Cветодиодная лампа с регулировкой яркости

    Самодельная светодиодная лампа снабжена увеличительным стеклом, и предназначена для комфортного мелкого монтажа и разборок с миниатюрными радиодеталями — многие радиолюбители знают, что на некоторых SMD-деталях трудно разглядеть маркировку даже под увеличительным стеклом. Наличие качественно рассеянной подсветки значительно улучшает чтение маркировки, и упрощает визуальный поиск дефектов в электронных приборах. Коротко характеристики лампы:
    — напряжение питания 12 вольт постоянного тока, максимальная потребляемая мощность около 6..7 Вт, количество светодиодов — 20 шт.
    — встроенный режим автоматической калибровки под напряжение источника питания.
    — плавное включение и выключение лампы.
    — плавная регулировка яркости от нуля до заранее запрограммированного предела — с помощью ручки энкодера. Метод регулировки мощности — ШИМ (широтно-импульсная модуляция).
    — энергонезависимое запоминание всех параметров лампы и последней установленной яркости.
    — встроенное сервисное меню, доступное через подключение по USB. Меню позволяет настраивать рабочие параметры лампы и просматривать её текущее состояние.

    Увеличительная линза на штативе, которая в будущем получит подсветку.



    На обод линзы по замыслу должны быть установлены светодиоды.



    Для изготовления лампы использовались одноваттные светодиоды компании ARL (Arlight), тип OS-1W WarmWhite (75 Lm, 3000K, максимально допустимый ток 0.35 А), цвет свечения — белый теплый. На максимальном токе требуется эффективное охлаждение светодиодов, чтобы не произошло их перегрева свыше 85 градусов Цельсия. Для этого обычно используются специальные радиаторы. Однако я упростил себе задачу — установил светодиоды на простое текстолитовое кольцо, и ограничил максимальный ток до 0.1 А, чем автоматически снималась проблема охлаждения.



    Внешний вид одного светодиода. «Толстый» вывод — анод.



    Итак, для крепления светодиодов из двухстороннего фольгированного текстолита было вырезано кольцо. На кольце дремелем сделана разводка на 5 секций светодиодов, по 4 светодиода и резистору в каждой секции. Резистор и светодиоды в каждой секции включены последовательно, а все секции — параллельно друг другу, благодаря чему массив из светодиодов оказался рассчитанным на 12 вольт напряжения питания (см. принципиальную схему далее).




    На кольцо были припаяны светодиоды и SMD-резисторы. Получилось довольно симпатично.




    На обратной стороне кольца дремелем была сделана специальная канавка, разделяющее кольцо меди вдоль — получились две шины питания, которые соединяют 5 секций светодиодов параллельно.




    Теплопроводным клеем «Радиал» кольцо было приклеено к ободу линзы. Хотя теплопроводность тут не особенно помогла — обод линзы все равно пластмассовый.





    В качестве контроллера и драйвера для управления светодиодами использовалась макетная плата AVR-USB-MEGA16, у которой есть очень удобная возможность обновления программного обеспечения через прошитый в плату USB-бутлоадер. На макетном поле платы был допаян контроллер. Благодаря тому, что на макетной плате было почти все готово, схема получилась очень простая. Допаять нужно было только силовую часть — управление ключевым транзистором, стабилизатор напряжения 5 вольт и RC-цепочку фильтра напряжения с выхода датчика тока.



    Вид на готовое смонтированное устройство с обратной и верхней стороны. Силовой транзистор используется без радиатора, так как на нем рассеивается маленькая мощность (он работает в ключевом режиме на частоте порядка 400 Гц).




    Написание и отладка программы заняла немного времени, потому что алгоритм работы очень простой, и были использованы готовые куски из других проектов — ledlight, usb-console, encoder.



    Консоль управления лампой сделана на основе проекта «USB консоль для управления радиолюбительскими приборами» (см. ссылки [2]). Правки были сделаны минимальные, и все сразу заработало, отладки не потребовалось.



    Краткое описание алгоритма — при включении питания считываются настройки из EEPROM, и лампа зажигается с той яркостью, на которой она была ранее выключена. Вращение ручки энкодера влево плавно уменьшает яркость, вращение вправо — яркость увеличивает. Энкодер также имеет кнопку, нажатие на которую включает и выключает лампу. Включение и выключение происходит с плавным изменением яркости — смотрится довольно красиво. Если при подключении внешнего питания была нажата кнопка энкодера, то все настройки EEPROM сбрасываются, и программа перекалибровывает максимальный предел тока регулирования — основываясь на сопротивлении датчика тока и максимально допустимом токе.

    Ток через светодиоды измеряется с помощью встроенного в микроконтроллер АЦП (см. ссылки [3]). ШИМ для управления мощностью генерируется благодаря встроенному в микроконтроллер узлу PWM (см. ссылки 4).

    Провода от лампы были собраны в кембрик, а контроллер был прикреплен к ножке линзы.




    В результате получилась удобная лампа, которую можно применять при точном радиомонтаже.




    Несмотря на то, что максимальный ток через светодиоды был уменьшен в три раза (с целью защиты от перегрева), лампа получилась очень яркой.

    Скучные технические подробности см. по ссылке [1].

    [Что можно улучшить в конструкции лампы]

    1. Для светодиодов можно использовать радиатор. Это позволит в 2..3 раза уменьшить количество используемых светодиодов при той же яркости лампы.
    2. Для светодиодов нужен какой-нибудь светорассеиватель, потому что каждый светодиод по отдельности светится очень ярко, что некомфортно для глаза — даже если смотреть на светодиод сбоку.
    3. Можно точнее подобрать сопротивление датчика тока, чтобы падение напряжения на нем лучше подходило к интервалу опорного напряжения — это позволит повысить точность измерения тока. Для низкоомных датчиков тока (1 Ом и менее) можно включить АЦП в режим дифференциального входа с коэффициентом умножения X10.
    4. Для сглаживания пульсаций тока через светодиоды увеличить частоту ШИМ и поставить последовательно с ними дроссель (так делается в схемах с аппаратным драйвером). Эта доработка позволит увеличить максимально допустимое напряжение питания схемы (сейчас оно 12 вольт). Еще один канал АЦП можно использовать для измерения напряжения питания светодиодов — это позволит автоматически стабилизировать ток через светодиоды при изменении напряжения питания.

    [Ссылки]

    1. AVR-USB-MEGA16: контроллер/драйвер светодиодов с регулировкой яркости свечения. Исходники, принципиальная схема, документация, фото.
    2. USB консоль для управления радиолюбительскими приборами.
    3. ATmega16 (32): аналогово-цифровой преобразователь (ADC).
    4. ATmega16 — PWM с помощью T/C0, T/C1, T/C2.
    5. Особенности схемотехники драйверов сверхярких светодиодов.
    6. Драйвера накачки белых светодиодов фирмы National Semiconductor.
    7. HV9910 — ШИМ-драйвер для сверхярких светодиодов (даташит на английском).
    8. LT3474/LT3474-1 — Step-Down 1A LED Driver (описание на английском).

    Комментарии 133

      +24
      Кузнецу нужен только молоток. Все остальные инструменты он сделает себе сам :)
        +2
        Settlers?
          +4
          Ultima
          +7
          Лампа для точного радиомонтажа была сделана без лампы для точного радиомонтажа.
            +3
            Такие «каменты», как Ваш, на Хабре обычно дико плюсуют. Или наоборот. Готовьтесь.
              –13
              а как ваш минусуют :)
                +3
                эхехех, я просто в шоке…
              0
              Для freeiji: читали статью на lurkmore.ru? Точь-в-точь — написано про Ваш комментарий.
            +1
            Я бы взял готовый драйвер с ШИМ входом и уже управлял бы только через него. А так КПД с линейным стабилизатором не важнецкий получился.

            Если автор смог сделать кольцо хорошего качества, то можно было извратиться с гибкими печатными платами на клеящем основании, которые уже приделать на нормальный радиатор.

            А еще лучше, для такого тока (120мА) взять диоды в корпусе PLCC-4, у которых весь теплосъем осуществляется за счет ножек. Их и паять на стеклотекстолит.
              0
              Я попытался найти готовый драйвер на Митинском радиорынке с регулировкой яркости, но не нашел — все продавцы только пожимали плечами. Были драйвера только с фиксированной яркостью. Поэтому решил сделать свой драйвер.

              Насчет остального Вы правы, просто у меня нет достаточного опыта и квалификации в подборе нужных светодиодов. Какие увидел, такие и купил. Выбирал самые мощные, так как люблю все делать «с запасом».
            • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                +2
                На Вашей конструкции можно запитать светодиоды на максимальном токе (0.35 А). А у меня максимальный ток всего лишь 0.1 А, и температура светодиодов поэтому нормальная — пальцы не обжигают.
                • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                  +3
                  У вас радиатор для принудительного охлаждения. Его эффективность без вентилятора почти равна эффективности такой же болванке без ребер. Советую или поставить радиатор с расстоянием между ребрами минимум 8мм, или применить вентилятор.
                  Кстати, у вас мало того что расстояние между ребрами не для естественного обдува, так еще и дно мешает конвекции.
                  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                    0
                    А кто такой дремель? Точнее я уже в гугле глянул, но как разрезать тонюсенькое кольцо не понял, расскажете?
                      +1
                      Там фрезой дремеля разрезана только медная фольга, приклеенная на стеклотекстолит. Таким способом некоторые радиолюбители делают простые печатные платы.
                        0
                        Ааа, фух, успокоили. Я уже представлял себе микролобзик: )
                      0
                      И второй вопрос — а проще яркость регулировать нельзя? Ну то есть зачем именно микроконтроллер, на такую супер задачу? Почему не просто нечто с переменной характеристикой?
                        0
                        Используется ШИМ, Широтно-Импульсная Модуляция — метод, позволяющий регулировать мощность в широких пределах с высоким КПД. Я не знаю другого способа, более простого, чем с микроконтроллером, для формирования ШИМ. Может, Вы знаете, как проще регулировать яркость лампы?
                          0
                          Ну если бы я знал, я бы прям так бы и резанул правду матку: ) Но я просто спросил, спасибо за ответ. Электротехника у меня основательно выветрилась, за невостребованностью.
                            +1
                            На одном ОУ собирается, а МК это не из пушек по воробьям, а стратегической ядерной ракетой с разделяющимися боеголовками.
                              +3
                              В смысле ШИМ собирается, не регулятор. А еще можно на NE555 (таймер), логических элементах, мультивибраторах и т.п.
                                +1
                                Я не настолько крут, чтобы так извращаться, как Вы предлагаете. Было бы очень интересно взглянуть на подобную конструкцию — «на ОУ». Может, поделитесь статьей, или хотя бы ссылочкой, а не просто пустыми словами?
                                  +2
                                  Первая ссылка в гугл на «ШИМ ОУ» kravitnik.narod.ru/switch/switch3.html а вообще в гугле много еще всего. Без биполярника можно обойтись если паразитная емкость мосфета мелкая или ОУ сильноточный.
                                    0
                                    На это я отвечу, что для такого функционала, как по Вашей ссылке, даже ОУ не нужен — достаточно тупого мультивибратора на двух транзисторах. Функционал в моем контроллере намного сложнее — в нем контролируется ток через светодиоды, и скважность ШИМ ограничена на заранее запрограммированном пользователем уровне. Попробуйте-ка придумать что-то подобное «на ОУ» или на NE555. Крыша съедет сразу.
                                      +3
                                      А зачем контролировать ток, он задан напряжением питания и резисторами? Скважность сверху ограничивается резисторами в вокруг потенциометра.
                                      Я не спорю что когда у вас есть готовая плата, то МК прицепить даже проще, просто меня угнетает какая-то избыточность решения. Я вот например ламповую технику люблю, за простоту и изящность, 1-2 активных элемента и весь усилитель.
                                        +1
                                        А я наоборот люблю избыточные решения, удобство и сервис. Люблю дополнительные возможности, даже если их не буду использовать. Примерно как владелец мощной машины. Захотел, спокойно поехал, а захотел — дал газку и полетел.

                                        Когда я проектировал контроллер, то ставил целью сделать универсальное устройство, чтобы можно было куда надо применить. Не одноразовую поделку, не мультивибратор. Нужно максимальный ток 0.1 А — получи. Захотел в 3 раза больше — да не вопрос. Захотел в 10 раз больше — вообще никаких проблем. На одной и той же схеме.

                                        И еще хотел сервис, красоту. Чтобы яркость запоминалась. Чтобы лампа зажигалась и гасла плавно.

                                        И еще хотел, чтобы можно было подключить источник не точно на 12 вольт, а в некоторых пределах — 12..15 вольт, чтобы его было проще выбрать.

                                        В результате родилось то, что родилось. Извините, что чем-то не оправдал Ваших ожиданий. А ламповую технику я тоже люблю. И вообще всю старую технику.
                                          +3
                                          мое решение


                                          а у вас _максимальный_ ток не контролируется, контролируется средне квадратичный
                                            –1
                                            Ну что же — просто и практично. Но это не для меня.
                                  0
                                  при цене контроллера в р-не 1 usd это действительно самый простой способ, как мне кажется
                                • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                    +1
                                    Есть такая мелкосхема — LT3474, это то, что доктор прописал. Там еще диодик, дроссель, токосъемный резистор (остерегайтесь намоточных, у них индуктивность!), переменный резистор, ну можно еще кондер добавить на переменник для софт старта. Плата простенькая получается, себестоимость рублей 200 за все.

                                    Зато спецмикруха, управление током, встроенный ключ, до 1 ампера, само понимает сколько диодов в цепочке ну и все такое.
                                      0
                                      Отличная микросхема, спасибо. Добавил в ссылки.
                                      0
                                      easyelectronics.ru/shim-regulyator-na-tajmere-ne555.html

                                      так например. Ну или на одном ОУ или одной микрхуе 74HC00 да 100500 вариантов сделать ШИМ дешевле 10рублей за схему (не считая работы и платы)
                                        0
                                        Хорошая конструкция для тех, кто не хочет заморачиваться с программированием. Но опять-таки, это не то, что мне было нужно. Ваша схема должна быть рассчитана по определенную нагрузку и определенное напряжение питания. Нет настройки предела регулирования максимального тока, для этого надо менять номиналы схемы или саму схему. Мой контроллер, конечно, дороже (из-за стоимости макетной платы AVR-USB-MEGA16), но все равно работы для изготовления контроллера меньше, а возможностей на порядок больше — можно задать любой нужный ток, в широких пределах менять напряжение питания, нагрузку.
                                          +1
                                          Ну у вас там резисторы на светиках. А значит на ограничение тока уже можно забить. Оно и так есть, главное резисторы нужного номинала поставить.

                                          Моя схема работает от практически любого напряжения питания (от 5 до 18 свободно). Нагрузку полевик вытащит очень большую, особенно если радиатор поставить.

                                          Я понимаю вы бы полноценный источник тока собрали, а гонять контроллер ради банального шима как то меня, например, жаба задавит. Я ему найду более достойное применение.
                                            –1
                                            >> Ну у вас там резисторы на светиках. А значит на ограничение тока уже можно забить. Моя схема работает от практически любого напряжения питания (от 5 до 18 свободно).
                                            А вот и нет. Забить на ограничение тока нельзя, поскольку резисторы выбраны минимального номинала — только для ограничения импульсного тока, и выравнивания тока через группы светодиодов. Так как светодиоды работают как стабилитрон, для их питания нужен источник тока. В моей конструкции стабильный максимальный ток через светодиоды достигается двумя методами: A. Стабильным напряжением питания. B. Запрограммированным ограничением максимальной скважности. Схема также позволяет запрограммировать ограничение тока, благодаря наличию обратной связи с помощью АЦП. В вашей же схеме если поменять напряжение питания, то нужно что-то делать с нагрузкой, иначе на максимальной скважности будет либо слишком маленькая яркость, либо перегреются и выйдут из строя светодиоды. Резисторы в Вашей схеме поставить слишком большого номинала будет неэффективно, так как на них будет рассеиваться большая мощность. В моей же схеме ничего менять не надо при изменении нагрузки или напряжения питания — достаточно просто перепрограммировать контроллер через USB консоль.

                                            >>Нагрузку полевик вытащит очень большую, особенно если радиатор поставить.
                                            То же самое относится и к моей схеме.

                                            >>Я понимаю вы бы полноценный источник тока собрали...
                                            Я уже говорил, что моя схема будет работать как угодно — в том числе и как ПОЛНОЦЕННЫЙ ИСТОЧНИК ТОКА. Все зависит от алгоритма встроенного программного обеспечения — достаточно добавить обратную связь регулирования ШИМ по данным, считанным с АЦП — и источник тока готов.

                                            >>… гонять контроллер ради банального шима как то меня, например, жаба задавит. Я ему найду более достойное применение.
                                            Это Ваше решение, которое я уважаю, но не поддерживаю. У меня другое мнение — считаю, что микроконтроллеры типа ATmega16/ATmega32 вполне себе могут быть применены в любом месте, в котором пользователь сможет и/или захочет их применить. Моя лампа — не серийное устройство, предназначенное для массового выпуска. Если нужно было бы разработать контроллер с максимально возможным соотношением возможности/цена, то я либо выбрал бы один из специализированных контроллеров для светодиодов (см. ссылки [5, 6, 7, 8]), либо написал соответствующее firmware для подходящего микроконтроллера — в зависимости от техзадания.
                                              0
                                              «только для ограничения импульсного тока»
                                              откуда там импульсный ток? ВАХ диода, насколько помню, тоже вполне себе такая плавная.

                                              «Я уже говорил, что моя схема будет работать как угодно — в том числе и как ПОЛНОЦЕННЫЙ ИСТОЧНИК ТОКА. »

                                              Это без дросселя то? Ну-ну :) Осциллограф подключи к токовому шунту и посмотри как там ток скачет на шиме от максимума до минимума. Вылезая за все разумные пределы.

                                              Разве что полевик в линейный режим загнать, но тогда на него кулер придется вешать. Ну и схему менять.
                                                0
                                                >>откуда там импульсный ток?
                                                Импульсный ток оттуда, откуда берется ШИМ. Есть ШИМ — есть импульсный ток. Нет ШИМа — нет импульсного тока, все очень просто.

                                                >>ВАХ диода, насколько помню, тоже вполне себе такая плавная.
                                                Ничего она не плавная. ВАХ светодиода никогда не была настолько плавной, чтобы не были нужны ограничители тока. Простой пример — при токе 0.1 А на моем светодиоде падает 2.8 вольта, а при максимальном среднем токе 0.35 А — 3 вольта. Ток увеличился больше чем в 3 раза, а напряжение возросло в 1.07 раза. По Вашему, это «вполне себе линейная» вольт-амперная характеристика?

                                                >>Это без дросселя то? Ну-ну :) Осциллограф подключи к токовому шунту и посмотри как там ток скачет на шиме от максимума до минимума. Вылезая за все разумные пределы.
                                                Ни за какие пределы ток не скачет. Импульсный ток ограничен резистором 1 Ом, как и было задумано, до максимальных 0.5 А по даташиту. Максимум импульсного тока определяется напряжением питания и сопротивлением токоограничительного резистора. Дроссель не был применен только для упрощения схемы. С помощью ШИМ ограничивается именно СРЕДНИЙ ток, а не импульсный. Когда я говорил про полноценный источник тока, я имел в виду именно средний ток — от среднего тока зависит мощность, рассеиваемая на светодиодах.

                                                >>Разве что полевик в линейный режим загнать, но тогда на него кулер придется вешать. Ну и схему менять.
                                                Такая идиотская мысль даже не приходила мне в голову.
                                                  0
                                                  Под импульсным я имел ввиду пиковые превышение в результате переходных процессов. Их там нет.

                                                  Зачем там ограничения тока при пуске??? При малом напряжении светик даже не откроется, а дальше ток зависит от напряжения прямопропорционально. Пусть и не очень линейно, но зависимость «больше напряжение-больше ток» присутствует. Также нет никакой зависимости от тока и нагрева (как в галогенках). Т.е. нет никакого переходного процесса ради которого бы следовало ограничивать ток.

                                                  Достаточно подавать сразу подать напряжение, но это у вас сделано стабилизатором (о нем, кстати попозже еще вспомним) и ограничительным резистором. Т.е. даже включив на максимум, просто открыв транзистор, никто от перегрева не умрет т.к. «Импульсный ток ограничен резистором 1 Ом, как и было задумано, до максимальных 0.5 А»

                                                  Далее, на ШИМе без дросселя, на каждом высоком уровне, ток через светик идет те самые 0.5А ни о каком токовом регулировании речи не идет.

                                                  Если принять тот факт, что деградация идет от повышенного тока (будет локальный внутрикристалльный перегрев) на каждом импульсе, то светик это не спасает.

                                                  Хотя и средняя мощность действительно ограничивается ШИМом и деградация будет идти в порядки медленней если бы еще был и перегрев.

                                                  Теперь о замере тока шунтом. Хы, как вы собрались это делать? Ток АЦП будет замерять мгновенными значениями. Без дросселя там будет либо 0 (низкий уровень шима) либо ваши 0.5А обеспечиваемые резистором (высокий уровень шима). И что вам это даст? Скважность вы и так знаете (ибо генерит ее контроллер), а значит обратная связь вообще не имеет смысла.

                                                  Теперь о разном питании. Вы говорите, что у вас можно воткнуть любое питание и только прошивку подправить. Окей, подадим туда не 5, например, 8 вольт.
                                                  А что это за вонь? А это линейный стабилизатор 7805 (от которого, судя по схеме, питаются все ваши светики) решил, что в таких жутких условиях служить он не хочет, отпаялся от платы и ушел в самоволку за киллограмовым радиатором.

                                                  Ладно, переключим светики за радиатор. Тогда импульсный ток на верхушке ШИМ будет уже не 0.5А, а гораздо больше. Сами пересчитайте на 8вольт. Деградация радостно обрадуется и пойдет дальше в два раза быстрей. Так что без дросселя, который вы так недальновидно выбросили, схема стабилизации тока не работает в принципе. Не зря во всех импульсных LED драйверах он присутствует в обязательном порядке. Если бы его можно было сократить обычной обратной связью по току, то это бы сделали (ибо дроссель это самое громоздкое, геморное и дорогое! Он всем как заноза в заднице, не только вам). Но увы, без него никак.

                                                  Итог, вы имеете ШИМ генератор и схему зависящую от питающего напряжения. Собственно то же самое имею и я. Но я для генерации шима возьму лучше что попроще.
                                                    0
                                                    Так, не заметил. Светики питаются от 12вольт, а не после линейника.

                                                    Один фиг. Подай туда 15 вольт и мгновенный ток уже будет превышен.
                                                      0
                                                      Первую половину комента начиная с «Под импульсным ...» до "… и перегрев.", имхо, несете какой-то бред, понимается с трудом. С каких-то пор соблюдение норм по даташиту приводило к деградации? Понятно дело, что когда мы живем, то медленно деградируем, ну и что же — стреляться что ли?.. Ток через светодиод, еще раз повторю, даже импульсный, ограничен 0.5 А. Температура не выше 85 гадусов по Цельсию. Если что-то там деградирует, то я ни при чем.

                                                      Теперь о замере тока шунтом. Хы, как вы собрались это делать? Ток АЦП будет замерять…

                                                      Посмотрите внимательно схему. На входе АЦП стоит интегратор — RC цепочка. Она сглаживает пульсации тока. Плюс дополнительно стоит интегрирование значений, считанных с АЦП, в программном обеспечении. Так что с измерением тока все в порядке, откатываю очередной Ваш баллон.

                                                      Теперь о разном питании. Вы говорите, что у вас можно воткнуть любое питание и только прошивку подправить. Окей, подадим туда не 5, например, 8 вольт...

                                                      Ай-яй-яй… зачем передергивать-то? Разве я говорил, что диапазон питающих напряжений какой-то другой, отличающийся от 12..15 вольт? Почитайте внимательно статью. Вспоминается бородатый анекдот про японскую бензопилу и российских лесорубов. Сдуру конечно, можно все поломать…

                                                      Итог, вы имеете ШИМ генератор и схему зависящую от питающего напряжения. Собственно то же самое имею и я. Но я для генерации шима возьму лучше что попроще.

                                                      Не спорю, работа моего контроллера зависит от питающего напряжения. Он рассчитан на стабильное входное напряжение в диапазоне от 12 до 15 вольт. Ключевое слово — СТАБИЛЬНОЕ. Дело в том, что мой контроллер легко перепрограммировать (простым запуском перекалибровки) на любое стабилизированное напряжение в диапазоне 12..15 вольт, с сохранением всех параметров лампы.

                                                      Если слегка доработать схему (мне было просто лениво) и задействовать второй канал АЦП для измерения напряжения питания, то можно сделать калибровку АВТОМАТИЧЕСКИ — все будет делать программное обеспечение.
                                                        0
                                                        " С каких-то пор соблюдение норм по даташиту приводило к деградации?"

                                                        По даташиту вопросов нет. Но тут схема построена таким образом, что малейшее превышение входного напряжение мгновенно выбивает из заданого диапазона и никак это не контроллируется и не ограничивается.

                                                        «Ток через светодиод, еще раз повторю, даже импульсный, ограничен 0.5 А»

                                                        Ну давайте посчитаем. Четыре диода, на каждом, как вы сказали, в номинале 3 вольта падения.

                                                        Итого суммарно 12 вольт падения. Резистор в ограничение у вас 1Ом. Питание пусть будет по вашему же максимуму 15вольт. Ток через цепочку (15-12)/1 = 3А в импульсе. Это при допустимом в 0.5А В 6 раз выше предельно допустимого импульсного!

                                                        «Посмотрите внимательно схему. На входе АЦП стоит интегратор — RC цепочка. Она сглаживает пульсации тока.»

                                                        Вы замеряете средний ток, а не фактический ток через диод. Т.е. кристалл может убиваться 3 амперными импульсами (причем на частоте всего 400Гц), а на АЦП все будет шоколадно.

                                                          0
                                                          Ток через цепочку (15-12)/1 = 3А в импульсе. Это при допустимом в 0.5А В 6 раз выше предельно допустимого импульсного!

                                                          Тут Вы безусловно правы, импульсный ток в моей схеме может превышать предельный по даташиту у сетодиода. При расчете я не обратил внимания на это. Исправлю статью — надо указать 12 вольт стабилизированного напряжения питания. Хотя я не уверен в том, светодиоду повредит превышение импульсного тока при сохранении температурного режима — все равно превышать параметр в даташите неправильно.

                                                          Дроссель не хотелось бы добавлять, так как это потребует использовать транзистор с повышенным рабочим напряжением для стока и улучшенными импульсными характеристиками (потребуется увеличить частоту ШИМ), и применять цепочки, гасящие выбросы напряжения, но при желании это тоже можно сделать.

                                                          Вы замеряете средний ток, а не фактический ток через диод

                                                          Да, я действительно измеряю средний ток. Так и планировалось изначально.
                                                            0
                                                            " надо указать 12 вольт стабилизированного напряжения питания."

                                                            В таком раскладе можно уже и не заморачиваться с обратными связями и микроконтроллерами вообще. Рассчитать ограничительный резистор, да поставить ШИМовалку на NE555

                                                            ;))))
                                                              0
                                                              Ну уж нет, лучше дроссель поставлю.
                                                                0
                                                                Точно! Ведь МК это круто! :)
                                                                  0
                                                                  Тут полностью согласен. На порядок круче 555-го таймера и «ОУ». Что хочешь, то и лепишь из микроконтроллера.
                                                                    0
                                                                    Ну ещеб.

                                                                    Был бы он еще столь же дешев, надежен и неубиваем как 555 или LM335 какая нибудь.
                                                                      0
                                                                      Ну что же, Газик наверное, тоже более «неубиваем», чем какой нибудь Mitsubishi PAJERO или Nissan Pathfinder. Не всех же заставлять на Газиках ездить. Надо Вам — делайте контроллеры на 555 или LM335, и на рассыпухе.
                                                                        0
                                                                        Особенно эпично смотрится ламбарджини с багажником рассады на крыше :)
                                                                          0
                                                                          И торчащими тяпками из багажника. =))))
                                        0
                                        PWM легко реализуется на микросхеме 555
                                        0
                                        и чем вас не устроили бестеневые лупы для монтажа… www.chipdip.ru/catalog/show/shadowless-magnifiers.aspx
                                          +2
                                          Всем бы устроили… Только не хотелось мою уже купленную лупу выбрасывать. И еще хотелось сделать что-то свое. И не надо рекламы чипадипа. Я бы ни за что ничего там не купил (разве какую-нибудь мелочь) — цены у них дикие, накрутки до 100..200%. Лучше в салонах «Профи» купить.
                                            0
                                            Тоже перестал у ЧипДип покупать, когда увидел, что всё стоит реально на много дешевле, чем у них.
                                            А по делу — лампа получилась супер, добавлю в избранное, быть может пригодится статья.
                                              0
                                              … аналогично, у меня то же самое. Покупал лет 5 назад у чипадипа, пока не увидел, что они слегка зажрались.
                                                +1
                                                Если бы слегка… ATAVRDragon у Atmel стоит 50$, а в ЧД — 150$. Это уже слишком, я считаю — особенно, если учесть, что «дракон» позиционируется как дешёвое решение для отладки.
                                          –1
                                          Не могу представить себе практическую пользу USB-интерфейса у лампы.
                                            +1
                                            Зря я Вам про USB рассказал, Вы бы тогда ничего не подозревали, и спали спокойно. Как ничего не подозревают 80% пользователей мобильников, что в каждом аппарате есть сервисное настроечное меню. Так что кому что. Кому-то это меню надо, кому то нет.
                                            0
                                            А как рассчитывается скважность ШИМ на основе тока через светодиоды? Что-то из области теории управления?
                                              +1
                                              В моем устройстве АЦП и датчик тока используются только при калибровке лампы. При калибровке включается максимальная скважность (на короткое время), измеряется ток, и уже по нему рассчитывается максимально допустимая скважность управления — чтобы ток лампы не превысил заданного максимального (этот максимальный ток настраивается в сервисном меню). Максимально допустимая скважность хранится в EEPROM, она ограничивает допустимую мощность.
                                                0
                                                Как-то вы странно управление устроили.

                                                Вообще производители таких диодов обычно рекомендуют подать на них номинальный ток (для 1 Вт — 350 мА обычно) и потом при помощи ШИМ снизить яркость. То есть, работа на неноминальном токе сильно непривествуется. Понятно почему вы снизили ток, но вообще диоды это не любят — у них есть рабочий участок характеритики и они предпочитают его :)
                                                  0
                                                  Ну и ну… Чего там еще светодиоды не любят? И что не предпочитают? Где это Вы вычитали в даташите, что они чего-то там не любят и чего-то предпочитают? Я сколько ни смотрел — не увидел. А вот нельзя перегревать — это верно. Относится не только к светодиодам, но и вообще к любым полупроводникам. Я для того и снизил ток, чтобы без радиатора светодиоды не перегреть.
                                              0
                                              Почему-то кажется, что это «из пушки по воробьям получается» с такой макетной платой…
                                                +1
                                                Вообще-то эта макетка была СПЕЦИАЛЬНО разработана именно для таких устройств. А насчет «из пушки по воробьям»… подозреваю, что многим так покажется, кто не привык использовать микроконтроллеры в разработках.
                                                  0
                                                  Макетка это макетка. Она для макетирования. С таким подходом можно и 32х битные меги в шимах юзать…

                                                  А сколько она стоит в розницу? Может экономически это и окажется обоснованным.
                                                    +1
                                                    Макетка AVR-USB-MEGA16 стоит 500 рублей. А сам микроконтроллер ATmega32 стоит в розницу около 100 рублей. Имхо — для ШИМа и управления самое оно.
                                                      +1
                                                      А вот тини13-я стоит 50р и имхо для шима не хуже подойдет, но требует отрисовки платы и пары элементов для питания — получается около 100р.
                                                        0
                                                        Вообще-то сначала хотел сделать регулятор ШИМ на другой макетке — AVR-USB-TINY45. Но поскольку я существо жутко ленивое, и совсем не задавался целью организовать массовое производство линз с бестеневой подсветкой, то пошел по пути наименьшего сопротивления — взял ATmega32 и макетку AVR-USB-MEGA16.
                                                          –1
                                                          Тогда бы уж arduino прикупили =) чего мелочиться то?
                                                            +1
                                                            Я никогда не мелочусь, если есть какой-то смысл. Для моей задачи AVR-USB-MEGA16 подходит лучше всего. А Arduino покупайте сами.
                                                      0
                                                      И вообще-то макетка AVR-USB-MEGA16 совсем не только для макетирования. Она ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГОТОВЫХ РАДИОЛЮБИТЕЛЬСКИХ УСТРОЙСТВ. Почитайте, что автор про неё пишет.
                                                        0
                                                        дык, автор может все что угодно писать, но макетная плата не будет красивее разведенной, пусть даже на той же элементной базе. Хотя бы за счет отсутствия кучи проводов.
                                                  0
                                                  Спасибо! Я сперва думал, что будет сложнее
                                                    +2
                                                    Несмотря на то, что автор явно не стеснялся ядерной пушкой воробьёв мочить, лампа зачотная!

                                                    Очевидные недостатки: нерассеянное излучение светодиодов, непродуманный теплоотвод, изза этого пришлось ставить больше диодов на меньшей мощности, нетривиальное электрическое решение, недостаточное использование дешёвых и доступных китайских компонентов, обязательное наличие источника тока 12-18в, а значит, лишний прибор. В светодиодах я немного понимаю, а вот искать макетки, радиодетали, и пр, это уже явно перебор.

                                                    Понимаю, что целевая аудитория, на которую расчитывает автор, это такие же радиолюбители, как и он, у которых есть программаторы, транзисторы, макетки и пр, но подобная лупа пригодилась бы и при других мелких работах, не связанных непосредственно с электронникой, а тогда стоит подумать над улучшением и упрощением конструкции.
                                                      0
                                                      Просто разобрали по косточкам =). Во всем согласен.
                                                      0
                                                      А какой у вас current ripple получился?
                                                        0
                                                        Пульсации тока, то бишь? На светодиодах — бешеный «current ripple». Пульсации тока до 0.35..0.5 Ампер. Это же ШИМ. Я что-то не понимаю сути вопроса.
                                                          –1
                                                          Суть вопроса в самом вопросе, а не в существовании на него ответа. Ну примерно как сдавать экзамен в институте или школе.
                                                        +1
                                                        А мне понравилось. Хотелось бы высказать своё фи, товарищам которые минусуют автора за аргументированные ответы на вопросы к его топику.
                                                          +2
                                                          я думаю дело в том, что большинство электро-девелоперов мыслят сразу «сериями» и по сему считают не богоугодным собирать девайсы на макетной плате, тем более что ее возможности(и стоимость) многократно превосходят необходимость.
                                                            +1
                                                            Это не касается всяких ардуинщиков =/
                                                              0
                                                              Ого, наезд =)… Что Вы против «всяких ардунщиков» имеете?
                                                                +1
                                                                Да то, что пол интернета завалено статьями типа «мигание лампочки на моем arduino» =)
                                                                Я конечно сильно против ничего не имею, но за что мне всегда нравилась avr архитектура, написав сишный код, его можно спокойно портировать, что на супер мегу, что на 8 ногую тини (конечно не всегда).
                                                                А Arduin'щики пишут обычно на каких-нибудь Processing'ах которые уже не поиспользуешь в других проектах.
                                                                Поэтому в свое время и приобрел ваши платки =)

                                                                P.S. Ваш проект тоже очень легко можно портировать на tiny45, например (если исключить отладку на usb). В ней еще и ШИМ будет побыстрее, до 250 кГц. Два транзистора можно выкинуть, и поставить 1 IRLML9303 которым можно управлять прямо от контроллера, даже на высоких частотах, тк входная емкость мизерная. А вместо энкодера повесить на ацп обычный переменник. Но это, правда, если уже все оптимизировать и тд, а если есть лишняя макетка и парится не охота то можно и так.
                                                                  0
                                                                  Абсолютно с Вами согласен — сам не люблю «ардуинщиков» за это… Нафига всякие программные прибамбасы, которые больше никуда не впихнуть? И железо тоже достаточно дорогое.
                                                          0
                                                          Стекло — нафиг!!! Кольцевая вспышка — о йа йа!!!
                                                            0
                                                            Лампа-вспышка, кстати, на светодиодах легко делается. О перегреве беспокоиться не надо. Эффективность — высокая, схема — простейшая. Нужно только подобрать амплитуду импульса тока и его длительность.
                                                            0
                                                            Может стоит попробовать ввести регулировку количества активных светодиодов? Например ввести дополнительный переменный резистор (или другой регулятор) и при уменьшении сопротивления выключать по 2 светодиода, друг напротив друга. Так получится ступенчатая регулировка с сохранением симметрии.
                                                            Интересная статейка, идея тоже хорошая.
                                                              +1
                                                              Я думал об этом. Но дело в том, что стабилизация или регулировка тока без применения гасящих резисторов все равно требует наличия ШИМ. Светодиоды требуют ограничения проходящего через них тока. Поэтому от идеи менять яркость переключением количества светодиодов (как это делается в некоторых фонариках) отказался.

                                                              Еще думал о возможности собрать ШИМ стабилизатор/регулятор тока на популярной микросхеме TL494. Но было лень заниматься разработкой и макетированием схемы на ней.

                                                              Еще была мысль поставить специализированную микросхему — HV9910, она специально предназначена для светодиодных драйверов (тоже на ШИМ). Остановило только то, что нужно было эту микрушку искать.

                                                              То есть перед тем, как собрать контроллер на AVR-USB-MEGA16, были проделаны некоторые изыскания по драйверам и поиск вариантов реализации. Проще всего было сделать на микроконтроллере. Он как пластилин — если ошибся, то смял и без труда вылепил заново. За это и люблю микроконтроллеры. Кстати, рынок таких девайсов — регуляторов/драйверов тока для светодиодов — огромен, и растет бешеными темпами. Китайцы пока не успели его окучить, регуляторов с функционалом, подобным моему, практически нет, а те, что есть, очень дороги и их очень мало. Поэтому если подсуетиться и разработать готовый дешевый контроллер (узкоспециализированный или, что еще лучше, серию таких контроллеров), то можно неплохо заработать.

                                                              Я бы сделал такую разработку, но у меня нет доступа к рынку сбыта. Поэтому нет особого резона с заморачиваться с разработкой (дизайн, разработка схемы и софта, удешевление). Сделать — сделаю, но все равно ничего не этом не заработаю. А так хоть статья на Хабре и какое-никакое удовольствие от проделанной работы =).
                                                                0
                                                                Самое главное, что нравится этим заниматься, со временем это обязательно будет приносить доход. Доступ к рынку сбыта решается интернет-магазином, есть куча зарубежных сайтов, которые предлагают хэнд-мэйд эксклюзив.
                                                                  0
                                                                  Не в нашей стране
                                                                    0
                                                                    Расскажи это мне :)
                                                                      –1
                                                                      Мы все знаем, что Вы человек авторитетный. Но хвастаться все равно как-то некрасиво… Или я слишком старомоден?
                                                                        0
                                                                        Это не хваставство, а наши внутренние с Длиным терки. Он жопоголик и не верит в нашу страну :) Я же при каждом удобном случае страюсь его по этому поводу поддеть :)
                                                                          +1
                                                                          Ок, понял. Пессимизма по поводу нашей страны я тож не особо разделяю. Если кому-то хреново здесь, то хреново запросто будет где угодно. Хотя многое у нас надо бы поменять. Начиная с гаишников и экономической политики.
                                                                        0
                                                                        Ди, что-то не вижу мерседосов заработанных с помощью паяльник ;)
                                                                          0
                                                                          Так не в мерседесах жеж щастье-то. А в процессе зарабатывания кармы на Хабре.
                                                                            0
                                                                            Мы немного о другом говорим. Карма на хабре такими постамы зарабатывается шустро ;).

                                                                            Мы с ди говорим о том, что мелкосерийным производством в домашних условиях можно заработать на хлеб, но не миллионы.
                                                                              0
                                                                              Можно и миллионы. Вопрос лишь в грамотном маркетинге.
                                                                            0
                                                                            Ну ты подожди пару лет. Открою свой завод…

                                                                            На жизнь я зарабатываю именно им, между прочим. И именно так как советовали выше.
                                                                  +1
                                                                  а как вы такой ровный круг из текстолита вырезали?
                                                                    0
                                                                    есть такая приспособа — балеринка, думаю ей
                                                                      0
                                                                      А вот и не угадали. На станке с ЧПУ.
                                                                        +2
                                                                        серьезный подход)
                                                                          0
                                                                          Думал и радиатор в виде кольца для светодиодов на станке выпилить, но подходящей алюминиевой или медной болванки не нашлось.
                                                                            0
                                                                            а что за станок? не Роланд случаем?
                                                                              0
                                                                              Китайский какой-то. Не помню название. Голубая мечта — иметь такой в гараже.
                                                                                0
                                                                                я бы тоже не отказался от подобного станочка
                                                                                0
                                                                              0
                                                                              Ох, не ошибся я на счёт пушки. Я в детстве стеклотекстолит бы так циркулем порезал… ;)
                                                                          0
                                                                          Блин, респект хотя бы за качество изготовления.
                                                                          Я не буду обсуждать целесообразность использования меги для управления лампочкой, рациональные зерна там есть, тот же EEPROM. А вот то, как аккуратно это все выполнено — просто выше всех похвал.
                                                                          Можно список инструментов, которыми это все выполнялось? Станок — понятно, такого мне не раздобыть :)
                                                                          Дремель — тоже само за себя говорит, сейчас коплю на него. А все остальное? Я так понимаю, что для такой запайки нужна как минимум хорошая паяльная станция и еще несколько хитрых девайсов? :)
                                                                            0
                                                                            Паяльной станции у меня нет, но есть хороший паяльник PX-601, со сменными жалами, регулировкой температуры, занулением. Использовать можно любой паяльник, лишь бы он с защитой от статики был (некоторые светодиоды очень не любят статики). Для написания и отладки программ обычно использую AVRStudio, V-USB и JTAGICE mkII. В качестве прошивальщика применяю бутлоадер, зашитый в макетку AVR-USB-MEGA16. Остальной инструмент самый обычный.
                                                                            +1
                                                                            А можно было купить в Сириусе за 600р уже готовую бестеневку со здоровенной лампой (люминисценка 11вт) и на струбцине. Жене купил, не нарадуется. Надо себе тоже взять.
                                                                              0
                                                                              Замечание — не термоклей, а теплопроводный клей для радиаторов. Термоклей — это другая штука, его заряжают в термопистолет.

                                                                              Второе — использование EEPROM для таких целей нерационально. Во время отладки моего логгера клавиатуры я буквально за неделю исчерпал его ресурс. При частом использовании лупы это произойдёт тоже очень быстро.

                                                                              Ну и просто хотел поинтересоваться, что за терминальная программа? :)
                                                                                0
                                                                                Забыл про терминальную программу ответить. Подойдет любой терминальный клиент, который умеет работать с COM-портом — SecureCRT, TerraTerm, Term95, HyperTerminal, putty… и т. д. и т. д. Можно даже через командную строку команды посылать (командой copy).
                                                                                  0
                                                                                  Виндузятники :). Я использую minicom в линухе, и terminal в винде



                                                                                  великолепнейшая программа, которая даже позволяет писать скрипты на паскале, для работы с железом.

                                                                                  Мне просто интересно, что у вас за программа, никогда с такой не сталкивался.
                                                                                    0
                                                                                    На моем скриншоте в статье SecureCRT.
                                                                                0
                                                                                Замечание — не термоклей, а теплопроводный клей для радиаторов.
                                                                                Благодарю за замечание, исправлю.

                                                                                100000 циклов EEPROM я исчерпаю за… дайте-ка рассчитать… за 273 года (если предположить, что я выключаю лампу хотя бы один раз в день). Оо… Благодарю Вас за столь благоприятный прогноз моей продолжительности жизни. Если бы я использовал не EEPROM, а flash, то исчерпал ресурс бы ресурс за 27.3 лет.
                                                                                  0
                                                                                  У EEPROM на AVR есть еще какие то проблемы со стабильностью. На некоторых камнях ее содержимое может внезапно непредсказуемо поменяться. Отчего это происходит никто понять не может.
                                                                                    0
                                                                                    "… какие-то проблемы со стабильностью..." Не, термин «какие-то» не прокатит. Где, какие?

                                                                                    Никаких проблем на самом деле нет. Есть только кривые руки, глючные библиотеки и забивание на даташиты. Но кривые руки при желании можно распрямить. Старая библиотека WinAVR имела некий глюк, связанный с багом некоторых кристаллов (баг описан в errata Atmel у тех чипов, которые этот баг имеют). В новых версиях библиотеки WinAVR баг пофиксен. Подробнее можно почитать тут.
                                                                                      0
                                                                                      Да нет, там что то с питанием.

                                                                                      На мега128 столкнулись с проблемой, что с идеальным питанием, со всякими BOD и прочими заморочками слетают первые 30 байт ЕЕПРОМА. Серийный девайс, на сотню штук одна микруха попадается у которой еепром по неизвестной причине летит.

                                                                                      Перепаивается мега и девайс в этих же условиях в том же девайсе работает без сбоев годами. Причем проблема не только у нас возникла и не только в этом камне.
                                                                                    0
                                                                                    Тут ди уже сказал, я писал на чистом ассемблере и всякие гемморои с кривыми компиляторами не имел. Но ресурс заявленный в даташит не является реальным. Практика показала, что он исчерпывается примерно за 1000 (тысячу) циклов. Дальше считаем, если раз в день включать — исчерпается за три года.
                                                                                      0
                                                                                      А я-то наивный, поверил даташиту Atmel… Ну ладно, посмотрим, сколько моя лампа проработает.
                                                                                        0
                                                                                        Можешь сам погуглить «AVR слетает EEPROM»

                                                                                        Ссылки ведут на Казус, телесиськи, Песочница, Электроникс. Там сидят отнюдь не дилетанты и штампуют они девайсы серийно.
                                                                                    0
                                                                                    Интересно.
                                                                                    А на основе этой платы можно собрать драйвер для питания светодиодов(Cree XP-E/G) токами до 1.5А?
                                                                                      0
                                                                                      Можно, конечно. Нужно только правильно спроектировать силовую часть схемы.
                                                                                        0
                                                                                        Лучше применить специализированный драйвер. Схема там простейшая, только дроссель намотать.
                                                                                        0
                                                                                        Кстати, внимательно посмотрел схему… ШИМом диоды регулировать, ИМХО не красиво. Хотя бы преобразователь по питанию с обратной связью. А вообще для таких целей лучше использовать драйвер диодов.
                                                                                          0
                                                                                          Не спорю, спецдрайвер лучше. Но драйвера не было. И с микроконтроллером мелкие приятные фичи проще реализовать.
                                                                                            0
                                                                                            Без спецдрайвера можно поставить дроссель, и шунтирующий измерительный резистор. Такая схема, как у вас весьма нестабильна и чувствительная к качествую питающего напряжения.
                                                                                              0
                                                                                              Не надо ля-ля. Все проверено на практике и суперски работает.

                                                                                        Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                                                        Самое читаемое