3D Moon-Sphere LED-Treiber mit Ladegerät und Dimmerschaltung

In diesem Beitrag erfahren Sie, wie Sie einen hausgemachten LED-Treiber mit Dimmer und Ladeschaltung zum Beleuchten eines 3D-Mondes von einer 5-V-USB-Quelle bauen.

Die Idee wurde von Herrn John Sweden angefordert.

Schaltungsziele und -anforderungen

1. Ich bin seit vielen Jahren ein Besucher Ihrer Website und frage mich, ob ich Sie bitte um Rat fragen darf.
2. Mein Freund in den USA hat einen fast 2-jährigen Enkel, der den Mond liebt! Ich hoffe, es scheint in seinem Leben so wie in meinem. Ich bin etwas älter als er (75) und habe kürzlich begonnen, den 3D-Druck auf einem Ultimaker 2+ -Drucker zu untersuchen.
3. Ich möchte ihm eine 3D-Mondkugel drucken Nachttischlampe , vielleicht 12 bis 15 cm im Durchmesser. Es wird hohl sein und ein von der NASA erstelltes Modell mit einer hochauflösenden Darstellung des Mondes mit seinen Kratern und Oberflächenmerkmalen verwenden.
4. Das weiße PLA-Filament (Polymilchsäure), das ich verwenden werde, ist durchscheinend und ermöglicht es einer kleinen LED, es von innen zu beleuchten.
5. Das Licht, das ich verwenden wollte, ist ein wiederaufladbares, batteriebetriebenes PCB-Modul mit geringem Platzbedarf, das in Malaysia hergestellt, aber nicht mehr hergestellt wird. Das Modul gleitet durch ein Loch im Boden des Mondes und das Ganze sitzt auf einer Basis.
6. Das malaysische Modul wird beschrieben als:
   Micromake 3D Moon Light Touch-Platine 200 mAh gelb zweifarbig Touch unendlich dimmen.
7. Ein Beispiel von AliExpress beschreibt es als: 240mAh Lipo-Akku, 0,5 Watt, USB DC 5V, Ladezeit 6 - 8 Stunden, stufenloser Touch-Einstellschalter und Ein / Aus.
8. Kennen Sie eine DIY-Schaltung oder ein DIY-Modul in Ihrer Bibliothek, die für dieses Projekt geeignet sein könnten?
9. Ich schätze Ihre Hilfe sehr, Swagatam!

Entwerfen des DC-LED-Treibers

Gemäß der Anforderung benötigen wir zur Beleuchtung des 3D-Mondes mit einem natürlichen Gefühl eine zweifarbige Power-LED, eine 5-V-LED-Treiberschaltung und eine stromgesteuerte Li-Ionen-Ladegerät , ein berührungsgesteuerter Schalter und eine Li-Ionen-Zelle.

Ich habe höhere Spezifikationen für alle Parameter für das vorliegende Design ausgewählt, aber für niedrigere Spezifikationen können die Materialien entsprechend den Benutzerpräferenzen entsprechend verkleinert werden.

LED-Spezifikationen:

1. Zweifarbig, warmes Weiß, kühles Blau.
2. 3,3V
3. 0,9 Ampere Strom
4. 3 Watt, SMD

Batteriespezifikationen:

Der Akku kann eine Standard-Li-Ionen- oder Lipozelle mit einer Nennspannung von 3,7 V und 3000 mAh sein.

Das Schaltbild:

Schaltungsbetrieb

Unter Bezugnahme auf den oben gezeigten berührungsgesteuerten 3-D-Mond-LED-Treiber mit Ladedimer-Schaltung wird der Versorgungseingang von einer 5-V-Quelle wie einem USB erhalten, von der angenommen werden kann, dass es sich um einen Konstantspannungseingang handelt.

Der TIP122 bildet zusammen mit Ry und dem zugehörigen Widerstand eine einfache stromgesteuerte Ladeschaltung für das angeschlossene Li-Ion. Die Voreinstellung ist so eingestellt, dass ungefähr 4 V an den Li-Ionen-Zellanschlüssen anliegen.

Ry wird angemessen berechnet, um sicherzustellen, dass der Strom zur Batterie niemals die 0,5C-Rate überschreitet, die für die vorgeschlagene 3000-mAH-Batterie etwa 1,5 Ampere betragen kann. Dieser TIP122 muss über einem geeigneten Kühlkörper montiert werden.

Ry kann wie folgt berechnet werden:

R = V / I. = (5 - 4) / 1,5 = 1 / 1,5 = 0,66 Ohm,

Wattleistung = 1 x 1,5 = 1,5 Watt oder 2 Watt

Die DC-DC-USV-Stufe:

In der angrenzenden Phase sehen wir einige 1N5408-Dioden, die zum Erstellen von a positioniert sind DC-DC-USV Funktion, die sicherstellt, dass die LED im 3D-Mond auch ohne Unterbrechung der 5-V-USB-Quelle oder während eines Stromausfalls mit Hilfe einer automatischen Sicherung von der Li-Ion-Zelle ohne Unterbrechung weiter leuchtet.

Die berührungsgesteuerte LED-Dimmerstufe:

Die nächste Stufe, die um den IC 4017 herum aufgebaut ist, bildet eine einfache LED-Dimmerschaltung. Das Pinbelegung des IC 4017 kann mit folgenden Punkten gelernt werden:

Pin Nr. 3, der der Start-Pin des IC ist und während des Einschaltens des Netzschalters aktiviert werden soll, ist mit einem der LED-Kathodenpins über eine TIP122-Treiberstufe und einen Strombegrenzungswiderstand Ry verbunden.

Nehmen wir an, dass dieser LED-Pin dem zugeordnet ist warmgelbe Farbe Abschnitt der LED und wird für die Erzeugung eines warmen gelblichen Effekts auf die 3D-Mondbeleuchtung verantwortlich sein.

Die nächsten nachfolgenden Pins des IC 4017, nämlich Pin # 2,4,7,10, sollen alle identische TIP122-Stufen mit variierenden Ry-Werten enthalten, die mit dem warmgelben Pin der LED verbunden und verbunden sind.

Die Pinbelegungsdetails werden aus Platzgründen nicht im Diagramm angezeigt. Da sie mit der TIP122-Stufe identisch sind, die mit Pin 3 des IC verbunden ist, müssen sie nur repliziert werden. Der einzige Unterschied ist der Wert des Ry, der durch Berechnung angemessen erhöht werden muss.

Dies impliziert, dass, wenn diese Pins nacheinander umgeschaltet werden, a aktiviert wird sequentielles Dimmen auf dem 3D-Mond LED-Helligkeit für den warmgelben Bereich von der LED.

In genau ähnlicher Weise ist Pin Nr. 1, der neben Pin Nr. 10 initiiert, mit dem anderen Kathodenstift der LED über eine identische TIP122-Treiberstufe und einen Ry-Strombegrenzungswiderstand verbunden. Die 'coole blaue LED' soll an diesem Pin leuchten, wenn das sequentielle Umschalten diese Pinbelegung des IC aktiviert.

Die folgenden nachfolgenden Pinbelegungen des IC sollen identische TIP122-Stufen für die Seite mit der kühlen blauen LED aufweisen, wie in unserer obigen Erklärung mit inkrementierenden Ry-Werten ausgeführt, die mit dem kühlen blauen Stift der LED verbunden sind.

Wenn Pin # 1 nacheinander umgeschaltet wird, wird der 3D-Mond mit einem kühlen, blauen, hellen Lichteffekt beleuchtet, und die nächsten nachfolgenden Stifte können nacheinander umgeschaltet werden, um diese kühle, blaue Beleuchtung auf die gewünschten niedrigeren Werte zu dimmen.

Sobald die Sequenz die letzte Pinbelegung des IC 4017 erreicht, nämlich Pin 10, kann die Sequenz zu Pin 3 zurückkehren und die warmgelbe LED aufleuchten lassen. Auf diese Weise kann der 3D-Mond zweifarbig mit einem sequentiellen Dimmeffekt beleuchtet werden.

Der LED-Dimmer.

Die beiden an Pin Nr. 14 des IC 4017 angebrachten BC557 werden zum Erzeugen von Logiksignalen für den IC 4017 durch Fingerberührungen an der Basis des BJT-Paares verwendet. Jede Berührung führt zu einer einzelnen sequentiellen Verschiebung über die Pinbelegung des IC von Pin 3 zu Pin 10 und zurück zu Pin 3 für die Wiederholung.

Berechnung des Dimmwiderstands Ry

Das Ry Der Strombegrenzungswiderstand und der Dimmerwiderstand für den gelben und den blauen Bereich der LEDs können mit Hilfe der folgenden Formel berechnet werden:

Ry = 4 - 3,3 / LED-Strom

Hier ist 4 die Eingangsversorgung der LED, 3.3 die LED-Standardbetriebsspannung und der LED-Strom die Ampere, die für die Implementierung des Dimmeffekts auf die relevanten Abschnitte der zweifarbigen LED verantwortlich sind. Daher muss dieser Stromwert angemessen berechnet werden, um einen sequentiell abnehmenden Strom über die Treiberstufen zu ermöglichen, die den relevanten Pinbelegungen des IC 4017 zugeordnet sind. Eine niedrigere Stromauswahl führt zu Widerständen mit höheren Werten, die einen höheren Dimmeffekt auf die 3D-Mondbeleuchtung erzeugen.

Damit ist die Herstellung der vorgeschlagenen 3D-Mond-LED-Treiberschaltung mit sequentiellem Dimmeffekt abgeschlossen. Wenn Sie Zweifel haben, können Sie diese gerne durch Kommentare ausdrücken ...

Konfiguration der Transistorstufe

Das folgende Diagramm zeigt, wie die TIP122-Stufe für alle 10 Ausgänge des IC 4017 wiederholt werden muss: