Принцип роботи схеми:
Керуючий «плюс» надходить через діод 1N4148 та резистор 4,7 ком на базу транзистора КТ503. При цьому транзистор відкривається, і через нього і резистор 68 ком починає заряджатися конденсатор. Напруга на конденсаторі плавно зростає, і далі через резистор 10 кОм надходить на вхід польового транзистора IRF9540. Транзистор поступово відкривається, збільшуючи плавно напругу на виході схеми. При знятті напруги, що управляє, транзистор КТ503 закривається. Конденсатор розряджається вхід польового транзистора IRF9540 через резистор 51 кОм. Після закінчення процесу розряду конденсатора схема перестає споживати струм і переходить у режим очікування. Споживаний струм у цьому режимі незначний.
Схема з керуючим мінусом:
Відзначено розпинування IRF9540N
Схема з керуючим плюсом:
Відзначено розпинування IRF9540N та KT503
На цей раз виготовляти схему вирішив методом ЛУТ (лазерно-праскова технологія). Робив я це вперше в житті, одразу скажу, що нічого складного немає. Для роботи нам знадобиться: лазерний принтер, глянцевий фотопапір (або сторінка глянсового журналу) та праска.
К О М П О Н Е Н Т И:
Транзистор IRF9540N
Транзистор KT503
Випрямний діод 1N4148
Конденсатор 25V100µF
Резистори:
- R1: 4.7 кОм 0.25 Вт
- R2: 68 кОм 0.25 Вт
- R3: 51 ком 0.25 Вт
- R4: 10 кОм 0.25 Вт
Односторонній склотекстоліт та хлорне залізо
Клемники гвинтові, 2-х та 3-х контактні, 5 мм
При необхідності змінити час розпалювання та загасання світлодіодів можна підбором номіналу опору R2, а також підбором ємності конденсатора.
Р А Б О Т А:
?????????????????????????????????????????
?1? У цьому записі докладно покажу, як виготовляти плату з керуючим плюсом. Плата з керуючим мінусом робиться аналогічно, навіть трохи простіше через меншу кількість елементів. Зазначаємо на текстоліті межі майбутньої плати. Краї робимо трохи більше ніж малюнок доріжок, а потім вирізаємо. Існує багато способів різання текстоліту: ножівкою по металу, ножицями по металу, за допомогою гравера тощо.
Я за допомогою канцелярського ножа зробив борозенки по наміченим лініях, далі випилив ножівкою та обточив краї напилком. Також пробував використовувати ножиці по металу – виявилося набагато простіше, зручніше та без пилу.
Далі прошкуруємо заготівлю під водою наждачним папероміз зернистістю P800-1000. Потім сушимо та знежирюємо поверхню плати 646 розчинником за допомогою безворсової серветки. Після цього не можна руками торкатися поверхні плати.
2? Далі за допомогою програми SprintLayot відкриваємо та друкуємо на лазерному принтері схему. Друкувати необхідно лише шар із доріжками без позначень. Для цього в програмі під час друку зліва вгорі в розділі "шари" знімаємо непотрібні галочки. Також під час друку в настройках принтера виставляємо високу чіткість та максимальну якість зображення. Програму та трохи доопрацьовані мною схеми залив для Вас на Яндекс.Диск.
За допомогою малярського скотчу приклеюємо на звичайний аркуш А4 сторінку глянцевого журналу/глянцевий фотопапір (якщо їх розміри менші за А4) і друкуємо на ній нашу схему.
Я пробував використовувати кальку, сторінки глянцевого журналу та фотопапір. Найзручніше, звичайно, працювати з фотопапером, але без останнього і сторінки журналу цілком згодяться. Калькою ж користуватися не раджу - малюнок на платі дуже погано продрукувався і вийде нечітким.
3? Тепер прогріваємо текстоліт та прикладаємо нашу роздруківку. Потім праскою з хорошим притиском пропрасувати плату протягом декількох хвилин.
Тепер даємо платі повністю охолонути, після чого опускаємо в ємність з холодною водою на кілька хвилин і акуратно позбавляємося паперу на платі. Якщо повністю не віддирається, то скочуємо потихеньку пальцями.
Потім перевіряємо якість продрукованих доріжок і погані місця підфарбовуємо тонким перманентним маркером.
4? За допомогою двостороннього скотчу приклеюємо плату на шматочок пінопласту та поміщаємо у розчин хлорного заліза на кілька хвилин. Час витравлення залежить від багатьох параметрів, тому періодично дістаємо та перевіряємо нашу плату. Хлорне залізо використовуємо безводне, розводимо в теплій воді згідно з пропорціями, вказаними на упаковці. Щоб прискорити процес травлення, можна періодично похитувати ємність з розчином.
Після того, як непотрібна мідь страва - відмиваємо плату у воді. Потім за допомогою розчинника чи наждачки зчищаємо тонер із доріжок.
5? Потім потрібно просвердлити дірочки для монтажу елементів плати. Для цього я використовував бормашинку (гравер) та свердла діаметром 0.6 мм та 0.8 мм (через різної товщининіжок елементів).
6? Далі потрібно облудити плату. Є безліч різних способівя вирішив скористатися одним з найпростіших і доступних. За допомогою пензлика змащуємо плату флюсом (наприклад ЛТІ-120) та паяльником лудимо доріжки. Головне не тримати жало паяльника на одному місці, інакше можливий відрив доріжок під час перегріву. Беремо на жало більше припою та ведемо їм уздовж доріжки.
7? Тепер напоюємо необхідні елементи згідно зі схемою. Для зручності SprintLayot роздрукував на простому папері схему з позначеннями і при пайці звіряв правильність розташування елементів.
8? Після паяння дуже важливо повністю змити флюс, інакше можуть бути коротухи між провідниками (залежить від флюсу). Спочатку рекомендую ретельно протерти плату 646 розчинником, а потім добре промити щіткою з милом та висушити.
Після сушіння підключаємо «постійний плюс» та «мінус» плати до живлення («керуючий плюс» не чіпаємо), потім замість світлодіодної стрічки приєднуємо мультиметр і перевіряємо, чи немає напруги. Якщо хоч якась напруга все-таки присутня, значить десь коротить, можливо, погано змили флюс.
Ф О Т О Г Р А Ф І І:
Прибрав плату в термоусадку
В І Д Е О:
?????????????????????????????????????????
І Т О Г:
?????????????????????????????????????????
Виконаною роботою я задоволений, хоч і витратив чимало часу. Процес виготовлення плат методом ЛУТ видався мені цікавим і нескладним. Але, не дивлячись на це, у процесі роботи припустився, напевно, всіх помилок, які тільки можливо. Але на помилках, як кажуть, навчаються.
Подібна плата плавного розпалювання світлодіодів має досить широке застосування і може використовуватися як в автомобілі (плавне розпалювання ангельських вічко, панелі приладів, підсвічування салону тощо), так і в будь-якому іншому місці, де є світлодіоди та живлення від 12В. Наприклад, підсвічування системного блоку комп'ютера або декорування підвісних стель.
У деяких випадках потрібно реалізувати схему плавного увімкнення або вимкнення світлодіода (LED). Особливо затребуване це рішення в організації дизайнерських рішень. Для здійснення задуманого є два шляхи розв'язання. Перший – купівля готового блоку розпалювання у магазині. Другий – виготовлення блоку власноруч. У рамках статті з'ясуємо, чому варто вдатися до другого варіанту, а також розберемо найпопулярніші схеми.
Купувати чи робити самому?
Якщо потрібно терміново чи ні бажання та часу збирати блок плавного вмикання світлодіодів своїми руками, то можна і купити готовий пристрій у магазині. Єдиний мінус – ціна. Вартість деяких виробів, залежно від параметрів та виробника, може перевищувати в кілька разів собівартість пристрою, зробленого своїми руками.
Якщо є час і особливо бажання, варто звернути увагу на давно розроблені і перевірені часом схеми плавного включення і вимикання світлодіодів.
Що потрібно
Для того, щоб зібрати схему плавного розпалювання світлодіодів, в першу чергу знадобиться невеликий набір радіоаматора, як навичок, так і інструментів:
- паяльник та припій;
- текстоліт для плати;
- корпус майбутнього пристрою;
- набір напівпровідникових приладів (резистори, транзистори, конденсатори, світлодіоди, діоди тощо);
- бажання та час;
Як видно зі списку, нічого особливого та складного не потрібно.
Основа основ плавного включення
Давайте почнемо з елементарних речей і згадаємо, що таке RC – ланцюг і як він пов'язаний з плавним розпалюванням та загасанням світлодіода. Подивіться на схему.
До її складу входить лише три компоненти:
- R – резистор;
- C – конденсатор;
- HL1 - підсвічування (світлодіод).
Два перші компоненти і становлять RC – ланцюг (твір опору та ємності). Від збільшення опору R та ємності конденсатора C збільшується час розпалювання LED. При зменшенні, навпаки.
Ми не заглиблюватимемося в основи електроніки і розглядатимемо, як протікають фізичні процеси (точніше струм) у даній схемі. Достатньо знати, що вона лежить в основі роботи всіх пристроїв плавного розпалювання та згасання.
Розглянутий принцип RC – затримки є основою всіх рішень плавного включення і вимкнення світлодіодів.
Схеми плавного включення та вимкнення світлодіодів
Розбирати громіздкі схеми немає сенсу, т.к. для вирішення більшості завдань справляються прості пристрої, що працюють на елементарних схемах Розглянемо одну з таких схем плавного включення та вимкнення світлодіодів. Незважаючи на простоту, вона має низку плюсів, високу надійність та низьку собівартість.
Складається з таких деталей:
- VT1 – польовий транзистор IRF540;
- C1 – конденсатор ємністю 220 mF та напругою 16V;
- R1, R2, R3 - резистори номіналом 10, 22, 40 kOm відповідно;
- LED – світлодіод.
Працює від напруги 12 Вольт за наступним алгоритмом:
- При включенні схеми ланцюг живлення через R2 протікає струм.
- У цей час C1 набирає ємність (заряджається), що забезпечує поступове відкриття польовика VT
- Зростаючий струм на затворі (висновок 1) протікає через R1, і змушує поступово відкриватися стік польовика VT
- Струм йде на початок все того ж польовика VT1 і далі на LED.
- Світлодіод поступово посилює випромінювання світла.
Згасання світлодіода відбувається при знятті живлення. Принцип зворотний. Після відключення живлення конденсатор C1 починає поступово віддавати свою ємність на опори R1 і R2.
Швидкість розряду, а тим самим швидкість плавного загасання світлодіода, може регулюватися номіналом опору R3. Поекспериментуйте, щоб зрозуміти, як номінал впливає на швидкість розпалювання та загасання LED. Принцип наступний - вищий опір, повільніше загасання, і навпаки.
Головний елемент – це польовий n-канальний MOSFET транзистор IRF540, решта напівпровідникових приладів відіграють допоміжну роль (обв'язування). Варто відзначити його важливі характеристики:
- струм стоку: до 23 Ампер;
- полярність: n;
- напруга стік – витік: 100 Вольт.
Більш детальну інформацію, у тому числі і ВАХ, можна знайти на сайті виробника в datasheet.
Доопрацьований варіант з можливістю налаштування часу
Розглянутий вище варіант передбачає використання пристрою без можливості регулювання часу розпалювання та загасання LED. А іноді це потрібно. Для реалізації лише потрібно доповнити схему декількома елементами, а саме R4, R5 – регульовані опори. Вони призначені для реалізації функції підстроювання часу повного включення та вимкнення навантаження.
Розглянуті схеми плавного розпалювання та згасання відмінно підійдуть для реалізації дизайнерського підсвічування в автомобілі (багажник, двері, область ніг передніх пасажирів).
Ще одна популярна схема
Друга найпопулярніша схема плавного включення та вимкнення світлодіодів дуже схожа на дві розглянуті, але сильно відрізняються за принципом роботи. Управління включенням відбувається за мінусом.
Широке застосування схеми знайшли в тих місцях, де одна частина контактів замикається мінусом, а інша плюсом.
Відмінність схеми від розглянутих раніше. Головна відмінність – це інший транзистор. Полевик обов'язково потрібно замінити на p – канальний (маркування вказано на схемі нижче). Потрібно «перевернути» конденсатор, тепер плюс кондер піде на джерело транзистора. Не забувайте, доопрацьований варіант має харчування із зворотною полярністю.
Відео
Для поглибленого розуміння всього, що відбувається в розглянутих варіантах, пропонуємо подивитися цікаве відео, автор якого, за допомогою програми проектування електронних схем, поступово показує принцип роботи плавного включення та вимкнення світлодіоду на різних варіантах. Уважно подивившись відео, Ви зрозумієте, чому обов'язково потрібно використовувати транзистор.
Висновок
Розглянуті рішення є найпопулярнішими та затребуваними. У мережі інтернет, на формах ведуться великі дискусії щодо простоти та малої функціональності даних схем, проте практика показала, що у побуті їхнього функціоналу вистачає сповна. Великий плюс розглянутих рішень включення та вимикання світлодіодів – це простота виготовлення та низька собівартість. Для розробки готового рішення піде трохи більше 3-7 годин.
У цій статті буде розглянуто кілька варіантів схем реалізації ідеї плавного включення та вимкнення світлодіодів підсвічування панелі приладів, салонного світла, а в деяких випадках і потужніших споживачів – габаритів, ближнього світла та подібних до них. Якщо у вас панель приладів підсвічується за допомогою світлодіодів, при включенні габаритів підсвічування приладів і кнопок на панелі буде плавно запалюватися, що виглядає досить ефектно. Те саме можна сказати і про освітлення салону, яке плавно загорятиметься, і плавно ж згасати після закриття дверей автомобіля. Загалом, непоганий такий варіант тюнінгу підсвічування:).
Схема управління плавним включенням та вимкненням навантаження, керована плюсом.
Цю схему можна використовувати для плавного включення світлодіодного підсвічуванняприладової панелі автомобіля.
Цю схему можна використовувати і для плавного розпалювання стандартних ламп розжарювання зі спіралями невеликої потужності. При цьому транзистор необхідно розмістити на радіаторі із площею розсіювання близько 50 кв. див.
Схема працює в такий спосіб.
Керуючий сигнал надходить через діоди 1N4148 при подачі напруги на плюс при включенні габаритних вогнів і запалювання.
При включенні кожного з них подається струм через резистор 4,7 ком на базу транзистора КТ503. При цьому транзистор відкривається, і через нього і резистор 120 ком починає заряджатися конденсатор.
Напруга на конденсаторі плавно зростає, і далі через резистор 10 ком надходить на вхід польового транзистора IRF9540.
Транзистор поступово відкривається, збільшуючи плавно напругу на виході схеми.
При знятті напруги, що управляє, транзистор КТ503 закривається.
Конденсатор розряджається вхід польового транзистора IRF9540 через резистор 51 кОм.
Після закінчення процесу розряду конденсатора схема перестає споживати струм і переходить у режим очікування. Споживаний струм у цьому режимі незначний. При необхідності, змінити час розпалювання та згасання керованого елемента (світлодіоди або лампи) можна підбором номіналів опорів та ємності конденсатора 220 мкФ.
При правильному складанні та справних деталях цій схемі не потрібні додаткові налаштування.
Ось варіант друкованої платидля розміщення деталей цієї схеми:
Дана схема дозволяє плавно вмикати – вимикати світлодіоди, а також зменшувати яскравість підсвічування при включенні габаритів. Остання функція може бути корисною у разі надмірно яскравого підсвічування, коли в темряві підсвічування приладів починає зліпити та відволікати водія.
У схемі використовується транзистор KT827. Змінний опір R2 служить для встановлення яскравості свічення підсвічування в режимі увімкнених габаритів.
Підбором ємності конденсатора можна регулювати час загоряння та згасання світлодіодів.
Для того щоб реалізувати функцію пригасання підсвічування при включенні габаритів, потрібно встановити здвоєний вимикач габаритів або використовувати реле, яке спрацьовувало б при включенні габаритів і замикало контакти вимикача.
Плавне вимкнення світлодіодів.
Найпростіша схема для плавного згасання світлодіода VD1. Добре підійде для реалізації функції плавного згасання салонного світла після закриття дверей.
Діод VD2 підійде майже будь-який струм через нього невеликий. Полярність діода визначається відповідно до малюнку.
Конденсатор C1 електролітичний, великий ємності, підбираємо ємність індивідуально. Чим більше ємність, тим довше світиться світлодіод після відключення живлення, але не варто встановлювати конденсатор занадто великої ємності, так як обгорятимуть контакти кінцевиків через велику величину зарядного струму конденсатора. До того ж, що більша ємність — то масивніший сам конденсатор, можуть виникнути проблеми з його розміщенням. Рекомендована ємність 2200 мкф. При такій ємності підсвічування згасає протягом 3-6 секунд. Конденсатор має бути розрахований на напругу не менше 25В. ВАЖЛИВО! При установці конденсатора дотримуйтесь полярності! У разі неправильної полярності підключення електролітичний конденсатор може вибухнути!
У деяких випадках від LED ламп або індикаторів потрібне плавне увімкнення та вимкнення. Природно, світлодіод при звичайній подачі живлення включається миттєво (на відміну від ламп розжарювання), що вимагає застосування в даному випадку невеликої схеми управління. Вона не складна і в найпростішому варіанті є всього десяток радіодеталей, на чолі з парочкою транзисторів.
Збірник важливих схем
Спочатку йдуть загальновідомі схеми з Інтернету, а далі кілька зібраних особисто та чудово працюючих. Перша схема найпростіша - при подачі живлення діод поступово збільшує яскравість (відкривається транзистор у міру заряду конденсатора):
Робив ось таку схему плавного включення та вимкнення світлодіодів, резистором R7 підбирається потрібний струмчерез діод. А якщо замість кнопки підключити цей переривник, то схемка сама буде розпалюватися і згасати, тільки резистором R3 потрібно встановити потрібний інтервал часу.
Ось ще дві схеми плавного розпалювання та згасання, які також особисто паяв:
Всі ці конструкції відносяться не до мережевих (від 220 В), а до звичайних низьковольтних світлодіодних індикаторів. Промислові LED лампи з їх невідомими драйверами, найчастіше у різних плавних контролерах працюють непередбачено (або блимають, або включаються все-таки різко). Тож керувати потрібно не драйверами, а безпосередньо світлодіодами. Схеми надав senya70.
