Κύκλωμα φωτός απόφραξης LED

Τα φώτα απόφραξης είναι προειδοποιητικά φώτα που βλέπουμε στην κορυφή ψηλών κατασκευών όπως πύργοι και ουρανοξύστες, εγκατεστημένα για να υποδεικνύουν τα αεροσκάφη και άλλα αντικείμενα που φέρουν σχετικά με αυτά τα εμπόδια.

Αυτά τα φώτα προειδοποιούν τα ιπτάμενα αεροσκάφη σχετικά με το ελάχιστο ύψος που πρέπει να διατηρούν πάνω από αυτές τις ψηλές κατασκευές για να αποφευχθεί πιθανή σύγκρουση και ατυχήματα.

Τα φώτα απόφραξης έχουν ως επί το πλείστον κόκκινο χρώμα, ώστε να είναι ορατά από τη μέγιστη απόσταση και ακόμη και σε ομιχλώδεις συνθήκες. Αυτά μπορεί να είναι ένας συνεχώς φωτιζόμενος τύπος λαμπτήρα ή αναβοσβήνει, περιστρεφόμενος φάρος τύπος λαμπτήρα.

Σε αυτό το άρθρο συζητάμε για μια εύκολη κατασκευή ενός ισχυρού συστήματος φώτων απόφραξης με βάση LED, χρησιμοποιώντας ελάχιστα ανταλλακτικά και αποτελεσματική λειτουργία.

Η ιδέα ζητήθηκε από τον κ. Jerry όπως αναφέρεται παρακάτω:

Προδιαγραφές κυκλώματος

Έχω ελαφρά ένταση απόφραξης που έχει ελαττωθεί. Η τάση εισόδου είναι 48 VDC και η ισχύς είναι 60 W. Έχει τέσσερα κυκλώματα που έχουν 12 LED ανά κύκλωμα. Έχει επίσης ένα LDR που υποτίθεται ότι θα σβήσει το φως κατά τη διάρκεια της ημέρας και το ON κατά τη διάρκεια της νύχτας.

Τώρα λόγω των κατεστραμμένων εξαρτημάτων που δεν μπορούσα να βρω τους ιδανικούς αριθμούς τους, θέλω να σχεδιάσετε ένα άλλο κύκλωμα για μένα που θα είναι σε θέση να εκτελεί την ίδια λειτουργία με πριν, να θυμάστε ότι αναβοσβήνει (συνεχίζεται και απενεργοποιείται) flip flop . Τα τέσσερα διαφορετικά κυκλώματα έχουν την τροφοδοσία τους από το 48VDC.

Τα τέσσερα κυκλώματα υποθέτω ότι λειτουργούν με δύο τρόπους: Το άνω μέρος και το κάτω μέρος. Δύο κυκλώματα ελέγχουν το άνω μέρος ενώ τα άλλα δύο ελέγχουν το κάτω μέρος.

Το φλας πρέπει να είναι περίπου 2 δευτερόλεπτα (ενεργοποίηση και απενεργοποίηση) που πρέπει να είναι συνεχές, έχει επίσης φωτοκύτταρο.

Σχεδιάστε ένα κύκλωμα που θα μπορεί να ελέγχει ταυτόχρονα το άνω και το κάτω μέρος του συστήματος και να κάνει πρόβλεψη σε περίπτωση που χρειαστεί να διαχωριστεί το πάνω μέρος από το κάτω μέρος. Η ισχύς είναι 60W / 48VDC.

Ανάλυση κυκλώματος

Αναλύοντας την παραπάνω περιγραφή μπορούμε να συμπεράνουμε τις ακόλουθες παραδοχές.

Φαίνεται ότι τα 4 κυκλώματα είναι 4 ξεχωριστά αλλά ταυτόσημα προγράμματα οδήγησης LED, που χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο του ρεύματος για τις 4 ομάδες LED ξεχωριστά. Οι ξεχωριστοί οδηγοί διασφαλίζουν ότι όλα τα LED μαζί δεν μπορούν ποτέ να αποτύχουν σε περίπτωση δυσλειτουργίας.

Η ισχύς των 60 watt προορίζεται για όλα τα LED που συνδυάζονται, επομένως κάθε ομάδα 12 LED πρέπει να έχει βαθμολογία 5 watt. Με άλλα λόγια, το ρεύμα σε κάθε 12 LED συμβολοσειρά μπορεί να είναι 0,12 αμπέρ ή 120 mA.

Η συμπερίληψη ενός LDR και επίσης ένα φωτοκύτταρο φαίνεται συγκεχυμένο, οπότε θα αγνοήσουμε το φωτοκύτταρο και θα χρησιμοποιήσουμε μόνο ένα LDR για το απαιτούμενο αυτόματη εναλλαγή ημέρας-νύχτας.

Σχεδιασμός κυκλώματος

Όπως εξηγήθηκε παραπάνω, τα 4 κυκλώματα μπορούν να είναι 4 οδηγοί LED ή να είναι ακριβείς τρέχοντα κυκλώματα ελεγκτή για την προστασία των LED από το υπερβολικό ρεύμα.

Ωστόσο, μια βαθύτερη ανάλυση δείχνει ότι τα 120 mA LED ενδέχεται να μην απαιτούν ειδικό ελεγκτή ρεύματος και ότι ένας περιορισμός αντίστασης ρεύματος μπορεί να είναι αρκετά επαρκής. Θεωρούμε ότι η παροχή εισόδου 48V DC είναι σχετικά σταθερή.

Τα LED που μπορούμε να επιλέξουμε για αυτό το έργο φραγμού φραγμού είναι 2835 SMD LED για βέλτιστη φωτεινότητα. Οι τεχνικές λεπτομέρειες μπορούν να μελετηθούν από τα δεδομένα από:

2835 SMD LED Προδιαγραφές

• Προώθηση ρεύματος: 120 mA έως 150 mA
• Μπροστινή τάση: 3,1 V DC
• Φωτεινή ροή: 10 έως 15 LM
• Ισχύς: 0,5 watt

Υπολογισμός αντίστασης περιορισμού ρεύματος

Η τρέχουσα περιοριστική αντίσταση για καθεμία από τις ομάδες LED σειράς 12 μπορεί να υπολογιστεί από τον ακόλουθο τύπο:

R = Vs - Συνολικό ρεύμα πτώσης / περιορισμού FWD

• όπου Vs είναι η τάση τροφοδοσίας = 48 V
• Συνολική πτώση Fwd = 12 x 3,1 = 37,2
• Περιοριστικό ρεύμα: 0,12 αμπέρ

Επομένως,

R = 48 - 37,2 / 0,12 = 90 Ohm

Η ισχύς των αντιστάσεων θα είναι ( 48 - 37,2) x 0,12 = 1,2 watt ή 1,5 watt στρογγυλεμένο.

Χρησιμοποιώντας ένα τρανζίστορ Astable για αναβοσβήνει τα LED

Δεδομένου ότι οι λυχνίες LED απόφραξης πρέπει να αναβοσβήνουν σε λειτουργία flip flop, ένα τρανζίστορ ασταθές κύκλωμα φαίνεται να είναι μια καλή επιλογή. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ένα τρανζίστορ που βασίζεται σε τρανζίστορ προσφέρει δύο εναλλασσόμενες ταλαντώσεις εναλλασσόμενες εξόδους που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να αναβοσβήνουν ξεχωριστά δύο σετ LED.

Το πλήρες διάγραμμα κυκλώματος μπορεί να δει παρακάτω:

Ανταλλακτικά

1. R1, R4 = 22 k Ω
2. R2, R3 = 78 k Ω
3. R9, R10, R11 = 6k8
4. R12 = 100 k προκαθορισμένη
5. R5, R6, R7, R8 = 90 Ohms 1,5 watt
6. C1, C2 = 1 μF / 60 V
7. T1, T2, T5 = BC547
8. T3, T4 = IRFD110
9. D1, D2 = 1N4148
10. LDR, φωτοαντίσταση = συνήθως, 30 k στο φως της ημέρας υπό σκιά
11. LED = Όπως συζητήθηκε παραπάνω, 48 αριθ.
    

Πως δουλεύει

Η προτεινόμενη λυχνία LED απόφραξης λειτουργεί ως κατανοητή με το ακόλουθο σημείο:

Οι 4 αντιστάσεις στο κέντρο, μαζί με τα C1, C2 και T1, T2 σχηματίζουν ένα βασικό τρανζίστορ αστραπτό κύκλωμα πολλαπλών δονητών. Το κύριο χαρακτηριστικό αυτού του αστάθμητου είναι το χαμηλό κόστος του και η γρήγορη αδιάβροχη λειτουργία μόλις ενεργοποιηθεί. Μόλις ενεργοποιηθούν, οι Τ1 και Τ2 αρχίζουν εναλλάξ με ρυθμό συχνότητας που καθορίζεται από τις βασικές αντιστάσεις R2, R3 και τους πυκνωτές C1, C2.

Αυτά τα συγκεκριμένα συστατικά μπορεί να είναι άλλαξε όπως ήταν επιθυμητό για αλλαγή του ρυθμού μεταγωγής των Τ1 και Τ2. Οι υψηλότερες τιμές θα παράγουν βραδύτερους ρυθμούς μεταγωγής και το αντίστροφο.

Ένα άλλο πλεονέκτημα αυτού του αστάθμητου είναι ότι μπορεί να έχει διαστάσεις για λειτουργία σε υψηλότερες τάσεις, όπως 48 V εδώ, χωρίς να ενσωματώνονται ειδικά στάδια ρυθμιστή τάσεων. Επιπλέον, είμαστε σε θέση να επιτύχουμε δύο εναλλασσόμενες εναλλαγές εξόδου, οι οποίες ενδέχεται να μην είναι δυνατές με ασβεστίου με βάση IC, εκτός εάν εφαρμόζεται εξωτερικό BJT.

Τα MOSFETs T3, T4 χρησιμοποιούνται για την εναλλαγή των LED σύμφωνα με τα σήματα που αναβοσβήνουν από τους αντίστοιχους αστάθμητους συλλέκτες BJT.

Τα LED χωρίζονται σε 2 ομάδες των 24 LED το καθένα, τα οποία μπορούν να διαμορφωθούν στο πάνω και στο κάτω μέρος του φώτου απόφραξης. Αυτές οι ομάδες των LED στη συνέχεια συνεχίζουν να αναβοσβήνουν συνεχώς για όσο διάστημα τροφοδοτούνται.

Το στάδιο T5 είναι το αυτόματο κύκλωμα εναλλαγής ημέρας-νύχτας. Όταν υπάρχει αρκετό φως κατά τη διάρκεια της ημέρας, το T5 προκαλεί πόλωση μέσω της χαμηλής αντίστασης LDR και διατηρεί τους δύο MOSFET απενεργοποιημένους γειώνοντας τις πύλες τους.

Καθώς πέφτει το σκοτάδι, η αντίσταση LDR αυξάνεται, η οποία εξαντλεί σταδιακά τη μεροληψία βάσης από το T5, τελικά την απενεργοποιεί.

Όταν συμβεί αυτό, τα MOSFET ενεργοποιούνται και αρχίζουν να εναλλάσσουν τα LED εναλλάξ, εξυπηρετώντας γρήγορα την προβλεπόμενη λειτουργία μιας λάμπας απόφραξης.

Κατά τη διάρκεια της ημέρας, η μέγιστη κατανάλωση του κυκλώματος δεν υπερβαίνει τα 5 mA.