LED-Hindernislichtkreis

Hindernislichter sind Warnlichter, die wir oben auf hohen Strukturen wie Türmen und Wolkenkratzern sehen, die installiert sind, um die Flugzeuge und andere Flugobjekte über diese Hindernisse anzuzeigen.

Diese Lichter warnen die fliegenden Flugzeuge vor der Mindesthöhe, die sie über diesen hohen Strukturen halten sollten, um mögliche Kollisionen und Unfälle zu vermeiden.

Hindernislichter sind meist rot gefärbt, so dass sie aus maximaler Entfernung und sogar bei Nebel sichtbar gemacht werden können. Dies kann eine kontinuierlich beleuchtete Lampe oder eine blinkende sein. Rundumkennleuchte Art der Lampe.

In diesem Artikel diskutieren wir über den einfachen Aufbau eines leistungsstarken LED-basierten Hindernislichtsystems mit minimalen Teilen und effizientem Arbeiten.

Die Idee wurde von Herrn Jerry wie folgt angefordert:

Schaltungsspezifikationen

Ich habe ein Hindernislicht mittlerer Intensität, das fehlerhaft geworden ist. Die Eingangsspannung beträgt 48 VDC und die Leistung 60 W. Sie verfügt über vier Schaltkreise mit 12 LEDs pro Schaltkreis. Es hat auch einen LDR, der das Licht tagsüber ausschalten und nachts einschalten soll.

Aufgrund der beschädigten Komponenten, bei denen ich ihre idealen Zahlen nicht finden konnte, möchte ich, dass Sie eine andere Schaltung für mich entwerfen, die dieselbe Funktion wie zuvor ausführen kann. Denken Sie daran, dass das Flip-Flop blinkt (es geht ein und aus) . Die vier verschiedenen Stromkreise werden von 48 VDC versorgt.

Ich denke, die vier Schaltkreise funktionieren auf zwei Arten: im oberen und im unteren Teil. Zwei Schaltkreise steuern den oberen Teil, während die anderen beiden den unteren Teil steuern.

Der Blitz sollte ein Intervall von ca. 2 Sekunden (Ein und Aus) haben, das kontinuierlich sein sollte. Er hat auch eine Fotozelle.

Entwerfen Sie eine Schaltung, die in der Lage ist, den oberen und unteren Teil des Systems gleichzeitig zu steuern, und treffen Sie Vorkehrungen, falls der obere Teil vom unteren Teil getrennt werden muss. Die Leistung beträgt 60W / 48VDC.

Schaltungsanalyse

Durch Analyse der obigen Beschreibung können wir die folgenden Annahmen schließen.

Es scheint, dass die 4 Schaltkreise 4 separate, aber identische LED-Treiber sind, die zur separaten Steuerung des Stroms für die 4 LED-Gruppen verwendet werden. Die separaten Treiber stellen sicher, dass im Falle einer Fehlfunktion alle LEDs zusammen niemals ausfallen können.

Die Leistung von 60 Watt gilt für alle LEDs zusammen, daher sollte jede 12-LED-Gruppe mit 5 Watt bewertet werden. Mit anderen Worten kann der Strom durch jede 12-LED-Kette 0,12 Ampere oder 120 mA betragen.

Die Aufnahme eines LDR und auch eine Fotozelle erscheint verwirrend, daher ignorieren wir die Fotozelle und verwenden nur einen LDR für die erforderliche automatische Tag-Nacht-Umschaltung.

Schaltungsdesign

Wie oben erläutert, können die 4 Schaltkreise 4 LED-Treiber sein, oder genauer gesagt Stromreglerschaltungen zum Schutz der LEDs vor Überstrom.

Eine eingehendere Analyse zeigt jedoch, dass für 120-mA-LEDs möglicherweise kein spezieller Stromregler erforderlich ist und eine Widerstandsstrombegrenzung möglicherweise ausreichend ist. Wir betrachten die Eingangsversorgung 48V DC als relativ konstant.

Die LED, die wir für dieses Projekt der Hindernislichtschaltung auswählen können, sind 2835 SMD-LEDs für optimale Helligkeit. Die technischen Details können aus den Daten entnommen werden:

2835 SMD LED-Spezifikationen

• Durchlassstrom: 120 mA bis 150 mA
• Durchlassspannung: 3,1 V DC
• Lichtstrom: 10 bis 15 LM
• Leistung: 0,5 Watt

Strombegrenzungswiderstand berechnen

Der Strombegrenzungswiderstand für jede LED-Gruppe der Serie 12 kann nach folgender Formel berechnet werden:

R = Vs - Gesamt-FWD-Abfall / Begrenzungsstrom

• wobei Vs die Versorgungsspannung = 48 V ist
• Gesamt-Fwd-Abfall = 12 x 3,1 = 37,2
• Grenzstrom: 0,12 Ampere

Deshalb,

R = 48 - 37,2 / 0,12 = 90 Ohm

Die Leistung der Widerstände beträgt ( 48 - 37,2) x 0,12 = 1,2 Watt oder 1,5 Watt gerundet.

Verwenden eines Transistors Astable zum Blinken der LEDs

Da die Hindernislicht-LEDs in einem Flip-Flop-Modus blinken müssen, scheint eine transistorisierte astabile Schaltung eine gute Wahl zu sein. Dies liegt daran, dass ein Transistorbasierter Astable zwei abwechselnd oszillierende Transistorausgänge bietet, mit denen zwei LED-Sätze getrennt blinken können.

Das vollständige Schaltbild ist unten zu sehen:

Teile

1. R1, R4 = 22 kΩ
2. R2, R3 = 78 kΩ
3. R9, R10, R11 = 6k8
4. R12 = 100 k voreingestellt
5. R5, R6, R7, R8 = 90 Ohm 1,5 Watt
6. C1, C2 = 1 μF / 60 V.
7. T1, T2, T5 = BC547
8. T3, T4 = IRFD110
9. D1, D2 = 1N4148
10. LDR, Fotowiderstand = typischerweise 30 k bei Tageslicht im Schatten
11. LEDs = Wie oben diskutiert, 48 nos.
    

Wie es funktioniert

Die vorgeschlagene Funktionsweise der LED-Hindernislichtschaltung kann unter folgendem Punkt verstanden werden:

Die 4 Widerstände in der Mitte bilden zusammen mit C1, C2 und T1, T2 eine grundlegende transistorisierte astabile Multivibratorschaltung. Das Hauptmerkmal dieses Astables sind seine geringen Kosten und seine schnelle ausfallsichere Funktion, sobald er mit Strom versorgt wird. Nach dem Einschalten beginnen T1 und T2 abwechselnd mit einer Frequenz, die durch die Basiswiderstände R2, R3 und die Kondensatoren C1, C2 bestimmt wird.

Diese spezifischen Komponenten können sein wie gewünscht geändert zum Ändern der Schaltgeschwindigkeit von T1 und T2. Höhere Werte führen zu langsameren Schaltgeschwindigkeiten und umgekehrt.

Ein weiterer Vorteil dieses Astables besteht darin, dass es so dimensioniert werden kann, dass es bei höheren Spannungen wie hier 48 V arbeitet, ohne dass spezielle Spannungsreglerstufen eingebaut werden. Darüber hinaus können wir zwei abwechselnd schaltende Ausgänge erzielen, was mit IC-basierten Astables möglicherweise nicht möglich ist, wenn kein externer BJT angewendet wird.

Die MOSFETs T3, T4 dienen zum Schalten der LEDs gemäß den Blinksignalen der jeweiligen astabilen BJT-Kollektoren.

Die LEDs sind in 2 Gruppen zu je 24 LEDs unterteilt, die oben und unten am Hindernislichtschrank konfiguriert werden können. Diese Gruppen der LEDs blinken dann kontinuierlich im Flip-Flop, solange sie mit Strom versorgt werden.

Die T5-Stufe ist die automatische Umschaltschaltung für Tag und Nacht. Wenn tagsüber genügend Licht verfügbar ist, wird T5 durch den niedrigen LDR-Widerstand vorgespannt und hält die beiden MOSFETs durch Erdung ihrer Gates ausgeschaltet.

Wenn die Dunkelheit abnimmt, nimmt der LDR-Widerstand zu, wodurch die Basisvorspannung von T5 allmählich verringert und letztendlich ausgeschaltet wird.

In diesem Fall werden die MOSFETs aktiviert und beginnen abwechselnd mit dem Schalten der LEDs, wodurch die beabsichtigte Funktion einer Hindernislampe schnell erfüllt wird.

Tagsüber beträgt der maximale Stromverbrauch des Stromkreises nicht mehr als 5 mA.