Artellie.ru

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

Светодиоды для начинающих. Как их готовить и с чем есть. Part 2

Светодиоды для начинающих. Как их готовить и с чем есть. Part 2.

Всех приветствую! Первая статья, учитывая ее простоту, оставила пару не раскрытых вопросов и породила много вторичных. Радиотехника очень объемная наука и не хотелось превратить простую статейку в скучную курсовую про теорию электрических цепей.
Но народ требует, а это для автора закон.
Про простое подключение одного диода через один резистор мы поговорили.

Напряжение, которое должен погасить резистор: Uпад=Uцепи-Uдиода=14В-3В=11В
Теперь посчитаем резистор, который погасит 11В: R=Uпад/Iд=11В/0,02А= 550 Ом
Где Uдиода и Iд- справочные величины, указанные в даташите на светодиод.

Рассмотрим примитивную электрическую цепь. Токи I1, I2, I3, I4 равны между собой, потому что это, по сути — один и тот же ток. Он так и бегает все время по кольцу: аккумулятор — выключатель — резистор — светодиод — батарейка… Значит, через светодиод и резистор течет один и тот же ток.
Можете спросить у Капитана Очевидность, он подтвердит правдивость этого постулата.
Типы соединений, их три: последовательное, параллельное и смешанное.
1. Если вы хотите подключить несколько светодиодов сразу – это можно сделать последовательно.

Все светодиоды, которые соединены последовательно, должны быть одного типа. Расчет прост. Напряжения последовательных светодиодов складываются. Полное напряжение Uдиодов равно сумме напряжений каждого диода. Uдиодов=Uдиода1+Uдиода2+Uдиода3+Uдиода4=3+3+3+3=12В. (Почему 4 диода?, потому как очень удобно для 12В борт сети).
Напряжение, которое должен погасить резистор: Uпад=Uцепи-Uдиодов=14В-12В=2В
Теперь посчитаем резистор, который погасит 2В: R=Uпад/Iд=2В/0,02А= 100 Ом

Про ток вы ж не забыли? Одинаковый на всех элементах этой цепи из 4-х диодов и 1-го резистора.
При последовательном соединении следует учитывать тот факт, что при выходе хотя бы одного элемента из строя- неработоспособна будет все цепь. (Кто в детстве чинил елочную гирлянду из 36 последовательных 6,3В лампочек- жмите лайк!)
2. Параллельное соединение. Самые неприятные формулы, есть ограничения.
Я сразу скажу суть, а вы дальше решайте, читать про это или нет.
Избегайте подключения светодиодов в параллели! Подключение несколько светодиодов в параллели с помощью одного резистора не очень хорошая идея…

И вот почему. Как правило, светодиоды все таки имеют небольшой разброс параметров, требуют несколько различные напряжения каждый, что делает такое подключение практически пагубным. Один из диодов будет светиться ярче и брать на себя тока больше, пока не выйдет из строя. Такое подключение многократно ускоряет естественную деградацию кристалла светодиода. Если светодиоды соединяются параллельно, каждый из них должен иметь свой собственный ограничительный резистор.
Почему же так? давайте разжуем вместе. Для этого от светодиодов перейдем к сопротивлению.

Резистор — это элемент, обладающий определенным электрическим сопротивлением. Но сопротивлением обладают не только резисторы, но и все остальные элементы: лампы, двигатели, светодиоды, транзисторы и даже простые провода. Однако у всех остальных элементов сопротивление — это не главная характеристика, а так скажем — побочная. На самом деле- лампочка — светит, двигатель — вращается, светодиод — тоже светит, но красивее, транзистор — усиливает, а провод — проводит. А вот у резистора нет иной "профессии", кроме как оказывать сопротивление идущему через него току.
Поэтому упрощаем для понимания и вместо светодиодов говорим о резисторах.
При параллельном соединении резисторов складываются величины, обратно пропорциональные сопротивлению:
1/R=1/R1+1/R2+1/R3+1/R4…
Ко всем элементам в цепи приложено одно и то же напряжение. А вот силы токов в отдельных элементах цепи обратно пропорциональны их сопротивлениям. И если сопротивления разные, то и токи разные.
А для наших светодиодов это нежелательно, потому как из N-го количества параллельных диодов наиболее ярко будет гореть тот, чье внутреннее сопротивление наименшее.(на нем будет наибольший ток).
Uдиодов=Uдиода1=Uдиода2=Uдиода3=Uдиода4=3В
Uпад=Uцепи-Uдиодов=14В-3В=11В
Силы токов на каждом параллельно соединенном элементе не равны и складываются в общую силу тока цепи
Iдиодов=Iд1+Iд2+Iд3+Iд4=0,02+0,02+0,02+0,02=0,08 мА
Теперь посчитаем общий резистор для всех 4- х параллельно включенных диодов: R=Uпад/Iдиодов=11В/0,08А= 137,5 Ом

Читайте так же:
Ток в новом свете

Использовать параллель или нет- решайте сами. Если светодиоды из одной партии- то можно пренебречь разбросом, взять меньший расчетный ток и не переживать про срок службы. Или запаралелить сколько угодно диодов, снабдив каждый своим резистором.

Старался описать кратко и доступно. Но для закрепления материала давайте вообразим что ток- это напор воды, а резистор- это кран. Чем сильнее откручен кран(меньше сопротивление потоку воды, меньший номинал резистора)- тем сильнее напор воды. Если прикрутить общий вентиль на квартиру, то на кухне, и в обеих ванных комнатах будет одинаково слабый напор. Но отдельно на каждом кране можно срегулировать свой поток, который лимитирован только общим краном и насосом(читай аккумуляторной батареей).
Про смешанный тип подключения говорить не хочу, потому как без Кирхгофа там не обойтись. Он мужик очень умный, но речи скучные для драйверов.
Стандартный резистор всегда берется в сторону увеличения до ближайшего номинала.
Нельзя рассматривать токи и напруги, забыв про мощность и нагрев. На резисторе будет выделятся тепло, соответственно мощность тоже учитываем. Прога подскажет.
Не гоняйте двигатель в красной зоне, а резисторы на максимальном токе 🙂
За сим откланяюсь, всех благ!

Простейшая USB-подсветка

После того, как купленная в магазине USB-подсветка для клавиатуры сломалась в первый день использования, я решил сделать свою. Для этого понадобится:
1) USB-штекер на гнездо типа А
2) Светодиод
3) Резистор
4) Телефонный кабель ТРП
5) Паяльник, припой, канифоль
6) Ножницы или нож
7) Губцевый инструмент (плоскогубцы)

USB-штекер нам понадобится для того, чтобы подать питание с USB-выхода. Есть несколько типов USB-выходов, на большинстве компьютеров используется тип А. Распиновку этих выходов можно посмотреть здесь или здесь. Я покупал USB-штекер в магазине, потому он у меня выглядел так:
image
К белой штучке с той стороны, которая будет внутри, надо припаять телефонные провода.
Предварительно от кабеля нужно отрезать кусок кабеля нужной вам длины, затем разрезать пополам (кабель двужильный) и очистить от лишней изоляции. Края получившихся проводов следует зачистить от изоляции полностью, аккуратно прорезая изоляцию до провода вокруг него и снимая. Затем, один провод следует обрезать на 1-1.5 сантиметра — к нему будет припаян резистор. Зачищенные концы проводов припаиваем к крайним пинам USB штекера, это питающие выходы, средние пины замыкаем между собой небольшим комочком припоя, это дифференциальные информационные выходы.
Для того, чтобы паять, вам надо предварительно разогреть паяльник, включив его в сеть, затем (минут через 10-15) расплавить немного канифоли, затем припой, подцепить каплю припоя на паяльник и нанести на предварительно соединённые спаиваемые поверхности.
Хорошо проверить мультиметром в режиме прозвонки, не замкнули ли вы «лишние» пины — замкнуты должны быть лишь пин 2 с 3. По ссылкам, приведённым выше, также следует посмотреть полярность пинов, и пометить провода с обоих концов так, чтобы вам было ясно, где будет положительный потенциал, где отрицательный.
Затем вставляем белую штучку в железку, затыкаем второй железкой, плоскогубцами обжимаем место выхода проводов так, чтобы USB-штекер не мог раскрепиться.
Светодиод я покупал в магазине. Я бы выбрал яркий или ультраяркий светодиод, силой света не менее 5 кандел. Цвет на ваш вкус, я выбрал синий. Следует запомнить и отметить параметры светодиодов, такие как их рабочее напряжение и ток. Светодиод следует подключать учитывая полярность — катод к положительному потенциалу, анод к отрицательному. Посмотреть полярность можно на этой картинке: imageКак видно, более короткий вывод является катодом, длинный — анодом. Также можно посмотреть на свет как стоят железки в светодиоде, сравнить с картинкой и узнать полярность.
Выбор резистора. Резистор выполняет очень важную роль — он ограничивает ток, чтобы светодиод не сгорел. Напряжение на USB-выходе стандартное и стабилизированное (не зависит от тока) — 5 вольт, ток может меняться от 0 до 500 миллиампер. В теории, если у светодиода рабочее напряжение U, то нам нужно чтобы оставшееся напряжение 5-U падало на резисторе, причём ток был рабочим для светодиода (мы подключаем светодиод последовательно к USB-выходу). Таким образом, чтобы подключить светодиод с рабочим напряжением U<5В и током I<500мА нужен ограничивающий резистор номиналом (5-U)/I. К примеру, мой светодиод потребляет 3.5 В и 0.02 мА, значит я взял резистор на (5-3.5)/0.02=75 Ом. Однако, конкретно такого резистора в магазине может и не быть — тогда надо взять первый резистор, близкий по номиналу к расчётному, но больший, чтобы ток светодиода не превысил номинальный и светодиод не сгорел. Конечно, не следует брать, к примеру, 100 Ом вместо 75, желательно чтобы отклонение сопротивления не превышало 10% от расчётного. И не берите керамические резисторы вместо обычных — они очень габаритные.
Если у вас есть старые резисторы, вы можете померить их номинал при помощи мультиметра, или же попробовать определить номинал по цветовым меткам — при помощи этой таблицы:image
Итак, после припаивания резистора к короткому концу провода, и припаивания светодиода (с соблюдением полярности) можно подключать USB-подсветку. Если светодиод начал светить — значит всё нормально, если же он не загорелся, сильно нагрелся и через некоторое время появился отчётливый запах гари — значит вы перепутали полярность и светодиод сгорел. Если светодиод не горит, а запаха гари нет, то, скорее всего, вы замкнули информационный пин с силовым, или не замкнули их между собой — можно раскрыть штекер и перепаять заново.
В итоге получается вот такая конструкция:

Себестоимость данной конструкции составила всего 29 рублей, учитывая затраты на детали, не учитывая расходы на транспорт деталей, покупку инструментария.
В темноте светит неплохо (7 кандел), глаза не слепит, но буквы на клавиатуре видно.

  • Lumber room
Читайте так же:
Розетка кабельная 32а размеры

About the sandbox

This is the Sandbox — the part of Habr that accumulates all the debut posts of those who want to become full members of the community.

If you have an invitation send it to the author of the pending publication you like in order to share the post with the rest of Habr community so they can read and comment it.

To avoid any prejudice all the posts here are anonymous and nicknames are generated randomly.

Монтаж и подключение светодиодной ленты через блок питания 12-24 Вольт.

светодиодная лента красивая синего цвета

Есть две основные причины выхода из строя светодиодной подсветки:

  • не качественные светодиоды и блоки питания
  • не правильный монтаж и подключение с ошибками

Вот основные три правила и ошибки, на которые нужно обращать внимание в первую очередь.

ошибки при подключении светодиодной ленты

Светодиодная лента подключается параллельно, отрезками не более чем по 5 метров каждый.

Она даже продается катушками этого метража. А что если вам нужно подключить 10 или 15м? Казалось бы, подсоединил конец первого куска с началом второго и готово. Однако такое подключение запрещается. Почему так принято?

Потому что пять метров – это расчетная длина, которую могут выдержать токоведущие дорожки ленты. При большей длине, нагрузка будет превышать допустимую и лента обязательно выйдет из строя. Кроме того, будет наблюдаться неравномерность свечения. В начале ленты светодиоды будут светить ярко, а в конце гораздо тусклее.

прегоревшие светодиоды в ленте освещения

сгоревшая светодиодная лента

схема параллельного подключения светодиодной ленты

Вот так будет выглядеть схема параллельного подключения светодиодных лент длиной превышающих допустимую:

схема подключения светодиодной ленты с двух сторон

При этом подключать ленту можно как с двух сторон, так и с одной. Подключение с двух сторон позволяет уменьшить нагрузку на токовые дорожки, а также помогает избежать неравномерности свечения в начале и конце ленты.

Читайте так же:
Розетка под коаксиальный кабель

Особенно это важно на мощной ленте – свыше 9,6Вт/метр. Именно так советуют подключать профессионалы, которые занимаются установкой светодиодной продукцией долгие годы. Единственный жирный минус – приходится тащить дополнительные провода вдоль всего освещения.

алюминиевый профиль для ленты подсветки

Светодиодная лента должна обязательно монтироваться на алюминиевый профиль, который выполняет роль теплоотвода.

Во время работы лента нагревается, и эта температура отрицательно влияет на сами светодиоды. Они попросту перегреваются и начинают терять яркость, постепенно деградируя и разрушаясь.

разные алюминиевые профиля для светодиодных лент таблица

Таким образом лента, которая могла бы спокойно проработать 5-10 лет, без профиля перегорит у вас через год, а может даже и раньше. Поэтому использование алюминиевого профиля в светодиодной подсветке обязательно.

светодиоды smd 3528

Единственная лента, где можно обойтись без него – это SMD 3528. Она маломощная, всего 4,8Вт на 1м и не столь требовательна к теплоотводу.

Особенно нуждаются в теплоотводе ленты залитые сверху силиконом. В них теплоотдача происходит только через подложку, снизу. А этого бывает иногда недостаточно. Если вы еще наклеите ее на какой-нибудь пластик или дерево, то здесь вообще никакого охлаждения не будет.

блок питания для светодиодной ленты

Правильный выбор блока питания это гарантия долговременной и безопасной работы всей подсветки.

Блок питания должен быть мощнее чем светодиодная лента на 30%.

Только в этом случае он будет работать нормально. Если вы подберете его впритык, ровно по мощности всех светодиодов, то блок будет постоянно трудиться на своем пределе. Естественно такая работа скажется на продолжительности эксплуатации. Поэтому всегда давайте ему запас.

Для монтажа освещения с помощью светодиодной ленты вам понадобится:

бухта барабан светодиодной ленты

  • бухта светодиодной ленты. Необходимую длину отрежете в процессе монтажа.

трехжильный кабель ВВГнг LS 3*1,5

  • трехжильный кабель ВВГнг-Ls сечением 1,5мм2

блок питания и клеммы

  • блок питания

диммер и пульт управления

  • диммер и пульт управления

монтажный провод в бухтах

  • монтажный провод ПуГВ. Лучше всего взять с разноцветной изоляцией красного и черного цветов. Сечение также 1,5мм2

подключение питания в распредкоробке светодиодной ленты

Если у вас не выполнены эл.монтажные работы, то предварительно необходимо подвести напряжение 220В к месту подключения ленты. Для этого штробите стену, либо укладываете кабельный канал и протягиваете по нему трехжильный кабель ВВГнг-Ls 3*1,5. Ведете его непосредственно до той распредкоробки, где будет подключаться питание светодиодной ленты.

Можно использовать существующую распаечную коробку, где подключено основное освещение. Главное чтобы место позволяло свободно подключить дополнительные провода и клеммники.

схема подключения светодиодной ленты и основного света в распредкоробке

Выключатель на светодиодную ленту желательно устанавливать именно на провода 220 Вольт, а не перед лентой на отходящие 12-24В. В этом случае блок не будет работать постоянно. Тем более, импульсным блокам работать без нагрузки противопоказано. К тому же так будет выше уровень безопасности.

Читайте так же:
Что делать если выключатель не выключает свет

111-60

Предварительно проверьте и не перепутайте фазу, ноль и землю. Чаще всего, ноль бывает синего цвета, заземляющая жила – желто-зеленого, а фазная — любых других расцветок.
Но доверять только цветовой маркировке нельзя! Более подробно как без ошибок отличить ноль и фазу можно ознакомиться в статье «Как определить фазу и ноль в электропроводке».

размещение блока и диммера на полке за потолком для освещения светодиодной лентой

Далее нужно от этой распредкоробки в штробе, гофрорукаве или в кабельном канале проложить кабель к будущему месту установки блока питания. Для его размещения монтируете удобную полочку. Изготовить ее можно из кусков фанеры или гипсокартона. Рядом размещаете и диммер.

Протянув кабель до блока, можно приступать непосредственно к подключению проводов.

Светодиод, который можно задуть как свечу!

Светодиоды разработаны чтобы излучать свет, но с помощью них можно создавать и удивительные датчики. Используя простую схему на Arduino, а светодиод как датчик, мы сделаем очень простой анемометр. Для измерения скорости воздуха такой датчик подходит не очень, но с помощью него можно определять изменения скорости движения воздуха.

Для демонстрации и разъяснения принципов работы мы будем выключать светодиод на 2 секунды, когда будет обнаружено, что дуют на светодиод.

Такой датчик можно использовать при создания различных интерактивных интерфейсов или предметов (гаджеты, оформление интерьера, квеструмы, артинсталяции и т.д.).

Для создания понадобятся следующие компоненты:

Принцип работы

Когда через светодиод проходит ток, он светится, а его температура немного повышается. Степень повышения температуры зависит от того, насколько эффективно вы его охладите.

Охлаждение светодиода происходит через корпус и выводы. Влияет материал, размер и форма корпуса, температура окружающей среды, а также к чему подключены выводы. Если корпус будет большой, к примеру, как у выводного 3мм или 5мм светодиода, достаточно быстро охладить, дуя на светодиод не получится. Также если SMD светодиод будет запаян на плату, светодиод может слишком быстро охлаждаться через медные дорожки или полигоны на плате. Для нормальной работы желательно взять SMD светодиод типоразмера 0402 (c 0603, 0806 и т.д. нужно экспериментировать, может не заработать) и запаять его на не очень толстые провода.

Когда температура светодиода повышается или понижается, также происходит и изменение падения напряжения на светодиоде, которое уже и можно обнаружить.

Схема очень проста и очень похожа на управление светодиодом. Единственное отличие состоит в том, что мы добавим дополнительный провод для измерения падения напряжения на светодиоде, когда он включен.

Изменения напряжения, которые мы будем пытаться определить, составляют всего лишь милливольты – это почти предел того, что может быть надежно обнаружено с помощью аналоговых выводов UNO. Если корпус или выводы светодиода касаются чего-то, что хорошо отводит тепло, светодиод может не нагреться достаточно. Поэтому старайтесь чтобы светодиод был в воздухе или не касался хорошо теплопроводящих предметов или деталей корпуса устройства («свечи» и т.д.).

Подготовка

Пайка тонких проводов к маленьким SMD светодиодам требует некоторых навыков. Если у вас с этим трудности, потренируйтесь, попросите кого-нибудь (знакомого, на сервисе по ремонту) запаять или поищите в продаже готовые (как на первом фото выше).

Провода слишком тонкие и недостаточно жесткие, чтобы их можно было втыкать в разъём Arduino, поэтому нам нужно припаять их к чему-то более толстому. Можно откусить кусочек толстого одножильного провода, ножку выводного резистора, светодиода и т.д. Я использовал штыри PLS разъёма.

Читайте так же:
Сенсорные выключатели света что это

Катод светодиода (чёрный провод на фото выше) припаян к одному контакту. Красным проводом с одной стороны к аноду светодиода, с другой к изогнутому резистору.

Для теста сначала можно использовать и макетную плату:

Подключение

Подключите светодиод и резистор, как показано на рисунках. Сторона резистора, подключенного к красному проводу, подключается к выводу A0. Это будет то место, где мы измеряем напряжение на светодиоде, используя возможности аналогового входа. Другая сторона резистора идет к выводу A1, который используется в режиме цифрового выхода для включения и выключения светодиода. Черный провод подключается к любому выводу GND на Arduino.

В функции setup происходит первоначальная настройка и включается светодиод. Затем выполнение программы продолжается в бесконечном цикле loop.

В нём сначала производится 255 измерений напряжения на выводе A0 и получаемые данные суммируются в переменной sum. Так много измерений используется для повышения точности измерений (снижение влияния шумов).

Затем в условии проверяется, если буфер данных sensedata[] заполнен. Также мы сравниваем последнюю сумму с самой старой из имеющихся у нас хранится в буфере, чтобы увидеть, увеличилось ли напряжение из-за охлаждения светодиода, хотя бы на значение MINJUMP.

Когда условие выполняется, мы выключаем светодиод на 2 секунды, сбрасываем буфер и затем снова запускаем процесс. В противном случае, мы сохраняем сумму в буфере, обновляем индекс буфера и начинаем следующие измерения.

После подсчёта суммы, данные выводятся в последовательный порт. Чтобы лучше понять, что происходит, в Arduino IDE можно открыть «Плоттер по последовательному соединению» (вызываются в меню «Инструменты»). Для удобства, в функции loop можно закомментировать вызов delay(2000), без которой сможете наблюдать, как возрастает и падает напряжение, когда меняется его температура.

Заключение

В ходе экспериментов я обнаружил, что могу погасить свой светодиод с расстояния более 1 метра. В некоторых комнатах воздушные потоки могут вызывать ложные срабатывания. Если это проблема, вы можете снизить чувствительность вашей системы, увеличив MINJUMP. График «плоттера» может помочь понять, какое значение лучше подходит.

Вы можете использовать светодиод другого цвета или поэкспериментировать со светодиодами других типоразмеров. Белые светодиоды работают особенно хорошо, поскольку у них более высокое падение напряжения. У различных светодиодов параметры могут отличаться, при необходимости пересчитайте необходимый номинал (в интернете много онлайн калькуляторов для расчёта номинала резистора для светодиода). Также не забывайте, что у выводов микроконтроллера есть лимит на максимальный ток и его не нужно превышать.

Вместо Arduino Uno можно использовать другие Arduino совместимые платы. Не на всех платах приведенный ранее код будет работать стабильно. Если не получается настроить с помощью изменения MINJUMP, можно попробовать немного изменённый вариант скетча:

В нём выключение светодиода производится не при первом срабатывании, а на пятом (в последнем условии можно изменить, на каком срабатывании выключать светодиод).

На платах UNO, NANO и т.д., аналоговых входов более одного. Т.е. без использования микросхем стандартной логики, мультиплексоров и т.д., можно реализовать работу с несколькими светодиодами.

Используя несколько светодиодов можно сделать несколько независимых предметов («свечи» и т.д.) или несколько элементов одного предмета (несколько светлячков в одной декорации, веток дерева из проволоки и т.д.). Также можно определять и направление, к примеру, разместив светодиоды вокруг трубки или ещё как (что бы поток воздуха попадал не на все сразу, а в основном на один или несколько светодиодов).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector