어셈블리 8205는 하나의 하우징에 조립된 2개의 밀리옴 필드 장치입니다.

회로(빨간색으로 표시)를 약간 변경하면 꺼질 때 전류를 거의 소비하지 않는 우수한 리튬 이온 배터리 방전 표시기를 얻을 수 있습니다.

트랜지스터 VT1.2는 과충전 시 배터리 뱅크에서 충전기를 분리하는 역할을 담당하므로 회로에서는 불필요합니다. 따라서 우리는 드레인 회로를 차단하여 이 트랜지스터의 작동을 완전히 제거했습니다.

저항 R3은 LED를 통한 전류를 제한합니다. LED의 빛이 이미 눈에 띄도록 저항을 선택해야하지만 소비되는 전류는 아직 너무 높지 않습니다.

그런데 보호 모듈의 모든 기능을 저장하고 LED를 제어하는 ​​별도의 트랜지스터를 사용하여 표시할 수 있습니다. 즉, 방전 순간 배터리가 꺼지는 것과 동시에 표시등이 켜집니다.

2N3906 대신에 저전력 제품이면 충분합니다. pnp 트랜지스터. 단순히 LED를 직접 납땜하면 작동하지 않습니다. 왜냐하면... 스위치를 제어하는 ​​미세회로의 출력 전류가 너무 작아서 증폭이 필요합니다.

방전 표시 회로 자체가 배터리 전력을 소비한다는 사실을 고려하십시오! 허용할 수 없는 방전을 방지하려면 전원 스위치 뒤에 표시 회로를 연결하거나 보호 회로를 사용하십시오.

추측하기는 어렵지 않을 것입니다. 회로를 충전 표시기로 반대로 사용할 수도 있습니다.


작고 간단한 표시기를 사용하여 저전력 및 중전력 발열체의 전류를 표시할 수 있습니다. 대표적인 예가 수족관 히터이다. 이러한 제품에는 LED 표시기가 장착되어 있는 경우가 많지만 전압 표시기 회로에 따라 조립됩니다. 이러한 포함으로 인해 가열 코일이 소진될 수 있지만 표시기는 계속해서 빛납니다. 아래 제안된 회로는 부하와 직렬로 연결되며, 히터에 전류가 흐를 때만 LED가 켜집니다.

제안된 부품을 사용하면 초보 전자 엔지니어도 표시기를 조립할 수 있습니다. 원칙적으로 납땜 인두를 두려워하지 않고 다이오드에 양극과 음극이 있다는 것을 아는 것으로 충분합니다. 아래는 전기 단자대에 맞는 회로의 다이오드 부분 조립 사진입니다.

다이오드를 켜는 예

회로는 3개 또는 4개의 다이오드로만 구성되며 순방향 전류가 흐를 때 필연적으로 이러한 반도체에 나타나는 순방향 전압을 사용합니다. 이 경우 직렬로 연결된 두 개의 다이오드는 안정기의 기능을 수행하며 전류가 부하를 통과할 때 나타나는 전압은 1.5-2.5V 수준으로 안정화됩니다.

빨간색 LED가 있는 전류 표시기 회로

회로는 요소를 사용합니다. 소련 시대, 다이오드 KD105B 및 빨간색 LED AL307B. 이러한 요소를 사용하고 제대로 작동하면 회로는 조정 없이 작동합니다.

초보자용. 이 회로에서는 다이오드가 플러스이고 마이너스가 어디에 있는지 이해할 필요가 없습니다. 요소는 표시가 있는 한 방향으로 두 개의 연속 요소가 반대 방향으로 연결되는 원리에 따라 연결됩니다. 예를 들어 전구와 같은 부하가 220V 회로의 출력, 입력에 연결됩니다. 조명이 켜져야 합니다. 다음으로 회로의 전류가 흐르는 부분을 손가락으로 건드리지 않고 조심스럽게 LED를 연결하십시오. LED가 켜지면 이 위치에 납땜해야 하며, 켜지지 않으면 반대 방향으로 뒤집어야 합니다.

전류 표시 회로 변경 및 부하 전력 증가 가능성

이러한 회로의 부하 전력은 다이오드의 최대 순방향 전류에 의해서만 제한됩니다. KD105 및 D226의 경우 이 전류는 300mA입니다. 즉, 이 경우 최대 부하 전력은 P 0.3 * 2 * 220 = 132W입니다. 예를 들어 Ipr.sr = 10A인 D245 다이오드를 사용하면 부하 전력을 4400W로 늘릴 수 있습니다.

회로에서 다이오드를 교체할 때 순방향 평균 전압을 고려해야 합니다. 예를 들어, 게르마늄 반도체는 순방향 전압이 더 낮으므로 이 경우 LED가 켜지지 않습니다. 그렇지 않으면 이러한 다이오드를 3개 또는 4개 직렬로 연결해야 합니다.

당연히 최대 역전압 VD1~VD3은 최소 300볼트 이상이어야 합니다.

회로의 빨간색 AL307B LED를 녹색 LED(AL307V)로 교체하는 경우 녹색, 주황색, 흰색 및 기타 LED의 발광 전압을 고려해야 합니다. 중국 LED두 KD105 다이오드의 Upr보다 클 수 있습니다. 이 경우 3개 또는 4개의 다이오드를 직렬로 연결할 수 있습니다.

녹색 LED용 전류 표시 회로

중국산 노란색과 밝은 흰색 LED인 AL307V를 실제로 실험해봤습니다. KD105 3개가 있으면 녹색과 노란색이 켜지고, 흰색은 4개가 필요합니다. 실험에는 40W 백열등 형태의 부하를 사용하였다.

KD105의 양을 과도하게 사용하면 안 됩니다. 이 경우 LED의 전압이 증가하고 저항으로 전류를 제한해야 하기 때문입니다.

설계 및 설치

회로가 단순하고 콤팩트하기 때문에 거의 모든 전기 제품에 설치할 수 있습니다. 사진은 일반 소켓과 소형 패치 패널(단자대)을 보여줍니다.

LED는 소켓 덮개에 접착되어 있으며 이 경우 TPP 연결 케이블의 전선을 사용하여 다이오드에 납땜됩니다(교차 연결).

설치된 표시기의 최종 모습

나는 비슷한 방식을 여러 번 사용했습니다. 이전에는 수족관 양식에 관심이 있었고 모든 수족관 히터는 비슷한 표시기를 통해 켜졌습니다. 발코니에 감자 상자를 놓을 보온 장치를 만들어야 할 때 주저하지 않고 이 다이어그램을 사용했습니다. 사실 조립 단계에서 모든 사진을 찍었습니다. 귀하의 웹사이트에 이 기사를 게시하는 것은 주제에서 벗어난 것입니다. 제 웹사이트는 연결된 케이블 기술자와 계측기를 위한 것이지만 여기는 일상 생활과 전자 제품에 관한 것입니다.


여기에서 가져옴:

N. TARANOV, 상트페테르부르크

다양한 무선 전자 장치를 개발할 때 회로의 전류 존재를 모니터링하는 문제가 발생합니다. 기성 측정 장치는 종종 사용할 수 없거나, 비싸거나, 사용하기 어렵습니다. 이러한 경우에는 내장된 제어 장치가 사용됩니다. 교류의 경우 변류기, 유도 자기 감응 소자 등을 사용하여 문제를 비교적 간단하게 해결합니다. 직류, 일반적으로 이 작업은 더 어렵습니다. 이 기사에서는 회로에서 직류의 존재를 모니터링하기 위한 일부 기존 장치(이하 직류 표시기 또는 약어로 IPT라고 함)와 해당 장치의 장점 및 단점을 논의하고 이러한 장치의 특성을 개선하는 회로 솔루션을 제안합니다.

IPT는 일반적으로 제어 회로의 중단에 포함됩니다. 일부 IPT는 제어 회로의 전류 전달 요소에 의해 생성된 자기장에 반응할 수 있지만 낮은 제어 전류에서는 복잡하므로 이 기사에서는 논의하지 않습니다. IPT는 다음과 같은 주요 매개변수와 특징으로 특징지어질 수 있습니다.
1) deltaU - 제어된 전류의 전체 범위에 걸쳐 IPT의 전압 강하입니다. 제어 회로에 대한 IPT의 영향을 최소화하고 전력 손실을 줄이기 위해 그들은 deltaU를 최소화하기 위해 노력합니다.
2) Inom 정격 작동 전류(제어 전류의 평균값을 의미)
3) Imin, Imax - 제어 전류의 변화 범위 경계로, 존재 사실이 확실하게 표시됩니다.
4) 출력 표시 신호의 특성(LED 발광, TTL 레벨 등)
5) IPT를 위한 추가 전원의 유무;
6) IPT 출력 신호와 제어 회로의 갈바닉 연결 유무.

전류 감지 요소의 유형에 따라 전류 센서(CT)가 구별됩니다.
- 회로에 직렬 부하가 있는 IPT;
- 반도체 DT(홀 센서, 자기 다이오드, 자기 저항기 등)가 포함된 IPT
- IPT 자기 접촉(리드 스위치, 전류 계전기);
- 자기 포화 요소가 있는 IPT.

회로에 직렬 부하가 있는 IPT의 작동 원리(그림 1)

제어 회로의 차단이 켜져 있다는 사실로 구성됩니다. 부하 요소(NE), 제어되는 회로에 전류가 흐를 때 전압 강하가 발생합니다. 이는 신호 변환기(SC)로 전송되어 회로에 전류가 있음을 나타내는 신호로 변환됩니다.

분명히 특정 유형의 IPT에 대한 deltaU는 제어되는 전류의 크기와 PS의 감도에 따라 달라집니다. PS가 더 민감할수록 NE 저항을 더 낮게 사용할 수 있으며 이는 deltaU가 더 작아진다는 것을 의미합니다.

가장 간단한 경우 NE는 저항입니다. 이러한 NE의 장점은 단순성과 저렴한 비용입니다. 단점 - PS의 감도가 낮으면 NE의 전력 손실이 커집니다. 특히 큰 전류를 제어할 때 IPT를 통해 흐르는 전류의 크기에 대한 AU의 의존성이 커집니다. 이는 제어되는 전류의 변화 범위를 좁힙니다(이 단점은 값의 좁은 변화 범위에서 전류를 제어할 때 중요하지 않습니다). 예를 들어 다음을 고려하십시오. 실용적인 계획이 유형의 IPT. 그림에서. 그림 2는 배터리의 충전 전류 존재 여부를 나타내는 표시기 다이어그램을 보여줍니다. 저항 R1은 NE로 작동하고 체인 R2, HL1은 PS로 작동합니다.


안정기 저항 R2의 저항은 100Ω이고, LED HL1의 정격 전류는 10mA(예: AL307B 유형)이며, 저항 R1의 저항은 제어되는 충전 전류 값에 따라 달라집니다.

10mA의 안정화된 충전 전류(예: 7D-01 배터리의 경우)를 사용하면 저항 R1을 제거할 수 있습니다. 1A의 충전 전류에서 저항 R1의 저항은 약 3.5Ω입니다. 두 경우 모두 IT 전반의 전압 강하는 3.5V입니다. 1A 전류에서의 전력 손실은 3.5W입니다. 그것은 분명하다 이 계획높은 충전 전류에서는 허용되지 않습니다. 안정기 저항 R2의 저항을 줄이면 IPT의 전력 손실을 어느 정도 줄일 수 있습니다. 그러나 이렇게 하는 것은 바람직하지 않습니다. 왜냐하면 무작위로 던지기 때문입니다. 충전 전류 HL1 LED가 손상되었을 수 있습니다.

흐르는 전류의 강도에 대한 전압 강하의 비선형 의존성을 갖는 NE를 사용하면 이 IPT의 특성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 좋은 결과그림 1에 표시된 것처럼 저항 R1을 순방향으로 연결된 4개의 다이오드 체인으로 대체하여 얻습니다. 삼.


다이오드 VD1-VD4로서 최소한 제어된 전류 값의 허용 작동 전류를 갖는 모든 정류 실리콘 다이오드를 사용할 수 있습니다. (많은 유형의 LED의 경우 다이오드 3개로 구성된 스트링이면 충분합니다.) 이 경우 저항 R2의 저항은 30Ω 값으로 감소될 수 있습니다.

이 IPT 방식을 사용하면 제어되는 전류 범위가 10mA에서 Imax까지 확장됩니다. 여기서 Imax는 다이오드의 최대 허용 작동 전류입니다. HL1 LED의 밝기는 제어되는 전류의 전체 범위에서 거의 일정합니다.

회로에 직렬 부하가 있는 IPT의 특성을 개선하는 또 다른 방법은 PS를 개선하는 것입니다. 실제로 PS의 감도를 높이고 성능을 보장한다면 넓은 범위 deltaU를 변경하면 IPT를 얻을 수 있습니다. 좋은 특성. 사실, 이를 위해서는 IPT 계획을 복잡하게 만들어야 합니다. 예를 들어 저자가 개발한 IPT 회로는 제어 장치에서 좋은 결과를 보여주었다. 기술 프로세스업계에서. 이 IPT에는 다음이 포함됩니다. 명세서: 작동 전류 범위 - 0.01mA...1A; 델타U
IPT 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다. 4.


이 회로의 NE는 저항 R3입니다. 나머지 회로는 PS입니다. A점과 B점 사이에 전류가 없으면 연산 증폭기 DA1의 출력은 -5V에 가까운 전압을 가지며 HL1 LED는 켜지지 않습니다. 지점 A와 B 사이에 전류가 나타나면 저항 R3에 전압이 생성되어 연산 증폭기 DA1의 차동 입력 사이에 적용됩니다. 결과적으로 연산 증폭기 DA1의 출력에 양의 전압이 나타나고 HL1 LED가 점등되어 지점 A와 B 사이에 전류가 있음을 나타냅니다. 이득이 높은 연산 증폭기를 선택할 때(예: KR1401UD2B) ), 전류 존재에 대한 확실한 표시는 5mA에서 시작됩니다. 가능한 자기 여기를 제거하려면 커패시터 C1이 필요합니다.

연산 증폭기의 일부 인스턴스에는 초기 바이어스 전압(임의의 극성)이 있을 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 이 경우 제어 회로에 전류가 없어도 LED가 켜질 수 있습니다. 이러한 단점은 표준 회로에 따라 만들어진 연산 증폭기의 "제로 보정" 회로를 도입함으로써 제거됩니다. 일부 유형의 연산 증폭기에는 가변 저항 "제로 보정"을 연결하기 위한 특수 단자가 있습니다.

세부사항: 저항 R1, R2, R4, R5 - 모든 유형, 전력 0.125 W; 저항 R3 - 모든 유형, 전력 >0.5W; 커패시터 C1 - 모든 유형; 연산 증폭기 DA1 - 모두, 이득 >5000, 출력 전류 >2.5mA, 5V의 단극 공급 전압 허용. (마지막 두 요구 사항은 "편리한" 공급 전압 IPT를 사용하기 때문입니다. 다른 공급 전압을 사용할 수 있습니다. 이 경우 연산 증폭기 DA1의 출력 전류가 최대 허용 값을 초과하지 않도록 탄도 저항 R5의 저항을 다시 계산해야 합니다. HL1 LED는 2.5mA의 전류에서 충분한 밝기를 제공한다는 이유로 선택되었습니다. 실험에 따르면 대부분의 수입 소형 LED가 이 장치에서 완벽하게 작동하는 것으로 나타났습니다(원칙적으로 LED 유형은 연산 증폭기 DA1의 최대 출력 전류에 따라 결정됩니다).

KR1401UD2B 마이크로 회로가 탑재된 이 장치는 4개 배터리의 개별 충전을 동시에 제어하는 ​​등 4채널 IPT를 구축할 때 편리합니다. 이 경우 바이어스 회로 R1, R2와 A점은 4개 채널 모두에 공통입니다.

이 장치는 큰 전류도 제어할 수 있습니다. 이렇게 하려면 저항 R3의 저항을 줄이고 전력 손실을 다시 계산해야 합니다. PEV-2 와이어 조각을 R3으로 사용하여 실험을 수행했습니다. 와이어 직경이 1mm이고 길이가 10cm인 경우 200mA~10A 범위의 전류가 확실하게 표시되었습니다(와이어 길이가 증가하면 범위의 하한이 더 약한 전류로 이동합니다). 이 경우 deltaU는 0.1V를 초과하지 않았습니다.

약간의 수정을 통해 장치는 조정 가능한 응답 임계값을 갖춘 IPT로 변환됩니다(그림 5).

이러한 IPT는 조정 가능한 전자 퓨즈 등의 기초로서 다양한 장치의 전류 보호 시스템에 성공적으로 사용될 수 있습니다.

저항 R4는 IPT 응답 임계값을 조절합니다. 예를 들어 SP5-2, SPZ-39 유형 등과 같은 다중 회전 저항을 R4로 사용하는 것이 편리합니다.

제어 회로와 제어 장치(CD) 사이에 갈바닉 절연을 보장해야 하는 경우 광커플러를 사용하는 것이 편리합니다. 이렇게 하려면 그림 1과 같이 HL1 LED 대신 옵토커플러를 연결하면 충분합니다. 6.


이 IPT의 출력 신호를 디지털 제어 장치와 일치시키기 위해 슈미트 트리거가 사용됩니다. 그림에서. 그림 7은 TTL 로직을 사용하여 IPT와 CC를 조정하는 방식을 보여줍니다. 여기서 +5 V CC는 CC 디지털 회로의 공급 전압입니다.


반도체 DT가 포함된 IPT는 문헌에 자세히 설명되어 있습니다. 라디오 아마추어의 관심 사항은 IPT에서 K1116KP1 유형의 자기 제어 마이크로 회로를 사용하는 것입니다(이 마이크로 회로는 일부 소련산 컴퓨터의 키보드에 널리 사용되었습니다). 이러한 IPT의 다이어그램이 그림 1에 나와 있습니다. 8.


권선 L1은 자기 집중 장치 역할을 하는 연자성 강철(바람직하게는 퍼멀로이)로 만들어진 자기 코어에 배치됩니다. 자기 집중 장치의 대략적인 모습과 치수가 그림 1에 나와 있습니다. 9.


DA1 칩은 자기 집중 장치의 틈새에 배치됩니다. 제작할 때, 그 격차를 줄이기 위해 노력해야 합니다. 다양한 자기 회로를 사용하여 실험을 수행했으며, 특히 일반 수도관에서 잘라낸 링, 동적 헤드 코어로 가공하고 변압기 강철 와셔로 조립한 링을 사용했습니다.

(아마추어 조건에서) 가장 저렴하고 만들기 쉬운 것은 직경 1/2 및 3/4 인치의 수도관에서 잘라낸 링이었습니다. 링의 길이가 직경과 같도록 파이프에서 링을 절단했습니다. 그런 다음 이 링을 약 800°C의 온도로 가열하고 공기 중에서 천천히 냉각하는 것이 좋습니다(어닐링). 이러한 링에는 잔류 자화가 거의 없으며 IPT에서 잘 작동합니다.

실험 샘플에는 직경 3/4인치의 수도관으로 만들어진 자기 코어가 있습니다. 권선은 직경 1mm의 PEV-2 와이어로 감겨졌습니다. 10회전에서 Imin = 8A, 50회전에서 Imin = 2A. 이러한 IPT의 감도는 자기 회로 간격의 미세 회로 위치에 따라 달라집니다. 이 상황은 IPT의 민감도를 조정하는 데 사용될 수 있습니다.

가장 효과적인 것은 다이내믹 헤드의 자기 시스템 코어로 만든 링이었지만 아마추어 조건에서의 제조는 어렵습니다.

무선 아마추어의 경우 리드 스위치 및 전류 릴레이의 전자기 IPT는 의심의 여지가 없습니다. 리드 스위치의 IPT는 안정적이고 저렴합니다. 이러한 IPT의 작동 원리는 그림 1에 설명되어 있습니다. 10, 에이.


리드 스위치에 대한 자세한 내용은 다음에서 확인할 수 있습니다. 전기 다이어그램리드 스위치에 전류 센서(CT)가 있는 IPT가 그림 1에 나와 있습니다. 10, ㄴ.

많은 라디오 아마추어들은 아마도 리드 스위치가 달린 구소련산 PC 키보드를 가지고 있을 것입니다. 이러한 리드 스위치는 IPT 구현에 적합합니다. IPT의 민감도는 다음에 따라 달라집니다.
- 권선의 회전 수(회전 수가 증가함에 따라 감도도 증가함)
- 권선 구성(최적의 권선 길이는 리드 스위치 전구의 길이와 거의 같습니다)
- 리드 스위치의 외경과 권선의 내경의 비율(1에 가까울수록 IPT의 감도가 높아집니다).

저자는 리드 스위치 KEM-2, MK-16-3, MK10-3을 사용하여 실험을 수행했습니다. 감도 측면에서 가장 좋은 결과는 KEM-2 리드 스위치에서 나타났습니다. 간격 없이 직경 0.8mm의 PEV-2 와이어를 8회 감았을 때 IPT의 작동 전류는 2A, 해제 전류는 1.5A입니다. IPT의 전압 강하는 0.025V였습니다. 이 감도 IPT는 세로 축 권선을 따라 리드 스위치를 움직여 조정할 수 있습니다. 이 유형의 산업용 IPT에서 리드 스위치는 나사로 이동하거나 외부 스레드를 사용하여 비자성 부싱에 배치되며, 이 스레드는 권선이 있는 코일에 나사로 고정됩니다. 이 감도 조정 방법은 항상 편리한 것은 아니며 아마추어 조건에서는 구현하기 어렵습니다. 또한 이 방법은 IPT의 민감도를 낮추는 방향으로만 조정이 가능하다.

저자는 가변저항을 이용해 IPT의 감도를 넓은 범위에 걸쳐 변경할 수 있는 방법을 개발했다. 이 방법을 사용하면 직경이 0.06-0.1mm이고 회전 수가 200개인 PEV-2 와이어의 추가 권선이 DT 설계에 도입됩니다. 이 권선을 전체 길이를 따라 리드 스위치에 직접 감는 것이 좋습니다. 그림과 같이 실린더의 11, 에이.


IPT의 전기 회로는 그림 1에 나와 있습니다. 11, ㄴ.

권선 L1이 주 권선이고, 권선 L2가 추가 권선입니다. 그에 따라 권선 L1 및 L2를 켜면 저항 R1을 조정하여 추가 권선 없이 DT가 있는 IPT 버전에 비해 IPT의 감도를 여러 번 높일 수 있습니다. 권선 L1과 L2를 반대 방향으로 켜면 저항 R을 조정하여 IPT의 감도를 여러 번 줄일 수 있습니다. 해당 요소의 매개변수를 사용하여 이 회로에 대한 실험이 수행되었습니다.
- 권선 L1 - 직경 0.06mm의 PEV-2 와이어 200회전; 리드 스위치 유형 KEM-2에 직접 감겨 있습니다.
- 권선 L2 - 직경 0.8mm의 PEV-2 와이어 10회전, 권선 L1 위에 감겨 있음.

다음과 같은 Imin 값이 얻어졌습니다.
- 권선이 -0.1...2 A에 맞춰 스위치 온될 때;
- 권선이 반대로 켜질 때 -2...5 A.

전류 계전기의 IPT는 다음과 같은 특성을 갖습니다. 저저항 권선을 갖춘 DT 전자기 계전기. 불행하게도 현재 릴레이는 공급이 매우 부족합니다. 전류 계전기는 권선을 저저항 권선으로 교체하여 기존 전압 계전기로 만들 수 있습니다. 저자는 RES-10 유형의 릴레이로 만든 DT를 사용했습니다. 릴레이 권선은 메스로 조심스럽게 절단되고 그 자리에 프레임이 채워질 때까지 직경 0.3mm의 PEV-2 와이어로 새 권선이 감겨 있습니다. 이 DT의 감도는 회전 수를 선택하고 평면 전기자 스프링의 강성을 변경하여 조정됩니다. 스프링의 강성은 너비를 따라 구부리거나 갈아서 변경할 수 있습니다. 실험용 DT 샘플은 Imin = 200mA, deltaU = 0.5V(전류 200mA에서)를 가졌습니다.

현재 릴레이를 계산해야 하는 경우 다음을 참조할 수 있습니다.

이 유형의 IPT의 전기 회로는 그림 1에 나와 있습니다. 12.


자기적으로 포화 가능한 요소를 가진 IPT가 특히 중요합니다. 그들은 외부 자기장에 노출될 때 투자율을 변경하기 위해 강자성 코어의 특성을 사용합니다. 가장 간단한 경우, 이 유형의 IPT는 그림 1에 표시된 것처럼 추가 권선이 있는 AC 변압기입니다. 13.


여기서 교류 전압은 권선 L2에서 권선 L3으로 변환됩니다. 권선 L3의 전압은 다이오드 VD1에 의해 감지되고 커패시터 C1을 충전합니다. 그런 다음 임계값 요소에 공급됩니다. 권선 L1에 전류가 없으면 커패시터 C1에 생성된 전압은 임계값 요소를 트리거하기에 충분합니다. 권선 L1에 직류가 흐르면 자기 회로가 포화됩니다. 이로 인해 전송 계수가 감소합니다. 교류 전압권선 L2에서 권선 L3으로, 커패시터 C1의 전압을 줄입니다. 특정 값에 도달하면 임계값 요소가 전환됩니다. 초크 L4는 측정 회로의 교류 전압이 제어 회로에 침투하는 것을 제거하고 제어 회로의 전도성에 의한 측정 회로의 션트도 제거합니다.

이 장치의 감도는 다음과 같이 조정될 수 있습니다.
- 권선 L1, L2, L3의 권수 선택;
- 변압기 자기 회로의 유형을 선택합니다.
- 임계값 요소의 응답 임계값을 조정합니다.

장치의 장점은 구현이 쉽고 기계적 접촉이 없다는 것입니다.

중요한 단점은 IPT의 교류 전압이 제어 회로로 침투한다는 점입니다(그러나 대부분의 응용 분야에서 제어 회로에는 차단 커패시터가 있어 이 효과가 감소됩니다). 제어 회로에 대한 교류 전압의 침투는 권선 L1의 권선 수에 대한 권선 L2 및 L3의 권선 수의 비율이 증가하고 인덕터 L4의 인덕턴스가 증가함에 따라 감소합니다.

이러한 유형의 IPT 실험 샘플은 페라이트 등급 2000NM으로 만들어진 표준 크기 K10x8x4의 링 자기 코어에 조립되었습니다. 권선 L1에는 직경 0.4mm의 PEV-2 와이어 10회가 있었고, 권선 L2 및 L3에는 직경 0.1mm의 PEV-2 와이어 30회가 있었습니다. 초크 L4는 동일한 링에 감겨 있으며 직경 0.4mm의 PEV-2 와이어 30개를 감았습니다. 다이오드 VD1 - KD521 A. 0.1μF 용량의 커패시터 C1 - KM6. K561LN1 마이크로 회로의 한 인버터가 임계 요소로 사용되었습니다. 주파수 10kHz, 진폭 5V의 직사각형 전압("사행")이 권선 L2에 적용되었습니다. 이 IPT는 제어 회로에 10~1000mA 범위의 전류가 있음을 확실하게 나타냅니다. 분명히 상한을 증가시키는 쪽으로 제어 전류의 범위를 확장하려면 권선 L1 및 L2의 와이어 직경을 늘리고 더 큰 표준 크기의 자기 코어를 선택해야 합니다.

그림에 표시된 이 유형의 IPT 회로는 훨씬 더 나은 매개변수를 갖습니다. 14.


여기서, 트랜스포머의 자기코어는 2개의 페라이트 링으로 구성되며, 권선 L1과 L3은 양쪽 링에 감겨져 있고, 권선 L1과 L4는 서로 다른 링에 감겨져 각각에 유도되는 전압이 상호 보상된다. 자기 회로의 설계는 그림 1에 나와 있습니다. 15.


명확성을 위해 코어는 서로 떨어져 있으며 실제 설계에서는 서로 밀착되어 있습니다.

이러한 유형의 IPT에서는 측정 회로에서 제어 회로로 교류 전압이 거의 완전히 침투하지 않으며 제어 회로의 전도도에 의한 측정 회로의 분류가 실질적으로 없습니다. IPT의 실험 샘플이 제조되었으며 그 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다. 16.

높은 듀티 사이클 펄스 발생기는 인버터 D1.1-D1.3에 조립됩니다(이러한 펄스를 사용하면 IPT의 전력 소비가 크게 줄어듭니다). 여기가 없으면 저항 R1, R2 및 커패시터 C1이 있는 미세 회로의 핀 2, 3을 연결하는 와이어에 저항이 10...100 kOhm인 저항이 포함되어야 합니다.

요소 C2, SZ, VD2, VD3은 전압을 두 배로 늘리는 정류기를 형성합니다. 인버터 D1.4는 LED HL1과 함께 변압기 출력(권선 L3)에 펄스가 있는지에 대한 임계값 표시를 제공합니다.

이 IPT에서는 8x4x2mm 크기의 VT 브랜드(컴퓨터 메모리 셀에 사용)의 페라이트 링이 사용되었습니다. 권선 L2 및 L3에는 각각 직경 0.1mm의 PEL-2 와이어 20회가 있고, L1 및 L4 권선에는 직경 0.3mm의 PEL-2 와이어 20회가 있습니다.

이 샘플은 제어 회로에 40mA~1A 범위의 전류가 있음을 확실하게 나타냅니다. 제어 회로의 1A 전류에서 IPT의 전압 강하는 0.1V를 초과하지 않았습니다. 저항 R4를 사용하여 응답 임계값을 조정할 수 있으므로 이 IPT를 과부하로부터 장치를 보호하기 위한 회로 요소로 사용할 수 있습니다.

문학
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4. Stupel F. 계산 및 설계 전자기 릴레이. -M.: Gosenergoizdat, 1950._

라디오 4호 2005.


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LED 공급 전압을 계산하는 것은 모든 전기 조명 프로젝트에 필요한 단계이며 운 좋게도 쉽게 수행할 수 있습니다. LED의 전류와 전압을 알아야 하므로 이러한 측정은 LED의 전력을 계산하는 데 필요합니다. LED 전력은 전류와 전압을 곱하여 계산됩니다. 하지만 작업할 때는 매우 조심해야 합니다. 전기 회로, 소량을 측정하는 경우에도 마찬가지입니다. 이 기사에서는 다음을 보장하기 위해 전압을 찾는 방법에 대한 질문을 자세히 고려할 것입니다. 올바른 작업 LED 요소.

LED는 다양한 색상으로 제공됩니다. 두 가지 색상과 세 가지 색상이 있으며 깜박이고 색상이 변경됩니다. 사용자가 램프의 작동 순서를 프로그래밍할 수 있도록 LED 공급 전압에 직접적으로 의존하는 다양한 솔루션이 사용됩니다. LED를 밝히려면 최소 전압(임계값)이 필요하며 밝기는 전류에 비례합니다. LED 양단의 전압은 전류에 따라 약간 증가합니다. 내부 저항. 전류가 너무 높으면 다이오드가 가열되어 소손됩니다. 따라서 전류는 안전한 값으로 제한됩니다.

다이오드 어레이에는 훨씬 더 많은 것이 필요하므로 저항은 직렬로 배치됩니다. 높은 전압. U가 반전되면 전류가 흐르지 않지만 높은 U(예: 20V)의 경우 다이오드를 파괴하는 내부 스파크(파괴)가 발생합니다.

모든 다이오드와 마찬가지로 전류는 양극을 통해 흐르고 음극을 통해 빠져나갑니다. 원형 다이오드에서는 음극의 리드가 더 짧고 몸체에는 음극 측판이 있습니다.

등기구 유형에 따른 전압 의존성

상업용 및 실내 조명 애플리케이션을 위한 대체 전구를 제공하도록 설계된 고휘도 LED의 등장으로 전력 솔루션도 마찬가지로 확산되고 있습니다. 수십 개의 제조업체에서 수백 가지 모델을 사용하면 기계적 크기 및 기타 여러 조광 기능은 물론이고 LED 입력/출력 전압 및 출력 전류/전력 값의 모든 순열을 이해하기가 어려워집니다. 리모콘그리고 회로 보호.

시중에는 다양한 LED가 있습니다. 이들의 차이점은 LED 생산의 여러 요인에 의해 결정됩니다. 반도체 구성도 중요한 요소이지만, 제조 기술과 봉지(encapsulation)도 LED 성능을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 첫 번째 LED는 모델 C(직경 5mm) 및 F(직경 3mm) 형태의 원형이었습니다. 그런 다음 여러 LED(네트워크)를 결합한 직사각형 다이오드와 블록이 구현되었습니다.

반구형 모양은 광선의 모양을 결정하는 돋보기와 비슷합니다. 발광 소자의 색상은 확산과 대비를 향상시킵니다. LED의 가장 일반적인 명칭 및 형태:

  • A: CI 홀더의 빨간색 직경 3mm입니다.
  • B: 전면 패널에 사용되는 빨간색 5mm 직경.
  • C: 보라색 5mm.
  • D: 노란색과 녹색의 2색.
  • E: 직사각형.
  • F: 노란색 3mm.
  • G: 흰색 고휘도 5mm.
  • H: 빨간색 3mm.
  • K-양극(K-Anode): 플랜지의 평평한 표면으로 지정된 음극.
  • F: 4/100mm 양극 연결 와이어.
  • C: 반사 컵.
  • L: 곡선 모양으로 돋보기 역할을 합니다.

장치 사양

다양한 LED 매개변수와 공급 전압에 대한 요약은 판매자 사양에서 확인할 수 있습니다. 특정 애플리케이션에 맞게 LED를 선택할 때 차이점을 이해하는 것이 중요합니다. 다양한 LED 사양이 있으며 각 사양은 선택하는 특정 유형에 영향을 미칩니다. LED 사양의 기본은 색상, U, 전류입니다. LED는 단일 색상을 제공하는 경향이 있습니다.

LED에서 방출되는 색상은 최대 광 출력을 갖는 파장인 최대 파장(lpk)으로 정의됩니다. 일반적으로 공정 변화에 따라 최대 ±10 nm의 피크 파장 변화가 발생합니다. LED 사양에서 색상을 선택할 때 인간의 눈은 스펙트럼의 노란색/주황색 영역(560~600nm) 주변의 음영이나 색상 변화에 가장 민감하다는 점을 기억할 가치가 있습니다. 이는 전기적 매개변수와 직접적으로 관련된 LED 색상이나 위치 선택에 영향을 미칠 수 있습니다.

작동 시 LED에는 사용된 재료에 따라 사전 설정된 U 드롭이 있습니다. 램프에 있는 LED의 공급 전압도 전류 레벨에 따라 달라집니다. LED는 전류 구동 장치이며 조명 수준은 전류의 함수이므로 빛 출력이 증가합니다. 최대 전류가 허용 한계를 초과하지 않도록 장치가 작동하는지 확인해야 합니다. 이로 인해 칩 자체 내에서 과도한 열 방출이 발생하여 광속이 감소하고 서비스 수명이 단축될 수 있습니다. 대부분의 LED에는 외부 전류 제한 저항이 필요합니다.

일부 LED에는 직렬 저항기가 포함될 수 있으므로 이는 LED가 공급해야 하는 전압을 나타냅니다. LED는 큰 역방향 U를 허용하지 않습니다. 일반적으로 매우 작은 명시된 최대값을 초과해서는 안 됩니다. LED에서 역U가 발생할 가능성이 있는 경우 손상을 방지하기 위해 회로에 보호 기능을 구축하는 것이 좋습니다. 이는 일반적으로 모든 LED에 대해 적절한 보호를 제공하는 간단한 다이오드 회로일 수 있습니다. 이것을 이해하기 위해 전문가가 될 필요는 없습니다.

조명 LED는 전류로 구동되며 광속은 LED를 통과하는 전류에 비례합니다. 전류는 램프에 있는 LED의 공급 전압과 관련됩니다. 직렬로 연결된 여러 개의 다이오드에는 동일한 전류가 흐르게 됩니다. 병렬로 연결하면 각 LED는 동일한 U를 수신하지만 I-V 특성에 대한 분산 효과로 인해 서로 다른 전류가 흐릅니다. 결과적으로, 각 다이오드는 서로 다른 광속을 방출합니다.

따라서 요소를 선택할 때 LED의 공급 전압을 알아야 합니다. 각각 작동하려면 단자에 약 3V가 필요합니다. 예를 들어, 5-다이오드 시리즈의 경우 터미널에 약 15V가 필요합니다. 충분한 U에서 조정된 전류를 공급하기 위해 LEC는 드라이버라고 하는 전자 모듈을 사용합니다.

두 가지 솔루션이 있습니다.

  1. 외부 드라이버는 안전한 초저전압 전원 공급 장치와 함께 등기구 외부에 설치됩니다.
  2. 내부, 랜턴에 내장, 즉 하위 유닛 전자 모듈전류를 조절합니다.

이 드라이버는 230V(클래스 I 또는 클래스 II) 또는 24V와 같은 Safety Extra Low U(클래스 III)에서 전원을 공급받을 수 있습니다. LEC는 5가지 주요 이점을 제공하는 두 번째 전원 공급 장치 솔루션을 권장합니다.

LED 전압 선택의 장점

램프의 LED 공급 전압을 올바르게 계산하면 다음과 같은 5가지 주요 이점이 있습니다.

  1. LED 수에 관계없이 안전한 초저U가 가능합니다. 동일한 소스에서 동일한 수준의 전류가 각 LED로 흐르도록 하려면 LED를 직렬로 설치해야 합니다. 결과적으로 LED 수가 많을수록 LED 단자의 전압이 높아집니다. 외부 드라이버가 있는 장치라면 초민감 안전 전압이 훨씬 높아야 합니다.
  2. 조명 내부에 드라이버를 통합하면 조명 수에 관계없이 완전한 SELV(안전 초저전압) 시스템 설치가 가능합니다.
  3. 병렬로 연결된 LED 램프의 표준 배선으로 보다 안정적인 설치가 가능합니다. 드라이버는 특히 온도 상승에 대한 추가 보호 기능을 제공하여 LED 공급 전압을 유지하면서 더 긴 서비스 수명을 보장합니다. 다른 유형그리고 현재. 더욱 안전한 시운전.
  4. LED 전원을 드라이버에 통합하면 현장에서의 잘못된 취급을 방지하고 핫 플러깅을 견딜 수 있는 능력이 향상됩니다. 사용자가 이미 켜져 있는 외부 드라이버에만 LED 조명을 연결하는 경우 연결 시 LED에 과전압이 발생하여 LED가 파손될 수 있습니다.
  5. 유지관리가 쉽습니다. 어느 기술적 문제에서 더 쉽게 볼 수 있다 LED 램프전압원으로.

저항 전체의 U 강하가 중요한 경우 필요한 전력을 소모할 수 있는 올바른 저항기를 선택해야 합니다. 20mA의 전류 소비는 낮아 보일 수 있지만 계산된 전력은 그렇지 않음을 나타냅니다. 예를 들어, 30V의 전압 강하의 경우 저항은 1400Ω을 소비해야 합니다. 전력 손실 계산 P = (Ures x Ures) / R,

  • P는 LED의 전류 W를 제한하는 저항에 의해 소비되는 전력 값입니다.
  • U는 저항기 양단의 전압(볼트 단위)입니다.
  • R - 저항 값, 옴.

P = (28 x 28) / 1400 = 0.56W.

1W LED 공급 전압은 오랫동안 과열을 견딜 수 없으며 2W LED도 너무 빨리 고장납니다. 이 경우 열 방출을 고르게 분산시키기 위해 2700ohm/0.5W 저항기 2개를 병렬로 연결(또는 690ohm/0.5W 저항기 2개를 연속으로 연결)해야 합니다.

열 제어

시스템에 대한 최적의 전력량을 찾으면 LED가 장치에 매우 해로울 수 있는 열을 생성하므로 안정적인 LED 작동을 보장하는 데 필요한 열 제어에 대해 자세히 알아보는 데 도움이 됩니다. 열이 너무 많으면 LED의 빛 생산량이 줄어들고 작동 시간도 단축됩니다. 정격 전력이 1와트인 LED의 경우 LED 1와트당 3평방인치를 측정하는 방열판을 찾는 것이 좋습니다.

요즘 LED 산업은 매우 빠른 속도로 성장하고 있으며 LED의 차이점을 아는 것이 중요합니다. 제품은 매우 저렴한 것부터 비싼 것까지 다양하기 때문에 이는 일반적인 질문입니다. 값싼 LED를 구입할 때는 잘 작동할 수 있으므로 주의해야 합니다. 그러나 일반적으로 매개변수가 좋지 않아 오래 지속되지 않고 빨리 소진됩니다. LED를 제조할 때 제조업체는 데이터 시트에 평균값으로 특성을 표시합니다. 이러한 이유로 구매자는 광속, 색상 및 순방향 전압 측면에서 LED의 정확한 특성을 항상 알지 못합니다.

순방향 전압 결정

LED 공급 전압을 찾기 전에 적절한 멀티미터 설정(전류 및 U)을 설정하십시오. 테스트하기 전에 LED가 소진되는 것을 방지하기 위해 저항을 가장 높은 값으로 설정하십시오. 이는 간단하게 수행할 수 있습니다. 멀티미터의 리드를 고정하고 전류가 20mA에 도달할 때까지 저항을 조정한 다음 전압과 전류를 기록합니다. LED의 순방향 전압을 측정하려면 다음이 필요합니다.

  1. 테스트용 LED입니다.
  2. LED 표시기보다 높은 매개변수를 가진 U LED 소스 직류 전압.
  3. 멀티미터.
  4. 고정 장치의 LED 공급 전압을 결정하기 위해 테스트 리드에 LED를 고정하는 악어 클램프입니다.
  5. 전선.
  6. 가변 저항기 500 또는 1000Ω.

1차 청색 LED 전류는 19.5mA에서 3.356V였습니다. 3.6V를 사용하는 경우 사용할 저항 값은 R = (3.6V-3.356V)/0.0195A) = 12.5Ω으로 계산됩니다. LED 측정용 고성능동일한 절차를 따르고 멀티미터의 값을 빠르게 유지하여 전류를 설정합니다.

순방향 전류가 >350mA인 고전력 SMD LED의 공급 전압을 측정하는 것은 약간 까다로울 수 있습니다. LED가 빠르게 가열되면 U가 급격하게 떨어지기 때문입니다. 이는 주어진 U에 대해 전류가 더 높아진다는 것을 의미합니다. 사용자가 실패하면 다시 측정하기 전에 LED를 실온으로 식혀야 합니다. 500Ω 또는 1kΩ을 사용할 수 있습니다. 대략적이고 미세한 조정을 제공하거나 더 높은 범위와 더 낮은 범위의 가변 저항기를 직렬로 연결합니다.

전압의 대체 정의

LED 전력 소비를 계산하는 첫 번째 단계는 LED 전압을 결정하는 것입니다. 멀티미터가 없으면 제조업체의 데이터를 연구하고 LED 블록의 데이터 시트 U를 찾을 수 있습니다. 또는 LED 색상을 기준으로 U를 추정할 수 있습니다(예: 3.5V의 백색 LED 공급 전압).

LED 전압을 측정한 후 전류가 결정됩니다. 멀티미터를 사용하여 직접 측정할 수 있습니다. 데이터 제조업체현재의 대략적인 추정치를 제공합니다. 그러면 LED의 전력 소비를 매우 빠르고 쉽게 계산할 수 있습니다. LED의 전력 소비를 계산하려면 LED의 U(볼트 단위)에 LED 전류(암페어 단위)를 곱하면 됩니다.

와트로 측정된 결과는 LED가 사용하는 전력입니다. 예를 들어 LED의 U가 3.6이고 전류가 20밀리암페어인 경우 72밀리와트의 전력을 사용합니다. 프로젝트의 규모와 범위에 따라 전압 및 전류 판독값은 기본 전류 또는 와트보다 작거나 큰 단위로 측정될 수 있습니다. 단위 변환이 필요할 수 있습니다. 이러한 계산을 수행할 때 1000밀리와트는 1와트이고 1000밀리암페어는 1암페어와 같다는 점을 기억하십시오.

LED를 테스트하고 작동 여부와 선택할 색상을 알아보려면 멀티미터를 사용하십시오. 다이오드 기호로 표시되는 다이오드 테스트 기능이 있어야 합니다. 그런 다음 테스트를 위해 멀티미터 테스트 코드를 LED 다리에 연결합니다.

  1. 검정색 코드를 음극(-)에, 빨간색 코드를 양극(+)에 연결하세요. 사용자가 잘못하면 LED가 켜지지 않습니다.
  2. 센서에 작은 전류를 공급하고 LED가 약간 빛나는 것을 볼 수 있으면 작동하는 것입니다.
  3. 멀티미터를 확인할 때 LED 색상을 고려해야 합니다. 예를 들어 노란색(황색) LED 테스트 - LED 임계 전압은 1636mV 또는 1.636V입니다. 테스트한 경우 백색 LED또는 파란색 LED, 임계 전압이 2.5V 또는 3V보다 높습니다.

다이오드를 테스트하려면 디스플레이가 한 방향으로 400~800mV여야 하며 반대 방향으로는 안 됩니다. 일반 LED에는 아래 표에 설명된 임계값이 있지만 동일한 색상의 경우 상당한 차이가 있을 수 있습니다. 최대 전류는 50mA이지만 20mA를 초과하지 않는 것이 좋습니다. 1-2mA에서 다이오드는 이미 잘 빛납니다. LED 임계값 U

배터리가 완전히 충전되면 3.8V에서 전류는 0.7mA에 불과합니다. 안에 지난 몇 년 LED는 상당한 발전을 이루었습니다. 직경이 3mm와 5mm인 수백 가지 모델이 있습니다. 직경 10mm 또는 특수한 경우의 더 강력한 다이오드와 장착용 다이오드가 있습니다. 인쇄 회로 기판길이는 최대 1mm입니다.

LED는 일반적으로 몇 볼트의 DC에서 작동하는 정전류 장치로 간주됩니다. LED 수가 적은 저전력 응용 분야에서는 DC 배터리에서 전원이 공급되는 휴대폰과 같이 완벽하게 허용되는 접근 방식이지만 건물 주위로 100m 확장되는 선형 스트립 조명 시스템과 같은 다른 응용 분야에서는 사용할 수 없습니다. 이 디자인으로 기능하십시오.

DC 드라이브는 장거리 손실로 인해 처음부터 더 높은 U 드라이브를 사용해야 하고 전력을 낭비하는 추가 조정기를 사용해야 합니다. AC를 사용하면 변압기를 사용하여 전력선에 사용되는 킬로볼트에서 U를 240V 또는 120V AC로 낮추는 것이 더 쉬워지는데, 이는 DC의 경우 훨씬 더 문제가 됩니다. 주전원 전압(예: 120V AC)을 실행하려면 전원 공급 장치와 장치 자체 사이에 일정한 U(예: 12V DC)를 제공하는 전자 장치가 필요합니다. 여러 개의 LED를 제어하는 ​​능력이 중요합니다.

Lynk Labs는 LED에 교류 전압으로 전력을 공급할 수 있는 기술을 개발했습니다. 새로운 접근 방식은 AC 전원에서 직접 작동할 수 있는 AC LED를 개발하는 것입니다. 많은 독립형 LED 고정 장치에는 필요한 상수 U를 제공하기 위해 벽 소켓과 고정 장치 사이에 변압기가 있습니다.

많은 회사에서 표준 소켓에 직접 나사로 고정하는 LED 전구를 개발했지만, LED 전구로 전환하기 전에 AC를 DC로 변환하는 소형 회로도 항상 포함하고 있습니다.

표준 빨간색 또는 주황색 LED의 임계값 U는 1.6~2.1V이고 노란색 또는 녹색 LED의 경우 전압은 2.0~2.4V이고 파란색, 분홍색 또는 흰색 LED의 경우 전압은 약 3.0~3.6V입니다. 표 아래에는 몇 가지 일반적인 전압이 나와 있습니다. 괄호 안의 값은 E24 시리즈에서 가장 가까운 정규화된 값에 해당합니다.

LED의 공급 전압 사양은 아래 표에 나와 있습니다.

명칭:

  • STD - 표준 LED;
  • HL - 고휘도 LED 표시기;
  • FC - 낮은 소비.

이 데이터는 사용자가 조명 프로젝트에 필요한 장치 매개변수를 독립적으로 결정하는 데 충분합니다.

전원 공급 장치의 출력 전류를 초과한다는 것은 부하 장치의 전력 소비가 증가했음을 나타냅니다. 때때로 부하의 전류 소비(연결 또는 부하 장치 자체의 오작동으로 인해)가 단락 전류(SC) 값까지 증가할 수 있으며, 이는 필연적으로 사고로 이어질 수 있습니다(전원이 연결되지 않은 경우). 과부하 보호 장치 장착).

보호 장치 없이 전원을 사용하는 경우 과부하의 결과는 더 심각하고 복구 불가능할 수 있습니다(오늘날 라디오 아마추어가 자주 하는 것처럼 간단한 소스를 만들고 저렴한 어댑터를 구입함). 에너지 소비가 증가하고 네트워크 변압기가 실패하여 화재가 발생할 수 있습니다. 개별 요소그리고 불쾌한 냄새.

전원 공급 장치가 "비표준" 모드로 들어가는 것을 제때에 확인하려면 다음을 설치하십시오. 단순 지표초과 적재. 단순함 - 일반적으로 저렴하고 접근 가능한 몇 가지 요소만 포함하기 때문에 이러한 표시기는 거의 모든 가정용 또는 산업용 전원에 보편적으로 설치할 수 있습니다.

전류 과부하 표시기의 간단한 회로

가장 간단한 전자 표시기 회로 전류 과부하그림 1에 나와 있습니다.

쌀. 1. 전류 과부하 표시등의 전기 회로.

해당 요소의 작동은 저저항 제한 저항(다이어그램의 R3)이 전원 출력 회로의 부하와 직렬로 연결된다는 사실을 기반으로 합니다.

이 장치는 다양한 출력 전압(5-20V의 출력 전압 조건에서 테스트)을 갖는 전원 공급 장치 및 안정기에 보편적으로 사용할 수 있습니다. 그러나 그림 1의 다이어그램에 표시된 요소의 값과 정격은 출력 전압이 12V인 전원에 대해 선택됩니다.

따라서 제안된 표시 장치가 효과적으로 작동하는 출력단에서 이 설계의 전원 범위를 확장하려면 R1~R3, VD1, VD2 요소의 매개변수를 변경해야 합니다.

과부하가 없는 동안 전원과 부하 노드는 R3를 통해 흐르는 정상 모드로 작동합니다. 허용 전류저항기 양단의 전압 강하는 작습니다(1V 미만). 이 경우에도 다이오드 VD1, VD2의 전압 강하가 작지만 LED HL1은 거의 빛나지 않습니다.

부하 장치의 전류 소비가 증가하거나 단락지점 A와 B 사이에서 회로의 전류가 증가하고 저항 R3의 전압 강하가 최대 값(전원 공급 장치의 출력 전압)에 도달할 수 있으며 그 결과 HL1 LED가 최대 강도로 켜집니다(깜박임) .

시각적 효과를 위해 회로는 깜박이는 LED L36B를 사용합니다. 지정된 LED 대신 L56B, L456B(밝기 증가), L816BRC-B, L769BGR, TLBR5410 또는 이와 유사한 전기적 특성을 가진 장치를 사용할 수 있습니다.

저항기 R3(단락 전류에서)에 의해 소비되는 전력은 5W 이상이므로 이 저항기는 직경 0.8mm의 PEL-1(PEL-2) 유형 구리선과 독립적으로 만들어집니다.

불필요한 변압기에서 가져옵니다. 이 와이어를 8바퀴 감아 문구용 연필로 만든 프레임에 감고 끝 부분을 주석 도금한 다음 프레임을 제거합니다. 권선 저항 R3이 준비되었습니다.

모든 고정 저항은 MLT-0.25 유형 또는 이와 유사합니다. 다이오드 VD1, VD2 대신 문자 인덱스로 KD503, KD509, KD521을 설치할 수 있습니다. 이 다이오드는 과부하 모드(과잉 전압 소멸)에서 LED를 보호합니다.

가청 경보 기능이 있는 과부하 표시기

안타깝게도 실제로는 전원의 표시 LED 상태를 지속적으로 시각적으로 모니터링하는 것이 불가능하므로 전자 사운드 장치로 회로를 보완하는 것이 합리적입니다. 이러한 다이어그램은 그림 2에 나와 있습니다.

다이어그램에서 볼 수 있듯이 동일한 원리로 작동하지만 이전 장치와 달리 이 장치는 더 민감하며 작동 특성은 0.3V 이상의 전위가 있을 때 트랜지스터 VT1의 개방에 따라 결정됩니다. 베이스에 전류 증폭기가 트랜지스터 VT1에 구현됩니다.

트랜지스터는 게르마늄으로 선택됩니다. 오래된 라디오 아마추어 재고에서. 전기적 특성이 유사한 장치(문자 인덱스가 있는 MP16, MP39-MP42)로 교체할 수 있습니다. 최후의 수단으로 문자 인덱스가 있는 실리콘 트랜지스터 KT361 또는 KTZ107을 설치할 수 있지만 표시를 켜는 임계값은 달라집니다.

쌀. 2. 소리 및 빛 과전류 표시기 어셈블리의 전기 다이어그램.

트랜지스터 VT1의 스위칭 임계값은 저항 R1 및 R2의 저항에 따라 달라지며, 이 회로에서는 전원 전압이 12.5V인 경우 부하 전류가 400mA를 초과하면 표시가 켜집니다.

트랜지스터의 컬렉터 회로에는 깜박이는 LED와 AF 생성기 NA1이 내장된 캡슐이 포함되어 있습니다. 저항 R1의 전압 강하가 0.5...0.6V에 도달하면 트랜지스터 VT1이 열리고 공급 전압이 LED HL1 및 캡슐 HA1에 공급됩니다.

LED캡슐은 전류를 제한하는 능동소자이므로 LED 동작모드는 정상입니다. 깜박이는 LED를 사용하면 캡슐에서 간헐적으로 소리가 나며 LED 깜박임 사이에 일시 중지되는 동안 소리가 들립니다.

이 회로에서는 HA1 캡슐 대신 중단 기능이 내장된 발진기가 있는 KRI-4332-12 장치를 켜면 훨씬 더 흥미로운 사운드 효과를 얻을 수 있습니다. 따라서 과부하 시 소리는 사이렌과 비슷합니다(이는 LED 플래시 인터럽트와 HA1 캡슐의 내부 인터럽트를 결합하여 촉진됩니다).

이러한 소리는 꽤 크며(평균 소음 수준으로 옆방에서 들릴 수 있음) 확실히 사람들의 관심을 끌 것입니다.

끊어진 퓨즈 표시기

과부하 표시기의 또 다른 다이어그램은 그림 3에 나와 있습니다. 퓨즈 (또는 기타 자체 재설정) 퓨즈가 설치된 구조에서는 작동을 시각적으로 모니터링해야하는 경우가 많습니다.

여기에는 공통 음극과 그에 따른 3개의 단자가 있는 2색 LED가 사용됩니다. 실제로 하나의 공통 단자를 사용하여 이러한 다이오드를 테스트한 사람들은 예상과 다소 다르게 작동한다는 것을 알고 있습니다.

해당 단자 R 또는 G에 전압이 (필요한 극성으로)인가되면 공통 하우징의 LED에 각각 녹색과 빨간색이 나타나는 것처럼 생각하는 패턴입니다. 그러나 이것이 전부는 아닙니다. 진실.

쌀. 3. 퓨즈가 끊어진 표시등.

퓨즈 FU1은 양호하지만 LED HL1의 양쪽 양극에 전압이 인가됩니다. 글로우 임계값은 저항 R1의 저항에 의해 조정됩니다. 퓨즈가 부하 전원 회로를 차단하면 녹색 LED가 꺼지고 빨간색 LED는 계속 켜져 있습니다(공급 전압이 완전히 손실되지 않은 경우).

LED에 허용되는 역전압은 작고 제한적이므로 이 설계에서는 전기적 특성이 다른 VD1-VD4 다이오드가 회로에 도입됩니다. 녹색 LED에는 다이오드 1개만, 빨간색 LED에는 3개의 다이오드가 직렬로 연결되어 있다는 사실은 실제로 관찰되는 ALC331A LED의 특징으로 설명됩니다.

실험 중에 빨간색 LED를 켜기 위한 임계 전압이 녹색 LED보다 낮은 것으로 나타났습니다. 이 차이(실제로만 눈에 띌 수 있음)의 균형을 맞추기 위해 다이오드 수는 동일하지 않습니다.

퓨즈가 끊어지면 녹색 LED(G)에 역극성으로 전압이 인가됩니다. ALC331A LED 대신 KIPD18V-M, L239EGW와 같은 다른 유사한 장치를 사용할 수 있습니다.

문학: Andrey Kashkarov - 전자 수제 제품.

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