Акцентная светодиодная подсветка, которая медленно тускнеет при отключении от источника питания

Мы все играли с различными трансформаторами и блоками питания, у которых есть светодиодный индикатор, который затемняется, прежде чем полностью погаснуть, когда блок питания отключен.

Я работаю над проектированием акцентного света, который будет включать полупрозрачный кристаллический источник света (вероятно, сделанный из смолы или стекла, если я смогу найти дешевого поставщика), содержащий светодиоды и определенную электронику, а также основание, которое будет подавать электрический ток. Для геймеров он может показаться чем-то вроде велкиндского камня. Мой вопрос: как проще всего заставить светодиоды медленно тускнеть (скажем, в течение 2-10 секунд), когда кристалл вынимается из основания? Аналогичен отключенному трансформатору, но с преднамеренным и контролируемым затемнением.

Я только что купил несколько светодиодов и планирую построить тестовую систему в течение следующего месяца или двух. Эти светодиоды расположены на 5-метровой полосе, разделенной на 3 серии светодиодов, работающих параллельно и рассчитанных на 12 В. Я не знаю номинального тока светодиодов, но я предполагаю, что в диапазоне 20 мА (то, что я прочитал, является средним для ярко-белого). Я, вероятно, буду использовать 4 серии по 12 светодиодов в тестовой сборке. ссылка на светодиодную ленту

Если бы у меня был трансформатор от сети переменного тока, встроенный в базу, я бы предположил, что мог бы использовать несколько конденсаторов параллельно с резистором для накопления электричества и медленного разряда его на светодиоды. Но я энтузиаст-самоучка, поэтому я, честно говоря, не знаю, сработает ли это на самом деле. Я также не знаю количество и номиналы конденсаторов и резисторов, которые мне понадобятся.

Если бы у меня был трансформатор, встроенный в кристалл, трансформатор и выпрямитель сохраняли бы небольшое количество электричества, но я не думаю, что этого было бы достаточно, чтобы обеспечить эффект, который я ищу, поэтому нужно было бы что-то еще. добавлено, чтобы оно длилось несколько секунд.

Аккумулятор NiCad с управляющей электроникой — буквально мое последнее средство для достижения этого эффекта, и я, вероятно, откажусь от этой идеи, прежде чем приступить к программированию собственной печатной платы.

Это мой главный вопрос. Если кто-то хочет высказать некоторые мысли о том, как соединить кристалл с базой, я открыт для предложений. Мой первоначальный план состоял в том, чтобы просто иметь прямое соединение медь-медь с базой. Но недавно я подумывал о системе ЭМ-зарядки (похожей на powermat или эти беспроводные перезаряжаемые фонарики , которые есть у моего отца). Проблема с беспроводной связью заключается в обеспечении постоянного питания светодиодов, хотя это безопаснее. Я также уже довольно много узнал о создании источника питания, просматривая этот сайт SE, но если у кого-то есть какие-либо предложения по этому поводу, я тоже внимательно слушаю. Для тестовой сборки я, вероятно, подключу его к блоку питания компьютера или блоку питания ноутбука, если найду 12-вольтовый в Goodwill или в местном магазине запчастей для электроники.

Если я заставлю тестовую модель работать, я планирую построить, возможно, дюжину таких для акцентного освещения вокруг моего дома.

Когда питание трансформатора + диодного моста теряет мощность, постепенное затемнение выходного сигнала в первую очередь является функцией накопительных конденсаторов после диодного моста, а не самого трансформатора или моста. Прежде всего, вам потребуется достаточно большой накопительный конденсатор, чтобы удерживать достаточную энергию для медленного диммирования: другими словами, конденсатор + постоянная времени нагрузки должны быть соотнесены с желаемой продолжительностью диммирования. Это невозможно рассчитать без точных или хотя бы эмпирических данных (используйте мультиметр) о токе, потребляемом светодиодами.
Как только у вас есть подходящий конденсатор для хранения энергии, базовое диммирование затухания будет работать «из коробки». Для управляемого затемнения типичным будет микроконтроллер, генерирующий ШИМ-сигнал с уменьшающимся рабочим циклом, управляющий светодиодами через биполярный транзистор или полевой МОП-транзистор, используемый в качестве переключателя.
@AnindoGhosh Что ж, светодиоды прибывают во вторник (в тот же день начинаются осенние занятия), и у меня есть мультиметр, поэтому я должен быть в состоянии предоставить некоторые из этих данных в среду. Должен ли я тестировать каждую серию из 3 светодиодов независимо или 4 за раз или всю полосу, или это имеет значение? Кроме того, я открыт для приблизительных оценок, основанных на средних показателях.
Протестируйте один набор из 3-х, этого вполне достаточно. На самом деле нет никаких средних величин, с которыми можно было бы работать, потому что светодиодные ленты могут иметь широкий диапазон возможных требований к току, от 10 мА до 100 мА или более, и все это в форм-факторе 3528 чипов светодиодов. Также вам нужно определить, сколько секунд должно занять желаемое затухание.
Я не придирчив, где-то от 2 с до 10 с, но я буду стремиться к 5. Есть ли уравнение или другой ресурс, который я могу использовать для определения номинала конденсатора для 5 с на нагрузке X мВт? Я ничего не знаю о номиналах конденсаторов прямо сейчас (википедия, вот и я). Сколько взяток потребовалось бы для примера схемы подключения RC-цепи (новый термин, который я только что узнал от Игнасио!) для этого приложения?
Для диммирования от 2 до 5 секунд без точного управления вы должны быть в порядке, используя один или несколько суперконденсаторов для автомобильных аудиосистем, скажем, по 0,5 фарад каждый, в качестве крышек резервуара, и никаких других схем. Обратите внимание, что они не маленькие, это довольно массивные звери. Ищите варианты на таких сайтах, как Amazon.
Очевидно, вокруг есть более терпеливые люди, чем я. Не говоря уже о геймерах, кристаллах, трансформерах, подставках, камнях или обо всем, что, по вашему мнению, могло бы быть полезным для решения, можете ли вы сказать нам, что именно вы хотите, чтобы произошло.
@Andyaka: Объект в покое на пьедестале / в пьедестале, светодиоды полностью горят. Объект снят с пьедестала, светодиоды гаснут в течение 2-10 секунд.

Ответы (2)

Вопрос вызвал у меня достаточно интереса, чтобы поставить эксперимент. Я изменил параметры вопроса в одном ключевом аспекте: вместо светодиодной ленты с несколькими последовательно соединенными светодиодами я подключил 3 синих светодиода (V f = ~ 2,8 Вольт каждый) параллельно с одним резистором 100 Ом, чтобы ограничить ток для всех. 3, на монету 0,047 Фарад, 5,5 Вольт типа «суперкап материнской платы».

Я знаю, что совместное использование резистора — очень плохая практика, поэтому просто используйте отдельные резисторы для своего собственного эксперимента.

Суперкап заряжался от пары щелочных элементов типа АА (~3,12 В на конденсаторе через 3 минуты), затем провода к аккумулятору выдергивались.

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

В то время как эффект затемнения был ожидаемым результатом, результаты были поразительными: светодиоды продолжали гореть с уменьшающейся интенсивностью в течение более минуты после отключения батареи. Вот видео, которое я снял с эксперимента.

Причина, по которой светодиоды продолжали гореть намного дольше, чем ожидалось, заключается в том, что типичный светодиод продолжает светиться до уровня значительно ниже 5% от его номинального тока. В случае со светодиодами, которые я использовал, примерно через 1 минуту они были вполне видны. , если тусклый, всего 1 мА, разделенный между всеми тремя.

Светодиоды окончательно потускнели примерно через 15 минут.

Выводы :

  • Для предусмотренной цели предпочтительнее использовать гораздо меньшую емкость, чем используемый здесь суперконденсатор на 0,047 Фарад.
  • Если необходимо использовать светодиодную ленту на 12 В 20 мА вместо параллельных светодиодов, то будет работать набор из 3 таких последовательно соединенных конденсаторов в виде монет: результирующая емкость около 0,0157 Фарад обеспечит продолжительность диммирования ближе к целевому значению OP. от 2 до 10 секунд вместо невыносимо долгой 1 минуты затемнения, наблюдаемой на видео.
  • Причина, по которой некоторые ранее опубликованные расчеты емкости, включая мой собственный комментарий на 0,5 Фарад, были далеки от истины, заключается в том, что уменьшение тока, протекающего из-за разряда, то есть тот самый искомый эффект затемнения, не был учтен.
  • Для любых комментариев, которые могут возникнуть по поводу «неприемлемо высокого» ESR этих суперконденсаторов материнской платы, ясно, что теория должна быть подкреплена практическими экспериментами, как это сделано для этого ответа.

Суперконденсатор, который я использовал, продается на eBay по цене менее 2 долларов за пару , включая международную доставку:

Суперкап

Не совсем те десятки или сотни долларов, о которых я и другие упоминали ранее.

Добавлено благодаря обсуждению с @DavidKessener :

  • При последовательном использовании нескольких суперконденсаторов и зарядке цепочки до более высокого напряжения, чем номинальное напряжение отдельного конденсатора, для продления срока службы конденсаторов требуются смещающие резисторы. Без них конденсаторы будут заряжаться неравномерно и в итоге быстрее разрядятся.
  • Основываясь на этом приложении Максвелла и взяв ток утечки на конденсатор в 10 мкА ( фактический ток утечки этих конкретных конденсаторов намного ниже, так что даже безопаснее ), мы получаем значение 55 кОм для прохода резисторов смещения 10 x 10 = 100 uA, поэтому добавляем 3 новых Резисторы 56 кОм, как показано ниже, для использования источника питания 12 В и светодиодной ленты на 12 В.

схематический

смоделируйте эту схему

Ух ты! Я думаю, ты просто стал моим героем! Я собирался взять б/у бейсболку завтра и протестировать ее, но это гораздо более практичное решение. Закажу эти колпачки и начну экспериментировать. Это очень много усилий, чтобы помочь мне, я очень ценю это!
Спасибо @Томас. Мне просто нравится пробовать разные вещи, так что это было весело.
Я соберу схему, как вы ее изложили, и опубликую свои результаты. Не будет ли проблем с добавлением или удалением сегментов 3 светодиодов в эту схему для точной настройки времени затемнения?
@Thomas Опубликуйте это видео, я сделал именно это - я добавил еще 6 светодиодов параллельно, после чего время затемнения сократилось до нескольких секунд.

TL494 обычно используется в источниках питания в качестве механизма управления понижающим или повышающим переключателем, но его также можно легко использовать для ШИМ-управления светодиодом, поскольку каждый из его выходных транзисторов может потреблять 200 мА .

Взгляните на отчет TI по ​​применению SLVA001E, «Разработка импульсных регуляторов напряжения с помощью TL494 (Rev. E)», чтобы узнать, как перевести его в несимметричный режим и использовать DTC для управления выходом ШИМ; RC-цепи на выводе DTC должно быть достаточно для постепенного уменьшения рабочего цикла после удаления устройства.

Блок-схема TL494

РЕДАКТИРОВАТЬ:

Вот неоптимизированная схема, которую можно использовать. Обратите внимание, что для работы прибора потребуется собственный источник питания.

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

S1 может быть либо рычажным микропереключателем, либо какой-либо парой контактов, соединенных между собой проводящим материалом. Когда S1 замкнут, DTC удерживается на уровне 0 В, что обеспечивает максимальный рабочий цикл ШИМ и, следовательно, яркость светодиода. Когда S1 отключен, C1 медленно заряжается через делитель напряжения R1/R2, медленно увеличивая напряжение DTC и тем самым уменьшая рабочий цикл ШИМ до 5%.

Итак, чип на самом деле обеспечивает модулированную мощность, что, как я читал ранее, является «правильным» способом затемнения светодиодов. Определенно что-то, что я изучу для своих более изысканных моделей. Построение схемы для меня сейчас немного сложно, но я быстро учусь :)
Чип использует ШИМ для включения и выключения транзисторов; питание подается извне через светодиоды + транзисторы.
Вау, намного выше и выше служебного долга, публикуя блок-схему. Я думаю об использовании этого чипа с текущей буферной схемой user27984. Большинство дистрибьюторов на сайте TI требуют, чтобы минимальный заказ исчислялся тысячами. Этот чип распространен в чем-нибудь, скажем, в компьютерных блоках питания, что я мог бы разорвать? Я работаю в ИТ, так что неработающих блоков питания полно.
Не заказывайте напрямую у TI. Такие дистрибьюторы, как Digikey или Mouser, позволят вам приобрести синглы.
@Thomas Вы можете купить 3 штуки TL494 менее чем за 2 доллара, включая бесплатную международную доставку, на eBay.
Однако гораздо сложнее, чем решение на основе конденсатора.
Однако при необходимости его можно сократить до генератора пилообразного сигнала и компаратора.
@ IgnacioVazquez-Abrams Пожалуйста, считайте ваш ответ дискредитированным, чтобы мы могли избежать того, чтобы определенный человек стал еще более взволнованным, чем он уже есть: в заголовке вопроса говорится « при отключении от источника питания », усиленном в теле вопроса. Плохой мальчик, Игнасио, плохой! Непослушный! Непослушный! :-)
Спрашивающий даже упоминает встроенный блок питания как возможность (но он не хочет исследовать его самостоятельно), и нет большой разницы между супер/ультраконденсатором 12-14 В и аккумуляторным блоком 4S LiPo ( или даже 1S с буст регулятором) кроме веса, ESR, стратегии зарядки и конечно стоимости.
Учитывая размер конденсатора, который мне понадобится для «простого» решения, батарея и схема управления могут быть предпочтительнее. И благодаря Игнасио, намного проще, чем я думал сначала. Я боялся, что схема управления будет безумно сложной, но я могу довольно легко набросать ее на макетную плату. Я бы, вероятно, прогнал его от пары никадов, используя кристаллическое основание в качестве зарядного устройства. Теперь поправьте меня, если я ошибаюсь, но когда вы снова закроете S1, C1 будет медленно разряжаться, создавая эффект медленного загорания светодиода, что было вторичным эффектом, который я хотел, но не знал, как это сделать.
S1 создает короткое замыкание на C1, почти мгновенно разряжая его. Если вы хотите замедлить это, вам нужно включить резистор последовательно с... Я еще не совсем уверен...
Акцентная светодиодная подсветка, которая медленно тускнеет при отключении от источника питания
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v