LED-Akzentlicht, das beim Entfernen von der Stromquelle langsam gedimmt wird

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Wir haben alle mit verschiedenen Transformatoren und Netzteilen gespielt, deren LED-Anzeige gedimmt ist, bevor sie vollständig ausgeht, wenn das Netzteil vom Stromnetz getrennt wird.

Ich arbeite daran, ein Akzentlicht zu entwerfen, das eine durchscheinende Kristalllichtquelle (wahrscheinlich aus Harz oder Glas, wenn ich einen billigen Lieferanten finde) enthält, die LEDs und bestimmte Elektronik enthält, sowie eine Basis, die elektrischen Strom liefert. Für Gamer könnte es wie ein Welkynd Stone aussehen. Meine Frage ist, wie man die LEDs am einfachsten langsam dimmt (z. B. über 2-10 Sekunden), wenn der Kristall von der Basis entfernt wird. Ähnlich wie der nicht angeschlossene Transformator, jedoch mit einem absichtlichen und kontrollierten Dimmen.

Ich habe gerade ein paar LEDs gekauft und plane, in den nächsten ein oder zwei Monaten ein Testsystem zu bauen. Diese LEDs befinden sich in einem 5-Meter-Streifen, der in 3 parallel laufende LED-Serien unterteilt ist und eine Nennspannung von 12 V aufweist. Ich kenne die Amperezahl der LEDs nicht, aber ich schätze im Bereich von 20 mA (was ich gelesen habe, ist durchschnittlich für helles Weiß). Ich werde wahrscheinlich 4 Serien mit insgesamt 12 LEDs im Testaufbau verwenden. LED-Streifenverbindung

Wenn ich den Transformator aus Wechselstrom in die Basis eingebaut habe, könnte ich eine Reihe von Kondensatoren parallel zu einem Widerstand verwenden, um Strom zu speichern und ihn langsam in die LEDs zu entladen. Aber ich bin ein Autodidakt, also weiß ich ehrlich gesagt nicht, ob das tatsächlich funktionieren würde. Ich kenne auch nicht die Anzahl und Nennwerte der Kondensatoren und Widerstände, die ich benötigen würde.

Wenn ich den Transformator in den Kristall eingebaut hätte, würden der Transformator und der Gleichrichter eine kleine Menge Strom behalten, aber ich denke nicht, dass es fast ausreichen würde, um den gewünschten Effekt zu erzielen, also müsste etwas anderes sein hinzugefügt, damit es einige Sekunden dauert.

Eine Nicad-Batterie mit Steuerelektronik ist buchstäblich mein letzter Ausweg, um diesen Effekt zu erzielen, und ich werde die Idee wahrscheinlich aufgeben, bevor ich meine eigene Leiterplatte programmiere.

Das ist meine Hauptfrage. Wenn jemand darüber nachdenken möchte, wie der Kristall mit der Basis verbunden werden kann, bin ich offen für Vorschläge. Mein ursprünglicher Plan war es, einfach eine direkte Kupfer-Kupfer-Verbindung mit der Basis herzustellen. Aber ich habe kürzlich über ein EM-Ladesystem nachgedacht (ähnlich einer Powermat oder diesen kabellosen wiederaufladbaren Taschenlampen, die mein Vater hat). Das Problem mit dem drahtlosen Netzwerk besteht darin, die LEDs gleichmäßig mit Strom zu versorgen, obwohl dies sicherer ist. Ich habe auch schon einiges über den Aufbau des Netzteils gelernt, indem ich diese SE-Site durchgesehen habe, aber wenn jemand auch Vorschläge dazu hat, bin ich ganz Ohr. Für den Testaufbau werde ich es wahrscheinlich an ein Computer-Netzteil oder ein Laptop-Netzteil anschließen, wenn ich bei Goodwill oder im örtlichen Elektronikfachgeschäft ein 12-V-Netzteil finde.

Wenn ich das Testmodell zum Laufen bringe, plane ich, möglicherweise ein Dutzend davon für die Akzentbeleuchtung in meinem Haus zu bauen.

Thomas
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Wenn eine Transformator + Diodenbrückenversorgung die Versorgungsleistung verliert, ist das allmähliche Dimmen des Ausgangs in erster Linie eine Funktion der Speicherkondensatoren nach der Diodenbrücke, nicht des Transformators oder der Brücke selbst. Was Sie zuerst benötigen würden, ist ein ausreichend großer Speicherkondensator, um ausreichend Energie für das langsame Dimmen zu halten: Mit anderen Worten, die Konstante Kondensator + Ladezeit muss mit der gewünschten Dimmdauer korreliert werden. Dies ist ohne endgültige oder zumindest empirische Daten (verwenden Sie ein Multimeter) für den von den LEDs aufgenommenen Strom nicht zu berechnen.
Anindo Ghosh
Sobald Sie den geeigneten Kondensator als Energiespeicher haben, funktioniert das grundlegende Abkling-Dimmen sofort. Typisch für ein gesteuertes Dimmen wäre ein Mikrocontroller, der ein PWM-Signal mit abnehmendem Arbeitszyklus erzeugt und die LEDs durch einen BJT oder MOSFET treibt, der als Schalter verwendet wird.
Anindo Ghosh
@AnindoGhosh Nun, die LEDs kommen am Dienstag an (am selben Tag, an dem der Herbstunterricht beginnt), und ich habe ein Multimeter, sodass ich irgendwann am Mittwoch in der Lage sein sollte, einige dieser Daten bereitzustellen. Sollte ich jede Serie von 3 LEDs unabhängig oder 4 gleichzeitig oder den gesamten Streifen testen oder spielt es eine Rolle? Ich bin auch offen für grobe Schätzungen, die auf Durchschnittswerten basieren.
Thomas
Testen Sie einen 3er-Satz, das reicht aus. Es gibt eigentlich keine Durchschnittswerte, mit denen gearbeitet werden kann, da LED-Streifen im 3528-Chip-LED-Formfaktor eine große Bandbreite möglicher Stromanforderungen von 10 mA bis 100 mA oder mehr haben können. Außerdem müssen Sie festlegen, wie viele Sekunden Ihre gewünschte Überblendung dauern soll.
Anindo Ghosh
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@Andyaka: Objekt in Ruhe auf / im Sockel, LEDs leuchten vollständig. Objekt vom Sockel entfernt, LEDs verblassen innerhalb von 2-10s zu nichts.
Ignacio Vazquez-Abrams

Antworten:

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Die Frage weckte mein Interesse genug, um ein Experiment durchzuführen. Ich habe die Parameter der Frage in einem wesentlichen Aspekt geändert: Anstelle eines LED-Streifens mit mehreren in Reihe geschalteten LEDs habe ich 3 blaue LEDs (jeweils V f = ~ 2,8 Volt) parallel angeschlossen , mit einem einzigen 100-Ohm-Widerstand, um den Strom auf alle zu begrenzen 3, zu einem 0,047 Farad, 5,5 Volt Münztyp "Motherboard Supercap".

Ich weiß, dass das Teilen eines Widerstands eine wirklich schlechte Praxis ist. Verwenden Sie also einfach separate Widerstände für Ihr eigenes Experiment.

Die Superkappe wurde aus einem Paar AA-Alkalizellen (~ 3,12 Volt über dem Kondensator nach 3 Minuten) geladen, dann wurden die Drähte zur Batterie herausgezogen.

schematisch

simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab

Obwohl der Dimmeffekt ein erwartetes Ergebnis war, waren die Ergebnisse verblüffend: Die LEDs blieben nach dem Trennen der Batterie über eine Minute lang mit abnehmender Intensität beleuchtet . Hier ist das Video, das ich von dem Experiment gemacht habe.

Der Grund, warum die LEDs so viel länger als erwartet leuchten, ist, dass eine typische LED weiterhin bis weit unter 5% ihres Nennstroms leuchtet. Bei den von mir verwendeten LEDs waren sie nach etwa 1 Minute gut sichtbar , wenn dunkel, mit nur 1 mA zwischen allen drei.

Nach vielleicht 15 Minuten wurden die LEDs endgültig dunkel.

Schlussfolgerungen :

  • Eine viel kleinere Kapazität als der hier verwendete 0,047 Farad-Superkondensator wäre für den vorgesehenen Zweck bevorzugt.
  • Wenn ein 12-Volt-20-mA-LED-Streifen anstelle von parallelen LEDs verwendet werden muss, funktioniert ein Satz von 3 dieser Münz-Superkappen in Reihe: Die resultierende Kapazität von etwa 0,0157 Farad liefert eine Dimmdauer, die näher am OP-Ziel von liegt 2 bis 10 Sekunden anstelle der unerträglich langen 1-minütigen Dimmung im Video.
  • Der Grund, warum einige zuvor veröffentlichte Kapazitätsberechnungen, einschließlich meines eigenen 0,5-Farad-Kommentars, weit von der Marke entfernt waren, liegt darin, dass der reduzierende Stromfluss aufgrund der Entladung, dh der angestrebte sehr dimmende Effekt, nicht berücksichtigt wurde.
  • Für alle Kommentare, die sich zu dem "inakzeptabel hohen" ESR dieser Motherboard-Supercaps ergeben könnten, ist klar, dass die Theorie durch praktische Experimente gestützt werden muss, wie dies für diese Antwort getan wurde.

Der von mir verwendete Superkondensator wird bei eBay für weniger als 2 USD pro Paar , einschließlich internationalem Versand, verkauft:

SuperCap

Nicht ganz die zehn oder hundert Dollar, die ich und andere zuvor erwähnt hatten.


Addeddum dank Diskussion mit @DavidKessener :

  • Wenn mehrere Superkappen in Reihe geschaltet und auf eine höhere Spannung für den String als die Nennspannung des einzelnen Kondensators geladen werden, sind Vorspannungswiderstände erforderlich, um die Lebensdauer der Kondensatoren zu verlängern. Ohne diese laden sich die Kondensatoren ungleichmäßig auf und sterben schließlich schneller ab.
  • Basierend auf dieser Maxwell-Appnote und einem Leckstrom pro Kondensator von 10 uA ( der tatsächliche Leckstrom dieser speziellen Kappen ist viel niedriger, also noch sicherer ) erhalten wir einen Wert von 55 kOhm für den Durchgang von Vorspannungswiderständen. Fügen Sie 10 x 10 = 100 uAalso 3 neue hinzu 56k-Widerstände wie unten, zur Verwendung einer 12-Volt-Versorgung und eines 12-Volt-LED-Streifens

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simulieren Sie diese Schaltung

Anindo Ghosh
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Beeindruckend! Ich denke du bist gerade mein Held geworden! Ich wollte morgen eine gebrauchte Monsterkappe abholen und das testen, aber das ist eine viel praktischere Lösung. Ich werde diese Kappen bestellen und anfangen zu experimentieren. Das ist eine Menge Mühe, mir zu helfen, ich weiß es wirklich zu schätzen!
Thomas
Danke @Thomas. Ich genieße es einfach, Dinge auszuprobieren, also hat das Spaß gemacht.
Anindo Ghosh
Ich werde die Schaltung so bauen, wie Sie sie angelegt haben, und meine Ergebnisse veröffentlichen. Wird es ein Problem beim Hinzufügen oder Entfernen von 3LED-Segmenten zu dieser Schaltung geben, um die Dimmzeit fein abzustimmen?
Thomas
@Thomas Nach dem Video habe ich genau das getan - ich habe parallel 6 weitere LEDs hinzugefügt. Zu diesem Zeitpunkt sank die Dimmzeit auf einige Sekunden.
Anindo Ghosh
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Der TL494 wird normalerweise in Netzteilen als Steuermechanismus für einen Buck- oder Boost-Switcher verwendet, kann jedoch auch problemlos für die PWM-Steuerung einer LED verwendet werden, da jeder seiner Ausgangstransistoren 200 mA aufnehmen kann.

Sehen Sie sich den TI-Anwendungsbericht SLVA001E "Entwerfen von Schaltspannungsreglern mit dem TL494 (Rev. E)" an, um zu erfahren, wie Sie ihn in den Single-Ended-Modus versetzen und den DTC zur Steuerung des PWM-Ausgangs verwenden können. Eine RC-Schaltung am DTC-Pin sollte ausreichen, um das Tastverhältnis beim Entfernen des Geräts schrittweise zu verringern.

TL494 Blockdiagramm

BEARBEITEN:

Hier ist eine nicht optimierte Schaltung, die verwendet werden kann. Beachten Sie, dass das Gerät eine eigene Stromversorgung benötigt, damit es funktioniert.

schematisch

simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab

S1 kann entweder ein Hebel-Mikroschalter oder eine Art Kontaktpaar sein, das mit leitendem Material überbrückt ist. Wenn S1 geschlossen ist, wird der Fehlercode auf 0 V gehalten, was ein maximales PWM-Tastverhältnis und damit eine LED-Helligkeit ermöglicht. Wenn S1 deaktiviert ist, lädt sich C1 langsam über den Spannungsteiler R1 / R2 auf, erhöht langsam die DTC-Spannung und reduziert dadurch das PWM-Tastverhältnis auf 5%.

Ignacio Vazquez-Abrams
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OK, der Chip liefert also tatsächlich modulierte Leistung, was ich zuvor gelesen habe, ist der "richtige" Weg, um LEDs zu dimmen. Auf jeden Fall etwas, das ich für meine raffinierteren Modelle untersuchen werde. Der Aufbau der Rennstrecke ist momentan etwas komplex für mich, aber ich lerne schnell :)
Thomas
Der Chip verwendet PWM, um die Transistoren ein- und auszuschalten. Die Stromversorgung erfolgt extern über die LEDs + Transistoren.
Ignacio Vazquez-Abrams
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Bestellen Sie nicht direkt bei TI. Mit Distributoren wie Digikey oder Mouser können Sie Singles kaufen.
Ignacio Vazquez-Abrams
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Viel komplexer als die kondensatorbasierte Lösung.
pjc50
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@ IgnacioVazquez-Abrams Bitte betrachten Sie Ihre Antwort als diskreditiert, damit wir vermeiden können, dass eine bestimmte Person noch aufgeregter wird als sie es bereits ist: Der Titel der Frage lautet " wenn sie von der Stromquelle entfernt wird ", verstärkt im Hauptteil der Frage. Böser Junge, Ignacio, böser! Frech! Frech! :-)
Anindo Ghosh