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

Мигающий белый светодиод работает от одной щелочной батареи

Мигающий белый светодиод работает от одной щелочной батареи

Предлагается упрощенная схема управления мигающим белым светодиодом, альтернативная опубликованной ранее в [1]. Предназначенная для использования в портативных приборах и устройствах с питанием от одной батареи, эта схема формирует хорошо видимые предупреждающие вспышки, например, индицирующие включение устройства, разряд батареи или сообщающие об ином событии с помощью бросающегося в глаза визуального сигнала. Однако прямое напряжение типичных белых светодиодов лежит в диапазоне от 3 до 5 В. Учитывая, что перед окончанием заряда выходное напряжение одиночного элемента питания уменьшается до 1 В, управление белым светодиодом при столь низком напряжении требует специальных схемных решений. Работа схемы, показанной на Рисунке 1, основана на способности универсального конфигурируемого двухвходового логического вентиля NC7SV57 компании Fairchild работать при очень низком напряжении. Для NC7SV57 достаточно напряжения 0.9 В, что и является ключевым требованием к приложениям с одиночным элементом питания.

Рисунок 1.Несколько недорогих компонентов могут
обеспечить питание белого светодиода
от одной щелочной батарейки.

Выпускаемая в 6-выводном корпусе SC70, микросхема имеет входы с триггерами Шмитта. Устройство можно сконфигурировать так, чтобы оно выполняло логическую функцию «И», «И-НЕ», «ИЛИ», «исключающее ИЛИ» или «НЕ». При соединении выводов согласно Рисунку 2, образуется двухвходовый элемент «ИЛИ-НЕ». Непосредственно после включения питания конденсатор C1 разряжен, и напряжение VC1 на нем равно нулю. На то время, пока C1 удерживает вход A в низком логическом состоянии, микросхема IC1 превращается в инвертор и образует простой автоколебательный генератор, работающий на частоте, определяемой параметрами компонентов C2 и R2. Прямоугольные импульсы на выходе IC1 управляют ключевым транзистором Q2.

Рисунок 2.При соединении выводов 1 и 2 с землей
NC7SV57 приобретает конфигурацию
двухвходового элемента «ИЛИ-НЕ».

Когда уровень напряжения на выходе IC1 становится высоким, включается транзистор Q2 и переходит в режим насыщения, открывая путь току IL, текущему через дроссель L1. Ток через дроссель нарастает со скоростью, определяемой, в основном, напряжением батареи VBATT, индуктивностью дросселя L1 и временем tON включения транзистора Q2. На этом интервале светодиод D1 и транзистор Q1 выключены. При условии, что дроссель не насыщается, ток IL нарастает линейно и в конце пред выключением транзистора достигает пикового значения IL(PEAK).

Когда выход IC1 переходит в состояние логического нуля, транзистор Q2 закрывается, противо-ЭДС дросселя L1 открывает светодиод D1, и напряжение VA на его аноде поднимается до уровня, превышающего напряжение батареи VBATT. Ток проходит через L1 и D1 и, по мере убывания энергии, накопленной в L1, линейно спадает до нуля. При емкости конденсатора C2 равной 100 пФ и сопротивлении R2 = 220 кОм частота колебаний генератора устанавливается в диапазоне примерно от 20 до 30 кГц. В каждом цикле колебаний импульс тока с пиковым уровнем IL(PEAK) проходит через светодиод. Благодаря высокой частоте повторения и инерционности зрения светодиод кажется постоянно включенным.

В отсутствие элементов Q1 и R3 автоколебательный генератор работал бы непрерывно, и светодиод был бы зажжен постоянно. Однако Q1 и R3 создают путь заряда для конденсатора C1. В той части каждого периода прямоугольных импульсов генератора, когда VA становится больше VBATT, переход база-эмиттер транзистора Q1 открывается напряжением, падающем на резисторе R3, позволяя импульсу тока проходить через Q1 в конденсатор C1. Величина этого импульса тока зависит, прежде всего, от прямого падения напряжения на D1 и сопротивления резистора R3. После каждого импульса тока заряд конденсатора C1 немного увеличивается, и напряжение на конденсаторе возрастает. Когда напряжение заряда достигает верхнего порога переключения входа A микросхемы IC1, генератор останавливается, и на выходе IC1 устанавливается низкий уровень напряжения. Соответственно, Q2 и светодиод закрываются, и импульсы тока перестают проходить через Q1.

Читать еще:  Мастер-класс по изготовлению цифры

Затем конденсатор C1 разряжается через резистор R1, и напряжение VC1 падает со скоростью, определяемой только постоянной времени R1C1. D1 остается выключенным до тех пор, пока напряжение VC1 не упадет ниже нижнего порога переключения входного триггера Шмитта микросхемы IC1, после чего колебания генератора возобновляются, светодиод включается, и цикл свечения повторяется.

При указанных на Рисунке 1 номиналах элементов C1 и R1 время включенного состояния светодиода в первом приближении пропорционально величине сопротивления R3. Если эта величина относительно невелика, вспышка будет короткой, тогда как увеличение сопротивления позволит увеличить время включения светодиода до нескольких секунд. Время, в течение которого светодиод остается выключенным, зависит только от значений C1 и R1. Для того, чтобы напряжение VC1 могло гарантированно превысить верхний порог переключения IC1, сопротивление резистора R1 должно быть больше, чем сопротивление R3.

В качестве Q1 вы можете использовать любой малосигнальный p-n-p транзистор с хорошим коэффициентом передачи тока, поскольку его параметры для схемы некритичны. Однако для максимального использования напряжения батареи в качестве Q2 выберите прибор с низким напряжением насыщения коллектор-эмиттер. Если напряжение насыщения достаточно мало, чтобы им можно было пренебречь, рассчитать пиковый ток дросселя можно по формуле

Интенсивность свечения светодиода пропорциональна его среднему прямому току и, таким образом, частично определяется величиной IL(PEAK). Для получения оптимальной яркости свечения подберите время его включения и величину индуктивности L1 такими, чтобы ток IL(PEAK) был максимальным, но, в то же время, не превышал предельных значений, допустимых для D1 и L1. Фактическая значение L1 не является критическим, однако хорошие характеристики и приемлемый КПД получаются в том случае, если индуктивность выбирается из диапазона от 100 до 330 мкГн.

При больших значениях номиналов C1, R1 и R3, светодиод вспыхивает довольно редко. Если выбрать C1 = 3.3 мкФ, R1 = 1 МОм и R3= 100 кОм, то при напряжении батареи 1.6 В светодиод будет зажигаться с частотой примерно 0.4 Гц. При снижении напряжения VBATT до 0.8 В немного меняется частота вспышек. Яркость, с которой горит светодиод при напряжении батареи 1.6 В, остается практически неизменной даже тогда, когда напряжение опускается до 0.8 В. Схема продолжает работать и при разряде батареи до 0.65 В, хотя яркость светодиода при таком напряжении уменьшается уже весьма существенно.

Согласно справочным данным на микросхему NC7SV57, ее работа гарантируется в диапазоне напряжений питания от 0.9 В до 3.6 В, что позволяет использовать вентиль в схемах с одной или двумя щелочными батареями, никель-кадмиевыми аккумуляторами или с одним 3-вольтовым литиевым элементом. Микросхему SN74LVC1G57 с аналогичными функциями выпускает Texas Instruments, однако она способна работать в более высоком диапазоне напряжений от 1.65 В до 5.5 В. Если мигающий режим вам не понадобится, просто удалите из схемы C1, R1, R3 и Q1. Для управления включением и выключением светодиода вы можете подвести открывающий сигнал к входу A микросхемы IC1.

К каким батарейкам можно подключать светодиод?

В принципе, просто зажечь светодиод, можно от любой батарейки. Разработанные радиолюбителями и профессионалами электронные схемы позволяют успешно справиться с этой задачей. Другое дело, сколько времени будет непрерывно работать схема с конкретным светодиодом (светодиодами) и конкретной батарейкой или батарейками.

Для оценки этого времени следует знать, что одной из основных характеристик любых батарей, будь то химический элемент или аккумулятор, является емкость. Емкость батареи – С выражается в ампер-часах. Например, емкость распространенных пальчиковых батареек формата ААА, в зависимости от типа и производителя, может составлять от 0.5 до 2.5 ампер-часов. В свою очередь светоизлучающие диоды характеризуются рабочим током, который может составлять десятки и сотни миллиампер. Таким образом, приблизительно рассчитать, на сколько хватит батареи, можно по формуле:

В данной формуле в числителе стоит работа, которую может совершить батарея, а в знаменателе мощность, которую потребляет светоизлучающий диод. Формула не учитывает КПД конкретно схемы и того факта, что полностью использовать всю емкость батареи крайне проблематично.

Читать еще:  Миниатюрный станок для сверления своими руками

При конструировании приборов с батарейным питанием обычно стараются, чтобы их ток потребления не превышал 10 – 30% емкости батареи. Руководствуясь этим соображением и приведенной выше формулой можно оценить сколько нужно батареек данной емкости для питания того или иного светодиода.

Часть кнопок пульта не работает или срабатывают не с первого раза.

С данным дефектом рано или поздно сталкивается каждый владелец ПДУ. Исключение составляют только современные пульты с сенсорным управлением, в виду совершенно иной конструкции.

Со временем, через 2-3 года использования, качество резины снижается (видимо происходит какая-то химическая реакция от температуры или ещё от чего). Из под кнопок на плату начинает выделяться маслообразное вещество, мешая нормальному контакту токопроводящего покрытия с графитовыми элементами печатной платы. Кроме того пульты засоряются пылью, жирными или мокрыми руками и прочей бытовой грязью. Не редко на них проливают всевозможные жидкости.

Вся эта красота остаётся между кнопками и контактами платы. Разобрав пульт, на плате со стороны дорожек в местах контактов, вы наверняка заметите густой слоем клейкой массы. Именно этот жировой слой и мешает контакту между графическим покрытием платы и токопроводящим слоем на резиновой основе кнопок.

Удалять маслянистую грязь, можно влажной салфеткой, но лучше воспользоваться средством для мытья посуды, которое без труда расщепляет жир. Так же, как вы моете посуду, промываем резинку с кнопками, корпус пульта и саму плату (можно воспользоваться для этого зубной щёткой). После чего всё тщательно вытираем и просушиваем (плату быстрее просушить феном). После такой процедуры пульт становится как новый.

Что делать в случае износа токопроводящего покрытия контактов и графитовых элементов печатной платы?

Сама резина является диэлектриком, но на «пятачки» кнопок нанесено токопроводящее покрытие. Их можно проверить мультимером на предмет проводимости (допустимые знания от единиц до нескольких сотен кОм).

Со временем контакты под кнопками физически изнашиваются. В таком случае можно воспользоваться специальным ремпомплектом для пультов, в который входят токопроводящие резиночки и тюбик силиконового клея. Если его нет, можно попытаться наклеить на кнопки алюминиевую фольгу (например от сигаретной пачки), но такой вариант, как правило, недолговечен. А в случае с мелкими плоскими кнопками, наклейки вообще отлетают моментально.

Восстановить работу любых кнопок пульта на долго поможет ненужная плёночная клавиатура. Она состоит из 3-х плёнок, склеенных между собой: две с контактами, а центральная является изолирующим слоем. Нужно вырезать контакт с изолятором (третья плёнка с контактом не нужна) и наклеить его непосредственно на плату пульта над графитовым контактом. Когда вы будете нажимать на кнопку пульта, то замыкать контакт будет контактная площадка от клавиатуры. Надеюсь, что суть метода вы поняли.

Подвержены износу и графитовые контакты печатной платы, их легко восстановить с помощью «мягкого» канцелярского карандаша.

Если считаете статью полезной,
не ленитесь ставить лайки и делиться с друзьями.

Комментариев: 7

  1. 2019-07-30 в 08:55:25 | Борис Наумов

Отрезаем изношенную контактную резинку и на ее место приклеиваем отрезанную неспользуемую резинку с этого или другого пульта или со сломанной детской игрушки и пульт как новый

Смешно..новый пульт стоит до 500 р..и нет проблем

Не всякий пульт можно найти в продаже и про 500 рублей за любой пульт явно погорячились. Да и какой смысл выкидывать даже 500 рублей, если большинство неисправностей устраняется минут за 15 от силы.

Автор, я занимался ремонтом БРЭА и за это время ремонтировал около 30 пультов и могу прокомментировать вашу статью. Из этих

2-3х вышла из строя МС (пульты были куплены вторично и «левые»). Ещё у нескольких — проблемы с «холодной пайкой». А остальные- «холодная пайка»+ загрязнение токопроводящей резины и печатных контактных площадок. Да, у 2-3х -некачественное удаление остатков флюса и припоя. А чтобы вышел и строя конденсатор, кварц, ИФК-светодиод —у меня такого не было. Если такое есть — пульт точно «левый», потому что там низкие напряжения (не больше 4х вольт и «ломаться» нечему). У «левых» пультов чаще всего стоят бескорпусные МС (с

Читать еще:  Волшебная палочка-трансформер

2000х годов) — вот они часто «летят». Теперь, насчёт токопроводящей резины. Если при протирании спиртом (немного надо развести водой) смывается токопроводящий слой полностью или частично (светлеет резина), то можно сказать, что пульт «левый» или некачественный. Потому в «родных»/качественных пультах резина содержит в себе токопроводящий порошок (по аналогии с магнитной резиной на уплотнителе дверцы холодильника), а не наносится на её поверхность. Поэтому советую «держаться» за «родной пульт» как можно дольше, давать на ремонт настоящим мастерам, при условии, конечно, что сам аппарат известной приличной фирмы. У них качественная токопроводящая резина и МС в корпусе. И не покупать аппаратуру пр-ва типа «фирм»: «SONNY», «SONI», «SONIX»,»SUNNY», «PANASONIX», «PANASCANIC» и др. У меня самого пульт родной от ТВ «Самсунг», с 2006 года, за это время профилактически чистил его 3 раза и до сих пор исправен, ни разу не ломался.

ДВД ВВК практически новый, куплен 2 года назад и стоял все это время без дела, никто им не пользовался. Теперь на пульт не откликается (не помню вообще откликался он когда либо на пульт), батарейка заряжена. Через камеру телефона видно что светодиод пульта странно светится — одиночная вспышка, и так на всех кнопках. Обычно на пультах при нажатии на кнопку происходит моргание светодиода, даже при коротком нажатии несколько вспышек происходит, а тут только одна вспышка и всё. Пульт внутри чистый, плата как только что с завода. Почему одиночная вспышка? Микроконтроллер неисправен?

Жидкость, это электролит из батареек испаряется, смыть водой и пробуйте работать

Что потребуется для починки светодиодной лампочки

Ничего сверхъестественного из инструментов приобретать не придется. В каждой семье обычно есть паяльник, желательно, чтобы он был с тонким жалом. Вместе с ним обычно имеется припой и канифоль (либо флюс, содержащий припой), либо кислота для пайки. Также будут нужны и пинцеты — без них никуда.

Кроме этого, для комфортного проведения работ, желательно иметь держатель (третья рука), либо помощника, который придержит плату со светодиодами. Для быстрого разогрева платы со светодиодами мы рекомендуем использовать компактную газовую горелку. Она позволит быстро отпаять перегоревший светодиод и мгновенно припаять на его место старый. Купить газовую горелку можно в любом магазине табака и стоимость составляет около 350 рублей. Но, если вы не намерены сильно тратиться, подойдет и турбозажигалка.

Но главным компонентом нашего ремонтного набора является еще одна вышедшая из строя светодиодная лампа, желательно такого же типа. Именно она послужит донором запчастей для ремонтируемой лампочки. Т.к. обычно перегорает лишь 1 светодиод, то 7 других пригодятся вам для ремонта выходящих из строя устройств.

И да, после того, как вы почините лампочку, потребуется приклеить на прежнее место ее плафон, а значит нужно запастиcь и супер-клеем (или аналогичным прозрачным клеем для пластика).

Заключение

Подключить светодиод к своей схеме на Ардуино – несложное занятие. Просто соединяем ножки в правильной последовательности и не забываем о токоограничивающем резисторе. Главное преимущество Ардуино в таких схемах – возможность программного управления светодиодом. Мы просто пишем в программе нужный алгоритм, загружаем его в контроллер и плата включает и выключает нужные нам пины.

Можно подключать несколько светодиодов, но следить, чтобы не выйти в итоге за пределы ограничений по току. Можно не просто включать или выключать свет, но и управлять его яркостью. Для этого используем пины, поддерживающие ШИМ и функцию analogWrite.

Более подробно о подключении и управлении светодиодами на ардуино вы сможете узнать в статьях с описанием таких проектов как мигалка, маячок, светофор.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector