Exitonservice.ru

Экситон Сервис
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Светодиодной измеритель тока схема

Трансформатор для светодиодной ленты. Применением светодиодных лент для освещения жилых, офисных и торговых помещений сегодня никого не удивишь, но популярность LED технологий обусловлена не только данью моде. У полупроводниковых источников света низкое потребление электроэнергии и длительный срок службы. Их единственный недостаток — более высокая стоимость по сравнению с другими видами осветительных приборов. При этом на ценовой фактор оказывает немалое влияние цена электронного балласта (трансформатора), блока питания, необходимого для работы светодиодной ленты.

В данной публикации мы рассмотрим ряд вопросов, связанных с БП для светодиодных источников света. Собранная информация поможет подобрать адаптер по мощности и напряжению, правильно подсоединить к нему ленту, а также сделать своими руками простейший блок питания для освещения.

Что такое электронный балласт и зачем он нужен?

Необходимость данного устройства связана с тем, что напряжение питания ленточных светодиодов – 12 вольт (или 24 вольта). Соответственно, для подключения к домашней электросети понадобится понижающий блок питания на 12 вольт, снабженный преобразователем напряжения из переменного в постоянное.

Несмотря на то, что для работы устройств можно использовать как импульсные, так трансформаторные источники питания, последние не получили широкого распространения. Это связано как с большим и габаритами и весом, порождающими проблему, куда спрятать такой адаптер, так и низким КПД. Помимо этого силовой трансформатор «жужжит», чем вносит изрядную долю дискомфорта. Но за счет простоты реализации такие схемы популярны среди начинающих радиолюбителей.

Производители блоков питания для диодов предпочитают использовать импульсные схемы, что позволяет повысить мощность адаптеров и уменьшить их габариты и стоимость. Подробную информацию об импульсных источниках питания можно найти на нашем сайте.

Иногда такие БП называют «трансформаторами» для LED-лент, что не совсем корректно, ведь речь идет именно об импульсных преобразователях напряжения, но поскольку такой термин прочно закрепился, мы также будем его использовать.

Варианты исполнения блоков питания для светодиодных лент

В зависимости от функционального назначения электронный балласт выпускается в следующих вариантах исполнения:

  • В виде компактного сетевого БП. Такие устройства выглядят как обычные зарядки для мобильных устройств.


Компактные сетевые блоки питания для светодиодных лент

Данное решение можно назвать эконом вариантом, поскольку из всех видов исполнения оно самое низкое по стоимости. Обратная сторона — низкая мощность, как правило, она не превышает 30-36 Вт (встречаются китайские изделия на 60 Вт, но в них этот параметр сильно завышен). Основная сфера применения — подключение простой подсветки. Главное достоинство — не требуется монтаж, драйвер достаточно воткнуть в розетку, предварительно подключив к выходу ленту.

  • Компактный блок, помещенный в герметичный пластиковый корпус. Максимальная мощность таких устройств 75 Вт. Встречающийся на китайской продукции показатель 100 Вт не соответствует действительности.


Герметичный компактный электронный балласт, закрытый от внешнего воздействия

Отличительные особенности: небольшой вес, компактные размеры, защита от влаги и пыли. Это практически идеальный вариант для организации подсветки в потолочных нишах, если не принимать во внимание высокую стоимость адаптера (почти вдвое дороже аналогов с негерметичным корпусом).

  • Электронный балласт в герметичном корпусе из алюминия. Этот вариант исполнения рассчитан на суровые условия эксплуатации. Сфера применения таких БП — освещение наружной рекламы, подсветка зданий и других объектов, где производится монтаж светодиодов большой мощности. Установка в качестве адаптера бытовых источников света экономически не обоснована.


Блоки питания Arlight в герметичном алюминиевом корпусе

Отличительные особенности: устойчивость к механическому воздействию и деструктивным природным факторам (дождь, снег, УФ излучение). Что касается мощности, то с учетом нередкого изготовления таких адаптеров по спецзаказам, она может быть в довольно широком диапазоне. У типовых изделий этот параметр, как правило, от 80 до 200 Вт. Цена значительно выше, чем у других вариантов исполнения.

  • Негерметичный балласт. Наиболее популярный БП, широко применяется для питания освещения квартир, офисов и торговых залов. Стоит немного дороже компактного сетевого блока, но может быть значительно мощнее при тех же габаритах.


БП в негерметичном исполнении

Мощные устройства данного типа могут быть оборудованы принудительной вентиляцией, обеспечивающей охлаждение электронных компонентов, что продлевает срок службы адаптеров. Изготавливаются под напряжение 12 или 24 В. Невысокая цена и широкий ассортимент, позволяющий подобрать наиболее оптимальный вариант, сделали такие БП наиболее популярными.

Трансформатор для светодиодной ленты

Кратко об управлении

Говоря о драйверах для LED-лент, нельзя не упомянуть об устройствах управления их свечением, в частности, о диммерах и RGB-контролерах.

Поскольку для питания используются импульсные БП, то регулировать интенсивность свечения ленточных светодиодов путем изменения напряжения, как для ламп накаливания, не получится. Для этой цели потребуется приобрести специальное устройство — диммер, например такой, как представлен на рисунке ниже.


Диммируемый модуль для монохромной светодиодной ленты

Включается такое устройство в разрыв между БП и лентой.

Для управления RGB-лентами используется специальное устройство, как правило, оно выполнено на базе микроконтроллера. Как правило, в него «защиты» несколько программ, позволяющих как управлять интенсивностью свечения с преобладанием того или иного цвета, так и задействовать другие световые эффекты (видео с их демонстрацией несложно найти в сети).

Читать еще:  Защиты кабеля постоянного тока


RGB контролер с пультом управления

Включение контролера производится так же, как и диммера (между БП и лентой).

Как выбрать трансформатор для светодиодной ленты?

В первую очередь необходимо определиться с основными характеристиками БП. Для нас значащими являются:

  • входное напряжение.
  • напряжение на выходе.
  • сила тока номинальной нагрузки.

С первым параметром сложностей не возникнет, он должен отвечать стандартам домашней электросети. Напряжение на выходе необходимо подбирать соответственно питанию ленты, оно должно быть 12 или 24 вольта. Что касается мощности адаптера, то он рассчитывается по току номинальной нагрузки с учетом характеристик ленты и ее предполагаемой длины. Расскажем подробно, как он делается.

Расчет мощности трансформатора для светодиодной ленты

Чтобы посчитать, какой мощности нужен БП, для начала вспомним производную от закона Ома: , в нашем случае Р — это расчетная мощность, I — номинальный ток нагрузки, U — напряжение питания.

Спрашивается причем тут длина ленты, объяснить проще на примере. Допустим, для реализации проекта нам требуется три метра монохромной ленты SMD 3528 на 12 вольт. В таблице ее характеристик указана мощность 4,8 Вт/м. Исходя из этого, расчетная мощность для 3 метров составит 14,4 Вт. Учитывая оптимизм производителей, добавим запас 30%, получим 18,42 Вт. Следовательно, нам понадобится блок питания стоком нагрузки не менее 1,5 А (18,42/12).

Как видите, ничего сложного в расчетах нет, главное учитывать характеристики нагрузки. В качестве примера нижа представлена таблица, где показано, какие бывают светодиоды на 12 вольт.


Таблица: пример характеристик LED-лент на 12 вольт

Обратим внимание, стандартная длина ленты 5 метров, но допускается использовать куски меньшие по размеру (как производится разрез указано на нашем сайте) или подключить сразу два полноразмерных куска или более. О том, как это сделать пойдет речь ниже.

Подключение трансформатора для светодиодной ленты

Как правило, этот этап не вызывает сложностей, поскольку большинство производителей, таких как Feron или Arlight, к своим изделиям прилагают подробную инструкцию. Для тех, кто остановил свой выбор на нонейме, мы расскажем, как производится подключение светодиода к 24 или 12 вольтам.

Практикуется две схемы подключения прямая и параллельная, они представлены ниже на картинке.


Схемы подключения А) прямая; В) параллельная

Как правило, последовательная схема подключения нескольких лент не практикуется, за исключением случаев, когда общая длина ленты не превышает 5-ти метров.

Крепление проводов осуществляется к дин-рейке на БП, где указано назначение каждого контакта (пример показан на фото ниже).


Пример подключения ленты к БП

К ленте провода припаиваются или для подключения используются специальные переходники. Что касается расстояния от БП до ленты, то чем оно меньше, тем лучше. На практике адаптеры редко устанавливаются далеко от источников света, поэтому длина кабеля в расчет не принимается.

Самодельный трансформаторный блок питания на 12 вольт

В завершении приведем простую схему БП для питания светодиодного источника света мощностью до 120 Вт на основе интегрального стабилизатора КР142ЕН8Б.


Схема блока питания для светодиодной ленты на 12 вольт

Обозначения:

  • Резисторы: в схеме не задействованы.
  • Конденсаторы: С1 и С2 — 100 нФ; СЗ — 1000 мкФ х 25 В; С4 и С5 -2200 мкФ х 25 В.
  • Выпрямитель: VD1 — диодный мост КВРС 15005 или любой другой, рассчитанный на ток не менее 10 ампер;
  • Диод VD2 — 1 N4005 (в качестве альтернативы подойдет любой кремневый диод).
  • Транзистор VT1 — TIP 3005, собственно подойдет любой биполярник, у которого ток коллектора от 10,0 А и более.
  • Микросхема DA1 — интегральный стабилизатор КР142ЕН8Б, в качестве альтернативы можно использовать МС7812ВТ или подобные аналоги.
  • ТР1 — допускается использование любого понижающего трансформатора со вторичной обмоткой рассчитанной на напряжение 12-18 В и ток нагрузки от 10,0 А.

Собранная схема не требует настройки, если сборка была произведена правильно. Этот БП может запитать как обычную ленту на 12 вольт 60 ватт, так и более мощные источники света.

Собирать с нуля импульсный инверторный БП бесперспективно. Проще приспособить для этой цели готовое устройство, например, взять со сгоревших в люстре ламповых энергосберегающих светильников электронный баланс и отремонтировать его, внеся небольшие изменения (увеличить напряжение и потребляемый ток). По сути, это готовые импульсные БП.

Сопутствующие вопросы

Довольно часто можно услышать вопрос, где используются ленты на 24 вольта, как правило, их используют для освещения. Они могут крепиться клейкой лентой к специальной подложке, рассеивающей тепло или закладываться в профиль для светодиодной ленты, крепящийся на потолок или стены. Подбор БП, расчет мощности и схема подключения светодиодов к 24 вольтам, производится по тому же принципу, что был описан выше.

Что делать, если сгорел один или несколько диодов? Ремонт в данном случае не требует больших усилий. Необходимо визуально найти сгоревший сегмент, определить его довольно просто по внешнему виду, далее он вырезается по меткам на ленте. Оставшиеся куски следует соединить проводом соответствующего сечения, соблюдая полярность. SMD элементы довольно маленькие, перепаивать их не имеет смысла, выгоревший сегмент лучше удалить. Потеря одного из них глобально не отразится на суммарной мощности источника света.

Сколько можно подключать лент к БП? Все зависит от мощности адаптера и характеристик источника света, который от него питается.

Читать еще:  Как подсоединить выключатель света три провода

Что делать, если с электронного балласта слышен треск или другие не характерные звуки? Следует немедленно отключить питание и произвести технический осмотр устройства.

Последовательность размещения и монтажа амперметра

Входной сигнал по току (не более 1 А) подаётся от стабилизированного блока питания через шунтирующий резистор, допустимое напряжение на котором не должно быть более 40…50 В. Далее, проходя через операционный усилитель, сигнал поступает на светодиоды. Поскольку значение тока во время прохождения сигнала изменяется, то соответственно будет изменяться и высота столбика. Управляя током нагрузки, можно регулировать высоту диаграммы, получая результат с различной степенью точности .

Монтаж платы с SMD-компонентами, по желанию пользователя, можно размещать либо горизонтально, либо вертикально. Смотровое окошко перед началом тарировки необходимо перекрывать тёмным стеклом (подойдёт фильтр с кратностью 6…10 х от обычной сварочной маски).

Тарировка цифрового амперметра состоит в подборе минимального значения нагрузки по току, при которой светодиод будет светиться. Варьирование настройки производится экспериментально, для чего в схеме предусматривается резистор с небольшим (до 100 мОм) сопротивлением. Погрешность показаний такого амперметра обычно не превышает нескольких процентов.

Вы знали, что можно переделать старый вольтметр в амперметр? Как это сделать — смотрите видео:

Как измерять потребляемый ток электроприбором

Для удобства и безопасности работ по измерению потребляемого тока электроприборами необходимо сделать специальный удлинитель с двумя розетками. По внешнему виду самодельный удлинитель ничем не отличается от обыкновенного удлинителя.

Но если снять крышки с розеток, то не трудно заметить, что их выводы соединены не параллельно, как во всех удлинителях, а последовательно.

Как видно на фотографии сетевое напряжение подается на нижние клеммы розеток, а верхние выводы соединены между собой перемычкой из провода с желтой изоляцией.

Все подготовлено для измерения. Вставляете в любую из розеток вилку электроприбора, а в другую розетку, щупы амперметра. Перед измерениями, необходимо переключатели прибора установить в соответствии с видом тока (переменный или постоянный) и на максимальный предел измерения.

Как видно по показаниям амперметра, потребляемый ток прибора составил 0,25 А. Если шкала прибора не позволяет снимать прямой отсчет, как в моем случае, то необходимо выполнить расчет результатов, что очень неудобно. Так как выбран предел измерения амперметра 0,5 А, то чтобы узнать цену деления, нужно 0,5 А разделить на число делений на шкале. Для данного амперметра получается 0,5/100=0,005 А. Стрелка отклонилась на 50 делений. Значит нужно теперь 0,005×50=0,25 А.

Как видите, со стрелочных приборов снимать показания величины тока неудобно и можно легко допустить ошибку. Гораздо удобнее пользоваться цифровыми приборами, например мультиметром M890G.

На фотографии представлен универсальный мультиметр, включенный в режим измерения переменного тока на предел 10 А. Измеренный ток, потребляемый электроприбором составил 5,1 А при напряжении питания 220 В. Следовательно прибор потребляет мощность 1122 Вт.

У мультиметра предусмотрено два сектора для измерения тока, обозначенные буквами А– для постоянного тока и А

для измерения переменного. Поэтому перед началом измерений нужно определить вид тока, оценить его величину и установить указатель переключателя в соответствующее положение.

Розетка мультиметра с надписью COM является общей для всех видов измерений. Розетки, обозначенные mA и 10А предназначены только для подключения щупа при измерении силы тока. При измеряемом токе менее 200 мA штекер щупа вставляется в розетку mA, а при токе величиной до 10 А в розетку 10А.

Внимание, если производить измерение тока, многократно превышающего 200 мА при нахождении вилки щупа в розетке mA, то мультиметр можно вывести из строя.

Если величина измеряемого тока не известна, то измерения нужно начинать, установив предел измерения 10 А. Если ток будет менее 200 мА, то тогда уже переключить прибор в соответствующее положение. Переключение режимов измерения мультиметра допустимо делать только обесточив измеряемую цепь.

Как настраивать регулировочный резистор

Для этого последовательно устанавливают силу тока, которая проходит через определённый светодиод. В качестве контрольного прибора можно использовать обычный тестер. Вольтметр включается в схему перед микроконтроллером, а амперметр – после него. Для исключения влияния случайных пульсаций подключается также сглаживающий конденсатор.

Практическим плюсом изготовления прибора своими руками (светодиодов не должно быть менее четырёх) является устойчивость схемы при значительных изменениях первоначально заданного диапазона силы тока. В отличие от обычных диодов, которые при коротком замыкании выйдут из строя, светодиоды просто не загораются.

Св-диоды как измерители тока в аккумуляторной батарее автомобиля, не только экономят заряд и сохраняют аккумуляторы, но и позволяют более удобным способом считывать показания.

Аналогичным образом можно построить и цифровой вольтметр. В качестве источников света для такого варианта применения подойдут элементы на 12 В, а наличие дополнительного шунта в схеме вольтметра позволит более рационально использовать всю высоту столбчатой диаграммы.

Читать еще:  Ток утечки для изоляции кабеля 1

Последовательность размещения и монтажа амперметра

Входной сигнал по току (не более 1 А) подаётся от стабилизированного блока питания через шунтирующий резистор, допустимое напряжение на котором не должно быть более 40…50 В. Далее, проходя через операционный усилитель, сигнал поступает на светодиоды. Поскольку значение тока во время прохождения сигнала изменяется, то соответственно будет изменяться и высота столбика. Управляя током нагрузки, можно регулировать высоту диаграммы, получая результат с различной степенью точности.

Монтаж платы с SMD-компонентами, по желанию пользователя, можно размещать либо горизонтально, либо вертикально. Смотровое окошко перед началом тарировки необходимо перекрывать тёмным стеклом (подойдёт фильтр с кратностью 6…10 х от обычной сварочной маски).

Тарировка цифрового амперметра состоит в подборе минимального значения нагрузки по току, при которой светодиод будет светиться. Варьирование настройки производится экспериментально, для чего в схеме предусматривается резистор с небольшим (до 100 мОм) сопротивлением. Погрешность показаний такого амперметра обычно не превышает нескольких процентов.

Вы знали, что можно переделать старый вольтметр в амперметр? Как это сделать — смотрите видео:

Схема питания светодиодов на основе конденсаторного делителя

К сожалению, в конструкции дешёвых светодиодных ламп на 220В из Китая не предусмотрен ни линейный, ни импульсный стабилизатор. Мотивируясь исключительно низкой ценой готового изделия, китайская промышленность смогла максимально упростить схему питания. Называть её драйвером не корректно, так как здесь отсутствует какая-либо стабилизация. Из рисунка видно, что электрическая схема лампы рассчитана на работу от сети 220В. Переменное напряжение понижается RC-цепочкой и поступает на диодный мост. Затем выпрямленное напряжение частично сглаживается конденсатором и через токоограничивающий резистор поступает на светодиоды. Данная схема не имеет гальванической развязки, то есть все элементы постоянно находятся под высоким потенциалом.

В результате частые просадки сетевого напряжения приводит к мерцанию светодиодной лампы. И наоборот, завышенное напряжение сети вызывает необратимый процесс старения конденсатора с потерей ёмкости, а, иногда, становится причиной его разрыва. Стоит отметить, что еще одной, серьезной отрицательной стороной данной схемы является ускоренный процесс деградации светодиодов вследствие нестабильного тока питания.

Вывод

При измерениях излучателей света происходит их разогрев из-за действия потребляемой мощности питания и возникают погрешности измерений, которыми уже нельзя пренебречь. Поэтому тестирование мощных светодиодов и лазерных полупроводниковых излучателей требует применения средств термоэлектрического охлаждения, совмещенных с источниками электропитания излучателей. Источники-измерители Keithley 2510 и 2510-AT наилучшим образом подходят для таких измерений, так как предотвращают изменения температуры, которые могут привести к изменению доминирующей выходной длины волны лазерного диода и, соответственно, наложению сигналов и перекрестным помехам.

Если Вас заинтересовало данное оборудование, обращайтесь в нашу компанию. Компания «Серния Инжиниринг» является официальным дистрибьютором компании Keithley. Наши специалисты расскажут подробно об оборудовании Keithley и сориентируют Вас по ценам на продукцию.

Схема светодиодной лампы с датчиком освещенности

Четвертая доработка тоже расширяет функционал светодиодной лампы. Получился светильник с использованием драйвера от лампочки и функцией полноценного сумеречного датчика. Понадобилось кроме драйвера дополнительно всего две детали!

Схема сумеречного датчика (фотореле) получается энергоэффективной, компактной и дешевой. Потребление в режиме ожидания 0.06 Вт. Гениально по простоте, эффективности и функционалу. Фоторезистор, обозначенный на схеме LDR, применен GL5537, также подходит GL5539, подстроечный резистор любой подходящий, со-противлением 68–100 кОм.

Схема работает так: фоторезистор включен в схему драйвера параллельно питанию микросхемы, при увеличении освещенности его сопротивление уменьшается и шунтирует питание микросхемы драйвера, позволяя выключать свет или включать светильник по мере наступления темноты и снижения освещенности. Ток, который потребляет микросхема, всего 1 мА, это позволяет обойтись без усилителей сигнала. Сопротивления фоторезистора и его мощности рассеивания вполне достаточно для стабильной работы схемы.

Схема светодиодной лампочки с встроенным датчиком освещенности

При подаче питания на микросхему начинает протекать ток через датчик тока, возникает падение напряжения на датчике тока, возникает положительная обратная связь и обеспечивается гистерезис, повышая стабильность работы. Фильтрующий конденсатор микросхемы драйвера обеспечивает защиту от внешних помех и нежелательных срабатываний при быстрой смене освещенности, например, от движущихся теней.

Настройка работы сводится к установке движка подстроечного резистора для желаемой чувствительности срабатывания. Таким способом легко дорабатываются неизолированные драйвера разных производителей на микросхемах с одинаковыми схемами подключения. Была проверена работа схемы на драйверах BP2831, BP2832, BP2833, sic9553, BP9833D, BP2836 и еще с одной микросхемой с неопознанной маркировкой. Аналогичная микросхема CL1501.

Было доработано таким сумеречным датчиком 2 светильника: один теперь работает на входе в подъезд дома, его мощность 8 Вт, а второй светильник изготовлен с нуля, корпус из банки от косметического крема, его мощность сделал 5 Вт, а светодиод использовал 10 Вт (китайских 10 Вт). Светильник установлен и работает на лестничной клетке. Важно фоторезистор спрятать от света самого светильника.

Самодельный светильник с датчиком освещенности на фоторезисторе

Зимой, когда темнеет рано, очень часто приходится вначале пройти по темноте и включить свет, а с автоматическим датчиком освещенности намного удобнее.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector