Extrahieren Sie sicher Strom von USB

Ich rüste die Beleuchtung in einem Modell mit einfacher Schaltung auf, das (ungefähr) 17 LEDs plus ein oder zwei 555-Timer hat. Derzeit wird alles mit 3 AAA-Batterien betrieben. Es zieht zwischen 150 und 250 mA (je nachdem wie viele LEDs ich einschalte). Achtung: Ich bin neu in Sachen Elektronik und Beleuchtung, also bitte haben Sie trotzdem etwas Geduld, wenn die Fragen nicht herausfordernd genug sind :)

Sobald die Schaltung fertig ist, plane ich, sie mit zwei Varianten zu erweitern:

  1. Arduino-Version: Schließen Sie die LED-Schaltung direkt an die Ausgangspins (5 V) einer Arduino-Platine an, mit einem Widerstand in jedem Draht, um den Überschuss von +0,5 V zu kompensieren.
  2. USB-verkabelte Stromversorgungsversion mit einem USB-Wandladegerät, das 5 V 800 mA liefert.

Meine Frage ist: Was muss ich tun, um die Schaltung bei Verwendung der USB-Version angemessen zu schützen? Brauche ich einen Spannungsregler? Wenn ja, welcher Typ/Teil?

Nach meinen Recherchen brauche ich keinen Regler für die Android-Version, aber ich bin mir nicht 100% sicher (Kommentare dazu werden ebenfalls begrüßt).

Bearbeiten: Wie gewünscht, habe ich einen vereinfachten Schaltplan hinzugefügt. Die endgültige Version wird mehr LEDs haben und wahrscheinlich etwa 200mA-250mA abfließen lassen.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Haben Sie einen Schaltplan?
Ein Wall-Wart kann grundsätzlich eine Gleichstromquelle sein, einige von ihnen verwenden jedoch andere Technologien wie Konstantstrom. USB ist normalerweise nicht so, dass es mit einem Computer-USB-Ausgang übereinstimmt. Sie sollten in der Lage sein, die 5-V-Quelle von der Wandwarze zu verwenden, wie Sie möchten, solange Sie die maximale Stromstärke nicht überschreiten, aber sie funktioniert nicht gleich, wenn sie über einen USB-Anschluss eines Computers mit Strom versorgt wird, da dies eine Aufzählung erfordert mehr als 100mA.
Einige USB-Kabel haben eingebaute Regler. Verwenden Sie ein Multimeter, um herauszufinden, ob Ihr USB-Kabel einen eingebauten Regler hat.
@coding_corgi was? Worüber redest du? Welches Kabel hat einen eingebauten Regler?
@Passerby Mehrere tun, google.com/… , schau dir ein paar genau an,
@coding_corgi gesucht. Nichts als einfache abgeschirmte Drähte. Kupfer und Kunststoff.
@Sebastian Ein Schema des Modells ist wichtig. Gibt es zumindest Transistoren oder Widerstände?
Ich habe den Schaltplan hochgeladen. Diese Version hat jedoch kein 555. Trotzdem plane ich, zuerst die einfache Version fertigzustellen. Ich möchte sicher sein, dass ich verstehe, was ich zu derselben Schaltung hinzufügen muss, um den Gleichstrom korrekt (und sicher) von 5 V auf 4,5 V zu senken, was die Version mit den 3 AAA-Batterien widerspiegelt. Reicht ein Widerstand? oder brauche ich einen Spannungsregler und/oder eine Sicherung?

Antworten (1)

Zum größten Teil wären eine Arduino-Version und eine USB-betriebene Version gleich. Der Arduino hat einen geregelten 5-V-Ausgang.

Das Hauptproblem ist, wenn der von Ihnen gepostete Schaltplan korrekt ist, dass der 36-Ω-Widerstand bei 4,5 V mit durchschnittlichen LED-Spannungen (rot 1,8 V, gelb 2 V, blau 3,3 V) sie über den "Standard" -Maximalstrom hinausschiebt jeweils 20mA ziehen. Ist das 36Ω ein Tippfehler? Mit 5V ist es fast das Doppelte. Der Schaltplan impliziert, dass bei allen 10 eingeschalteten LED- / Widerstandsreihen 151 mA benötigt werden, also jeweils 15 mA. Die Mathematik funktioniert nicht.

Strom = (Spannungsquelle - Vorwärtsspannungsabfall) / Widerstand
Rot: (4,5 V - (1,8 V * 2)) / 36 = 0,025 A oder 25 mA. (5 V - (1,8 V * 2)) / 36 = 38 mA Gelb: (4,5 V - (2 V * 2)) / 36 = 13,8 mA. (5 V - 4 V) / 36 = 27 mA Blau: (4,5 V - 3,3 V) / 36 = 33,3 mA. (5 V - 3,3 V) / 36 = 47,2 mA!

Nur das Gelb wäre meist sicher, ohne den Widerstand zu erhöhen. Einfach ein zusätzlicher Widerstand zwischen 24 und 68 Ω in Reihe mit den vorhandenen 36 Ω für jeden LED-Strang würde dies mit einer maximalen Stromaufnahme von 28 mA bis 16 mA pro Strang lösen. So können Sie die LEDs schützen, wenn Sie das USB-Netzteil verwenden.

Wenn Sie nun die LEDs vom Arduino mit Strom versorgen, die direkt mit den Pins des Mikrocontrollers verbunden sind, werden Sie schnell die Grenze von 40 mA pro Pin oder die Gesamtgrenze von 200 mA durchessen. Besonders im blauen Bereich, wo Sie drei LEDs parallel haben. Das sind 47 mA mit dem vorhandenen Widerstand, weniger, wenn Sie einen weiteren Widerstand pro LED hinzufügen, aber Sie können nur 4 der Abschnitte gleichzeitig einschalten. Wenn Sie in diesem Fall mehr benötigen, benötigen Sie auch einen Transistor mit einem Widerstand.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Der SW1 ist der manuelle Schalter, den Sie haben. Die beiden 36-Ω-Widerstände sind die gleichen wie ein einzelner 72-Ω-Widerstand. Die drei LEDs sind blaue Standard-3,3-V-LEDs. Mit dem NPN-Transistor können Sie mehr Strom pro Pin schalten, als wenn Sie sie direkt anschließen würden (der 2n3904 erlaubt tendenziell jeweils bis zu 200 mA). Der 1k-Widerstand liefert ~4,5 mA Strom an der Transistorbasis, was ihn sättigen sollte.

In jedem Fall sollten Sie mit ein wenig Mathematik, wie oben aufgeführt, alles haben, was Sie brauchen, um jede Kombination zu berechnen, die Sie brauchen.

Re: die Mathematik: Ich sehe, Sie zeigen. Die von mir verwendete Simulationssoftware ist großartig (Yenka), jedoch verwenden die mitgelieferten vordefinierten LEDs eine andere Vorwärts-V- und mA-Toleranz. Die LEDs, die ich im "echten Leben" verwende, haben unterschiedliche Werte und tolerieren bis zu 25 mA, daher habe ich die R-Werte entsprechend angepasst. Wollen Sie damit sagen, dass ich nur R in Reihe erhöhen muss, vorausgesetzt, ich entleere nicht mehr als die mA-Grenze? Ich habe einige Warnungen zu USB-Wandladungen gelesen, die besagen, dass einige davon nicht reguliert sind. Ich habe vor, mein Kindle-USB-Ladegerät zu verwenden, von dem ich annehme, dass es sich um ein hochwertiges Ladegerät handelt ...
@Sebastian Die meisten USB-Ladegeräte sind gut genug reguliert. Habe schon lange kein unreguliertes mehr gesehen. Und ja, alles, worauf Sie achten müssen, ist, zu viel Strom zu ziehen. Halten Sie es innerhalb von 80 bis 90 % des Maximums, um auf der sicheren Seite zu sein.
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