Плавный розжиг светодиодов

Приветствую всех начинающих электронщиков и любителей радиотехники и тех, что любит что-то поделать своими руками. В данной статье я постараюсь убить сразу двух зайцев: постараюсь вам рассказать о том, как самому сделать печатную плату отличного качества, которая ничем не будет отличаться от заводского аналога, тем самым мы с вами будем делать устройство для плавного розжига и затухания светодиодов. Данное устройство можно будет использовать в автомобиле для подключения светодиодов. Например, как в этой самоделке.

Для работы нам понадобятся:
  • Транзисторы – IRF9540N и КТ503;
  • Конденсатор на 25 V 100 пФ;
  • Диод выпрямительный 1N4148;
  • 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.
  • Клеммники винтовые, 2-х и 3-х контактные, 5 мм
  • Текстолит односторонний и FeCl3 – хлорное железо
Ход Работы.

Первым делом нам необходимо подготовить плату. Для этого отмечаем на текстолите условные границы платы. Края платы делаем чуть больше чем рисунок дорожки. После того как отметили края границ можно начать вырезать. Вырезать можно ножницами по металлу, а если их под рукой нет, то можно попробовать вырезать с помощью канцелярского ножа.

После того как вырезали плату, ее нужно отшлифовать. Для этого наждачкой с зернистостью Р800-1000 прошкуриваем под водой плату. Далее сушим и обезжириваем поверхность 646-м растворителем. После чего прикасаться к плате не рекомендуется.

Далее скачиваем программу, что находится в конце статьи, SprintLayout и с помощью ее открываем схему платы и распечатываем ее на лазерном принтере на глянцевой бумаге. Важно, чтобы при печати в настройках принтера была выставлена высокая четкость и высокое качество изображения.

Затем необходимо будет утюгом подогреть подготовленную плату и приложить на нее нашу распечатку и утюгом хорошенько проутюжить плату в течение нескольких минут.

Далее дадим плате немного остыть, после чего опустим ее  на несколько минут в чашку с холодной водой. Вода позволит легко отодрать глянцевую бумагу от платы. Если глянец целиком не отодрался, то можно просто скатывать потихоньку пальцами остатки бумаги.

Затем необходимо будет проверить качество дорожек, если имеются незначительные повреждения, то можно подкрасить плохие места простым маркером.

Итак, подготовительный этап завершен. Осталось протравить плату. Для этого насаживаем нашу плату на двухсторонний скотч и приклеиваем ее на небольшой кусок пенопласта и опускаем ее в раствор хлорного железа. Чтобы ускорить процесс травления можно покачивать чашку с раствором.

После того как лишняя медь стравится необходимо будет отмыть плату в воде и с помощью растворителя очистить тонер с дорожек.

Осталось просверлить дырочки. Для нашего устройства были использованы сверла диаметром в 0.6 и 0.8 мм.

Далее необходимо облудить плату. С помощью кисточки смазываем плату флюсом и паяльников лудим дорожки. На жало насаживаем больше припоя и аккуратно проводим по дорожкам.

Важно не перегревать дорожки иначе можно их повредить.

Осталось собрать наше устройство. Предварительно схему с обозначениями рекомендуется распечатать на обычной бумаге и, ориентируясь по нему расположить все элементы на плате.

После того как все припаяно, надо полностью очистить плату от флюса. Для этого тщательно протрите плату тем 646 растворителем и хорошенько промойте щеткой и с мылом и высушите.

После просушки подключаем и проверяем  с помощью мультиметра работоспособность сборки. Для этого подключаем «постоянный плюс » и «минус» к питанию а вместо светодиодов подключаем мультиметр и проверяем нет ли напряжения. Если есть напряжение, то значит что флюс смут не полностью.

Как видите процесс изготовления платы не очень и сложный процесс. Данный способ изготовления платы называется ЛУТом (лазерно-утюжная технология). Как было сказано выше, данная сборка может быть использована для плавного розжига светодиодов в автомобиле (плавный розжиг панели приборов: дефлекторов, спидометра, подсветки салона, подсветки ручек), или же в любых других местах, где используются светодиода и питание в 12 вольт – даже на велосипед

Всем спасибо за внимание! С удовольствием отвечу на все Ваши вопросы!

Архив с программами и схемой – С К А Ч А Т Ь

Удачи на дорогах!!!

Автор: Петров Владимир. г. Пермь

 ОБЯЗАТЕЛЬНО !!! 

Приборы, действия и свойства которых вам мало известны, особенно самоделки, подключайте через предохранители. 

Рекомендуем:

Подключение сигнализации к центральному замку своими руками

размерыПростой Powerbank своими руками

стробоскопПолицейский стробоскоп своим руками

ИспытаниеПробник светодиодов

Самодельный сигнализатор включенных габаритов.Самодельный сигнализатор включенных габаритов

Измеритель толщины лакокрасочных покрытийСамодельный измеритель толщины лакокрасочных покрытий

Ветрогенератор на базе асинхронного двигателя

Стрелочные индикаторы звуковых сигналовСтрелочные индикаторы звуковых сигналов

Схема и принцип ее работы

Рассмотрим один из наиболее простых вариантов схемы плавного включения и выключения светодиодов с управлением по плюсовому проводу. Помимо простоты исполнения, данная простейшая схема имеет высокую надежность и невысокую себестоимость. схема без настройки регулировкиВ начальный момент времени при подаче напряжения питания через резистор R2 начинает протекать ток, и заряжается конденсатор С1. Напряжение на конденсаторе не может измениться мгновенно, что способствует плавному открытию транзистора VT1. Нарастающий ток затвора (вывод 1) проходит через R1 и приводит к росту положительного потенциала на стоке полевого транзистора (вывод 2). В результате происходит плавное включение нагрузки из светодиодов.

В момент отключения питания происходит разрыв электрической цепи по «управляющему плюсу». Конденсатор начинает разряжаться, отдавая энергию резисторам R3 и R1. Скорость разряда определяется номиналом резистора R3. Чем больше его сопротивление, тем больше накопленной энергии уйдет в транзистор, а значит, дольше будет длиться процесс затухания.

Для возможности настройки времени полного включения и выключения нагрузки, в схему можно добавить подстроечные резисторы R4 и R5. При этом, для корректности работы, схему рекомендуется использовать с резисторами R2 и R3 небольшого номинала. схема розжига с регулировкойЛюбую из схем можно самостоятельно собрать на плате небольшого размера. печатная плата

Плата в файле Sprint Layout 6.0: plavnyj-rozzhig.lay6

Управление по «минусу»

Выше переведенные схемы отлично подходят для применения в автомобиле. Однако сложность некоторых электрических схем состоит в том, что часть контактов замыкается по плюсу, а часть – по минусу (общему проводу или корпусу). Чтобы управлять приведенной схемой по минусу питания, её нужно немного доработать. Транзистор нужно заменить на p-канальный, например IRF9540N. Минусовой вывод конденсатора соединить с общей точкой трёх резисторов, а плюсовой вывод замкнуть на исток VT1. Доработанная схема будет иметь питание с обратной полярностью, а управляющий плюсовой контакт сменится на минусовой. схема с управляющим минусом

Читайте так же

  • Простая схема диммера на 220В для сборки своими рукамиПростая схема диммера на 220В для сборки своими руками
  • Схема ШИМ-регулятора яркости светодиодов для сборки своими рукамиСхема ШИМ-регулятора яркости светодиодов для сборки своими руками
  • Цифровое управление на основе контроллера DMX512Цифровое управление на основе контроллера DMX512

Что нужно

Для того, чтобы собрать схему плавного розжига светодиодов в первую очередь потребуется небольшой набор радиолюбителя, как навыков, так и инструментов:

  • паяльник и припой;
  • текстолит для платы;
  • корпус будущего устройства;
  • набор полупроводниковых приборов (резисторы, транзисторы, конденсаторы, светодиоды, диоды и т.д.);
  • желание и время;

Как видно из списка, ничего особенного и сложного не требуется.

Основа основ плавного включения

Давайте начнем с элементарных вещей и вспомним, что такое RC – цепь и как она связана с плавным розжигом и затуханием светодиода. Посмотрите на схему.

В ее состав входит всего три компонента:

  • R – резистор;
  • C – конденсатор;
  • HL1 – подсветка (светодиод).

Два первых компонента и составляют RC – цепь (произведение сопротивления и емкости). От увеличения сопротивления R и емкости конденсатора C увеличивается время розжига LED. При уменьшении, наоборот.

Мы не будем углубляться в основы электроники и рассматривать, как протекают физические процессы (точнее ток) в данной схеме. Достаточно знать, что она лежит в основе работы всех устройств плавного розжига и затухания.

Рассмотренный принцип RC – задержки лежит в основе всех решений плавного включения и выключения светодиодов.

Схемы плавного включения и выключения светодиодов

Разбирать громоздкие схемы не имеет смысла, т.к. для решения большинства задач справляются простые устройства, работающие на элементарных схемах. Рассмотрим одну из таких схем плавного включения и выключения светодиодов. Несмотря на простоту, она имеет ряд плюсов, высокую надежность и низкую себестоимость.

Состоит из следующих деталей:

  • VT1 – полевой транзистор IRF540;
  • C1 – конденсатор емкостью 220 mF и напряжением 16V;
  • R1, R2, R3 – резисторы номиналом 10, 22, 40 kOm соответственно;
  • LED – светодиод.

Работает от напряжения 12 Вольт по следующему алгоритму:

  1. При включении схемы в цепь питания через R2 протекает ток.
  2. В это время C1 набирает емкость (заряжается), что обеспечивает постепенное открытие полевика VT
  3. Возрастающий ток на затворе (вывод 1) протекает через R1, и заставляет постепенно открываться сток полевика VT
  4. Ток уходит на исток все того же полевика VT1 и далее на LED.
  5. Светодиод постепенно усиливает излучение света.

Затухание светодиода происходит при снятии питания. Принцип обратный. После отключения питания, конденсатор C1 начинает постепенно отдавать свою емкость на сопротивления R1 и R2.

Скорость разряда, а тем самым и скорость плавного затухания светодиода, может регулироваться номиналом сопротивления R3. Поэкспериментируйте, чтобы понять, как номинал влияет на быстроту розжига и затухания LED. Принцип следующий – выше сопротивление, медленнее затухание, и наоборот.

Главный элемент – это полевой n-канальный MOSFET транзистор IRF540, все остальные полупроводниковые приборы играют вспомогательную роль (обвязка). Стоит отметить его важные характеристики:

  • ток стока: до 23 Ампер;
  • полярность: n;
  • напряжение сток – исток: 100 Вольт.

Более детальную информацию, в том числе и ВАХ, можно найти на сайте производителя в datasheet.

Доработанный вариант с возможностью настройки времени

Рассмотренный выше вариант предполагает использование устройства без возможности регулировки времени розжига и затухания LED. А иногда это необходимо. Для реализации всего лишь нужно дополнить схему несколькими элементами, а именно R4, R5 – регулируемые сопротивления. Они предназначены для реализации функции подстройки времени полного включения и выключения нагрузки.

Рассмотренные схемы плавного розжига и затухания отлично подойдут для реализации дизайнерской подсветки в автомобиле (багажник, двери, область ног передних пассажиров).

Еще одна популярная схема

Вторая самая популярная схема плавного включения и выключения светодиодов очень похожа на две рассмотренные, но сильно отличаются по принципу работы. Управление включением происходит по минусу.

Широкое применение схемы нашли в тех местах, где одна часть контактов замыкается по минусу, а другая по плюсу.

Отличия схемы от рассмотренных ранее. Главное отличие – это другой транзистор. Полевик обязательно нужно заменить на p – канальный (маркировка указана на схеме ниже). Нужно «перевернуть» конденсатор, теперь плюс кондера пойдет на исток транзистора. Не забывайте, доработанный вариант имеет питание с обратной полярностью.

Для углубленного понимания всего происходящего в рассмотренных вариантах предлагаем посмотреть интересное видео, автор которого, при помощи программы проектировки электронных схем, постепенно показывает принцип работы плавного включения и выключения светодиода на разных вариантах. Внимательно посмотрев видео, Вы поймете почему обязательно нужно использовать транзистор.

Рассмотренные решения являются самыми популярными и востребованными. В сети интернет, на формуах ведутся большие дискуссии по поводу простоты и малой функциональности данных схем, однако практика показала, что в быту их функционала хватает сполна. Большой плюс рассмотренных решений включения и выключения светодиодов – это простота изготовления и низкая себестоимость. Для разработки готового решения уйдет не более 3-7 часов.

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.

Перспективы применения плавного розжига светодиодов

Необычные компоновки LED-светильников находят все большее применение в автомобилестроении, в дизайнерском оформлении зданий и помещений, создании непередаваемой атмосферы игры света на различных массовых мероприятиях. Учитывая возможность самостоятельно смонтировать плавное включение светодиода, в ближайшие годы можно ожидать еще большего их распространения. Даже простая схема для плавного розжига и выключения светодиодов значительно повышает комфортность их применения:

  • подсветка на приборах включается/выключается плавно, не ослепляя водителя в ночное время;
  • свет в салоне зажигается постепенно при открытии дверей;
  • плавное включение габаритного освещения значительно продлевает срок эксплуатации LED-светильников.

Примечательно, что устройство плавного розжига светодиодных ламп, при небольшой потребляемой мощности, предполагает лишь параллельный монтаж полярного конденсатора. Емкость конденсатора не должна быть больше 2200 МкФ, а его плюсовой вывод припаивается к анодному проводу светодиода. Отрицательный вывод – присоединяется к катодному проводу.

О полярности при пайке конденсатора следует помнить, иначе он может просто взорваться при розжиге.

Преимущества светодиодов на основе тиристоров

По сети гуляет анекдот, связанный с тем, что в ответ на вопрос, мигает ли лампочка на модеме, пользователь ответил, что свет мигающий, но это не лампочка, а тиристорный светодиод, чем и сбил с толку работников техподдержки провайдера, поскольку таких светодиодов просто не бывает.

Тиристор может выполнять только роль своеобразного ключа, управляющего мощной нагрузкой, а также переключателя. Определение тиристорный светодиод появилось после того, как производители светильников заменили дорогостоящий диодный мост, применявшийся для того, чтобы запустить LED. Создав прибор, состоящий из 2-х тиристоров, подключенных параллельно-встречным путем, удалось избавиться от диодного моста. Благодаря тому, что был использован такой своеобразный тиристорный светодиод — цена LED-светильников значительно снизилась и стала приемлемой для покупателя.

Свойства электронного ключа позволяют создать не только плавное включение светодиодов – тиристора применяются и в схемах, обеспечивающих постепенное включение/выключение даже простых ламп накаливания (специальные выключатели). Учитывая приемлемую цену LED-светильников без диодного моста, плавное включение и выключение светодиодов на тиристоре значительно расширяет область применения этого современного и эффективного средства подсветки и освещения.Фото LED-светильника без диодного моста

Плавный розжиг и затухание возможно сделать самим

Так называемая вежливая подсветка в автомобиле именуется как плавный розжиг и затухание светодиодов или их платы. Она необходима с целью предотвращения случайного ослепления. Плавность включения делает световой источник визуально эффектным. В статье присутствует несколько вариантов схем, которые помогут обустроить плавную подсветку не только в салоне авто, но и внутри фар.

В Интернете присутствует изобилие схем плавного включения и затухания светодиодов (с напряжением от 12В), которые можно выполнить самостоятельно. У всех их есть определенные достоинства и изъяны, разные уровни сложности, а также различия в качестве электронной схемы.

Зачастую, в сооружении громоздких плат с дорогими деталями и прочим наполнением нет смысла. Стоит отметить, что плавное включение светодиода на одном транзисторе, а также его выключение — технически возможно. Лишь единственный транзистор с малой обвязкой будет достаточным для корректной и постепенной активации светодиодного кристалла. Далее представлена схема, которая проста в реализации и не требует дорогостоящих материалов. Включение и выключение в ней осуществляется посредством плюсового привода.Схема плавного включение светодиода при помощи плюсового привода

При начале подачи напряжения сквозь резистор R2 протекает ток и оптимизирует конденсатор С1. Стоит учесть, что напряжение в конденсаторе не способно мгновенно изменяться, а это играет на руку плавному открыванию транзистора VT1. Ток затвора который продолжает нарастать (вывод 1) проходит через резистор R1, а также взращивает положительный потенциал на самом стоке (выход 2) транзистора. Как результат наступает плавная активация светодиодов. При деактивации питания случается разрыв функционирующей электрической цепи по плюсу (управляющему). В свою очередь конденсатор постепенно разряжается, и отдает свою энергию R1 и R3 (резисторам). Разряд и его скорость определяет номинал резистора R3. С возрастанием сопротивления накопившаяся энергия пойдет на транзистор. Это означает, что процесс затухания будет протекать дольше. Чтобы можно было настроить время полноценного включения и деактивации напряжения, схему можно разнообразить резисторами R4, а также R5. Не смотря на это, для корректной работы данную схему лучше применять с резисторами R3 и R2 с небольшим рабочим номиналом.Схема плавного включение светодиода при помощи плюсового привода - вариант 2

Стоит учесть, что каждую из схем можно сложить самостоятельно даже на маленькой плате. Нужно детальнее рассмотреть элементы схемы. Основной составляющей управления считается n-канальный транзистор IRF540. Транзистором именуется прибор полупроводникового типа, который способен генерировать или усиливать колебания. Стоковое напряжение транзистора может достигать 23 А, а также 100В – напряжение сток-исток. Вместо указанного в схеме транзистора можно применять КП540 (аналог отечественный). За розжиг светодиодов и плавность их выключения отвечает сопротивление R2, значение которого не должно превышать 30–68 кОм. Стоит отметить, что резистор представляет собой составляющую электрических цепей пассивного типа, которой свойственен переменный или определенный показатель электрического сопротивления. Основная функция резистора состоит в линейном преобразовании напряжения в силу тока и наоборот, и т.д.

За плавное затухание (выключение) отвечает сопротивление R3 с рабочим диапазоном в 20–51 кОм. С целью задания напряжения затвора существует сопротивление R1, номинал которого 10 кОм. Емкость конденсатора С1 (минимальная) обязана достигать 220 мкФ с максимальным напряжением около 16 В. Если емкость увеличить до 470 мкФ, то возрастет и время на полное выключение и розжиг светодиода. В случае покупки конденсатора, работающего с большим напряжением, понадобится увеличение и самой платы.Схема плавного включение светодиода с обратной полярностью

Управление и его корректировка по «минусу»

Представленные выше схемы идеальны для внедрения их в устройство автомобиля. Стоит учесть, что сложность выполнения электрических схем заключается в замыкании некоторых контактов относительно полюса, а остальных по минусу (корпусной части или приводу).

Для управления приведенной схемой по минусу, необходимо осуществить ее доработку. К примеру, следует заменить транзистор на «p-канальный», для этого подойдет IRF9540N. Далее, вывод к минусу конденсатора нужно соединить с точкой троих резисторов, которая является общей для них. К истоку VT1 следует замкнуть плюсовой вывод. Подлежащая доработке схема будет иметь обратную полярность в своем питании, при этом плюсовой контакт при управлении сменится минусовым.

Ардуино: секреты работы с ним

Arduino – является инструментом для создания разных устройств электронного типа, разработан для непрофессиональных пользователей. Речь идет о проектировке робототехники, а также систем автоматики. Устройства, работающие на Arduino, могут принимать сигналы из разных датчиков и производить управление исполнительными приспособлениями.Фото плавного включения LED-светильника при помощи Arduino

Arduino представляет собой плату небольших размеров, оборудованную индивидуальной памятью и процессором, которые находят взаимодействие со средой их окружения. Данная особенность существенно отличает такое устройство от ПК, который не покидает рамок виртуального мира. Помимо этого, Arduino способен работать вместе с компьютером или в автономном (индивидуальном) режиме.Фото плавного включения LED при помощи Ардуино без компьютера

На плате устройства присутствуют несколько десятков контактов. Именно к ним можно осуществить подключение: датчиков, светодиодов, плат расширения, моторов, и т.д. В сам процессор стоит загрузить приложение для Ардуино или скетч, она способна принимать все показания, а также управлять устройствами, согласно заданного алгоритма. Стоит отметить, что выходы на плате Ардуино именуются Pin, поэтому после загрузки скетча станет ясно, как работать с таким инструментом.

Возможно ли плавное включение светодиода на ардуино? Для начала стоит применить упрощенный скетч плавный розжиг светодиодов. Яркость светодиодов будет изменена при помощи ШИМ. Для этого понадобятся следующие составляющие:

  1. Плата Arduino Uno;
  2. Светодиод;
  3. Плата-макет;
  4. Резистор на 220 Ом;
  5. Провода.

Стоит знать, что АnalogWrite (функция) используется с целью затухания и медленного розжига светодиода. Именно AnalogWrite применяет модуляцию широтно-импульсного типа (PWM). Она позволяет осуществлять активацию и деактивацию цифрового пина на большой скорости, нарабатывая процесс медленного затухания.

Чтобы подключить к Ардуино светодиод, необходимо соединить его более длинную ногу (анод) с цифровым пином №9, который расположен на плате, посредством резистора 220 Ом. Затем, более укороченную ногу светодиода (катод с отрицательным зарядом) стоит направить к земле.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: