LED-Akzentlicht, das langsam dimmt, wenn es von der Stromquelle getrennt wird

Wir haben alle mit verschiedenen Transformatoren und Netzteilen gespielt, die eine LED-Anzeige haben, die dimmt, bevor sie ganz erlischt, wenn das Netzteil ausgesteckt wird.

Ich arbeite daran, ein Akzentlicht zu entwerfen, das eine durchscheinende Kristalllichtquelle (wahrscheinlich aus Harz oder Glas, wenn ich einen billigen Lieferanten finden kann) beinhalten würde, die LEDs und bestimmte Elektronik enthält, und eine Basis, die elektrischen Strom liefern würde. Für Spieler mag es wie ein Welkynd-Stein aussehen. Meine Frage ist, was der einfachste Weg ist, die LEDs langsam zu dimmen (z. B. über 2-10 Sekunden), wenn der Kristall von der Basis entfernt wird. Ähnlich dem unplugged Trafo, jedoch mit gewollter und kontrollierter Dimmung.

Ich habe gerade einige LEDs gekauft und plane, in den nächsten ein oder zwei Monaten ein Testsystem zu bauen. Diese LEDs befinden sich in einem 5-Meter-Streifen, der in 3 LED-Reihen unterteilt ist, die parallel laufen und für 12 V ausgelegt sind. Ich kenne die Amperezahl der LEDs nicht, aber ich vermute im 20-mA-Bereich (was ich gelesen habe, ist durchschnittlich für helles Weiß). Ich werde wahrscheinlich 4 Serien mit insgesamt 12 LEDs im Testaufbau verwenden. LED-Streifen-Verbindung

Wenn ich den Transformator aus Wechselstrom in die Basis eingebaut habe, dachte ich, ich könnte eine Reihe von Kondensatoren parallel zu einem Widerstand verwenden, um Strom zu speichern und ihn langsam in die LEDs zu entladen. Aber ich bin ein autodidaktischer Enthusiast, also weiß ich ehrlich gesagt nicht, ob das wirklich funktionieren würde. Ich kenne auch nicht die Anzahl und Nennwerte der Kondensatoren und Widerstände, die ich benötigen würde.

Wenn ich den Transformator in den Kristall eingebaut habe, würden der Transformator und der Gleichrichter eine kleine Menge Strom zurückhalten, aber ich glaube nicht, dass dies annähernd ausreichen würde, um den gewünschten Effekt zu erzielen, also müsste etwas anderes sein hinzugefügt, damit es mehrere Sekunden dauert.

Eine Nicad-Batterie mit Steuerelektronik ist buchstäblich mein letzter Ausweg, um diesen Effekt zu erzielen, und ich werde die Idee wahrscheinlich aufgeben, bevor ich meine eigene Platine programmiere.

Das ist meine Hauptfrage. Wenn jemand ein paar Gedanken dazu einwerfen möchte, wie man den Kristall mit der Basis verbindet, bin ich offen für Vorschläge. Mein ursprünglicher Plan war, einfach eine direkte Kupfer-zu-Kupfer-Verbindung mit der Basis zu haben. Aber ich habe kürzlich über ein EM-Ladesystem nachgedacht (ähnlich einer Powermat oder diesen kabellosen wiederaufladbaren Taschenlampen , die mein Vater hat). Das Problem bei der drahtlosen Stromversorgung ist die gleichmäßige Stromversorgung der LEDs, obwohl dies sicherer ist. Ich habe auch schon einiges über den Aufbau des Netzteils gelernt, indem ich diese SE-Site durchgesehen habe, aber wenn jemand auch dafür Vorschläge hat, bin ich ganz Ohr. Für den Testaufbau werde ich es wahrscheinlich an ein Computer-Netzteil oder ein Laptop-Netzteil anschließen, wenn ich bei Goodwill oder im örtlichen Elektroteilegeschäft ein 12-V-Netzteil finden kann.

Wenn ich das Testmodell zum Laufen bekomme, plane ich, möglicherweise ein Dutzend davon für die Akzentbeleuchtung in meinem Haus zu bauen.

Wenn eine Transformator- + Diodenbrückenversorgung die Versorgungsleistung verliert, ist das allmähliche Dimmen des Ausgangs in erster Linie eine Funktion der Speicherkondensatoren nach der Diodenbrücke, nicht des Transformators oder der Brücke selbst. Als erstes bräuchte man einen ausreichend großen Speicherkondensator, um ausreichend Energie für das langsame Dimmen zu halten: Das heißt, Kondensator + Ladezeitkonstante müssen mit der gewünschten Dimmdauer korreliert werden. Dies ist ohne definitive oder zumindest empirische Daten (mit einem Multimeter) über den von den LEDs gezogenen Strom nicht zu berechnen.
Sobald Sie den geeigneten Kondensator als Energiespeicher haben, funktioniert das grundlegende Decay-Dimmen sofort. Für das kontrollierte Dimmen wäre ein Mikrocontroller typisch, der ein PWM-Signal mit abnehmender Einschaltdauer erzeugt und die LEDs über einen als Schalter verwendeten BJT oder MOSFET ansteuert.
@AnindoGhosh Nun, die LEDs kommen am Dienstag an (am selben Tag, an dem der Herbstunterricht beginnt), und ich habe ein Multimeter, also sollte ich irgendwann am Mittwoch in der Lage sein, einige dieser Daten bereitzustellen. Sollte ich jede Reihe von 3 LEDs unabhängig oder 4 gleichzeitig oder den gesamten Streifen testen oder spielt es eine Rolle? Außerdem bin ich offen für grobe Schätzungen, die auf Durchschnittswerten basieren.
Testen Sie einen Satz von 3, das wird gut gehen. Es gibt nicht wirklich Mittelwerte, mit denen man arbeiten kann, da LED-Streifen eine große Bandbreite möglicher Stromanforderungen haben können, von 10 mA bis 100 mA oder mehr, alles im 3528-Chip-LED-Formfaktor. Außerdem müssen Sie festlegen, wie viele Sekunden Ihr gewünschter Fade dauern soll.
Ich bin nicht wählerisch, irgendwo zwischen 2 s und 10 s, aber ich schieße auf 5. Gibt es eine Gleichung oder eine andere Ressource, mit der ich die Kondensatorleistung für 5 s bei einer Last von X mw bestimmen kann? Ich weiß im Moment nichts über Kondensatorbewertungen (Wikipedia, hier komme ich). Wie viel Bestechung würde es für einen Musterschaltplan der RC-Schaltung (neuer Begriff, den ich gerade von Ignacio gelernt habe!) für diese Anwendung erfordern?
Für 2 bis 5 Sekunden Dimmen ohne Feinsteuerung sollten Sie einen oder mehrere Auto-Audio-Superkondensatoren mit jeweils 0,5 Farad als Reservoirkappen und keine anderen Schaltkreise verwenden. Beachten Sie, dass diese nicht klein sind, sondern ziemlich massive Bestien. Suche auf Seiten wie Amazon nach Optionen.
Es gibt offensichtlich mehr geduldige Menschen als mich. Ohne Spieler, Kristalle, Transformatoren, Basen, Steine ​​oder irgendetwas zu erwähnen, von dem Sie glauben, dass es für eine Lösung nützlich sein könnte, können Sie uns genau sagen, was passieren soll.
@Andyaka: Objekt ruht auf / im Sockel, LEDs leuchten voll. Objekt vom Sockel entfernt, LEDs verblassen über 2–10 s zu nichts.

Antworten (2)

Die Frage weckte mein Interesse genug, um ein Experiment auf die Beine zu stellen. Ich habe die Parameter der Frage in einem wichtigen Aspekt geändert: Anstelle eines LED-Streifens mit mehreren LEDs in Reihe habe ich 3 blaue LEDs (V f = jeweils ~ 2,8 Volt) parallel geschaltet , mit einem einzigen 100-Ohm-Widerstand, um den Strom für alle zu begrenzen 3, zu einem 0,047 Farad, 5,5 Volt Münztyp "Motherboard Supercap".

Ich weiß, das Teilen eines Widerstands ist wirklich eine schlechte Praxis, also verwenden Sie einfach separate Widerstände für Ihr eigenes Experiment.

Der Supercap wurde von einem Paar AA-Alkalizellen (~3,12 Volt über dem Kondensator nach 3 Minuten) aufgeladen, dann wurden die Drähte zur Batterie herausgezogen.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Während der Dimmeffekt ein erwartetes Ergebnis war, waren die Ergebnisse verblüffend: Die LEDs leuchteten nach dem Trennen der Batterie über eine Minute lang mit abnehmender Intensität. Hier ist das Video , das ich von dem Experiment gemacht habe.

Der Grund, warum die LEDs so viel länger als erwartet leuchteten, ist, dass eine typische LED bis weit unter 5% ihres Nennstroms weiter leuchtet - im Fall der von mir verwendeten LEDs waren sie bei etwa der 1-Minuten-Marke gut sichtbar , wenn schwach, mit einer Aufteilung von nur 1 mA zwischen allen dreien.

Die LEDs wurden schließlich nach vielleicht 15 Minuten auf nichts gedimmt.

Schlussfolgerungen :

  • Eine viel kleinere Kapazität als der hier verwendete Superkondensator von 0,047 Farad wäre für den beabsichtigten Zweck bevorzugt.
  • Wenn man anstelle von parallel geschalteten LEDs einen 12-Volt-20-mA-LED-Streifen verwenden muss, würde ein Satz von 3 dieser Münz-Supercaps in Reihe funktionieren: Die resultierende Kapazität von etwa 0,0157 Farad sorgt für eine Dimmdauer, die näher am Ziel des OP liegt 2 bis 10 Sekunden statt der im Video beobachteten unerträglich langen Dimmzeit von 1 Minute.
  • Der Grund dafür, dass einige zuvor gepostete Kapazitätsberechnungen, einschließlich meines eigenen 0,5-Farad-Kommentars, weit daneben lagen, liegt darin, dass der reduzierende Stromfluss aufgrund der Entladung, dh der angestrebte Dimmeffekt, nicht berücksichtigt wurde.
  • Für alle Kommentare, die über den "inakzeptabel hohen" ESR dieser Motherboard-Supercaps aufkommen könnten, ist es klar, dass die Theorie durch praktische Experimente untermauert werden muss, wie es für diese Antwort getan wurde.

Der von mir verwendete Superkondensator wird bei eBay für weniger als 2 US-Dollar pro Paar verkauft , einschließlich internationaler Versand:

SuperCap

Nicht ganz die Dutzende oder Hunderte von Dollar, die ich und andere zuvor erwähnt hatten.

Hinzugefügt dank Diskussion mit @DavidKessener :

  • Wenn mehrere Supercaps in Reihe geschaltet und auf eine höhere Spannung als die Nennspannung des einzelnen Kondensators geladen werden, sind Vorspannungswiderstände erforderlich, um die Lebensdauer der Kondensatoren zu verlängern. Ohne diese laden sich die Kondensatoren ungleichmäßig auf und sterben schließlich schneller ab.
  • Basierend auf dieser Maxwell-Anmerkung und unter Berücksichtigung eines Leckstroms pro Kondensator von 10 uA ( der tatsächliche Leckstrom dieser speziellen Kappen ist viel niedriger, also noch sicherer ), erhalten wir einen Wert von 55 kOhm für Vorspannungswiderstände 10 x 10 = 100 uA, also fügen Sie 3 neue hinzu 56k Widerstände wie unten, für die Verwendung einer 12-Volt-Versorgung und eines 12-Volt-LED-Streifens

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung

Wow! Ich glaube, du bist gerade mein Held geworden! Ich wollte morgen eine gebrauchte Monsterkappe holen und das ausprobieren, aber das ist eine viel praktischere Lösung. Ich werde diese Kappen bestellen und anfangen zu experimentieren. Das ist eine ganze Menge Mühe, mir zu helfen, ich weiß es wirklich zu schätzen!
Danke @Thomas. Ich genieße es einfach, Dinge auszuprobieren, also hat das Spaß gemacht.
Ich werde die Schaltung so bauen, wie Sie sie angelegt haben, und meine Ergebnisse posten. Wird es ein Problem geben, 3LED-Segmente zu diesem Schaltkreis hinzuzufügen oder zu entfernen, um die Dimmzeit fein abzustimmen?
@Thomas Poste dieses Video, genau das habe ich gemacht - ich habe 6 weitere LEDs parallel hinzugefügt, an welchem ​​​​Punkt die Dimmzeit auf wenige Sekunden gesunken ist.

Der TL494 wird normalerweise in Netzteilen als Steuermechanismus für einen Abwärts- oder Aufwärtsschalter verwendet, kann aber auch problemlos für die PWM-Steuerung einer LED verwendet werden, da jeder seiner Ausgangstransistoren 200 mA aufnehmen kann.

Werfen Sie einen Blick auf den TI-Anwendungsbericht SLVA001E, „Designing Switching Voltage Regulators With the TL494 (Rev. E)“, um zu erfahren, wie Sie ihn in den Single-Ended-Modus versetzen und den DTC zur Steuerung des PWM-Ausgangs verwenden; Eine RC-Schaltung am DTC-Pin sollte ausreichen, um den Arbeitszyklus beim Entfernen des Geräts allmählich zu reduzieren.

TL494-Blockdiagramm

BEARBEITEN:

Hier ist eine nicht optimierte Schaltung, die verwendet werden kann. Beachten Sie, dass das Gerät eine eigene Stromversorgung benötigt, damit es funktioniert.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

S1 kann entweder ein Hebelmikroschalter oder eine Art Kontaktpaar sein, das mit leitfähigem Material überbrückt ist. Wenn S1 geschlossen ist, wird DTC auf 0 V gehalten, was ein maximales PWM-Tastverhältnis und damit die LED-Helligkeit ermöglicht. Wenn S1 ausgerückt ist, lädt sich C1 langsam über den R1/R2-Spannungsteiler auf, erhöht langsam die DTC-Spannung und reduziert dadurch das PWM-Tastverhältnis auf 5 %.

OK, der Chip liefert also tatsächlich modulierte Leistung, was ich zuvor gelesen habe, ist der "richtige" Weg, um LEDs zu dimmen. Auf jeden Fall etwas, das ich für meine raffinierteren Modelle untersuchen werde. Der Aufbau der Schaltung ist für mich im Moment etwas komplex, aber ich lerne schnell :)
Der Chip verwendet PWM, um die Transistoren ein- und auszuschalten; Die Stromversorgung erfolgt extern über die LEDs + Transistoren.
Wow, weit über die Pflichterfüllung hinaus, das Posten des Blockdiagramms. Ich denke daran, diesen Chip mit der aktuellen Pufferschaltung von user27984 zu verwenden. Die meisten Distributoren auf der Website von TI verlangen Mindestbestellmengen im Tausenderbereich. Ist dieser Chip in irgendetwas üblich, sagen wir Computer-Netzteilen, die ich auseinander reißen könnte? Ich arbeite in der IT, daher gibt es reichlich Netzteile.
Bestellen Sie nicht direkt bei TI. Distributoren wie Digikey oder Mouser lassen Sie Singles kaufen.
@Thomas Sie können 3 Stück TL494 für weniger als 2 $ kaufen, einschließlich kostenlosem internationalen Versand, bei eBay.
Allerdings viel komplexer als die kondensatorbasierte Lösung.
Es kann jedoch bei Bedarf auf einen Sägezahngenerator und einen Komparator reduziert werden.
@IgnacioVazquez-Abrams Bitte betrachten Sie Ihre Antwort als diskreditiert, damit wir vermeiden können, dass eine bestimmte Person noch aufgeregter wird, als sie bereits ist: Der Titel der Frage lautet " wenn von der Stromquelle getrennt ", verstärkt im Hauptteil der Frage. Böser Junge, Ignacio, böse! Frech! Frech! :-)
Der Fragesteller erwähnt sogar eine eingebaute Stromversorgung als Möglichkeit (aber eine, die er nicht selbst erkunden möchte), und es gibt keinen großen Unterschied zwischen einem 12-14-V-Super-/Ultrakondensator und einem 4S-LiPo-Akkupack ( oder sogar 1S mit Ladedruckregler) außer Gewicht, ESR, Ladestrategie und natürlich Kosten.
In Anbetracht der Größe des Kondensators, den ich für die "einfache" Lösung benötigen würde, sind eine Batterie und eine Steuerschaltung möglicherweise vorzuziehen. Und dank Ignacio viel einfacher, als ich zuerst dachte. Ich hatte Angst, dass die Steuerschaltung wahnsinnig komplex sein würde, aber das kann ich ziemlich leicht auf ein Steckbrett werfen. Ich würde es wahrscheinlich mit ein paar Nicads betreiben, wobei die Kristallbasis als Ladegerät fungiert. Korrigieren Sie mich jetzt, wenn ich falsch liege, aber wenn Sie S1 wieder schließen, entlädt sich C1 langsam und ergibt den Effekt, dass die LED langsam aufleuchtet, was ein sekundärer Effekt war, den ich wollte, aber nicht sicher war, wie ich es machen sollte.
S1 erzeugt einen Kurzschluss über C1 und entleert es fast sofort. Wenn Sie dies verlangsamen möchten, müssen Sie einen Widerstand in Reihe schalten mit ... Ich bin mir noch nicht ganz sicher ...
LED-Akzentlicht, das langsam dimmt, wenn es von der Stromquelle getrennt wird
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