Setiap amatir radio akrab dengan chip NE555 (analog dengan KR1006). Keserbagunaannya memungkinkan Anda merancang berbagai macam produk buatan sendiri: dari vibrator tunggal pulsa sederhana dengan dua elemen di harness hingga modulator multikomponen. Artikel ini akan mempertimbangkan rangkaian pengalih waktu dalam mode generator pulsa persegi panjang dengan penyesuaian lebar pulsa.
Skema dan prinsip operasinya
Dengan pengembangan LED berdaya tinggi, NE555 memasuki arena lagi sebagai peredup (dimmer), mengingat keuntungan yang tak terbantahkan. Perangkat berdasarkan itu tidak memerlukan pengetahuan elektronik yang mendalam, dirakit dengan cepat dan bekerja dengan andal.
Diketahui bahwa ada dua cara untuk mengontrol kecerahan LED: analog dan pulsa. Metode pertama melibatkan mengubah nilai amplitudo arus searah melalui LED. Metode ini memiliki satu kelemahan signifikan - efisiensi rendah. Metode kedua melibatkan perubahan lebar pulsa (duty cycle) arus dengan frekuensi 200 Hz menjadi beberapa kilohertz. Pada frekuensi seperti itu, kedipan LED tidak terlihat oleh mata manusia. Rangkaian pengontrol PWM dengan transistor keluaran yang kuat ditunjukkan pada gambar. Ini mampu beroperasi dari 4,5 hingga 18 V, yang menunjukkan kemampuan untuk mengontrol kecerahan satu LED yang kuat dan seluruh strip LED. Kisaran penyesuaian kecerahan berkisar dari 5 hingga 95%. Perangkat ini adalah versi modifikasi dari generator pulsa persegi panjang. Frekuensi pulsa ini tergantung pada kapasitansi C1 dan resistansi R1, R2 dan ditentukan oleh rumus: f=1/(ln2*(R1+2*R2)*C1), Hz
Prinsip pengoperasian dimmer elektronik adalah sebagai berikut. Pada saat tegangan suplai diterapkan, kapasitor mulai mengisi daya di sepanjang sirkuit: + Upit - R2 - VD1 -R1 -C1 - -U suplai. Segera setelah tegangan mencapai level 2 / 3U, transistor internal pengatur waktu akan terbuka dan proses pengosongan akan dimulai. Pelepasan dimulai dari pelat atas C1 dan selanjutnya di sepanjang sirkuit: R1 - VD2 -7 output dari lubang IC - -U. Setelah mencapai tanda 1 / 3U, transistor pengatur waktu akan menutup dan C1 akan mulai menambah kapasitas lagi. Di masa mendatang, proses tersebut diulangi secara siklis, membentuk pulsa persegi panjang di pin 3.
Mengubah resistansi resistor penyetelan menyebabkan penurunan (peningkatan) waktu pulsa pada keluaran pengatur waktu (pin 3), dan akibatnya, nilai rata-rata sinyal keluaran berkurang (meningkat). Urutan pulsa yang dihasilkan melalui resistor pembatas arus R3 diumpankan ke gerbang VT1, yang dihubungkan sesuai dengan rangkaian sumber umum. Beban berupa strip LED atau LED daya tinggi yang dihubungkan secara seri termasuk dalam pemutusan sirkuit drain VT1.
Dalam hal ini, transistor MOSFET yang kuat dipasang dengan arus pembuangan maksimum 13A. Ini memungkinkan Anda untuk mengontrol cahaya strip LED sepanjang beberapa meter. Namun, transistor mungkin memerlukan heat sink.
Kapasitor pemblokiran C2 menghilangkan pengaruh interferensi yang mungkin terjadi pada rangkaian daya pada saat pengatur waktu dialihkan. Nilai kapasitansinya bisa berapa saja dalam 0,01-0,1 uF.
Bagian papan dan perakitan dimmer
Papan sirkuit tercetak satu sisi memiliki ukuran 22x24 mm. Seperti yang Anda lihat dari gambar, tidak ada yang berlebihan yang dapat menimbulkan pertanyaan.
Setelah perakitan, sirkuit dimmer PWM tidak memerlukan penyesuaian, dan papan sirkuit tercetak mudah dibuat dengan tangan Anda sendiri. Papan, selain resistor pemangkas, menggunakan elemen SMD.
- DA1 - IC NE555;
- VT1 - transistor efek medan IRF7413;
- VD1,VD2 - 1N4007;
- R1 - 50 kOhm, penyetelan;
- R2, R3 - 1 kOhm;
- C1 - 0,1 uF;
- C2 - 0,01 uF.
Transistor VT1 harus dipilih tergantung pada daya beban. Misalnya, untuk mengubah kecerahan LED satu watt, transistor bipolar dengan arus kolektor maksimum yang diizinkan 500 mA sudah cukup.
Kecerahan strip LED harus dikontrol dari sumber tegangan +12 V dan sesuai dengan tegangan pasokannya. Idealnya, regulator harus ditenagai oleh catu daya stabil yang dirancang khusus untuk pita.
Beban dalam bentuk LED daya tinggi terpisah ditenagai secara berbeda. Dalam hal ini, penstabil arus berfungsi sebagai sumber daya untuk dimmer (disebut juga driver untuk LED). Arus keluaran pengenalnya harus sesuai dengan arus LED yang terhubung secara seri.
Baca juga
Artikel "Lamp Dimmer", diterbitkan di "Radio", No. 7, 1986, dibicarakan peralatan elektronik untuk mengontrol kecerahan senter. Hari ini, penulis artikel bernama menawarkan versi perangkat yang lebih baik, yang memungkinkan Anda memberikan lentera fungsi tambahan suar cahaya.
Anda tentu saja dapat mengatur kecerahan lampu senter dengan resistor variabel yang dihubungkan secara seri dengannya. Namun, sayangnya, daya yang signifikan terbuang percuma pada resistor dan efisiensi regulator semacam itu akan rendah. Regulator kunci lebih ekonomis, prinsip operasinya didasarkan pada kenyataan bahwa beban terhubung ke sumber daya (baterai) tidak terus-menerus, tetapi secara berkala - untuk interval waktu yang dapat diubah dengan lancar. Akibatnya, arus rata-rata yang melalui lampu pijar akan berubah, dan karenanya kecerahannya.
Regulator yang diusulkan (Gbr. 1), seperti yang disebutkan di atas, dipasang di badan senter dan memungkinkan Anda tidak hanya menyesuaikan kecerahan lampu pijar dari pendaran maksimum ke rendah. Dengan bantuannya, lentera dapat dengan mudah diubah menjadi suar cahaya.
Dasar dari regulator tersebut adalah pengatur waktu terintegrasi DD1. Ini memiliki generator pulsa. Frekuensi pengulangannya (dari 200 hingga 400 Hz) dan siklus kerjanya dapat diubah. Transistor VT1 bertindak sebagai kunci elektronik - operasinya dikendalikan oleh generator. Prinsip pengoperasian regulator dijelaskan oleh osilogram yang ditunjukkan pada gambar. 2.
Dalam mode kontrol kecerahan, kontak sakelar SA1, dikombinasikan dengan resistor variabel R3, ditutup. Dengan menggerakkan penggeser resistor, durasi pengisian dan pengosongan kapasitor C1 diubah, dan pengisian dilakukan melalui dioda VD2, dan pengosongan melalui VD3. Resistor R1 dan R2 dengan resistansi yang relatif tinggi praktis tidak berpengaruh pada pengoperasian generator.
Di salah satu posisi ekstrim dari mesin resistor pada keluaran generator (pin 4), pulsa tegangan pendek terbentuk yang membuka sakelar transistor (Gbr. 2, a). Dalam hal ini, lampu dihubungkan ke baterai dalam waktu singkat, kecerahan cahayanya minimal.
Di posisi tengah penggeser resistor, durasi waktu selama lampu terhubung ke baterai sama dengan durasi jeda (Gbr. 2, b). Akibatnya, daya yang setara dengan sekitar setengah daya maksimum dilepaskan pada lampu, mis. lampu akan menyala.
Di posisi ekstrim lainnya dari penggeser, sebagian besar lampu tetap terhubung ke baterai dan mati hanya untuk waktu yang singkat (Gbr. 2, c). Oleh karena itu, lampu akan bersinar dengan kecerahan yang hampir maksimal.
Pada sakelar transistor dalam keadaan terbuka, penurunan tegangan kira-kira 0,2 V, yang menunjukkan efisiensi yang cukup tinggi dari regulator semacam itu.
Dalam mode suar cahaya, kontak sakelar SA1 terbuka, dan pengisian kapasitor C1 dilakukan terutama melalui resistor R2 dan dioda VD1, dan pelepasan melalui resistor R1. Dalam mode ini, lampu dihubungkan ke baterai selama sepersepuluh detik dengan interval beberapa detik.
Sakelar SA2 adalah sakelar lampu itu sendiri, kapasitor C2 bertindak sebagai penyangga energi yang memfasilitasi pengoperasian baterai GB1.
Pengujian regulator menunjukkan bahwa biasanya berfungsi ketika tegangan suplai turun menjadi 2,2 ... 2,1 V, sehingga dapat digunakan pada senter bahkan dengan baterai dua sel galvanik. Untuk transistor yang ditunjukkan pada diagram, lampu pijar dapat dengan arus hingga 400 mA.
Diperbolehkan menggunakan pengatur waktu KR1006VI1 di perangkat, dioda KD103A, KD103B, KD104A, KD522B, serta transistor yang dirancang khusus untuk pengoperasian di kunci atau sirkuit pulsa- dengan tegangan kolektor-emitor dalam mode saturasi 0,2 ... 0,3 V, arus kolektor maksimum setidaknya dari arus yang dikonsumsi oleh lampu pijar, dan rasio transfer arus minimal 40. Cocok untuk lampu pijar dengan a arus hingga 300 mA, kecuali yang ditunjukkan pada diagram, transistor KT630A - KT630E, KT815A - KT815G, KT817A - KT817G. Dianjurkan untuk menggunakan kapasitor oksida berukuran kecil, misalnya seri K52, K53, K50 - 16, resistor variabel - SDR - 3 dengan sakelar, konstanta - MLT, C2 - 33. Resistor R3 juga dapat digunakan dengan nilai beberapa kali lebih tinggi, misalnya 10, 22 , 33, 47 kOhm, tetapi dalam hal ini perlu untuk mengurangi kapasitansi kapasitor C1 secara proporsional sehingga frekuensi generator praktis tetap sama.
Secara struktural, regulator lebih mudah dipasang di lentera dengan apa yang disebut kotak "persegi", yang dirancang untuk menggunakan baterai 3336, "Ruby" dan analog asingnya, serta di lentera "bulat" dengan bagian plastik yang dapat dilipat kasus. Dalam hal ini, resistor R3 pertama kali dipasang pada kasing, dan kemudian bagian lainnya ditempatkan. Selain itu, bagaimanapun juga, akan lebih mudah untuk memasangnya menggunakan metode pemasangan permukaan: dioda dan resistor R1, R2 dapat disolder ke terminal resistor R3 dan beralih SA1. Setelah dipasang dan diperiksa, bagian-bagian tersebut harus diperbaiki dan diisolasi, misalnya dengan lem epoksi.
Jika mode suar cahaya tidak diperlukan, regulator dapat disederhanakan dengan mengecualikan elemen R1, R2, VD1 dan menggunakan resistor R3 tanpa sakelar SA1.
Menetapkan perangkat direduksi menjadi pemilihan resistor R1, R2, R5. Dalam mode suar, dengan memilih resistor R1, durasi jeda antara blitz diatur, dan resistor R2 adalah durasi blitz. Nilai resistor R5 tergantung pada jenis dan parameter transistor, serta tegangan catu daya. Untuk mengambilnya, Anda perlu menerapkan tegangan suplai sekitar dua kali lebih kecil dari maksimum atau minimum, di mana regulator bekerja dengan stabil. Setelah itu, resistor R3 diatur ke posisi kecerahan maksimum dan voltmeter dihubungkan ke terminal kolektor dan emitor transistor. Antara dasar transistor dan pin 4 dari rangkaian mikro, rangkaian resistor konstan yang terhubung seri dengan resistansi 30 ohm dan resistor bolak-balik 2,2 kOhm dipasang untuk sementara. Dengan mengubah resistansi resistor variabel dari maksimum ke minimum, tegangan pada kolektor transistor dikontrol. Posisi mesin dicatat, di mana penurunan resistansi resistor lebih lanjut tidak menyebabkan penurunan tegangan yang nyata pada kolektor. Setelah itu, resistansi total rantai yang dihasilkan diukur, dan resistor konstan dengan peringkat yang sama dipasang.
Agar regulator dapat bekerja dengan lampu pijar yang kuat yang mengkonsumsi arus 1 A atau lebih pada tegangan suplai hingga 10 ... 15 V, cukup menggunakan transistor komposit yang kuat dengan transfer arus koefisien beberapa ratus sebagai VT1 (dari yang kecil, KT829A - KT829G KT973A, KT973B ). Tegangan suplai hanya perlu tidak melebihi batas maksimum yang diizinkan untuk rangkaian mikro. Tentu saja, Anda harus menggunakan kapasitor oksida dengan voltase pengenal yang sesuai.
Saya sampaikan kepada Anda rangkaian senter LED sederhana dengan kontrol kecerahan PWM. Saya terdorong untuk membuat desain ini karena kebutuhan untuk mengontrol kecerahan lampu depan Cina. Karena LED tidak dikontrol oleh tegangan, tetapi oleh arus, tidak mungkin untuk hanya memasukkan resistor variabel ke dalam pemutusan saluran listrik, sehingga pilihan jatuh pada PWM. Saya tidak suka opsi pengontrol PWM pada pengatur waktu integral, dan saya memutuskan untuk menggunakan logika CMOS. Rangkaian ini didasarkan pada generator PWM paling sederhana pada chip K561LE5. Tidak jauh berbeda dengan generator konvensional, hanya dua dioda dan resistor variabel. Ketiga elemen inilah dan siklus kerja pulsa. Sebagai penguat daya, saya menggunakan pengikut emitor pada transistor KT315. Ini cukup berhasil, karena bekerja dalam mode pulsa (dalam kasus saya, LED berdaya rendah digunakan, saat menggunakan yang kuat, Anda perlu mengambil transistor yang lebih kuat, misalnya, yang lapangan).
Berikut adalah diagram regulator saya:
Papan sirkuit tercetak dikembangkan untuk komponen SMD (kecuali untuk sirkuit mikro, transistor, dan resistor variabel). Berikut adalah gambar dari papan sirkuit regulator:
Adapun perinciannya, mereka tidak kritis dalam pemilihan: transistor apa pun dapat digunakan, struktur n-p-n (dengan pengecualian frekuensi rendah), dioda - SMD silikon apa pun, kapasitor dalam kasing 0805, resistor juga dalam 0805 .Circuit mikro dapat diambil dalam versi SMD untuk menghemat ruang, tetapi kemudian Anda harus mengulang papan sirkuit tercetak.
Daftar elemen radio
| Penamaan | Jenis | Denominasi | Kuantitas | Catatan | Toko | Buku catatan saya |
|---|---|---|---|---|---|---|
| U1 | Katup | CD4001B | 1 | K561LE5 | Ke buku catatan | |
| T1 | transistor bipolar | KT315A | 1 | Ke buku catatan | ||
| D1-D2 | dioda penyearah | 1N4148 | 2 | 1N4007 | Ke buku catatan | |
| C1 | Kapasitor | 100 nF | 1 | Ke buku catatan | ||
| R1 | Resistor variabel | 1 kOhm | 1 | Ke buku catatan | ||
| R2 | Penghambat | 1 kOhm | 1 | Ke buku catatan | ||
| LED-LED4 | Dioda pemancar cahaya | 30 mA | 4 | Pilih jumlah yang Anda butuhkan |
Skema regulator semacam itu ditunjukkan pada gambar. 80 pagi Pada elemen DD1.1, DD1.2, generator pulsa persegi panjang dengan laju pengulangan 100 ... 200 Hz dipasang. Resistor R1 mengatur siklus tugas pulsa dari sekitar 1,05 hingga 20. Pulsa generator menuju ke tahap pencocokan, dirakit pada elemen DD1.3, DD1.4, dan dari keluarannya ke kunci elektronik VT1, di sirkuit kolektor di mana lampu pijar ELI dihidupkan.
Regulator elektronik dihidupkan oleh sakelar SA1, dikombinasikan dengan resistor R1. Sakelar SA2 dari senter itu sendiri dapat menyuplai voltase baterai GB1 langsung ke lampu pijar, melewati regulator.
Pelat pemasangan regulator (Gbr. 81) dipasang di dinding samping lentera di sebelah reflektor. Di bawah pegangan resistor variabel di dinding belakang lentera, sebuah lubang persegi panjang digergaji. Kapasitor G2 ditempatkan di mana saja ruang bebas, sebaiknya lebih dekat ke PCB.
Beras. 80. Skema peredup lampu (a) dan varian tahap keluarannya (b)
Regulator dirancang untuk bekerja bersama dengan lampu pijar yang mengkonsumsi arus tidak lebih dari 160 mA. Untuk lampu yang mengkonsumsi arus hingga 400 mA, kunci elektronik regulator dilengkapi dengan transistor kedua, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 80.6.
Diagram versi lain dari peredup senter ( sirkuit lampu sentuh) ditunjukkan pada Gambar. 82. Di dalamnya, fungsi elemen pengatur dilakukan oleh elemen sensor dua kontak, yang ditempatkan pada badan lampu. Pada elemen DD1.1, DD1.2, dipasang generator yang menghasilkan osilasi persegi panjang dengan siklus kerja sekitar 1,05, yang berarti akan ada tegangan hampir konstan pada keluaran elemen DD1.2 level tinggi, dan hanya pada interval yang sangat pendek tegangannya rendah. Pulsa ini diumpankan melalui kapasitor C2 ke elemen sensor El, E2, input elemen DD1.3. Jika resistansi antara kontak elemen sensor tinggi, maka pada input elemen DD1.3 akan ada pulsa yang mirip dengan output generator.
Beras. 81. Papan sirkuit tercetak (a) dan penempatan elemen peredup lampu (b)
Beras. 82. Skema kontrol kecerahan lampu sentuh
Beras. 83. Pelat pemasangan (b) dan desain elemen sensor
Oleh karena itu, sebagian besar waktu, keluaran elemen DD1.3 akan memiliki tegangan level rendah, mis., transistor hampir selalu tertutup dan lampu pijar ELI tidak menyala. Jika sekarang Anda menyentuh elemen sensor, maka resistansi antara kontaknya akan berkurang dan kapasitor C 2 akan mulai mengisi daya melalui resistansi ini. Semakin rendah resistansi ini, semakin cepat pengisian dilakukan dan semakin lama interval waktu pada input elemen DDil.3 akan menjadi tegangan rendah, dan pada outputnya, sebaliknya, tinggi, yaitu semakin panjang transistor. VT1, VT2 akan terbuka, yang berarti lampu pijar lebih terang. Dengan menekan kontak elemen sensor dengan jari Anda, Anda dapat mengubah hambatan di antara keduanya, yaitu menyesuaikan kecerahan lampu senter.
Referensi: I. A. Nechaev, Mass Radio Library (MRB), Edisi 1172, 1992.
Skema:
Tidak seperti senter LED yang dapat diredupkan, di mana batas bawah tegangan suplai adalah 1,9 ... 2 V, catu daya sirkuit mikro - generator dengan siklus tugas yang dapat disesuaikan (K561LE5 atau 564LE5), yang mengontrol kunci elektronik, di perangkat yang diusulkan (Gbr. 1) dilakukan dari konverter tegangan step-up, yang memungkinkan Anda menyalakan lampu dari satu sel galvanik 1,5 V. Konverter dibuat pada transistor VT1, VT2 sesuai dengan rangkaian osilator mandiri transformator dengan positif masukan oleh arus.
Rangkaian osilator dengan duty cycle yang dapat disesuaikan pada chip K561LE5 yang disebutkan di atas telah sedikit dimodifikasi untuk meningkatkan linearitas pengaturan arus. Konsumsi arus minimum senter dengan enam LED putih L-53MWC super terang yang terhubung paralel dari Kingbright adalah 2...3 mA. Ketergantungan arus yang dikonsumsi pada jumlah LED berbanding lurus.
Mode "Beacon", saat LED berkedip terang pada frekuensi rendah dan kemudian padam, diimplementasikan dengan mengatur kontrol kecerahan ke maksimum dan menyalakan senter lagi. Frekuensi kedipan cahaya yang diinginkan dapat diperoleh dengan memilih kapasitor C3.
Karena tegangan nominal catu daya adalah 1,5 V, bukan 3 V, tidak hanya super terang, tetapi juga LED lain dapat digunakan di perangkat, tergantung pada tujuan senter. Yang bersinar dengan baik pada tegangan 1,5 V, misalnya AL307AM, AL307BM (cahaya merah), tidak seperti LED AL307VM, AL307GM (cahaya hijau), harus dinyalakan secara seri sebanyak 2 pcs. Performa senter dipertahankan saat tegangan turun menjadi 1,1 V, meskipun kecerahannya berkurang secara signifikan.
Transistor efek medan dengan gerbang berinsulasi KP501A (KR1014KT1V) digunakan sebagai kunci elektronik. Dalam hal sirkuit kontrol, ini sangat cocok dengan sirkuit mikro K561LE5. Transistor KP501A memiliki parameter pembatas berikut:
tegangan sumber tiriskan - 240 V;
tegangan sumber gerbang - 20 V;
tiriskan arus - 0,18 A;
daya - 0,5 W.
Koneksi paralel transistor dapat diterima, lebih disukai dari batch yang sama Kemungkinan penggantian - KP504 dengan indeks huruf apa pun. Untuk transistor efek medan IRF540, tegangan suplai chip DD1 yang dihasilkan oleh konverter harus dinaikkan menjadi 10 V.
Pada lampu dengan enam LED L-53MWC yang dihubungkan secara paralel, konsumsi arus kira-kira sama dengan 120 mA, ketika transistor kedua dihubungkan secara paralel ke VT3 adalah 140 mA.
Transformer T1 dililitkan pada cincin ferit 2000NM K10x6x4.5. Belitan dililit menjadi dua kabel, dan ujung dari setengah belitan pertama dihubungkan ke awal dari setengah belitan kedua. Gulungan primer berisi 2x10 putaran, gulungan sekunder - 2x20 putaran. Diameter kawat - 0,37 mm, merek - PEV-2. Induktor dililitkan pada rangkaian magnet yang sama tanpa celah dengan kabel yang sama dalam satu lapisan, jumlah belokan adalah 38. Induktansi induktor adalah 860 μH. Sebelum berliku, ujung tajam cincin ferit harus ditumpulkan, belitan juga harus diisolasi dengan selotip tipis. Jangan gunakan choke dengan kabel magnet terbuka - konsumsi arus akan meningkat. Dianjurkan untuk memasang tombol SB1 dengan fiksasi, detail lainnya sama seperti di, tidak ada perbedaan.
Saat mengatur, jika konverter tidak mulai, Anda harus menukar terminal ekstrim dari belitan primer atau sekunder transformator T1. Tegangan basis-emitor yang diizinkan dari transistor VT1, VT2 harus melebihi tegangan keluaran konverter. Dalam kasus kami, sebagian besar transistor frekuensi rendah berdaya rendah cocok struktur p-p-p. Untuk menstabilkan arus suplai sirkuit mikro DD1, ketika DD1 adalah K176LE5 atau 164LE5, Anda dapat memasang penstabil arus di sirkuit daya sirkuit mikro (ditunjukkan pada Gambar 1 dengan tanda silang). Stabilizer saat ini dapat dibuat sesuai dengan skema gbr. 2a pada transistor efek medan KP103E1 dengan saluran-p dan tegangan cutoff rendah. Pada ara. 2.6 menunjukkan versi serupa dengan transistor saluran-p efek medan KP364V. Dengan penstabil arus beban, konverter tegangan tidak masuk ke mode osilasi mandiri frekuensi rendah - "Mayak". Mode "Beacon" juga dapat dikecualikan dengan mengurangi nilai resistor R1 menjadi 10 kOhm, yang akan sedikit meningkatkan konsumsi arus minimum.
Chip K561LE5 (impor analog CD4001B) dapat diganti dengan K561LA7 (CD4011B). Papan sirkuit tercetak tidak dikembangkan.
LITERATUR
1. Nechaev I. Senter LED dengan kecerahan yang dapat disesuaikan. - Radio, 2005, No.2, hal. 51. 52.
2. Kavyev A. Pulse PSU dengan sakelar akustik untuk multi-meter. - Radio, 2005, No. 6, hal. 23.