مولد نبض DIY. مولد نبض عالي الجهد. مولدات نبض الضوء دوائر مولد النبض باستخدام مصابيح LED الوامضة

إذا لم تتح لك الفرصة لشراء مصباح LED وامض جاهز، حيث تكون العناصر الضرورية مدمجة في المصباح لأداء الوظيفة المطلوبة (كل ما عليك فعله هو توصيل البطارية)، فحاول تجميع دائرتك الخاصة. سوف تحتاج إلى القليل: احسب المقاوم LED، الذي يحدد مع المكثف فترة التذبذب في الدائرة، ويحد من التيار، ويحدد نوع المفتاح. لسبب ما، يعتمد اقتصاد البلاد على صناعة التعدين، فالإلكترونيات مدفونة في أعماق الأرض. أنا متوتر مع قاعدة العنصر.

مبدأ تشغيل الصمام

عند توصيل مؤشر LED، تعلم الحد الأدنى من النظرية - بوابة VashTechnic جاهزة للمساعدة. تشكل منطقة الوصلة pn، بسبب وجود الثقب والتوصيل الإلكتروني، منطقة ذات مستويات طاقة غير عادية بالنسبة لسمك البلورة الرئيسية. ومن خلال إعادة الاتحاد، تطلق حاملات الشحنة طاقة؛ إذا كانت القيمة تساوي كمية الضوء، فإن تقاطع المادتين يبدأ في الإشعاع. يتم تحديد اللون بكميات معينة، والعلاقة تبدو كما يلي:

ه = ح ج / α؛ h = 6.6 x 10-34 هو ثابت بلانك، c = 3 x 108 هي سرعة الضوء، والحرف اليوناني lambda يشير إلى الطول الموجي (m).

ويتبع من البيان: يمكن إنشاء الصمام الثنائي حيث يوجد اختلاف في مستويات الطاقة. هذه هي الطريقة التي يتم بها صنع مصابيح LED. اعتمادًا على الاختلاف في المستويات، يكون اللون أزرق، أحمر، أخضر. المصابيح النادرة لها نفس الكفاءة. أما اللون الأزرق، الذي ظهر تاريخيًا أخيرًا، فيُعتبر ضعيفًا. كفاءة مصابيح LED منخفضة نسبيًا (بالنسبة لتقنية أشباه الموصلات)، ونادرًا ما تصل إلى 45%. إن التحويل المحدد للطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية مفيدة أمر مذهل بكل بساطة. ينتج كل واط من الطاقة فوتونات أكثر بـ 6-7 مرات من الفتيل المتوهج في ظل ظروف استهلاك مكافئة. يشرح لماذا تتمتع مصابيح LED بمكانة قوية في تكنولوجيا الإضاءة اليوم.

يعد إنشاء وميض يعتمد على عناصر أشباه الموصلات أمرًا أبسط بما لا يقاس. الفولتية المنخفضة نسبيًا كافية، وستبدأ الدائرة في العمل. يعود الباقي إلى الاختيار الصحيح للعناصر الرئيسية والسلبية لإنشاء جهد مسنن أو نبضي للتكوين المطلوب:

1. السعة.
2. عامل واجب.
3. تردد التكرار.

من الواضح أن توصيل مصباح LED بشبكة 230 فولت يبدو فكرة سيئة. هناك دوائر مماثلة، ولكن من الصعب جعلها تومض، وقاعدة العنصر مفقودة. تعمل مصابيح LED بجهد إمداد أقل بكثير. الأكثر سهولة هي:

• يوجد جهد +5 فولت في أجهزة شحن بطاريات الهاتف وأجهزة iPad والأدوات الذكية الأخرى. صحيح أن تيار الإخراج صغير وليس ضروريًا. بالإضافة إلى ذلك، ليس من الصعب العثور على +5 فولت في ناقل الطاقة للكمبيوتر الشخصي. سوف نقوم بإزالة المشكلة مع القيد الحالي. السلك أحمر، ابحث عن الأرض على الأسود.
• الجهد الكهربائي +7…+9 موجود في أجهزة شحن أجهزة الراديو المحمولة، والتي تسمى عادة أجهزة الاتصال اللاسلكي. هناك عدد كبير جدًا من الشركات، ولكل منها معايير. نحن هنا عاجزون عن تقديم توصيات محددة. من المرجح أن تتعطل أجهزة الاتصال اللاسلكي بسبب طبيعة استخدامها، وعادةً ما يمكن الحصول على أجهزة شحن إضافية بسعر رخيص نسبيًا.
• ستعمل دائرة توصيل LED بشكل أفضل من +12 فولت. يوجد جهد كهربائي قياسي للإلكترونيات الدقيقة في العديد من الأماكن. تحتوي وحدة الكمبيوتر على جهد -12 فولت. العزل الأساسي باللون الأزرق، ويتم ترك السلك نفسه للتوافق مع محركات الأقراص القديمة. في حالتنا، قد يكون ذلك ضروريًا إذا لم يكن لديك عنصر إمداد طاقة +12 فولت في متناول اليد. من الصعب العثور على ترانزستورات تكميلية وتشغيلها بدلاً من الترانزستورات الأصلية. تبقى قيم العناصر السلبية. يتم تشغيل مؤشر LED من الجانب العكسي.
• للوهلة الأولى، يبدو أن تصنيف -3.3 فولت لم يطالب به أحد. إذا كنت محظوظًا بما يكفي للحصول على مصابيح RGB LED SMD0603 على aliexpress مقابل 4 روبل لكل منها. لكن! لا يتجاوز انخفاض الجهد في الاتجاه الأمامي 3 فولت (التبديل العكسي غير مطلوب، ولكن في حالة القطبية غير الصحيحة يكون الحد الأقصى للجهد هو 5).

تصميم LED واضح، وظروف الاحتراق معروفة، فلنبدأ في تنفيذ الفكرة. دعونا نجعل العنصر يومض.

اختبار وامض المصابيح RGB

يعد مصدر طاقة الكمبيوتر خيارًا مثاليًا لاختبار مصابيح LED SMD0603. تحتاج فقط إلى تثبيت مقسم مقاوم. وفقًا لمخطط التوثيق الفني، يتم تقييم مقاومة تقاطعات p-n في الاتجاه الأمامي بمساعدة جهاز اختبار. القياس المباشر غير ممكن هنا. دعونا نجمع المخطط الموضح أدناه:

سلك +3.3 فولت الخاص بمصدر طاقة الكمبيوتر معزول باللون البرتقالي، ونأخذ الدائرة الأرضية من السلك الأسود. يرجى ملاحظة: تشغيل الوحدة بدون تحميل أمر خطير. مثالي لتوصيل محرك أقراص DVD أو أي جهاز آخر. إذا كانت لديك القدرة على التعامل مع الأجهزة الحية، فيجوز إزالة الغطاء الجانبي وإزالة نقاط الاتصال الضرورية من هناك وعدم إزالة مصدر الطاقة. يتم توضيح اتصال مصابيح LED من خلال الرسم التخطيطي. هل قمت بقياس المقاومة على التوصيل المتوازي لمصابيح LED وتوقفت؟

دعونا نوضح: في حالة العمل، سوف تحتاج إلى تشغيل عدة مصابيح LED؛ فلنقم بإعداد مماثل. سيكون جهد الإمداد على الشريحة 2.5 فولت. يرجى ملاحظة أن مصابيح LED تومض وأن القراءات غير دقيقة. الحد الأقصى لا يتجاوز 2.5 فولت. يتم التعبير عن إشارة التشغيل الناجح للدائرة من خلال مصابيح LED الوامضة. لجعل الجزء يومض، قم بإزالة الطاقة من الأجزاء غير الضرورية. من الممكن تجميع دائرة تصحيح بثلاث مقاومات متغيرة - واحدة في فرع من كل لون.

يجب أن تأخذ قيمًا مهمة، ولا تنسَ: سنحد بشكل كبير من تدفق التيار عبر مصابيح LED. في الواقع، سوف تحتاج إلى التفكير في السؤال وفقًا للموقف.

يومض LED عادي

دائرة LED وامضة

تستخدم الدائرة الموضحة في الشكل الانهيار الجليدي للترانزستور لتعمل. KT315B، المستخدم كمفتاح، لديه أقصى جهد عكسي بين المجمع والقاعدة يبلغ 20 فولت. ولا يوجد خطر يذكر في مثل هذا الإدراج. بالنسبة لتعديل KT315Zh، تكون المعلمة 15 فولت، وهي أقرب بكثير إلى جهد الإمداد المحدد وهو +12 فولت. لا ينبغي استخدام الترانزستور.

انهيار انهيار ثلجي في الوضع غير الطبيعي لتقاطع p-n. بسبب زيادة الجهد العكسي بين المجمع والقاعدة، تتأين الذرات بسبب تأثيرات حاملات الشحنة المتسارعة. تتشكل كتلة من الجسيمات المشحونة الحرة، والتي يحملها المجال بعيدًا. يدعي شهود العيان: لانهيار الترانزستور KT315، مطلوب جهد عكسي مطبق بين المجمع والباعث بسعة 8-9 فولت.

بضع كلمات حول تشغيل الدائرة. في اللحظة الأولى من الزمن، يبدأ المكثف بالشحن. عند توصيله بـ +12 فولت، يتم كسر بقية الدائرة - يتم إغلاق مفتاح الترانزستور. تدريجيا، يزداد فرق الجهد ويصل إلى جهد الانهيار الجليدي للترانزستور. ينخفض ​​جهد المكثف بشكل حاد، ويتم توصيل وصلتين مفتوحتين p-n بالتوازي:

1. الترانزستور في وضع الانهيار.
2. LED مفتوح بسبب التبديل المباشر.

في المجموع، سيكون الجهد حوالي 1 فولت، ويبدأ المكثف في التفريغ من خلال تقاطعات P-N المفتوحة، فقط ينخفض ​​\u200b\u200bالجهد أقل من 7-8 فولت، وينفد حظك. يتم إغلاق مفتاح الترانزستور، وتتكرر العملية مرة أخرى. الدائرة متأصلة في التباطؤ. يفتح الترانزستور عند جهد أعلى مما يغلق. بسبب الجمود في العمليات. نرى كيف يعمل الصمام.

تحدد قيم المقاوم والسعة فترة التذبذب. يمكن أخذ المكثف أصغر بكثير عن طريق توصيل مقاومة صغيرة بين مجمع الترانزستور وLED. على سبيل المثال، 50 أوم. سيزداد ثابت التفريغ بشكل حاد، وسيكون من الأسهل التحقق من مؤشر LED بصريًا (سيزيد وقت الاحتراق). ومن الواضح أن التيار لا ينبغي أن يكون كبيرا جدا، والقيم القصوى مأخوذة من الكتب المرجعية. لا ينصح بتوصيل مصابيح LED بسبب الثبات الحراري المنخفض للنظام ووجود وضع ترانزستور غير طبيعي. نأمل أن تكون المراجعة مثيرة للاهتمام، وأن تكون الصور واضحة، والتفسيرات واضحة.

لا يتحقق الكمال عندما لا يكون هناك ما يمكن إضافته،
وبعد ذلك عندما لا يكون هناك شيء لإزالة.
أنطوان دو سانت إكزوبيري

لقد واجه العديد من هواة الراديو، بالطبع، تكنولوجيا لوحات الدوائر المطبوعة SMT (تقنية التثبيت السطحي)، والتقوا بعناصر SMD (جهاز التثبيت السطحي) المثبتة على السطح وسمعوا عن مزايا التثبيت السطحي، والذي يُطلق عليه بحق الثورة الرابعة في مجال الإلكترونيات التكنولوجيا بعد اختراع المصباح والترانزستور والدوائر المتكاملة.

يعتبر بعض الأشخاص صعوبة في تنفيذ التثبيت على السطح في المنزل نظرًا لصغر حجم عناصر SMD و... عدم وجود ثقوب لوصلات الأجزاء.
هذا صحيح جزئيًا، ولكن بعد الفحص الدقيق يتبين أن الحجم الصغير للعناصر يتطلب ببساطة التثبيت الدقيق، بالطبع، بشرط أن نتحدث عن مكونات SMD بسيطة لا تتطلب معدات خاصة للتثبيت. إن عدم وجود نقاط مرجعية، وهي عبارة عن فتحات لمسامير الأجزاء، لا يؤدي إلا إلى خلق الوهم بصعوبة تصميم لوحة الدوائر المطبوعة.

أنت بحاجة إلى التدريب على إنشاء تصميمات بسيطة على عناصر SMD حتى تكتسب المهارات والثقة بالنفس وتكون مقتنعًا بآفاق التركيب السطحي لنفسك شخصيًا. بعد كل شيء، تم تبسيط عملية تصنيع لوحة الدوائر المطبوعة (ليست هناك حاجة لحفر ثقوب أو أسلاك أجزاء القالب)، ويكون المكسب الناتج في كثافة التثبيت ملحوظًا بالعين المجردة.

أساس تصميماتنا هو دائرة متعددة الاهتزازات غير متناظرة تستخدم ترانزستورات ذات هياكل مختلفة.

سنقوم بتجميع "مصباح وامض" على مصباح LED، والذي سيكون بمثابة تعويذة، وسنقوم أيضًا بإنشاء أساس للتصميمات المستقبلية من خلال إنشاء نموذج أولي لدائرة كهربائية صغيرة تحظى بشعبية كبيرة بين هواة الراديو، ولكن لا يمكن الوصول إليها بالكامل.

الهزاز المتعدد غير المتماثل باستخدام الترانزستورات ذات الهياكل المختلفة

(الشكل 1) هو "الأكثر مبيعًا" في أدب راديو الهواة.

أرز. 1. دائرة متعددة الهزاز ذات نهاية واحدة

من خلال توصيل دوائر خارجية معينة بالدائرة، يمكنك تجميع أكثر من عشرة هياكل. على سبيل المثال، مسبار الصوت، مولد لتعلم شفرة مورس، جهاز لطرد البعوض، أساس آلة موسيقية ذات صوت واحد. واستخدام أجهزة الاستشعار الخارجية أو أجهزة التحكم في الدائرة الأساسية للترانزستور VT1 يجعل من الممكن الحصول على جهاز مراقبة ومؤشر للرطوبة والإضاءة ودرجة الحرارة والعديد من التصميمات الأخرى.

--
شكرًا لكم على اهتمامكم!
إيجور كوتوف، رئيس تحرير مجلة Datagor

قائمة المصادر

1. موسياجين ف. أسرار مهارات الراديو للهواة. – م.: سولون-بريس. – 2005، 216 ص. (ص 47 – 64).
2. شوستوف م.أ. تصميم الدوائر العملية. 450 مخططًا مفيدًا لهواة الراديو. الكتاب 1. – م.: ألتكس-أ، 2001. – 352 ص.
3. شوستوف م. تصميم الدوائر العملية. مراقبة وحماية إمدادات الطاقة. الكتاب 4. – م.: Altex-A، 2002. – 176 ص.
4. المتعري ذو الجهد المنخفض. (في الخارج) // الإذاعة، 1998، العدد 6، ص. 64.
5.
6.
7.
8. صانع الأحذية، دوائر التحكم والإشارة للهواة على الدوائر المتكاملة. – M:.Mir, 1989 (رسم بياني 46. مؤشر انخفاض بسيط للبطارية، ص. 104؛ رسم بياني 47. قلم تحديد الرسام (وامض)، ص. 105).
9. مولد على LM3909 // دائرة راديوية 2008 العدد 2. دبلوم تخصص - مهندس راديو دكتوراه.

مؤلف كتب "ليقرأ هواة الراديو الشباب بمكواة لحام" ، "أسرار مهارة الراديو لهواة الراديو" ، شارك في تأليف سلسلة كتب "تقرأ بمكواة لحام" في دار النشر "SOLON-" "صحافة"، لي منشورات في مجلات "الإذاعة" و"الآلات والتقنيات التجريبية" وغيرها.

تصويت القارئ

تمت الموافقة على المقال من قبل 66 قارئا.

للمشاركة في التصويت، قم بالتسجيل والدخول إلى الموقع باستخدام اسم المستخدم وكلمة المرور الخاصة بك. لا يمكن لمصادر الإشعاع الضوئي LED في النطاق المرئي، نظرًا لميزات تصميمها، أن تتوهج عند جهد أقل من 1.6... 1.8 فولت. يحد هذا الظرف بشكل حاد من إمكانية استخدام مصابيح LED في الأجهزة ذات الجهد المنخفض (من خلية كلفانية واحدة) إمداد. يمكن استخدام بواعث LED المقترحة ذات مصدر طاقة منخفض الجهد (0.1...1.6 فولت) للإشارة إلى الفولتية، ونقل البيانات عبر قنوات الاتصال البصرية، وما إلى ذلك. لتشغيلها، يمكنك أيضًا استخدام الخلايا الكهروكيميائية ذات الجهد المنخفض للغاية، حيث تعمل التربة المبللة أو الوسائط النشطة بيولوجيًا كمحلول كهربائي.

يمكن تقليل مجموعة متنوعة من دوائر إمداد الطاقة LED ذات الجهد المنخفض إلى نوعين رئيسيين لتحويل الجهد المنخفض إلى الجهد العالي. هذه دوائر تحتوي على أجهزة تخزين الطاقة السعوية والحثية.

يوضح الشكل 1 دائرة إمداد الطاقة LED باستخدام مبدأ مضاعفة جهد الإمداد. مولد نبضات التردد المنخفض، الذي يتم تحديد تردد التكرار من خلال السلسلة R1-C1، والمدة - R2-C1، مصنوع على الترانزستورات p-n-p و n-p-n. من خرج المولد، يتم توفير نبضات قصيرة من خلال المقاوم R4 إلى قاعدة الترانزستور VT3، والتي تشتمل دائرة المجمع الخاصة بها على LED أحمر HL1 وصمام ثنائي الجرمانيوم VD1. يتم توصيل مكثف كهربائيا عالي السعة C2 بين مخرج مولد النبض ونقطة الاتصال بين LED والصمام الثنائي الجرمانيوم.

رسم بياني 1. دائرة إمداد الطاقة LED تعتمد على مبدأ مضاعفة الجهد

خلال فترة التوقف الطويل بين النبضات (الترانزستور VT2 مغلق ولا يوصل التيار)، يتم شحن هذا المكثف من خلال VD1 وR3 إلى جهد مصدر الطاقة. عندما يتم إنشاء نبضة قصيرة، يتم فتح الترانزستور VT2. يتم توصيل لوحة المكثف C2 ذات الشحنة السالبة بحافلة الطاقة الإيجابية. تم إيقاف تشغيل الصمام الثنائي VD1. يتم توصيل المكثف المشحون C2 على التوالي مع مصدر الطاقة ويتم تحميله على السلسلة: LED - تقاطع مجمع الباعث للترانزستور VT3. نظرًا لأن الترانزستور VT3 يتم فتحه بنفس النبضة، فإن مقاومة مجمع الباعث تقل. وبالتالي، يتم تطبيق ما يقرب من ضعف جهد الإمداد (باستثناء الخسائر الطفيفة) لفترة وجيزة على مؤشر LED - ويتبع ذلك وميض ساطع. بعد ذلك، يتم تكرار عملية تفريغ الشحنة للمكثف C2 بشكل دوري.

عند استخدام مصابيح LED من النوع AL307KM بجهد توهج 1.35...1.4 فولت، يكون جهد تشغيل المولد 0.8...1.6 فولت. يتم تعريف حدود النطاق على النحو التالي: يشير الحد الأدنى إلى الجهد الذي عنده يبدأ مؤشر LED في التوهج، ويشير الجزء العلوي إلى الجهد الذي يبلغ عنده التيار الذي يستهلكه الجهاز 20 مللي أمبير.

نظرًا لأن المولد يعمل في وضع النبض، يتم إنشاء ومضات ضوئية ساطعة تجذب الانتباه. في الدائرة، من الضروري استخدام، على الرغم من الجهد المنخفض، ولكن مكثف كهربائيا ضخما إلى حد ما C2 ذو سعة كبيرة.

يظهر الشكل 2، 3 مصادر الطاقة ذات الجهد المنخفض لمصابيح LED المعتمدة على الهزازات المتعددة. يعتمد الأول منها على هزاز متعدد غير متماثل يولد نبضات قصيرة مع توقف نبضي كبير. يتم شحن جهاز تخزين الطاقة - المكثف SZ - بشكل دوري من مصدر الطاقة ويتم تفريغه إلى مؤشر LED، مما يجمع جهده مع جهد الإمداد.

الصورة 2. مصدر طاقة LED منخفض الجهد
يعتمد على هزاز متعدد غير متماثل (طبيعة النبض للتوهج)

يضمن المولد (الشكل 3)، على عكس الدائرة السابقة، توهجًا مستمرًا لمصباح LED. يعتمد الجهاز على هزاز متعدد متماثل ويعمل بترددات أعلى. وفي هذا الصدد، فإن سعات المكثفات في هذه الدائرة صغيرة جدًا. بالطبع، يتم تقليل سطوع التوهج بشكل ملحوظ، ولكن متوسط ​​\u200b\u200bالتيار الذي يستهلكه المولد عند جهد إمداد يبلغ 1.5 فولت لا يتجاوز 3 مللي أمبير.

تين. 3. مصدر طاقة LED منخفض الجهد
يعتمد على الهزاز المتعدد المتماثل (التوهج المستمر)

يمكن لمحولات الجهد من النوع المكثف (مع مضاعفة الجهد) لتشغيل بواعث LED نظريًا تقليل جهد مصدر التشغيل بنسبة تصل إلى 60٪ فقط. إن استخدام مضاعفات الجهد متعدد المراحل لهذه الأغراض أمر غير واعد بسبب الفقد المتزايد تدريجياً وانخفاض كفاءة المحول.

تعد المحولات المزودة بأجهزة تخزين الطاقة الاستقرائية واعدة أكثر من حيث تقليل جهد الإمداد بشكل أكبر. أصبح من الممكن خفض الحد الأدنى لجهد الإمداد بشكل كبير عن طريق التبديل إلى إصدارات LC من دوائر المولدات باستخدام أجهزة تخزين الطاقة الاستقرائية.

يتم استخدام كبسولة الهاتف كجهاز تخزين الطاقة الحثية في الدوائر الأولى (الشكل 4). في وقت واحد مع الإشعاع الضوئي، ينتج المولد إشارات صوتية. عندما تزيد سعة المكثف إلى 200 ميكروفاراد، يتحول المولد إلى وضع التشغيل النبضي، مما ينتج إشارات ضوئية وصوتية متقطعة. يتم استخدام بنية غير عادية إلى حد ما كعنصر نشط - سلسلة من الترانزستورات ذات أنواع الموصلية المختلفة المغطاة بردود فعل إيجابية.

الشكل 4. مصدر مع تخزين الطاقة الاستقرائي

(كبسولة الهاتف)

يتم تصنيع محولات الجهد لتشغيل مؤشر LED في الشكل 5 و6 باستخدام نظائرها من ترانزستورات تأثير مجال الحقن. يستخدم أول المحولات (الشكل 5) دائرة سعوية حثية مدمجة لزيادة جهد الخرج، حيث يجمع مبدأ مضاعفة الجهد السعوي مع الحصول على جهد متزايد عبر الحث المحول.

الشكل 5. محول الجهد لتشغيل LED
على نظير لترانزستور تأثير مجال الحقن - الخيار 1

يعتمد أبسط مولد على نظير ترانزستور تأثير مجال الحقن (الشكل 6) ، حيث يعمل LED في نفس الوقت كمكثف وهو حمل المولد. يعمل الجهاز في نطاق ضيق من جهد الإمداد، ولكن سطوع LED مرتفع جدًا، نظرًا لأن المحول حثي بحت وذو كفاءة عالية.

الشكل 6. محول الجهد لتشغيل LED
على نظير لترانزستور تأثير مجال الحقن - الخيار 2

يوضح الشكل 7 مولدًا من نوع المحول لتشغيل مصابيح LED ذات الجهد المنخفض. يحتوي المولد على ثلاثة عناصر، أحدها عبارة عن صمام ثنائي باعث للضوء. بدون LED، يكون الجهاز عبارة عن مولد حظر بسيط، ويمكن إنشاء جهد عالي إلى حد ما عند إخراج المحول. إذا كنت تستخدم مصباح LED كحمل للمولد، فإنه يبدأ في التوهج بشكل ساطع. في الدائرة، يتم استخدام حلقة الفريت F1000 K10x6x2.5 كمحول. تحتوي ملفات المحولات على 15...20 دورة من سلك PEV بقطر 0.23 مم. إذا لم يكن هناك توليد، يتم تبديل نهايات أحد ملفات المحولات.

الشكل 7. مولد من نوع المحولات لتشغيل مصابيح LED ذات الجهد المنخفض

عند التبديل إلى ترانزستورات الجرمانيوم عالية التردد مثل 1T311، 1T313 واستخدام محولات النبض الموحدة مثل MIT-9، TOT-45، وما إلى ذلك، يمكن خفض الحد الأدنى لجهود التشغيل إلى 0.125 فولت.

يجب ألا يتجاوز جهد الإمداد لجميع الدوائر المدروسة، لتجنب تلف مصابيح LED، 1.6...1.7 فولت.

كل هواة راديو على دراية بالدائرة الدقيقة NE555 (المشابهة لـ KR1006). يتيح لك تعدد استخداماته تصميم مجموعة واسعة من المنتجات محلية الصنع: بدءًا من نبضة هزازة واحدة بسيطة مع عنصرين في الحزام إلى مُعدِّل متعدد المكونات. تناقش هذه المقالة دائرة تشغيل المؤقت في وضع مولد النبض المستطيل مع ضبط عرض النبض.

مخطط ومبدأ عملها

مع تطور مصابيح LED عالية الطاقة، دخل NE555 الساحة مرة أخرى كخافت للضوء، مستذكرًا مزاياه التي لا يمكن إنكارها. لا تتطلب الأجهزة المبنية عليها معرفة عميقة بالإلكترونيات، ويتم تجميعها بسرعة وتعمل بشكل موثوق.

من المعروف أنه يمكن التحكم في سطوع LED بطريقتين: التناظرية والنبضية. تتضمن الطريقة الأولى تغيير قيمة سعة التيار المباشر من خلال مؤشر LED. هذه الطريقة لها عيب واحد كبير - كفاءة منخفضة. تتضمن الطريقة الثانية تغيير عرض النبضة (عامل التشغيل) للتيار بتردد من 200 هرتز إلى عدة كيلو هرتز. في مثل هذه الترددات، يكون وميض مصابيح LED غير مرئي للعين البشرية. تظهر في الشكل دائرة منظم PWM مع ترانزستور خرج قوي. إنه قادر على العمل من 4.5 إلى 18 فولت، مما يشير إلى القدرة على التحكم في سطوع كل من مصباح LED القوي وشريط LED بأكمله. يتراوح نطاق تعديل السطوع من 5 إلى 95%. الجهاز عبارة عن نسخة معدلة من مولد النبض المستطيل. تردد هذه النبضات يعتمد على السعة C1 والمقاومات R1, R2 ويتم تحديده بالصيغة: f=1/(ln2*(R1+2*R2)*C1), Hz

مبدأ تشغيل التحكم الإلكتروني في السطوع هو كما يلي. في لحظة تطبيق جهد التغذية، يبدأ المكثف بالشحن عبر الدائرة: +Usupply – R2 – VD1 –R1 –C1 – -Usupply. بمجرد أن يصل الجهد الكهربائي إلى مستوى 2/3U، سيتم فتح ترانزستور المؤقت الداخلي وستبدأ عملية التفريغ. يبدأ التفريغ من اللوحة العلوية C1 ثم على طول الدائرة: R1 – VD2 –7 IC pin – -U. بعد الوصول إلى علامة 1/3U، سيتم إغلاق ترانزستور طاقة المؤقت وسيبدأ C1 مرة أخرى في اكتساب السعة. بعد ذلك، يتم تكرار العملية بشكل دوري، لتكوين نبضات مستطيلة عند الطرف 3.

يؤدي تغيير مقاومة المقاوم التشذيب إلى انخفاض (زيادة) في وقت النبض عند خرج المؤقت (دبوس 3)، ونتيجة لذلك، يتناقص (يزيد) متوسط ​​قيمة إشارة الخرج. يتم توفير تسلسل النبضات الناتج من خلال المقاوم المحدد للتيار R3 إلى البوابة VT1، والتي يتم توصيلها عبر دائرة ذات مصدر مشترك. يتم توصيل الحمل على شكل شريط LED أو مصابيح LED عالية الطاقة متصلة بشكل تسلسلي بدائرة التصريف المفتوحة VT1.

في هذه الحالة، يتم تثبيت ترانزستور MOSFET قوي بأقصى تيار تصريف يبلغ 13A. يتيح لك ذلك التحكم في توهج شريط LED بطول عدة أمتار. ولكن قد يتطلب الترانزستور بالوعة الحرارة.

يمنع المكثف C2 تأثير التداخل الذي قد يحدث على طول دائرة الطاقة عند تشغيل المؤقت. يمكن أن تكون قيمة السعة في حدود 0.01-0.1 μF.

لوحة وأجزاء التجميع للتحكم في السطوع

تبلغ أبعاد لوحة الدائرة المطبوعة أحادية الجانب 22 × 24 مم. كما ترون من الصورة، لا يوجد شيء غير ضروري فيه يمكن أن يثير الأسئلة.

بعد التجميع، لا تتطلب دائرة باهتة PWM التعديل، ومن السهل صنع لوحة الدوائر المطبوعة بيديك. تستخدم اللوحة، بالإضافة إلى المقاوم الضبط، عناصر SMD.

• DA1-IC NE555؛
• VT1 – ترانزستور التأثير الميداني IRF7413 ؛
• VD1، VD2 - 1N4007؛
• R1 - 50 كيلو أوم، تقليم؛
• R2، R3 – 1 كيلو أوم؛
• C1 - 0.1 ميكروفاراد؛
• C2 - 0.01 ميكروفاراد.

يجب اختيار الترانزستور VT1 حسب قوة الحمل. على سبيل المثال، لتغيير سطوع مصباح LED بقوة 1 واط، سيكون كافيًا استخدام ترانزستور ثنائي القطب بحد أقصى لتيار المجمع المسموح به يبلغ 500 مللي أمبير.

يجب التحكم في سطوع شريط LED من مصدر جهد +12 فولت ومطابقة جهد الإمداد الخاص به. من الناحية المثالية، يجب أن يتم تشغيل المنظم بواسطة مصدر طاقة ثابت مصمم خصيصًا للشريط.

يتم تشغيل الحمل على شكل مصابيح LED فردية عالية الطاقة بشكل مختلف. في هذه الحالة، مصدر طاقة جهاز التعتيم هو مثبت التيار (ويسمى أيضًا برنامج تشغيل LED). يجب أن يتطابق تيار الإخراج المقدر مع تيار مصابيح LED المتصلة على التوالي.

اقرأ أيضا

يُنصح بالبدء باكتشاف عالم إلكترونيات الراديو المليء بالألغاز، دون تعليم متخصص، وذلك من خلال تجميع دوائر إلكترونية بسيطة. سيكون مستوى الرضا أعلى إذا كانت النتيجة الإيجابية مصحوبة بتأثير بصري لطيف. الخيار المثالي هو الدوائر التي تحتوي على واحد أو اثنين من مصابيح LED الوامضة في الحمل. فيما يلي المعلومات التي ستساعد في تنفيذ أبسط مخططات DIY.

مصابيح LED الوامضة الجاهزة والدوائر التي تستخدمها

من بين مجموعة متنوعة من مصابيح LED الوامضة الجاهزة، الأكثر شيوعًا هي المنتجات الموجودة في علبة مقاس 5 مم. بالإضافة إلى مصابيح LED الوامضة أحادية اللون الجاهزة، هناك إصدارات ذات طرفين مع بلورات أو ثلاث بلورات بألوان مختلفة. لديهم مولد مدمج في نفس مبيت البلورات، والذي يعمل بتردد معين. يصدر نبضات فردية متناوبة لكل بلورة وفق برنامج معين. تعتمد سرعة الوميض (التردد) على البرنامج المحدد. عندما تتوهج بلورتان في وقت واحد، ينتج ضوء LED الوامض لونًا متوسطًا. والثاني الأكثر شيوعًا هو الثنائيات الباعثة للضوء الوامضة التي يتم التحكم فيها بواسطة التيار (المستوى المحتمل). أي أنه لكي يومض مصباح LED من هذا النوع، تحتاج إلى تغيير مصدر الطاقة عند الأطراف المقابلة. على سبيل المثال، يعتمد لون انبعاث LED ذو اللونين الأحمر والأخضر مع طرفين على اتجاه تدفق التيار.

يحتوي مصباح LED الوامض ذو الأربعة ألوان (RGB) على أنود مشترك (كاثود) وثلاثة دبابيس للتحكم في كل لون على حدة. يتم تحقيق تأثير الوميض من خلال الاتصال بنظام التحكم المناسب.

من السهل جدًا إنشاء وميض يعتمد على مؤشر LED الوامض الجاهز. للقيام بذلك، ستحتاج إلى بطارية CR2032 أو CR2025 ومقاوم 150-240 أوم، والذي يجب أن يكون ملحومًا بأي دبوس. مراقبة قطبية LED، يتم توصيل جهات الاتصال بالبطارية. فلاش LED جاهز، يمكنك الاستمتاع بالتأثير البصري. إذا كنت تستخدم بطارية كرونا، بناءً على قانون أوم، فيجب عليك اختيار مقاوم ذي مقاومة أعلى.

مصابيح LED التقليدية وأنظمة المتعري المبنية عليها

يمكن لهواة الراديو المبتدئين تجميع المتعري باستخدام صمام ثنائي بسيط باعث للضوء ذو لون واحد، مع وجود الحد الأدنى من مجموعة عناصر الراديو. للقيام بذلك، سننظر في العديد من المخططات العملية التي تتميز بالحد الأدنى من مجموعة مكونات الراديو المستخدمة والبساطة والمتانة والموثوقية.

تتكون الدائرة الأولى من ترانزستور Q1 منخفض الطاقة (KT315 أو KT3102 أو ما شابه ذلك مستورد) ومكثف قطبي 16 فولت C1 بسعة 470 ميكروفاراد ومقاوم R1 820-1000 أوم وLED L1 مثل AL307. يتم تشغيل الدائرة بأكملها بمصدر جهد 12 فولت.

تعمل الدائرة المذكورة أعلاه على مبدأ الانهيار الجليدي، بحيث تبقى قاعدة الترانزستور "معلقة في الهواء"، ويتم تطبيق جهد موجب على الباعث. عند تشغيله، يتم شحن المكثف إلى حوالي 10 فولت، وبعد ذلك يفتح الترانزستور للحظة ويطلق الطاقة المتراكمة للحمل، والذي يتجلى في شكل وميض LED. عيب الدائرة هو الحاجة إلى مصدر جهد 12 فولت.

يتم تجميع الدائرة الثانية وفقًا لمبدأ الهزاز المتعدد الترانزستور وتعتبر أكثر موثوقية. لتنفيذه سوف تحتاج:

• اثنين من الترانزستورات KT3102 (أو ما يعادلها)؛
• اثنين من المكثفات القطبية 16 فولت بسعة 10 ميكروفاراد؛
• مقاومتان (R1 وR4) تبلغ قيمة كل منهما 300 أوم للحد من تيار الحمل؛
• مقاومتان (R2 و R3) بقيمة 27 كيلو أوم لكل منهما لضبط التيار الأساسي للترانزستور ؛
• اثنين من المصابيح من أي لون.

في هذه الحالة، يتم توفير جهد ثابت قدره 5V للعناصر. تعمل الدائرة على مبدأ تفريغ الشحنة البديلة للمكثفات C1 و C2، مما يؤدي إلى فتح الترانزستور المقابل. بينما يقوم VT1 بتفريغ الطاقة المتراكمة لـ C1 من خلال الوصلة المفتوحة بين المجمع والباعث، يضيء أول مصباح LED. في هذا الوقت، يحدث شحن سلس لـ C2، مما يساعد على تقليل التيار الأساسي VT1. في لحظة معينة، يُغلق VT1، ويفتح VT2 ويضيء مؤشر LED الثاني.

المخطط الثاني له العديد من المزايا:

1. يمكن أن تعمل في نطاق جهد واسع يبدأ من 3 فولت. عند تطبيق أكثر من 5 فولت على الإدخال، سيتعين عليك إعادة حساب قيم المقاوم حتى لا يخترق مؤشر LED ولا يتجاوز الحد الأقصى للتيار الأساسي للترانزستور.
2. يمكنك توصيل 2-3 مصابيح LED بالحمل على التوازي أو على التوالي عن طريق إعادة حساب قيم المقاوم.
3. تؤدي الزيادة المتساوية في سعة المكثفات إلى زيادة مدة التوهج.
4. من خلال تغيير سعة مكثف واحد، نحصل على هزاز متعدد غير متماثل، حيث سيكون وقت التوهج مختلفًا.

في كلا الخيارين، يمكنك استخدام الترانزستورات PNP، ولكن مع تصحيح مخطط الاتصال.

في بعض الأحيان، بدلاً من وميض مصابيح LED، يلاحظ أحد هواة الراديو توهجًا عاديًا، أي أن كلا الترانزستورات مفتوحة جزئيًا. في هذه الحالة، تحتاج إما إلى استبدال الترانزستورات أو مقاومات اللحام R2 وR3 بقيمة أقل، وبالتالي زيادة التيار الأساسي.

يجب أن نتذكر أن طاقة 3 فولت لن تكون كافية لإضاءة مصباح LED بقيمة جهد أمامي عالية. على سبيل المثال، سيتطلب مصباح LED الأبيض أو الأزرق أو الأخضر جهدًا أكبر.

بالإضافة إلى مخططات الدوائر المدروسة، هناك العديد من الحلول البسيطة الأخرى التي تتسبب في وميض مؤشر LED. يجب على هواة الراديو المبتدئين الانتباه إلى الدائرة الدقيقة NE555 غير المكلفة والواسعة الانتشار، والتي يمكنها أيضًا تنفيذ هذا التأثير. سيساعدك تعدد استخداماته على تجميع دوائر أخرى مثيرة للاهتمام.

منطقة التطبيق

لقد وجدت مصابيح LED الوامضة المزودة بمولد مدمج تطبيقًا في بناء أكاليل رأس السنة الجديدة. من خلال تجميعها في دائرة تسلسلية وتركيب مقاومات ذات اختلافات طفيفة في القيمة، فإنها تحقق تحولًا في وميض كل عنصر على حدة في الدائرة. والنتيجة هي تأثير إضاءة ممتاز لا يتطلب وحدة تحكم معقدة. يكفي فقط توصيل الطوق عبر جسر الصمام الثنائي.

تُستخدم الثنائيات الباعثة للضوء الوامضة، التي يتم التحكم فيها بواسطة التيار، كمؤشرات في التكنولوجيا الإلكترونية، عندما يتوافق كل لون مع حالة معينة (مستوى الشحن/الإيقاف، وما إلى ذلك). كما أنها تستخدم لتجميع شاشات العرض الإلكترونية واللافتات الإعلانية وألعاب الأطفال وغيرها من المنتجات التي يثير فيها الوميض متعدد الألوان اهتمام الناس.

ستصبح القدرة على تجميع الأضواء الوامضة البسيطة حافزًا لبناء دوائر باستخدام ترانزستورات أكثر قوة. مع القليل من الجهد، يمكنك استخدام مصابيح LED الوامضة لإنشاء العديد من التأثيرات المثيرة للاهتمام، مثل موجة متنقلة.

اقرأ أيضا