0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Простые мигалки со светодиодами на основе мультивибратора (КТ315)

Простые мигалки со светодиодами на основе мультивибратора (КТ315)

Простые схемы мигающих устройств (мигалок) для светодиодов или лампочек, построенные на основе симметричного мультивибратора. Используются широкодоступные детали, схемы предельно доступны к повторению начинающим радиолюбителям и аматорам в радиоэлектронике.

Подобные схемы мигающих устройств отлично подойдут для оснащения какой-либо игрушки, например для игрушечного автомобиля — прикрепив красный и синий светодиоды сверху и поместив их в небольшой колпачок из органического стекла или прозрачного пластика, таким образом мы превратим простую и скучную машинку в интерактивную игрушку — иммитатора полицейской машины.

Как еще можно использовать мигалку на основе мультивибратора и светодиодов? — все упирается в вашу фантазию, можете сделать какой-то сигнализатор, или же присоединить данную схему к какому-то другому устройству, не ленитесь думать и творить!

НАСТРОЙКА ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ. Потенциометр настройки опорного напряжения настраивается “методом тыка” пока не заработает (у меня стоит в середине). Подстройка нужна при смене источника аудио или изменении его потенциальной громкости.

  • Если во время работы в режиме VU метра (первые два режима) шкала всё время горит – слишком низкое опорное напряжение, Ардуино получает слишком высокий сигнал
  • Если не горит – опорное слишком высокое, системе не удаётся распознать изменение громкости с достаточной для работы точностью

МОЖНО СОБРАТЬ СХЕМУ БЕЗ ПОТЕНЦИОМЕТРА! Для этого параметру POTENT (в скетче в блоке настроек в настройках сигнала) присваиваем 0. Будет задействован внутренний опорный источник опорного напряжения 1.1 Вольт. Но он будет работать не с любой громкостью! Для корректной работы системы нужно будет подобрать громкость входящего аудио сигнала так, чтобы всё было красиво, используя предыдущие два пункта по настройке.

НАСТРОЙКА НИЖНЕГО ПОРОГА ШУМОВ является очень важной, в идеале выполняется 1 раз для любого нового источника звука или смены громкости старого. Есть 3 варианта настройки:

  • Ручная: выключаем AUTO_LOW_PASS и EEPROM_LOW_PASS (ставим около них 0), настраиваем значения LOW_PASS и SPEKTR_LOW_PASS вручную, методом тыка
  • Автонастройка при каждом запуске: включаем AUTO_LOW_PASS, выключаем EEPROM_LOW_PASS . При подаче питания музыка должна стоять на паузе! Калибровка происходит буквально за 1 секунду.
  • По кнопке: при удерживании кнопки 1 секунду настраивается нижний порог шума (музыку на паузу!)
  • Из памяти ( ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ): выключаем AUTO_LOW_PASS и включаем EEPROM_LOW_PASS
  • Включаем систему, источник звука подключен проводом
  • Ставим музыку на паузу
  • Удерживаем кнопку 1 секунду (либо кликаем кнопку 0 (ноль) на ИК пульте
  • Загорится светодиод на плате Arduino, погаснет через

Значения шумов будут записаны в память и будут САМИ загружаться при последующем запуске!

Всем привет. Может кому надо, выкладываю сборник различных LED цветомузык. Все схемы лично проверены так что можете смело приступать к самостоятельному изготовлению этих девайсов. Все ЦМУ с батареечным низковольтным питанием, сейчас многие из молодёжи ходят по улице с активными колонками, от флешки музыку слушают, для разнообразия можно и такую мигалку к ним приделать.

Конструкции со светодиодами

Светильник с акустическим включением

Ток через светодиоды задается резистором R6 и рассчитывается по формуле I=0.3/R6 (в данном случае — 200 мА). Нарастание яркости регулируется подбором конденсатора С4 (в данном случае — 15 с), а продолжительность до выключения устанавливается конденсатором С3 (

100 с для приведенного в схеме номинала).

Источник: И.Нечаев Светодиодный светильник с акустическим включением и таймером. — Радио, 2020, №08, с. 60-62

«Мигалки» на светодиодах

..на одноцветных светодиодах

Схема на показанная рис.1 генерирует вспышки светодиода, частоту которых можно менять подбором R1 и С1.

«Мигалка» собранная по схеме рис.2 меняет яркость свечения, частота устанавливается R1.

На рисунке 3 устройство собрано по схеме симметричного мультивибратора, светодиоды вспыхивают поочерёдно, продолжительность вспышек изменяется подбором С1 и С2.

Также работает устройство, собранное по схеме рис.4, частота здесь задаётся резисторами R1 и R2 и конденсатором С1.

На рисунке 5 изображена схема модуля, которых может быть несколько, и из которых можно собрать сувенир, например, как показано на рисунке 6. В итоге получается эффект бегущего огня. Вместо КР1006ВИ1 можно использовать зарубежные аналоги, например, NE555.

На рис.7 изображён автомат для создания эффекта «бегущей стрелки». На инверторах и RC цепях реализована задержка, обеспечивающая последовательное визуально видимое включение светодиодов.

Еще одна схема (рис.8) построена на генераторе, собранном на К155ЛА3, и может быть использована в игрушках для имитации проблёскивания маячков, например, детского спецавтомобиля.

Еще один вариант мигалки предложен в [2], он отличается тем, что работает от источника тока напряжением всего 1,5 В.

Трансформатор Т1 наматывают на магнитопроводе диаметром 6-10 мм, высотой 2-4 мм и проницаемостью 400-2000. Обмотки (по 20 витков) мотают вдвое проводом ПЭВ-2 0,2..0,4 мм.

Частота вспышек зависит от типа светодиода, емкости С1 (10…1000 мкФ), сопротивления R1 (2..22 кОм).

  1. А.Щегренец Светодиодные «Маячки». — Радио, 2000 ,№12, с.52
  2. Д. Мамичев Светодиодная мигалка с питанием от 1,5 В. — Радио, 2017, №6, с.50

..на двухцветных светодиодах

Генератор (рис. 5)может служить индикатором перегрузки, сигнализатором режимов работы. Его нетрудно встроить в соответствующее электронное устройство. В нем, кроме двухцветного светодиода HL1, использована микросхема структуры ТТЛ (ТТЛШ).

Основа конструкции — генератор импульсов, собранный на логических элементах DD1.1, DD1.2. С генератором соединены каскады на элементах DD1.3, DD1.4. К их выходам подключен (через токоограничивающие резисторы R2 и R3) двухцветный светодиод. При подаче на управляющий вход (вывод 1 элемента DD1.1)
низкого логического уровня генератор работать не будет и на выходе элемента DD1.3 установится высокий уровень, а на выходе DD1.4 — низкий. Засветится правый по схеме кристалл светодиода HL1. Цвет свечения может быть красным или зелёным, в зависимости от того, как подключить светодиод (при указанном на схеме варианте включения выводов цвет будет красный).

Если такой генератор использовать как индикатор аварийной ситуации, то правый кристалл должен быть зеленым, и его свечение укажет на нормальную работу контролируемого узла.

В случае поступления на управляющий вход (например, когда появится неисправность) высокого логического уровня генератор начнет работать. Импульсы поступят на логические элементы DD1.3, DD1.4, их состояние станет поочередно меняться, и светодиод будет изменять цвет своего свечения с частотой следования импульсов генератора.

Вместо указанной на схеме допустимо применить аналогичные микросхемы серий К155, 530, К531, КР531, 533, К555, 1553, КР1533, а также другие микросхемы структуры ТТЛ или ТТЛШ (кроме элементов с открытым коллектором). Подстроечный резистор — СПЗ, постоянные — МЛТ, С2-33, конденсатор — К50-6, К50-16.

Налаживание устройства сводится к установке резистором R1 режима устойчивой генерации при минимальной частоте. Нужную частоту следования импульсов можно установить подбором конденсатора. Чтобы изменения цвета свечения были заметны, эта частота должна быть не более нескольких герц. Яркость свечения светодиодов можно немного увеличить подбором резисторов R2, R3 меньшего сопротивления.

В этом устройстве использованы двухцветные светодиоды с раздельными выводами от кристаллов. Если применить светодиоды со встречнопараллельным включением (с двумя выводами) КИПД41А—КИПД41М или любой из серии КИПД45, схему надо изменить в соответствии с рис. 2.

Для того, чтобы светодиод не менял цвета своего свечения, а кратковременно вспыхивал поочередно разным цветом, схему надо изменить в соответствии с рис. 3. В этом варианте при появлении высокого уровня на выходах элементов DD1.3, DD1.4 будет заряжаться конденсатор С2 и кратковременно вспыхнет левый по схеме кристалл светодиода. Когда же появится низкий логический уровень, конденсатор начнет разряжаться, вспыхнет правый кристалл. Подбором конденсатора С2 добиваются нужной длительности вспышек.

Схема генератора световых импульсов на микросхеме структуры КМОП приведена на рис. 4. Поскольку эта микросхема обладает невысокой нагрузочной способностью, для согласования генератора, выполненного на элементах DD1.1.DD1.2, и буферного элемента DD1.3 со светодиодом HL1 в устройство введены транзисторы VT1, VT2. Здесь управление генератором также осуществляется подачей на вывод 1 элемента DD1.1 логических уровней. При низком уровне генератор не работает, светится правый по схеме кристалл светодиода. Когда же поступает высокий уровень, генератор включается, цвет свечения светодиода изменяется с частотой следования импульсов генератора.

Частоту генератора грубо устанавливают подбором конденсатора С1, а плавно — резистором R1. Яркость свечения устанавливают подбором резисторов R2, R3.

В этом генераторе хорошо работают элементы большинства микросхем структуры КМОП (кроме элементов с открытым стоком). Транзисторы — любые из серии КТ315,

КТ3102, конденсатор С1 — К10-17, К73, МБМ, С2 — К50-6, К50-35, К52, резисторы — такие же, что и в предыдущем генераторе.

Читать еще:  Чипсы из сыра в духовке

Для светодиодов со встречно-параллельным включением излучающих кристаллов схему надо изменить в соответствии с рис. 5. Подбором конденсатора СЗ можно установить различный режим работы светодиода: при увеличении его ёмкости цвет свечения будет меняться скачком; если же ее уменьшить, появятся короткие вспышки с поочередным изменением цвета свечения. Более плавно режим устанавливают подбором резистора R2.

Транзисторы — любые из указанных на схеме серий. Остальные детали — таких же типов, что и в предыдущих конструкциях.

..на мигающем светодиоде

В различных радиолюбительских и промышленных разработках широко используют генераторы звуковой частоты, выполненные на цифровых КМОП микросхемах и пьезоизлучателях. Простейший генератор — мультивибратор — можно выполнить всего на двух инверторах или, даже, одном триггере Шмитта. Однако громкость звучания его во многих случаях недостаточна, особенно в конструкциях с автономным питанием.

Однако в ряде случаев, из-за особенностей психологического восприятия, требуется прерывистый звуковой сигнал (будильники, охранные устройства и т. п.). Для этих целей устанавливают еще один генератор, настроенный, как правило, на частоту не более 2 Гц — он управляет уже имеющимся генератором. Однако гораздо проще прерывающий генератор заменить мигающим светодиодом. И тогда устройство упростится (рис. 1).
На элементах DD1.1 и DD1.2 выполнен звуковой генератор, настроенный на частоту 1000…2000 Гц. Буферные элементы DD1.3, DD1.4 способствуют повышению громкости звучания пьезоизлучателя BQ1. Максимальной громкости добиваются подбором резистора R3. Мигающий светодиод HL1 периодически включает генератор и одновременно служит световым индикатором поступления на вход устройства управляющего сигнала (например, от датчика охранной сигнализации). Подбором резистора R2 устанавливают надежное включение генератора и приемлемую яркость светодиода. Если сигнала нет, светодиод погашен, генератор не работает.

Интересен вариант звукового и светового сигнализаторов с тремя четко различимыми режимами. Для этого нужно подключить к основному устройству еще два транзисторных каскада (рис. 2). В этом варианте на месте HL2 желательно установить одноцветный светодиод с частотой переключения 0,7 Гц, на месте HL3 — двухцветный красно-зеленый с частотой переключения 1,5 Гц, на месте HL1 — обычный светодиод постоянного свечения. Тогда удастся получить интересный эффект: при поступлении сигнала на вход 2 пьезоизлучатель будет издавать редкие звуки, на вход 3 — более частые, на вход 1 — пьезоизлучатель зазвучит беспрерывно. Иначе говоря, тревожные сигналы звучат по нарастающей в зависимости от “ценности” охраняемого объекта. Остается лишь грамотно расположить датчики на объектах и защитить их от одновременного срабатывания.

Источник: О. Долгов Шесть конструкций со светодиодами. — Радио, 1997, №8, с.34; И.Нечаев генераторы световых импульсов. — Радио, 2000, №4, с.56-57; А.Мартемьянов, — Радио, 2000, №5, с.67.

Неисправности светодиодов. Механизмы возникновения и методы анализа

Светодиоды открывают путь к новым приложениям и рынкам в самых различных областях с широким спектром требований. Помимо других полезных характеристик твердотельные излучатели в основном отличаются высокой надежностью, а продолжительность срока их полезной эксплуатации может превышать 50 тысяч часов. Низкое качество изготовления и неблагоприятные условия эксплуатации могут привести к значительному снижению надежности. Чтобы избежать сбоев или для достижения быстрого решения существующих проблем, требуется хорошее знание механизмов разрушения светодиодов и подходящих методов анализа этих процессов. В настоящей статье приводится обзор современных методов анализа неисправностей светодиодов.

Светодиоды — основная функция и технологии

LED-чип, который выступает в качестве центрального элемента светодиода, представляет собой полупроводник, генерирующий свет при пропускании электрического тока через p-n переход в прямом направлении с последующей рекомбинацией электронов и дырок с излучением фотонов в следствие перехода электронов с одного энергетического уровня на другой. Активная зона представляет собой сложную структуру, состоящую из эпитаксиальных слоев. Для разных цветов используются разные комбинации материалов: InAlGaP — красный, InGaN — синий, GaAlAs — инфракрасный, AlGaN — ультрафиолетовый. Коэффициент эффективности генерации света по существу определяется материалом и качеством эпитаксиальных слоев.

Основными параметрами работы являются электрический ток и температура Tj внутри активного слоя, влияющие как на эффективность, так и на цвет. Эти параметры также в значительной степени определяют срок службы светодиода.

На рынке доступны светодиоды, созданные с помощью различных технологий. Основными и важными критериями являются надежная токовая цепь через провода в контуре PCB -> пайка -> клеевое соединение, достаточное охлаждение чипа посредством хорошего теплового контакта с корпусом или радиатором, а также эффективная передача света от светодиодного чипа на оптические элементы и области отражения.

В большинстве случаев светодиоды инкапсулируются при помощи прозрачного материала, такого как силикон или эпоксидная смола. Для получения белых светодиодов в конструкцию добавляют люминофор, слоем которого покрывают синий светодиод. Люминофор в результате фотолюминесценции преобразует часть света от синего светодиода в свет, который находится в относительно широкой спектральной полосе с максимумом в области желтого.

Рисунок 1: Схема корпуса светодиода на печатной плате с указанием основных компонентов.

Светодиод – механизмы возникновения неисправностей

Дефекты, возникающие в светодиоде, могут быть связаны с различными его элементами, основным из которых являются чип (центральный элемент), а также внутренняя и внешняя части корпуса. Из-за очень больших различий в технологии сборки и типах конструкций, а также различных приложений, можно наблюдать довольно широкий диапазон механизмов возникновения неисправностей.

Механизмы возникновения неисправностей: чип

В ходе нормальной эксплуатации световой выход светодиодов постепенно снижаются на протяжении всего срока их службы. Это в свою очередь означает, что их жизнь ограничена. Снижение производительности вызвано ростом числа дефектов в эпитаксиальных слоях или на их границах, в результате чего увеличивается доля рекомбинации без излучения фотонов, и уменьшается световой выход. Обычно снижение оптических характеристик на 30% или 50% определяется как дефект, в то время как ожидаемый срок эксплуатации находится в пределах от 20 тыс. до 100 тыс. часов.

Старение в связи с увеличением числа дефектов в значительной степени зависит от температуры перехода Tj (junction temperature) и тока. Поэтому для достижения ожидаемого срока службы необходим контроль этих параметров.

Ускоренное старение, то есть снижение эффективности светодиода за период, длительность которого ниже, чем ожидаемый срок полезной эксплуатации, вызывается неблагоприятными факторами, такими как низкое качество эпитаксиальных слоев, а также, зачастую, превышением температуры перехода до неприемлемого уровня из-за недостаточного отвода тепла. Кроме того, проникновение влаги и других загрязняющих веществ, скрытое повреждение от электростатических разрядов, а также нестабильное электропитание могут привести к ускоренной деградации эпитаксиальных слоев.

Рисунок 2: Коррозия поверхности под микроскопом
в отраженном свете (слева) и в проходящем свете (справа).

Катастрофический дефект, такой как внезапный отказ, может быть вызван электростатическим разрядом или электрическим перенапряжением из-за перегрузки, результатом чего будет серьезное повреждение эпитаксиальных слоев.

Механизмы возникновения неисправностей: внутреннее строение светодиода

Изменения в токовой цепи с соответствующим увеличением электрического сопротивления оказываются одной из наиболее частых причин разрушений, которые вызывают снижение интенсивности светового излучения, приводят к временной нестабильности функционирования или даже к полному отказу. Также были обнаружены расслоения в переходах между чипом и контактирующими проводниками, которые соединяют его с подложкой. Поскольку связи на площади поверхности раздела чипа и подложки существенно влияет на тепловыделение, нарушение целостности слоя на границе раздела (двух элементов) приводит к увеличению термического сопротивления и температуры чипа. Следовательно, это приводит к ускоренному старению светодиода.

Рисунок 3: Обрыв проводника внутри светодиода,
снимок при помощи рентгеновской микроскопии.

В процессе производства светодиодов необходимо принять во внимание множество источников неисправностей. Процесс пайки оказался особенно критическим, потому что тепловая перегрузка может стать причиной появления трещин, механических разрушений или отслоений на границе чипа и подложки в связи с различными коэффициентами расширения материалов. Углубленные испытания и стабильный контроль качества на производственных объектах изготовителей светодиодов, а также очень хороший контроль процесса пайки при сборке печатной платы являются основой для обеспечения длительного срока службы готовых устройств.

Прозрачные материалы для инкапсуляции, такие как силикон или эпоксидная смола, не позволяют добиться полной герметизации и, следовательно, не защищают от влажности или других вредных веществ. Кроме того, механические нагрузки, например, при сгибе контактов светодиодов, или тепловые нагрузки, например в ходе процесса пайки, могут вызвать трещины или расслоение в инкапсулирующем соединении, что сделает возможным проникновение загрязняющих веществ внутрь, а также их попадание на чип или металлические контакты. При неблагоприятных условиях это может привести к модификации эпитаксиальных слоев или коррозии на поверхности раздела двух элементов. Еще одним фактором будут уже описанные последствия, связанные с разрушением электрических соединений в корпусе излучателя. Также возможно снижение производительности из-за повреждения отражающих поверхностей.

Другими типичными факторами, которые снижают полезный срок службы светодиодов, являются старение инкапсулирующих материалов под влиянием ультрафиолетового излучения, или деградации люминофора белых светодиодов, что также ведет к изменению их цвета (эффект известен как “пожелтение”). Причем этот эффект является более интенсивным, чем обычное старение чипа.

Читать еще:  Вязаный коврик в виде сердца

Механизмы возникновения неисправностей: корпуса приборов

При установке светодиодов в корпуса изделий, например, на печатные платы (Printed Circuit Board, PCB), появляются дополнительные источники неисправностей, такие как нарушения электрических соединений из-за неисправности контактов при плохой пайке.

Тепловой контакт и тепловыделение являются довольно критическими факторами, влияющими на деградацию, это особенно справедливо в случае светодиодов высокой мощности. Сборка должна обеспечивать и гарантировать стабильный тепловой контакт на протяжении всего срока полезной эксплуатации продукта.

Поскольку наличие влаги внутри светодиодов, особенно во время процесса пайки, может привести к так называемому «эффекту попкорна», необходимо обеспечить для них соответствующее хранение.

В некоторых случаях светодиоды покрываются защитным лаком или внешним соединительным компаундом. Механические или термические воздействия, а также реакция с химическими и лакокрасочными материалами могут вызвать повреждения внутренних элементов светодиода.

Методы анализа

Светодиодам присущ широкий спектр механизмов разрушения, изучить которые можно с помощью различных методов анализа. Целью анализа неисправностей является получение возможности определить проблемный элемент и выделить первопричину неисправности, а затем показать способ её избежать. Из-за сложности, анализ неисправностей устанавливает высокие требования к технологическим ноу-хау и доступности методов для анализа.

Подход к поиску отклонений:

• Вопросы: В какой среде работал светодиод / модуль? Как долго? Какой режим работы использовался?

• Измерения: Кривые тока / напряжения, интенсивность света, длина волны / цвет, характеристики излучения;

• Неразрушающий анализ: Рентген, световая оптическая микроскопия, сканирующая акустическая микроскопия;

• Разрушающий анализ: Поперечные разрезы, вскрытие корпуса;

• Физический анализ: сфокусированный ионный пучок (СИП) (Focused ion beam; FIB) / растровая электронная микроскопия (РЭМ) (Raster Electron Microscopy; REM); анализ изменения сопротивления, индуцированного оптическим лучом (Optical Beam Induced Resistance Change; OBIRCH) / эмиссионная микроскопия; анализ удельной электропроводности, индуцированной электронной бомбардировкой (Electron-bombarded induced conductivity; EBIC); катодолюминесценция;

Для того чтобы ограничить объем измерений, имеет смысл в начале анализа неисправностей разработать эффективную стратегию, которая будет охватывать наиболее полный объем данных за период до начала наблюдений.

Визуальный осмотр при помощи оптической (световой) микроскопии

Визуальный осмотр дает информацию о внешнем строении, внешней целостности корпуса светодиода и доступных частях внутренней структуры.

Оптоэлектронные измерения

Основные оптоэлектронные параметры — мощность оптического излучения, спектр (цвет) и вольт-амперная характеристика (ВАХ).

Характеристики излучения в дальнем и ближнем поле показывают неоднородность светоизлучающей области. Измерение теплового сопротивления демонстрирует неисправности тепловых соединений.

Повышение напряжения в прямом направлении указывает на нарушение токовой цепи. Повышенный ток утечки в обратном смещении является признаком серьезного нарушения в эпитаксиальных слоях. Это может быть вызвано, например, электростатическим разрядом. Сравнение тонкой структуры в кривой ток / напряжение между утратившими работоспособность и рабочими светодиодами может помочь дифференцировать различные причины отклонений.

Рисунок 4: Вольтамперые характеристики дефектных светодиодов
по сравнению с рабочими (черная линия)

Другие процедуры неразрушающего контроля

Поскольку светодиоды, как правило, упакованы в пластиковые корпуса, разрушение токоподводящих проводников светодиодного чипа может быть обнаружено с помощью рентгеновского микроскопа. Сканирующая акустическая микроскопия также подходит для выявления расслоения в области раздела чипа и подложки.

Рисунок 5: Коррозия места соединения токоподводящего проводника с выводом и с чипом

Разрушающие физические методы контроля

Для локализации неисправностей внутри светодиода требуется прямой доступ к внутренним частям системы – чипу и всем частям кристаллодержателя. Поперечное сечение или удаления инкапсулирующих материалов с использованием химических растворителей являются адекватными методами обработки.

Рисунок 6: Отсоединение проводника от поверхности чипа (рентгеновская микроскопия)

После этого внутренние структуры становятся доступными для исследования при помощи оптического микроскопа с высоким разрешением или сканирующего электронного микроскопа, в результате чего на границах элементов могут быть обнаружены отклонения. Изучение материалов при помощи рентгеноспектрального электронно-зондового микроанализа (energy-dispersive X-ray analysis; EDX) помогает определить наличие загрязнений в случае коррозионного воздействия и получить информацию по поводу возможных причин.

Рисунок 7: Микроскопия разреза показывает отсоединение чипа
от поверхности кристаллодержателя (справа — увеличено)

Анализ неисправностей на уровне кристалла

Для локализации неисправностей на уровне чипа доступны методы, которые показывают дефектные участки на его поверхности в форме темных пятен или темных линий. Такие методы основаны на локализованной стимуляции светового излучения (катодолюминесценции) или тока посредством направления внешнего электромагнитного пучка (EBIC) или лазерного луча (OBIC) на чип. Эмиссионная микроскопия предполагает использование очень чувствительного механизма обнаружения света, созданного током утечки.

Специальные методы, такие как просвечивающая электронная микроскопия (Transmission Electron Microscopy; ТЕА) и подготовка образцов с использованием сфокусированного ионного пучка, необходимы для более глубокого анализа нарушений в эпитаксиальных слоях системы. Для оценки результатов требуется возможность сравнения с известными картами неисправностей и удачными моделями, потому что дефектные структуры в полупроводниках очень сильно зависят от используемой технологии. Поэтому данные методы являются очень дорогими и используются только в особых случаях.

Выводы

В основном светодиоды отличаются очень высокой надежностью, но это зависит от применяемых при изготовлении технологий, технологий монтажа и основных эксплуатационных характеристик. В статье приведены типичные механизмы возникновения неисправностей, различные виды их анализа, которые позволяют найти способ избежать возникновения неисправностей в будущем.

Высокая осведомленность о типичных механизмах возникновения неисправностей поможет создавать высоконадежную светодиодную продукцию.

Чтобы получить нужные знания, необходимо перейти на систематический подход к локализации неисправностей, использовать подходящие процедуры и методы для анализа, применять правильный механизм для получения и интерпретации карт неисправностей светодиодов и, что важнее всего, предпринимать превентивные меры для того, чтобы избежать любых возможных проблем.

Источник: LED Failure Modes and Methods for Analysis. LED-Professional July/Aug 2010, Issue 20

НАСТРОЙКА ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ. Потенциометр настройки опорного напряжения настраивается “методом тыка” пока не заработает (у меня стоит в середине). Подстройка нужна при смене источника аудио или изменении его потенциальной громкости.

  • Если во время работы в режиме VU метра (первые два режима) шкала всё время горит – слишком низкое опорное напряжение, Ардуино получает слишком высокий сигнал
  • Если не горит – опорное слишком высокое, системе не удаётся распознать изменение громкости с достаточной для работы точностью

МОЖНО СОБРАТЬ СХЕМУ БЕЗ ПОТЕНЦИОМЕТРА! Для этого параметру POTENT (в скетче в блоке настроек в настройках сигнала) присваиваем 0. Будет задействован внутренний опорный источник опорного напряжения 1.1 Вольт. Но он будет работать не с любой громкостью! Для корректной работы системы нужно будет подобрать громкость входящего аудио сигнала так, чтобы всё было красиво, используя предыдущие два пункта по настройке.

НАСТРОЙКА НИЖНЕГО ПОРОГА ШУМОВ является очень важной, в идеале выполняется 1 раз для любого нового источника звука или смены громкости старого. Есть 3 варианта настройки:

  • Ручная: выключаем AUTO_LOW_PASS и EEPROM_LOW_PASS (ставим около них 0), настраиваем значения LOW_PASS и SPEKTR_LOW_PASS вручную, методом тыка
  • Автонастройка при каждом запуске: включаем AUTO_LOW_PASS, выключаем EEPROM_LOW_PASS . При подаче питания музыка должна стоять на паузе! Калибровка происходит буквально за 1 секунду.
  • По кнопке: при удерживании кнопки 1 секунду настраивается нижний порог шума (музыку на паузу!)
  • Из памяти ( ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ): выключаем AUTO_LOW_PASS и включаем EEPROM_LOW_PASS
  • Включаем систему, источник звука подключен проводом
  • Ставим музыку на паузу
  • Удерживаем кнопку 1 секунду (либо кликаем кнопку 0 (ноль) на ИК пульте
  • Загорится светодиод на плате Arduino, погаснет через

Значения шумов будут записаны в память и будут САМИ загружаться при последующем запуске!

Всем привет. Может кому надо, выкладываю сборник различных LED цветомузык. Все схемы лично проверены так что можете смело приступать к самостоятельному изготовлению этих девайсов. Все ЦМУ с батареечным низковольтным питанием, сейчас многие из молодёжи ходят по улице с активными колонками, от флешки музыку слушают, для разнообразия можно и такую мигалку к ним приделать.

Первый вариант мигалки

Схема мигающего устройства (мигалки) предоставлена на рисунке 1. Устройство построено на основе симметричного мультивибратора и содержит минимум деталей. Скорость смены свечения светодиодов можно изменять в зависимости от емкости конденсаторов C1 и C1, а также подбирая сопротивление резисторов R2 и R3. Резисторы R1 и R4 служат для ограничения тока, что проходит через каждый светодиод.

На схеме светодиоды (синий и красный) подключены через гасящие резисторы. О том как произвести расчет гасящего резистора для подключения светодиода вы можете узнать из публикации: Расчёт резистора для светодиода, формулы и калькулятор.

В данной схеме следует учесть такой параметр транзистора как «напряжение насыщения Коллектор-Эмиттер» — это падение напряжения на открытом транзисторе.

Типовые значения напряжений насыщения КЭ для некоторых транзисторов:

  • КТ315 А-Г = 0,4В;
  • КТ315 Д,Е = 1В;
  • КТ3102 А-Е = 0,3В.

Допустим что мы будем использовать транзистор КТ315 с напряжением насыщения 0,4В, рассчитаем напряжение на гасящем резисторе для красного и синего светодиодов:

Uг_красный = 5 — 0,4 — 2 = 2,6В;

Uг_синий = 5 — 0,4 — 3 = 1,6В.

Выполним расчет сопротивления гасящих резисторов:

Читать еще:  Вышивка «Ангелочек» - игрушка на елку

Rг_красный = 2,6В / 0,02А = 130 Ом;

Rг_синий = 1,6В / 0,02А = 80 Ом.

Таким образом в схеме на рисунке 1 для синего светодиода используем гасящий резистор R4 сопротивлением 80 Ом, а для красного — резистор R1 сопротивлением 130 Ом. Мощность каждого резистора — от 0,125 Ватт и выше, какие есть в наличии.

Рис. 1. Принципиальная схема мигающего устройства (мигалки) на транзисторах КТ315.

Если вы хотите питать устройство от источника напряжением больше или меньше 5В то придется рассчитать сопротивление гасящих резисторов R1 и R4, используя закон Ома.

Транзисторы КТ315 можно заменить на другие маломощные со структурой N-P-N, к примеру КТ3102.

Конструкции со светодиодами

Светильник с акустическим включением

Ток через светодиоды задается резистором R6 и рассчитывается по формуле I=0.3/R6 (в данном случае — 200 мА). Нарастание яркости регулируется подбором конденсатора С4 (в данном случае — 15 с), а продолжительность до выключения устанавливается конденсатором С3 (

100 с для приведенного в схеме номинала).

Источник: И.Нечаев Светодиодный светильник с акустическим включением и таймером. — Радио, 2020, №08, с. 60-62

«Мигалки» на светодиодах

..на одноцветных светодиодах

Схема на показанная рис.1 генерирует вспышки светодиода, частоту которых можно менять подбором R1 и С1.

«Мигалка» собранная по схеме рис.2 меняет яркость свечения, частота устанавливается R1.

На рисунке 3 устройство собрано по схеме симметричного мультивибратора, светодиоды вспыхивают поочерёдно, продолжительность вспышек изменяется подбором С1 и С2.

Также работает устройство, собранное по схеме рис.4, частота здесь задаётся резисторами R1 и R2 и конденсатором С1.

На рисунке 5 изображена схема модуля, которых может быть несколько, и из которых можно собрать сувенир, например, как показано на рисунке 6. В итоге получается эффект бегущего огня. Вместо КР1006ВИ1 можно использовать зарубежные аналоги, например, NE555.

На рис.7 изображён автомат для создания эффекта «бегущей стрелки». На инверторах и RC цепях реализована задержка, обеспечивающая последовательное визуально видимое включение светодиодов.

Еще одна схема (рис.8) построена на генераторе, собранном на К155ЛА3, и может быть использована в игрушках для имитации проблёскивания маячков, например, детского спецавтомобиля.

Еще один вариант мигалки предложен в [2], он отличается тем, что работает от источника тока напряжением всего 1,5 В.

Трансформатор Т1 наматывают на магнитопроводе диаметром 6-10 мм, высотой 2-4 мм и проницаемостью 400-2000. Обмотки (по 20 витков) мотают вдвое проводом ПЭВ-2 0,2..0,4 мм.

Частота вспышек зависит от типа светодиода, емкости С1 (10…1000 мкФ), сопротивления R1 (2..22 кОм).

  1. А.Щегренец Светодиодные «Маячки». — Радио, 2000 ,№12, с.52
  2. Д. Мамичев Светодиодная мигалка с питанием от 1,5 В. — Радио, 2017, №6, с.50

..на двухцветных светодиодах

Генератор (рис. 5)может служить индикатором перегрузки, сигнализатором режимов работы. Его нетрудно встроить в соответствующее электронное устройство. В нем, кроме двухцветного светодиода HL1, использована микросхема структуры ТТЛ (ТТЛШ).

Основа конструкции — генератор импульсов, собранный на логических элементах DD1.1, DD1.2. С генератором соединены каскады на элементах DD1.3, DD1.4. К их выходам подключен (через токоограничивающие резисторы R2 и R3) двухцветный светодиод. При подаче на управляющий вход (вывод 1 элемента DD1.1)
низкого логического уровня генератор работать не будет и на выходе элемента DD1.3 установится высокий уровень, а на выходе DD1.4 — низкий. Засветится правый по схеме кристалл светодиода HL1. Цвет свечения может быть красным или зелёным, в зависимости от того, как подключить светодиод (при указанном на схеме варианте включения выводов цвет будет красный).

Если такой генератор использовать как индикатор аварийной ситуации, то правый кристалл должен быть зеленым, и его свечение укажет на нормальную работу контролируемого узла.

В случае поступления на управляющий вход (например, когда появится неисправность) высокого логического уровня генератор начнет работать. Импульсы поступят на логические элементы DD1.3, DD1.4, их состояние станет поочередно меняться, и светодиод будет изменять цвет своего свечения с частотой следования импульсов генератора.

Вместо указанной на схеме допустимо применить аналогичные микросхемы серий К155, 530, К531, КР531, 533, К555, 1553, КР1533, а также другие микросхемы структуры ТТЛ или ТТЛШ (кроме элементов с открытым коллектором). Подстроечный резистор — СПЗ, постоянные — МЛТ, С2-33, конденсатор — К50-6, К50-16.

Налаживание устройства сводится к установке резистором R1 режима устойчивой генерации при минимальной частоте. Нужную частоту следования импульсов можно установить подбором конденсатора. Чтобы изменения цвета свечения были заметны, эта частота должна быть не более нескольких герц. Яркость свечения светодиодов можно немного увеличить подбором резисторов R2, R3 меньшего сопротивления.

В этом устройстве использованы двухцветные светодиоды с раздельными выводами от кристаллов. Если применить светодиоды со встречнопараллельным включением (с двумя выводами) КИПД41А—КИПД41М или любой из серии КИПД45, схему надо изменить в соответствии с рис. 2.

Для того, чтобы светодиод не менял цвета своего свечения, а кратковременно вспыхивал поочередно разным цветом, схему надо изменить в соответствии с рис. 3. В этом варианте при появлении высокого уровня на выходах элементов DD1.3, DD1.4 будет заряжаться конденсатор С2 и кратковременно вспыхнет левый по схеме кристалл светодиода. Когда же появится низкий логический уровень, конденсатор начнет разряжаться, вспыхнет правый кристалл. Подбором конденсатора С2 добиваются нужной длительности вспышек.

Схема генератора световых импульсов на микросхеме структуры КМОП приведена на рис. 4. Поскольку эта микросхема обладает невысокой нагрузочной способностью, для согласования генератора, выполненного на элементах DD1.1.DD1.2, и буферного элемента DD1.3 со светодиодом HL1 в устройство введены транзисторы VT1, VT2. Здесь управление генератором также осуществляется подачей на вывод 1 элемента DD1.1 логических уровней. При низком уровне генератор не работает, светится правый по схеме кристалл светодиода. Когда же поступает высокий уровень, генератор включается, цвет свечения светодиода изменяется с частотой следования импульсов генератора.

Частоту генератора грубо устанавливают подбором конденсатора С1, а плавно — резистором R1. Яркость свечения устанавливают подбором резисторов R2, R3.

В этом генераторе хорошо работают элементы большинства микросхем структуры КМОП (кроме элементов с открытым стоком). Транзисторы — любые из серии КТ315,

КТ3102, конденсатор С1 — К10-17, К73, МБМ, С2 — К50-6, К50-35, К52, резисторы — такие же, что и в предыдущем генераторе.

Для светодиодов со встречно-параллельным включением излучающих кристаллов схему надо изменить в соответствии с рис. 5. Подбором конденсатора СЗ можно установить различный режим работы светодиода: при увеличении его ёмкости цвет свечения будет меняться скачком; если же ее уменьшить, появятся короткие вспышки с поочередным изменением цвета свечения. Более плавно режим устанавливают подбором резистора R2.

Транзисторы — любые из указанных на схеме серий. Остальные детали — таких же типов, что и в предыдущих конструкциях.

..на мигающем светодиоде

В различных радиолюбительских и промышленных разработках широко используют генераторы звуковой частоты, выполненные на цифровых КМОП микросхемах и пьезоизлучателях. Простейший генератор — мультивибратор — можно выполнить всего на двух инверторах или, даже, одном триггере Шмитта. Однако громкость звучания его во многих случаях недостаточна, особенно в конструкциях с автономным питанием.

Однако в ряде случаев, из-за особенностей психологического восприятия, требуется прерывистый звуковой сигнал (будильники, охранные устройства и т. п.). Для этих целей устанавливают еще один генератор, настроенный, как правило, на частоту не более 2 Гц — он управляет уже имеющимся генератором. Однако гораздо проще прерывающий генератор заменить мигающим светодиодом. И тогда устройство упростится (рис. 1).
На элементах DD1.1 и DD1.2 выполнен звуковой генератор, настроенный на частоту 1000…2000 Гц. Буферные элементы DD1.3, DD1.4 способствуют повышению громкости звучания пьезоизлучателя BQ1. Максимальной громкости добиваются подбором резистора R3. Мигающий светодиод HL1 периодически включает генератор и одновременно служит световым индикатором поступления на вход устройства управляющего сигнала (например, от датчика охранной сигнализации). Подбором резистора R2 устанавливают надежное включение генератора и приемлемую яркость светодиода. Если сигнала нет, светодиод погашен, генератор не работает.

Интересен вариант звукового и светового сигнализаторов с тремя четко различимыми режимами. Для этого нужно подключить к основному устройству еще два транзисторных каскада (рис. 2). В этом варианте на месте HL2 желательно установить одноцветный светодиод с частотой переключения 0,7 Гц, на месте HL3 — двухцветный красно-зеленый с частотой переключения 1,5 Гц, на месте HL1 — обычный светодиод постоянного свечения. Тогда удастся получить интересный эффект: при поступлении сигнала на вход 2 пьезоизлучатель будет издавать редкие звуки, на вход 3 — более частые, на вход 1 — пьезоизлучатель зазвучит беспрерывно. Иначе говоря, тревожные сигналы звучат по нарастающей в зависимости от “ценности” охраняемого объекта. Остается лишь грамотно расположить датчики на объектах и защитить их от одновременного срабатывания.

Источник: О. Долгов Шесть конструкций со светодиодами. — Радио, 1997, №8, с.34; И.Нечаев генераторы световых импульсов. — Радио, 2000, №4, с.56-57; А.Мартемьянов, — Радио, 2000, №5, с.67.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector