Разработанная схема светодиодного фонаря отличается простотой создания и использования и будет интересна для читателей начинающих осваивать микроконтроллеры AVR и импульсные источники питания.
Данный фонарь построен на мощном сверхъярком одноваттном белом светодиоде ARPL-1W (эквивалентен мощности 8 ватной лампы накаливания) и микроконтроллере AVR ATmega8 выполняющем функцию импульсного регулируемого преобразователя напряжения для регулировки яркости свечения светодиода, см. схему ниже.
В качестве источника питания для данной схемы используется три батарейки типа АА, либо соответствующие аккумуляторы, также возможно использовать другой источник питания на напряжение не менее 4 и не выше 5,5В. Конструктивно фонарь выполнен в корпусе от держателей батареек ZH-835. Данный держатель рассчитан на установку 3 батареек и имеет встроенный выключатель питания SB1 (на схеме не показан), также в нем имеется небольшое свободное место, в которое помещена плата преобразователя. Время работы зависит от яркости свечения светодиода и при максимальной яркости составляет порядка 8 часов, при использовании 3х аккумуляторов емкостью 2800мА/ч, при уменьшении яркости свечения на одну ступень, время работы от аккумуляторов увеличивается практически в 2 раза.
Короткое нажатие кнопки SB2 приводит к изменению переменной brightness, определяющей номер значения в массиве tabl_Uout[8]. Данный массив имеет 8 значений и задает скважность выходных импульсов рассчитывающихся по формуле x*k/Uin, где х заданная яркость (определяется из массива), k коэффициент, зависящий от разрядности ШИМ, АЦП и коэффициента делителя на резисторах R1, R2. Uin входное напряжение измеренное встроенным АЦП, по входу ADC0. Полученное значение задает содержимое регистра OCR1B таймера T1, определяющего скважность выходного ШИМ сигнала и как следствие яркость свечения светодиода. При нажатии и удерживании кнопки более секунды, фонарь переходит из режима регулировки яркости в режим включения/выключения при коротком нажатии, для возврата в режим регулировки яркости необходимо повторно произвести нажатие кнопки в течении 1 сек.
Как известно светодиод это токовый прибор, поэтому яркость его свечения напрямую зависит от силы протекающего через него тока. Сила тока, задаваемая контроллером, зависит от значения входного напряжения и скважности. При разряде батарей питания измеренное значение Uin уменьшается, рассчитанное значение ШИМ увеличивается, тем самым увеличивая время открытого состояния транзистора, что способствует стабилизации выходного тока и как следствие яркости свечения светодиода. Подробнее о принципах работы импульсных источников питания можно почитать здесь
В связи с тем, что схема в целях ее упрощения не имеет обратной связи по току светодиода, который также зависит от изменения напряжения на светодиоде, то стабилизация тока светодиода не является полноценной и яркость свечения все же зависит от уровня заряда батарей и разницы падения напряжения на светодиоде.
На рисунках 2 и 3 представлена трассировка печатной платы с указанием установки на нее радиоэлементов.
При программировании микроконтроллера, фьюзы должны соответствовать настройкам по умолчанию. Тактирование производится от встроенного RC генератора на частоте 1МГц.
Фото включенного фонаря на средней яркости:
Фото включенного фонаря на максимальной яркости:
Фото фонаря в открытом виде
Список радиоэлементов
Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
---|---|---|---|---|---|---|
DD1 | МК AVR 8-бит | ATmega8 | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
VT1 | MOSFET-транзистор | IRLML2502 | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
VD1 | Диод Шоттки | SM5819PL | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
C1, C3, C4 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 3 | Поиск в магазине Отрон | ||
C2 | Электролитический конденсатор | 10 мкФ | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
Светодиод | ARPL-1W | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
Скачать список элементов (PDF)
Прикрепленные файлы:
- LED_fonar.rar (111 Кб)
Комментарии (17) | Я собрал (0) | Подписаться
Для добавления Вашей сборки необходима регистрация
Во вторых в такой корпус некуда было поместить переменник, а кнопка вошла только только
В третьих я не нашел микросхем драйверов светодиодов с регулировкой яркости по нажатию кнопки, только переменным резистором по цепи ОС по току
В четвертых статья рассчитана на начинающих, здесь простая схема для ее повторения на макетке, довольно простая программа в которой используется ШИМ в таймере (у многих начинающих с этим возникают вопросы), и работа с АЦП, а также по этой схеме можно поучиться азам преобразовательной импульсной технике
P.S. микроконтроллер мега8 выбран только по тому, что это был самый простой контролер в наличии, а на тини действительно эту схему вполне можно собрать.
Индуктивность зависит от частоты ШИМ, можно взять готовый дроссель на ток не меньше 300мА, пример расчета можно взять здесь http://radiohlam.ru/teory/stepup34063.htm
Тинька 13 или 2313 в самый раз.
А в случае с тини13 можно было было бы еще и индикатор зарядки/разрядки приделать.
Да на тини13 эту схему вполне можно реализовать, скажу даже больше, из-за меньшего количества ног у тини печатная плата была бы более компактнее.
Но я совершенно не вижу проблем портировать программу на тини, процессоры ведь похожи.
Поясню, reset на земле - это режим программирования, эта схема не может работать.