В данной статье будет рассмотрено несколько вариантов схем реализации идеи плавного включения и выключения светодиодов подсветки панели приборов, салонного света, а в некоторых случаях и более мощных потребителей – габаритов, ближнего света и им подобных. Если у вас панель приборов подсвечивается с помощью светодиодов, при включении габаритов подсветка приборов и кнопок на панели будет зажигаться плавно, что выглядит достаточно эффектно. То же можно сказать и про освещение салона, которое будет плавно загораться, и плавно же затухать после закрытия дверей автомобиля. В общем, неплохой такой вариант тюнинга подсветки:).
Схема управления плавным включением и выключением нагрузки, управляемая плюсом.
Данную схему можно использовать для плавного включения светодиодной подсветки приборной панели автомобиля.
Эту схему можно использовать и для плавного розжига стандартных ламп накаливания со спиралями небольшой мощности. При этом транзистор необходимо разместить на радиаторе с площадью рассеивания около 50 кв. см.
Схема работает следующим образом.
Управляющий сигнал поступает через диоды 1N4148 при подаче напряжения на «плюс» при включении габаритных огней и зажигания.
При включении любого из них подается ток через резистор 4,7 кОм на базу транзистора КТ503. При этом транзистор открывается, и через него и резистор 120 кОм начинает заряжаться конденсатор.
Напряжение на конденсаторе плавно растет, и далее через резистор 10 кОм поступает на вход полевого транзистора IRF9540.
Транзистор постепенно открывается, плавно увеличивая напряжение на выходе схемы.
При снятии управляющего напряжения транзистор КТ503 закрывается.
Конденсатор разряжается на вход полевого транзистора IRF9540 через резистор 51 кОм.
После окончания процесса разряда конденсатора схема перестает потреблять ток и переходит в режим ожидания. Потребляемый ток в этом режиме незначителен. При необходимости, изменить время розжига и затухания управляемого элемента (светодиоды или лампы) можно подбором номиналов сопротивлений и емкости конденсатора 220 мкФ.
При правильной сборке и исправных деталях этой схеме не нужны дополнительные настройки.
Вот вариант печатной платы для размещения деталей данной схемы:
Данная схема позволяет плавно включать – выключать светодиоды, а также уменьшать яркость подсветки при включении габаритов. Последняя функция может быть полезна в случае чрезмерно яркой подсветки, когда в темноте подсветка приборов начинает слепить и отвлекать водителя.
В схеме используется транзистор KT827. Переменное сопротивление R2 служит для установки яркости свечения подсветки в режиме включенных габаритов.
Подбором емкости конденсатора можно регулировать время загорания и угасания светодиодов.
Для того что бы реализовать функцию притухания подсветки при включении габаритов, нужно установить сдвоенный выключатель габаритов или использовать реле, которое бы срабатывало при включении габаритов и замыкало контакты выключателя.
Плавное выключение светодиодов.
Простейшая схема для плавного затухания светодиода VD1. Хорошо подойдет для реализации функции плавного угасания салонного света после закрытия дверей.
Диод VD2 подойдет почти любой, ток через него невелик. Полярность диода определяется в соответствии с рисунком.
Конденсатор C1 электролитический, большой емкости, емкость подбираем индивидуально. Чем больше емкость, тем дольше горит светодиод после отключения питания, но не стоит устанавливать конденсатор слишком большой емкости, так как будут обгорать контакты концевиков из-за большой величины зарядного тока конденсатора. К тому же, чем больше емкость - тем массивнее сам конденсатор, могут возникнуть проблемы с его размещением. Рекомендуемая емкость 2200 мкФ. При такой емкости подсветка затухает в течение 3-6 секунд. Конденсатор должен быть рассчитан на напряжение не менее 25В. ВАЖНО! При установке конденсатора соблюдайте полярность! При неправильной полярности подключения электролитический конденсатор может взорваться!
Принцип работы схемы:
Управляющий «плюс» поступает через диод 1N4148 и резистор 4,7 кОм на базу транзистора КТ503. При этом транзистор открывается, и через него и резистор 68 кОм начинает заряжаться конденсатор. Напряжение на конденсаторе плавно растет, и далее через резистор 10 кОм поступает на вход полевого транзистора IRF9540. Транзистор постепенно открывается, плавно увеличивая напряжение на выходе схемы. При снятии управляющего напряжения транзистор КТ503 закрывается. Конденсатор разряжается на вход полевого транзистора IRF9540 через резистор 51 кОм. После окончания процесса разряда конденсатора схема перестает потреблять ток и переходит в режим ожидания. Потребляемый ток в этом режиме незначителен.
Схема с управляющим минусом:
Отмечена распиновка IRF9540N
Схема с управляющим плюсом:
Отмечена распиновка IRF9540N и KT503
В этот раз изготавливать схему решил методом ЛУТ (лазерно-утюжная технология). Делал я это первый раз в жизни, сразу скажу, что ничего сложного нет. Для работы нам понадобится: лазерный принтер, глянцевая фотобумага (или страница глянцевого журнала) и утюг.
К О М П О Н Е Н Т Ы:
Транзистор IRF9540N
Транзистор KT503
Выпрямительный диод 1N4148
Конденсатор 25V100µF
Резисторы:
- R1: 4.7 кОм 0.25 Вт
- R2: 68 кОм 0.25 Вт
- R3: 51 кОм 0.25 Вт
- R4: 10 кОм 0.25 Вт
Односторонний стеклотекстолит и хлорное железо
Клеммники винтовые, 2-х и 3-х контактные, 5 мм
При необходимости, изменить время розжига и затухания светодиодов можно подбором номинала сопротивления R2, а также подбором ёмкости конденсатора.
Р А Б О Т А:
?????????????????????????????????????????
?1?
В этой записи подробно покажу, как изготавливать плату с управляющим плюсом. Плата с управляющим минусом делается аналогично, даже чуть проще из-за меньшего количества элементов. Отмечаем на текстолите границы будущей платы. Края делаем чуть больше, чем рисунок дорожек, а затем вырезаем. Существует много способов резки текстолита: ножовкой по металлу, ножницами по металлу, с помощью гравера и так далее.
Я с помощью канцелярского ножа сделал бороздки по намеченным линиям, далее выпилил ножовкой и обточил края напильником. Также пробовал использовать ножницы по металлу – оказалось гораздо проще, удобнее и без пыли.
Далее прошкуриваем заготовку под водой наждачной бумагой с зернистостью P800-1000. Затем сушим и обезжириваем поверхность платы 646 растворителем с помощью безворсовой салфетки. После этого нельзя руками прикасаться к поверхности платы.
2? Далее с помощью программы SprintLayot открываем и печатаем на лазерном принтере схему. Печатать необходимо только слой с дорожками без обозначений. Для этого в программе при печати слева вверху в разделе “слои” снимаем ненужные галочки. Также при печати в настройках принтера выставляем высокую четкость и максимальное качество изображения. Программу и чуть доработанные мной схемы залил для Вас на Яндекс.Диск.
С помощью малярного скотча приклеиваем на обычный лист А4 страницу глянцевого журнала/глянцевую фотобумагу (если их размеры меньше А4) и печатаем на ней нашу схему.
Я пробовал использовать кальку, страницы глянцевого журнала и фотобумагу. Удобнее всего, конечно, работать с фотобумагой, но в отсутствии последней и страницы журнала вполне сгодятся. Калькой же пользоваться не советую – рисунок на плате очень плохо пропечатался и получится нечётким.
3? Теперь прогреваем текстолит и прикладываем нашу распечатку. Затем утюгом с хорошим прижимом проутюживаем плату в течение нескольких минут.
Теперь даем плате полностью остыть, после чего опускаем в ёмкость с холодной водой на несколько минут и аккуратно избавляемся от бумаги на плате. Если целиком не отдирается, то скатываем потихоньку пальцами.
Затем проверяем качество пропечатанных дорожек, и плохие места подкрашиваем тонким перманентным маркером.
4? С помощью двустороннего скотча приклеиваем плату на кусочек пенопласта и помещаем в раствор хлорного железа на несколько минут. Время вытравливания зависит от многих параметров, поэтому периодически достаем и проверяем нашу плату. Хлорное железо используем безводное, разводим в теплой воде согласно пропорциям, указанным на упаковке. Чтобы ускорить процесс травления можно периодически покачивать ёмкость с раствором.
После того, как ненужная медь стравилась – отмываем плату в воде. Затем с помощью растворителя или наждачки счищаем тонер с дорожек.
5? Затем необходимо просверлить дырочки для монтажа элементов платы. Для этого я использовал бормашинку (гравер) и сверла диаметром 0.6 мм и 0.8 мм (из-за разной толщины ножек элементов).
6? Далее нужно облудить плату. Есть множество различных способов, я решил воспользоваться одним из самых простых и доступных. С помощью кисточки смазываем плату флюсом (например ЛТИ-120) и паяльником лудим дорожки. Главное не держать жало паяльника на одном месте, иначе возможен отрыв дорожек при перегреве. Берем на жало больше припоя и ведем им вдоль дорожки.
7? Теперь напаиваем необходимые элементы согласно схеме. Для удобства в SprintLayot распечатал на простой бумаге схему с обозначениями и при пайке сверял правильность расположения элементов.
8? После пайки очень важно полностью смыть флюс, в противном случае могут быть коротыши между проводниками (зависит от применяемого флюса). Сначала рекомендую тщательно протереть плату 646 растворителем, а потом хорошо промыть щеткой с мылом и высушить.
После сушки подключаем «постоянный плюс» и «минус» платы к питанию («управляющий плюс» не трогаем), затем вместо светодиодной ленты подсоединяем мультиметр и проверяем, нет ли напряжения. Если хоть какое-то напряжение все-таки присутствует, значит где-то коротит, возможно плохо смыли флюс.
Ф О Т О Г Р А Ф И И:
Здравствуйте, уважаемые читатели сайта . Просматривая статью о , я сразу вспомнил о давно собранной и хорошо отрекомендовавшей себя схеме плавного включения и выключения освещения, которая была опубликована в журнале Радио №10 1981г., стр.54.
В приведённой конструкции при включении свет за 1,5 – 2 секунды плавно загорается до максимума, а при выключении гаснет так же плавно (как в кинотеатре) за 1,5 – 2 минуты. Эта конструкция очень здорово подходит применительно к ночнику, бра или люстре, правда применяться в светильниках должны только лампы накаливания. Очень важно, что использование предлагаемой схемы намного увеличивает срок службы ламп накаливания, поскольку у них есть характерная особенность очень часто перегорать в момент обычного включения.
Я повторил эту схему с теми же номиналами резисторов, но вместо германиевых транзисторов и диодов использовал кремниевые.
В качестве регулирующего элемента применил тиристор VD5 PCR406J от китайской ёлочной гирлянды, поэтому размеры печатной платы получились 40х30мм, что идеально подходит к размерам коробочки от управления гирляндой.
Чтобы схема работала во всём диапазоне напряжений от 0 до 220 В применён диодный мост VD6 – VD9 , составленный из отечественных выпрямительных диодов КД105В . Диоды в развязках VD1 – VD3 я использовал КД522В , но можно использовать и импортный аналог 1N4148 . Мощность гасящего резистора R7 уменьшена до 0,5Вт, а номинал увеличен до 68 кОм , все остальные резисторы МЛТ 0,125.
Увеличение номинала гасящего резистора R7 обеспечивает ток стабилизации стабилитрона VD4 , основного нагрузочного элемента схемы, в пределах 10–15мА, что является его номинальным током стабилизации. В данном случае схема работает в нормальном режиме без какого-либо нагрева резистора R7 .
Напряжение питания после гасящего резистора соответствует напряжению стабилизации стабилитрона VD4 (можно применить стабилитроны Д814 с буквенными индексами А – Д и напряжением стабилизации 7 — 12 В). У меня применён стабистор КС210Б – двуханодный стабилитрон, при использовании которого соблюдать полярность включения не требуется, а вот при применении обычного стабилитрона соблюдать полярность очень важно, так как если ошибиться, то стабилизации напряжения не будет.
При повторении схемы ставилась задача применения транзисторов на кремниевой основе, а так же хотелось максимально уменьшить габаритные размеры печатной платы. В приведенном варианте схема завелась с пол оборота, то есть хочу отметить, что при правильном монтаже и исправности применённых радиоэлементов всё должно заработать сразу.
Настройка минимальная и заключается только в подборке номиналов конденсаторов С1 и С2 . Увеличение ёмкости конденсатора С1 приводит к увеличению времени плавного погасания ламп, а уменьшение ёмкости С2 к увеличению времени плавного зажигания ламп. В качестве нагрузки использовалась настольная лампа с мощностью лампы накаливания 40 Вт.
Собранную и проверенную в работе конструкцию прилагаю на фото, но это чисто проверочный вариант, так как при создании собственной конструкции Вам, возможно, придётся применить свою смекалку и адаптировать схему под свой светильник. Если плата упакована в коробочке от ёлочной гирлянды, то её можно расположить около выключателя или спрятать где-нибудь поблизости. Из коробки выходят четыре провода – два на новый выключатель и два к уже установленному.
При мощности нагрузки до 60 Вт предложенный тиристор и диоды себя вполне удовлетворяют, а вот для мощности от 200 Вт и более необходимо применять выпрямительный мост и тиристор, рассчитанные на бóльший ток в соответствии с мощностью светильника. В моём первом варианте нагрузкой схемы была люстра суммарной мощностью 360 Вт и применены диоды Д245 и тиристор КУ202Н, и при этом никаких радиаторов не потребовалось. Сейчас в продаже имеется много мощных диодов, а так же диодных мостов, например KBL406.
Чтобы задействовать установку для работы к уже подключённой люстре необходимо два контакта диодного моста, идущие на переменку (у диодного моста эти выводы обозначены значком «~ »), подключить к клеммам выключателя, который должен находиться в разомкнутом состоянии, а так же установить рядом дополнительный выключатель, управляющий работой схемы.
Хочу немного сказать о применяемых транзисторах. В схеме могут работать практически любые транзисторы. Из отечественных вариантов хорошо подойдут КТ502, КТ503, КТ3102, КТ3107 с любым буквенным индексом. У меня для экономии места задействованы VT1 , VT4 — КТ315 и VT3 КТ361 . Величина коэффициента усиления транзисторов не имеет особого значения, хотя транзистор VT2 КТ3107 , управляющий работой генератора импульсов, применён с немного бóльшим коэффициентом усиления h21э. Он поставлен скорее для перестраховки, но КТ502 или КТ361 то же должны работать надёжно.
Есть случаи, когда необходимо обеспечить плавное включение светодиодов, применяемых для освещения или подсветки, а в некоторых случаях и выключение. Плавный розжиг может потребоваться по разным причинам.
Во-первых, при мгновенном включении свет сильно «бьет по глазам» и заставляет нас жмуриться и прищуриваться, выжидая, пока глаза привыкнут к новому уровню яркости. Этот эффект связан с инерционностью процесса аккомодации глаза и конечно имеет место не только при включении светодиодов, но и любых других источников света.
Просто в случае со светодиодами он усугубляется тем, что излучающая поверхность очень мала. Если говорить научным языком – источник света имеет очень большую габаритную яркость.
Во-вторых, могут преследоваться чисто эстетические цели: согласитесь плавно загорающийся или гаснущий свет – это красиво. Схема питания светодиодов должна быть усовершенствована должным образом. Рассмотрим два различных способа плавного включения и выключения светодиодов.
Задержка RC-цепью
Первое что должно прийти в голову человеку, знакомому с электротехникой – введение задержки с помощью включения в схему питания светодиодов RC-цепочки: резистора и конденсатора. Схема приведена на рис.1. При подаче напряжения на вход – напряжение на конденсаторе, по мере его заряда, будет нарастать за время приблизительно равное 5τ, где τ=RC – постоянная времени. То есть, говоря простым языком, время включения света будет определяться произведением емкости конденсатора и сопротивления резистора. Соответственно, чем больше емкость и сопротивление, тем дольше будет происходить розжиг светодиодов. При отключении питания конденсатор будет разряжаться на светодиоды. Время, в течение которого будет происходить плавное затухание, также будет определяться τ, но в этом случае вместо R в произведение войдет динамическое сопротивление светодиодов. К примеру, конденсатор на 2200 мкФ и резистор на 1 кОм теоретически «растянут» время включения на 2,2 секунды. Естественно на практике это значение будет отличаться от расчетного как за счет разброса параметров (у электролитических конденсаторов допуски на номинал обычно очень большие) RC-цепи, так и за счет параметров самих светодиодов. Не нужно забывать, что p-n-переход начнет открываться и излучать свет при определенном пороговом значении. Представленная простейшая схема хорошо позволяет понять принцип действия этого метода, но для практической реализации она мало пригодна. Для получения рабочего решения усовершенствуем ее введением нескольких дополнительных элементов (рис.2). 
Работает схема следующим образом: при включении питания конденсатор С1 заряжается через резистор R2, транзистор VT1, по мере изменения напряжения на затворе, уменьшает сопротивление своего канала, тем самым увеличивая ток через светодиод. Выключение питания приведет к разряду конденсатора через светодиоды и резистор R1.
Включим «мозги»…
Если схема должна обеспечить большую гибкость и функциональность, например, не меняя «железо» мы хотим получить несколько режимов работы и задавать время розжига и затухания более точно, то самое время включить в схему микроконтроллер и интегральный драйвер LED с входом управления. Микроконтроллер способен с высокой точностью отсчитывать необходимые интервалы времени и выдавать команды на управляющий вход драйвера в виде ШИМ. Переключение режимов работы можно предусмотреть заранее и вывести для этого соответствующую кнопку. Необходимо только сформулировать – что мы хотим получить и написать соответствующую программу. В качестве примера можно привести драйвер мощных светодиодов LDD-H, который выпускается с номинальными значениями токов от 300 до 1000 мА и имеет вход ШИМ. Схема включения конкретных драйверов обычно приводится в тех. описании производителя (data sheet). В отличие от предыдущего способа, время на включение и выключение не будет зависеть от разброса параметров элементов схемы, температуры окружающей среды или падения напряжения на светодиодах. Но за точность нужно будет заплатить – это решение дороже.
Данная схема применяется для плавного включения светодиодной подсветки приборной панели автомобиля. Управляющий сигнал подаётся от плюса. На рисунке изображена схема плавного розжига светодиодной подсветки.
При необходимости может использоваться для плавного розжига и ламп накаливания небольшой мощности. Только в этом случае необходимо снабдить транзистор радиатором с площадью рассеивания около 50см2.
Принцип работы схемы:
Управляющий сигнал на поступает через входные диоды 1N4148 от габаритов и зажигания.
При включении любого из них ток начинает поступать через резистор 4.7 К на базу транзистора КТ503 Транзистор открывается и через него и резистор 120 К начинает заряжаться конденсатор 220 Мкф.
При этом напряжение на нем плавно возрастает, через резистор 10 К поступая на вход полевого транзистора IRF9540.
Транзистор постепенно открывается плавно увеличивая напряжение на выходе схемы.
При отключении управляющего напряжения КТ503 закрывается.
Конденсатор разряжается на вход IRF9540 через резистор 51 К.
После разрядки конденсатора схема перестает потреблять ток и переходит в ждущий режим. Потребляемый ток в режиме ожидания незначителен. При необходимости изменить время розжига и затухания можно подобрать номиналы сопротивлений и емкость конденсатора 220 мкф.
Схема не нуждается в дополнительных настройках. При правильном монтаже и исправных деталях схема начинает работать сразу
На рисунке изображен вариант печатной платы, Плату удобнее всего изготовить лазерно утюжным способом из текстолита толшиной 2 мм.
На фото уже полностью готовое устройство
Загрузка...