Ściemniacz LED 230V - lampek choinkowych

Tutaj mozesz poruszać tematy ogólne powiązane z elektroniką, np. dyskusje na temat podzespołów, układów, zasad ich działania. Czyli można pisać o wszystkim czego nie da się przyporządkować do innych działów.
Awatar użytkownika
damwoj600
-
Posty: 19
Rejestracja: 06 wrz 2014, 13:37
Lokalizacja: Wrocław

Ściemniacz LED 230V - lampek choinkowych

Post autor: damwoj600 » 06 wrz 2014, 13:49

Chciałbym przerobić nieco lampki choinkowe poprzez dorobienie ściemniacza. Z góry mówię, że nie chcę "gotowca", ponieważ chciałbym się czegoś nauczyć. Przerobiłem już wszystkie części "Wypraw na oślą łączkę" i sporo się dowiedziałem, ale schematu ściemniacza który znalazłem, nie rozumiem do końca.

Na początek opis tego co jest. Lampki są LED-owe, połączone szeregowo i włączane oczywiście do sieci 230V. Ich schemat jest prosty - mostek prostowniczy na 4 diodach IN4007, kondensator 220nF/400V i rezystor 1M (te dwa ostatnie to jakiś filtr, prawda?). Moc deklarowana na pudełku to 4,8W. Lampek jest 20. Ich schemat przedstawia się następująco:

Obrazek

Chciałbym zmontować układ z takiego schematu:

Obrazek

Myślicie, że się nada? Rozumiem, że nie można wstawić zwykłego potencjometru, ponieważ za duży prąd by przez niego płynął, stąd dwa tranzystory, które wzmacniają duże mniejszy prąd płynący przez zwykły potencjometr. Im większy opór nastawimy na potencjometrze R4 tym większy prąd popłynie przez bazę tranzystora Q1 (a mniejszy przez emiter?) i jego kolektor. Q2 wzmacnia jeszcze bardziej ten efekt. A im większy prąd płynie przez tranzystory tym mniejszy przez diody LED, więc słabiej świecą. Tylko po co tyrystor? Stabilizuje pracę układu gdy LED świecą bardzo słabo? Tylko po co? Kondensator C1 pełni rolę jakiegoś filtru? No i najważniejsze, jak policzyć wartości wszystkich elementów?

Awatar użytkownika
joon
Użytkownik
Posty: 2078
Rejestracja: 30 cze 2007, 22:56
Lokalizacja: Kraków, Przemyśl, Warszawa
Kontakt:

Post autor: joon » 06 wrz 2014, 15:19

Odnośnie pierwszego rysunku:
przedstawiony schemat pokazuje nam najprostszy możliwy zasilacz nazywa sie on zasilaczem beztransformatorowym, wiecej o tym układzie przeczytasz tu: https://elportal.pl/pdf/k04/57_13.pdf

Drugi rysunek niestety przedstawia hmmm, właściwie nie wiem co przedstawia bo po załączeniu tyrystora zobaczysz błysk i obłok dymu ;)

Typowy ściemniacz działa na zasadzie regulacji fazowej - czyli w zależności od konta załączenia triaka(lub tyrystora) do odbiornika dochodzi nam większa lub mniejsza część sinusoidy- zmienia sie w ten sposób wartość skuteczna napięcia (prądu). Fizycznie taki układ składa się z elementu przełączającego zwykle jest to triak, elementu wyzwalającego jest to diak oraz obwodu regulacyjnego jest to potencjometr oraz kondensator za pomocą których możemy regulować kat załączenia elementu przełączającego.

Tutaj https://elportal.pl/pdf/k07/15_14d.pdf masz przedstawiony taki prosty ściemniacz. Zapoznaj się z artykułem i w razie czego pytaj ;)

Awatar użytkownika
damwoj600
-
Posty: 19
Rejestracja: 06 wrz 2014, 13:37
Lokalizacja: Wrocław

Post autor: damwoj600 » 06 wrz 2014, 17:22

Super! Dzięki za te artykuły. Zaraz zabieram się za lekturę.

A wracając jeszcze na chwilę do tego schematu z tyrystorem, to no właśnie, on powoduje po prostu zwarcie. Ale gdybym go wyrzucił i emiter tranzystora Q2 podłączył do minusa (mogę to nazwać masą ?), to by nie zadziałało?

Awatar użytkownika
joon
Użytkownik
Posty: 2078
Rejestracja: 30 cze 2007, 22:56
Lokalizacja: Kraków, Przemyśl, Warszawa
Kontakt:

Post autor: joon » 06 wrz 2014, 23:05

W takim układzie ledy powinny być podłączone w szereg z regulatorem a nie równolegle to raz. Dwa, bez diaka najprawdopodobniej miałbyś tylko minimalną regulację mocy.

Czytaj, analizuj i pytaj ;)

Awatar użytkownika
damwoj600
-
Posty: 19
Rejestracja: 06 wrz 2014, 13:37
Lokalizacja: Wrocław

Post autor: damwoj600 » 07 wrz 2014, 18:52

Analizuję sobie ten zasilacz, który jest zamontowany w lampkach choinkowych i wychodzą mi głupoty. Generalnie chcę policzyć napięcie jakie daje ten zasilacz, bo skoro LEDy są 3.2V i jest ich 20, to łączny spadek napięcia na nich wynosi 64V, a w sieci jest 230V, czyli sporo za dużo. Pozostałe ~170V powinno się odłożyć na rezystancji R1 i reaktancji kondensatora C1. Reaktancję liczę ze wzoru:

Xc = -1 / wC

Za "w" podstawiam 2*PI*50, a za "C" 220*10^(-9). Wynik (10^6/(22*PI)) wstawiam do wzoru na połączenie równoległe, czyli:

1/R = sqrt((1/R1)^2 + (1/Xc)^2)

Wtedy R wychodzi (10^6 / 69). Teraz liczę prąd I pobierany przez te 20 lampek i wychodzi 0.4A (20 lampek razy 0.064W/3.2V - dane z opakowania).

Mam już wszystko co potrzebne do podstawienia do prawa Ohma:

U = R * I

Obliczam i wychodzi 0.0000276. Czyli coś jest nie tak chyba?

Awatar użytkownika
tom5555
Użytkownik
Posty: 627
Rejestracja: 23 sty 2008, 1:20
Lokalizacja: Zabrze
Kontakt:

Post autor: tom5555 » 08 wrz 2014, 17:51

Reaktancja kondensatora 220nF wynosi 14476Ω, i jest o wiele mniejsza od rezystancji R1, czyli 1MΩ. Dlatego R1 można śmiało pominąć, zresztą jego rolą w układzie jest rozładowanie C1, a nie ograniczanie prądu diod LED.

Awatar użytkownika
damwoj600
-
Posty: 19
Rejestracja: 06 wrz 2014, 13:37
Lokalizacja: Wrocław

Post autor: damwoj600 » 09 wrz 2014, 16:51

Ok, ale to i tak nie wychodzi. LEDy w sumie pobierają 0.4A zatem taki właśnie prąd płynie przez rezystor R1. Wtedy z prawa Ohma wychodzi że na rezystorze odkłada się 40000V. Przecież to niemożliwe.

Awatar użytkownika
Ertew
Użytkownik
Posty: 1418
Rejestracja: 03 lip 2005, 10:36
Lokalizacja: Leszno
Kontakt:

Post autor: Ertew » 09 wrz 2014, 17:21

Zasada jest taka że przez rezystor R1 nie płynie jakikolwiek prąd. No dobra, coś tam płynie, ale jest to wartość pomijalnie mała.
Prąd ma popłynąć przez C1 i to on ma wpływ na działanie układu.

Teraz załóżmy że wyjąłeś wtyczkę z kontaktu gdy napięcie przechodziło przez szczyt sinusoidy. Napięcie sieciowe w szczycie będzie ponad 300V. Na diodach będzie względnie stały spadek napięcia 20szt.*4V (wartość wzięta z kosmosu, normalnie przyjmuje się około 3V spadku), do tego coś na diodach prostownika i ewentualnie na przewodach.
Jak by nie liczyć wychodzi że na kondensatorze pojawi się napięcie ponad 200V w momencie rozłączenia obwodu. I to napięcie samo nie zniknie.
Jeśli teraz dotkniesz ciałem (np. ręką) do wyjętej wtyczki, to poczujesz jak smakuje ponad 100V napięcia (napięcie kondensatora minus spadek na diodach i mostku).

Obecność R1 gwarantuje, że ładunek zgromadzony w C1 ulotni się w ciągu minut, może nawet sekund od wyjęcia wtyczki z gniazdka.

Awatar użytkownika
damwoj600
-
Posty: 19
Rejestracja: 06 wrz 2014, 13:37
Lokalizacja: Wrocław

Post autor: damwoj600 » 09 wrz 2014, 17:57

Po takim wytłumaczeniu od razu więcej rozumiem. Dzięki. A gdyby nie R1 to rozladowałby sie od razu? Czyli reaktancja kondesatora ogranicza nam prąd żeby nie spalić diód. Natomiast napięcia nic nie reguluje? Nie powinno być tak że suma spadków napięć powina się równać napięciu źródła czyli 230V? Co do diód to zastoswane tutaj diody LED mają właśnie 3.2V :)

Awatar użytkownika
joon
Użytkownik
Posty: 2078
Rejestracja: 30 cze 2007, 22:56
Lokalizacja: Kraków, Przemyśl, Warszawa
Kontakt:

Post autor: joon » 09 wrz 2014, 21:05

Szeregowo połączone diody led zachowują się jak dioda zenera.

Awatar użytkownika
Ertew
Użytkownik
Posty: 1418
Rejestracja: 03 lip 2005, 10:36
Lokalizacja: Leszno
Kontakt:

Post autor: Ertew » 10 wrz 2014, 9:26

R1 odpowiada za 'szybkie' rozładowanie kondensatora, nie mylić z natychmiastowym rozładowaniem tego kondensatora. Brak R1 spowoduje że napięcie na kondensatorze będzie utrzymywać się dłużej, zależnie od kondensatora od kilku minut do kilku dni, w idealnym kondensatorze ładunek pozostanie w nieskończoność.


Chwilowa suma spadków na elementach równa się chwilowemu napięciu zasilania. Problem w tym, że 230V to wartość średnia, jeśli pomnożysz ją przez pierwiastek z 2 to uzyskasz wartość maksymalną jaka wystąpi w szczycie sinusoidy.

Prąd jest regulowany za pomocą reaktancji kondensatora, jednak ta regulacja nie jest idealna, bo jak byś nie kombinował diody zawsze będą migać z częstotliwością 100hz. Napięcie natomiast jest regulowane przez same LEDy.

Awatar użytkownika
damwoj600
-
Posty: 19
Rejestracja: 06 wrz 2014, 13:37
Lokalizacja: Wrocław

Post autor: damwoj600 » 01 paź 2014, 7:38

Ertew pisze:Napięcie natomiast jest regulowane przez same LEDy.
Chodzi o spadek napięcia na LEDzie, tak?

Generalnie chciałbym się jeszcze nauczyć coś policzyć żeby umieć dobrać wartości elementów. Zapomnieć jakie parametry miały elementy w gotowym zasilaczu, policzyć i żeby wyszło mi to samo. Byłoby super gdybym umiał coś takiego. No bo jak działa schemat to jedno, a dobranie wartości to drugie.

Wiem, że mnie tu uczyć nie będziecie, dlatego pobrałem sobie jakąś listę zadań na obliczanie elementów z rozwiązaniami. Pierwsze zadania poszły dobrze, ale potem zadania były z kosmosu. Okazało się, że to dla studentów coś było. Także będę wdzięczny za zaproponowanie czegoś lepszego.

Na koniec chciałbym jeszcze zapytać czy w schemacie regulatora mocy z postu joon'a (https://elportal.pl/pdf/k07/15_14d.pdf) mogę użyć dławika 330uH bo taki akurat mam i czy będzie to miało duży wpływ na układ? Chcę już zmontować ten układ, ponieważ jest mi potrzebny, a zanim sam bym się nauczył wszystkiego żeby móc samemu do tego dojść to tygodnie by minęły. Ale potem i tak go będę analizował. Żeby nie było! Mam w sobie dużo determinacji do nauki, bo chcę się w końcu nauczyć robić samemu układy! :)

W ogóle mam taki chytry plan, że zmontuję tylko schemat regulatora, a zamiast żarówki dołączę kabelkami całą płytkę z zasilacza który wygrzebałem z lampek. Wydaje mi się, że powinno działać, no bo co tu może być źle, ale wolę napisać i się upewnić zanim znów wysadzę korki w domu :twisted:

leech10
Użytkownik
Posty: 555
Rejestracja: 24 mar 2011, 20:34
Lokalizacja: Katowice

Post autor: leech10 » 01 paź 2014, 13:16

Hej

A jak już masz tam ten mostek graetza to nie lepiej odfiltrować zasilanie i zrobić regulacje na tranzystorze na pradzie stałym? Zasilacz beztransformatorowy i regulacja PWM. jak dla mnie najprościej

Pozdrawiam
Piotrek

Awatar użytkownika
damwoj600
-
Posty: 19
Rejestracja: 06 wrz 2014, 13:37
Lokalizacja: Wrocław

Post autor: damwoj600 » 01 paź 2014, 13:27

A jak już masz tam ten mostek graetza to nie lepiej odfiltrować zasilanie i zrobić regulacje na tranzystorze na pradzie stałym? Zasilacz beztransformatorowy i regulacja PWM. jak dla mnie najprościej
A jaka jest praktyczna różnica między Twoim rozwiązaniem, a rozwiązaniem opartym o diak? Mniejsze straty ciepła czy coś takiego? Zgromadziłem już wszystko co mi potrzebne do regulatora opartego o diak, ale płytki jeszcze nie robiłem, więc jest czas aby zmienić koncepcję ;)

leech10
Użytkownik
Posty: 555
Rejestracja: 24 mar 2011, 20:34
Lokalizacja: Katowice

Post autor: leech10 » 01 paź 2014, 13:53

Hej

Ano w zasadzie to efekt będzie ten sam:-) Tak zaproponowałem najpopularniejsze rozwiązanie. Jak już kupiłeś elementy to spoko :grin: Ogólnie to najpewniejszym rozwiązaniem jest zawsze transformator i galwaniczna separacja zasilania. Chodzi o bezpieczeństwo. To tak na marginesie.

pozdrawiam
Piotrek

ODPOWIEDZ