Neste post aprendemos a construir um driver de LED caseiro com circuito dimmer e carregador para iluminar uma lua 3D a partir de uma fonte USB de 5V.
A ideia foi solicitada pelo Sr. John Suécia.
Objetivos e Requisitos do Circuito
- Sou visitante do seu site há muitos anos e gostaria de saber se posso pedir seu conselho, por favor.
- Meu amigo nos EUA tem um neto de quase 2 anos que adora a lua! Espero que brilhe na vida dele como brilhou na minha. Sou um pouco mais velho que ele (75) e recentemente comecei a explorar a impressão 3D em uma impressora Ultimaker 2+.
- Eu gostaria de imprimir para ele uma lâmpada de cabeceira 3D de esfera lunar, talvez de 12 a 15 cm de diâmetro. Será oco e usará um modelo criado pela NASA com uma representação de alta resolução da lua com suas crateras e características de superfície.
- O filamento branco de PLA (ácido polilático) que usarei é translúcido e permitirá que um pequeno LED o acenda por dentro.
- A luz que eu esperava usar é um módulo de PCB alimentado por bateria recarregável e pequeno, feito na Malásia, mas não mais fabricado. O módulo desliza através de um buraco no fundo da lua e a coisa toda fica em uma base.
- O módulo da Malásia é descrito como:
Micromake 3D Moon light touch placa de circuito 200 mAh amarelo dual color touch escurecimento infinito. - Um exemplo do AliExpress descreve-o como: bateria recarregável Lipo de 240mAh, 0,5 watts, USB DC 5v, tempo de carregamento de 6 a 8 horas, interruptor de toque de ajuste contínuo e liga/desliga.
- Você conhece um circuito ou módulo DIY em sua biblioteca que possa ser adequado para este projeto?
- Eu aprecio muito sua ajuda Swagatam!
Projetando o driver de LED DC
De acordo com o pedido, para iluminar a lua 3D com uma sensação natural, precisaríamos de um LED de energia bicolor, circuito de driver de LED de 5V, um carregador de íon de lítio controlado por corrente, um interruptor operado por toque e uma célula de íon de lítio.
Selecionei especificações mais altas para todos os parâmetros do presente projeto, no entanto, para especificações mais baixas, os materiais podem ser reduzidos adequadamente conforme a preferência do usuário.
Especificações do LED:
- Bicolor, branco quente, azul frio.
- 3,3 V
- corrente de 0,9 amp
- 3 watts, SMD
Especificações da bateria:
A bateria pode ser um padrão Li-ion ou Lipo Cell avaliado em 3,7V, 3000mAh.
O esquema do circuito:
Operação do Circuito
Referindo-se ao driver de LED lua 3D operado por toque mostrado acima com circuito de dímero do carregador, a entrada de alimentação é obtida de uma fonte de 5V, como um USB, que pode ser considerada uma entrada de tensão constante.
O TIP122, juntamente com o Ry e o resistor associado, forma um circuito de carregador controlado por corrente simples para o Li-Ion conectado. A predefinição é ajustada para fixar aproximadamente 4 V nos terminais da célula de íons de lítio.
Ry é calculado adequadamente para garantir que a corrente para a bateria nunca exceda a taxa de 0,5C, que pode ser em torno de 1,5 amperes para a bateria proposta de 3000mAH. Este TIP122 deve ser montado sobre um dissipador de calor adequado.
Ry pode ser calculado da seguinte forma:
R = V/I = (5 – 4) / 1,5 = 1/1,5 = 0,66 ohms,
potência = 1 x 1,5 = 1,5 watts, ou 2 watts
O Estágio DC para DC UPS:
No estágio adjacente, podemos ver alguns diodos 1N5408 posicionados para criar um recurso de UPS DC para DC, o que garante que o LED dentro da lua 3D continue aceso sem interrupção, mesmo quando a fonte USB de 5V é removida ou durante uma alimentação falha, com a ajuda de um backup automático da célula Li-ion.
O Estágio Dimmer LED Operado por Toque:
O próximo estágio, construído em torno do IC 4017, forma um circuito simples de dimmer de LED. O funcionamento da pinagem do IC 4017 pode ser aprendido com os seguintes pontos:
O pino 3, que é o pino inicial do IC e deve ser ativado durante a ativação do interruptor, é conectado a um dos pinos do catodo do LED através de um estágio de driver TIP122 e um resistor limitador de corrente Ry.
Vamos supor que este pino de LED esteja associado ao cor amarela quente seção do LED, e será responsável por gerar um efeito amarelado quente na iluminação da lua 3D.
Os próximos pinos subsequentes do IC 4017, ou seja, o pino 2,4,7,10 devem incorporar estágios TIP122 idênticos com valores de Ry variados conectados e associados ao pino amarelo quente do LED.
Os detalhes da pinagem não são mostrados no diagrama devido à falta de espaço, e por ser idêntico ao estágio TIP122 conectado com o pino 3 do CI e apenas precisa ser replicado. A única diferença é o valor do Ry que precisa ser incrementado adequadamente por meio de cálculo.
Isso implica que, quando esses pinos são alternados sequencialmente, permitirá um escurecimento sequencial no brilho do LED da lua 3D para a seção amarela quente do LED.
De maneira exatamente semelhante, o pino 1 que inicia próximo ao pino 10 pode ser visto associado ao outro pino catódico do LED através de um estágio de driver TIP122 idêntico e um resistor limitador de corrente Ry. O “LED azul frio” deve acender neste pino quando a alternância sequencial ativa essa pinagem do IC.
As seguintes pinagens subsequentes do IC devem ter estágios TIP122 idênticos para o lado do LED azul frio, como feito em nossa explicação acima com o incremento de valores Ry, conectado com o pino azul frio do LED.
Quando alternado sequencialmente, o pino 1 ilumina a lua 3D com um efeito de luz azul brilhante e os próximos pinos subsequentes podem ser alternados sequencialmente para escurecer essa iluminação azul fria para os níveis mais baixos desejados.
Assim que a sequência atinge a última pinagem do IC 4017, que é o pino 10, a sequência é projetada para retornar ao pino 3 e acender o LED amarelo quente. Desta forma, a lua 3D pode ser iluminada em duas cores com um efeito de escurecimento sequencial.
O interruptor do dimmer LED.
Os dois BC557 ligados ao pino 14 do IC 4017 são usados para criar sinais lógicos para o IC 4017 através de toques dos dedos, na base do par BJT. Cada toque resulta em uma única mudança sequencial nas pinagens do IC do pino 3 ao pino 10 e de volta ao pino 3 para a repetição.
Calculando o resistor de escurecimento Ry
O Ry resistor limitador de corrente e o resistor dimmer para as seções amarela e azul dos LEDs podem ser calculados com a ajuda da seguinte fórmula:
Ry = 4 – 3,3 / corrente do LED
Aqui 4 é a alimentação de entrada para o LED, 3.3 é a tensão de operação padrão do LED e a corrente do LED é a amperagem responsável por implementar o efeito de escurecimento nas seções relevantes do LED bicolor. Portanto, esse valor de corrente precisa ser calculado adequadamente para permitir uma corrente decrescente sequencialmente nos estágios de acionamento associados às pinagens relevantes do IC 4017. A seleção de corrente mais baixa resultará em resistores de valores mais altos, gerando maior efeito de escurecimento na iluminação da lua 3D.
Isso conclui a confecção do circuito de driver de LED da lua 3D proposto com efeito de escurecimento sequencial, se você tiver dúvidas, sinta-se à vontade para expressá-las através de comentários…
Configuração do estágio do transistor
O diagrama a seguir mostra como o estágio TIP122 precisa ser repetido para todas as 10 saídas do IC 4017:
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FONTE
Nota: Este conteúdo foi traduzido do Inglês para português (auto)
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