Форум программистов, компьютерный форум, киберфорум
Наши страницы
Электроника и радиотехника
Войти
Регистрация
Восстановить пароль
 
Sovo
0 / 0 / 0
Регистрация: 05.10.2007
Сообщений: 498
#1

Светодиодный аккумуляторный светильник на STM8S003F3 - Электроника

28.03.2015, 22:21. Просмотров 10260. Ответов 2
Метки нет (Все метки)

Светодиодный аккумуляторный светильник
В рамках работ по освоению микропроцессора STM8S задумал построить светильник на литиевом аккумуляторе. Зачем в таком простом устройстве процессор? Готовых конструкций много, но подходящей мне не нашлось. Вот что я захотел:

Светильник на одном, двух или трёх одноваттных светодиодах, чтобы было возможно читать книгу или ребёнку учить уроки при отсутствии электричества.
Регулировка яркости свечения по текущим потребностям
Источник питания - несколько литиево - полимерных аккумуляторов типа 18650 параллельно, напряжение 3,0-4,2В, или литиево – ионный бескорпусной 1000-3000 ма*ч, напряжение 2,5-4,1В.
Контроллер зарядки и разрядки аккумулятора чтобы его не загубить.
Зарядка от 5В USB зарядного устройства, ток зарядки до 1А.

Для этих требований мне были бы нужны три устройства: Импульсный повышающий источник питания, контроллер аккумулятора и управляющий яркостью ШИМ. А также выключатель питания. А применение процессора с парой транзисторов решает все проблемы. В принципе, для этих целей нужен экономичный микроконтроллер с напряжением питания 2,9-5В, режимом засыпания и встроенным источником опорного напряжения. Изучение даташита на STM8S показало, что у него опорным напряжением является напряжение питания. При работе от аккумулятора напряжение плавает, и понадобится внешний источник опорного напряжения. Нужен другой процессор? Постойте, в нашем процессоре есть стабилизатор 1,8В для питания ядра, и ножка выведена. Но о стабильности этого напряжения в даташите не сказано ни слова.
Провёл работу по определению стабильности внутреннего стабилизатора от напряжения источника питания и температуры корпуса.
Полученные результаты:
Зависимость выходного напряжения от напряжения питания
U (Vdd) U (Vcap)
3.00 1.8455
3.30 1.8457
3.60 1.8456
4.00 1.8458
4.50 1.8459
5.00 1.8464
5.50 1.8471
6.00 1.8483
Зависимость выходного напряжения от экземпляра:
1.760-1.85В
Зависимость выходного напряжения от температуры корпуса:
1,823 - 1,829
1,850 - 1,844
при 3,3В питания и нагреве от 25 до 100 градусов феном.
Точность напряжения внутреннего стабилизатора в диапазоне напряжений 3,0-5,0В 0,048%
В диапазоне 3,0-6,0В 0,15%. Абсолютная точность источника 1,8В +-2,5%.
Калибровать микроконтроллер по напряжению нужно, но после калибровки вполне возможно использовать все 10 значащих бит в АЦП, что соответствует точности 0,1%.
Схема включения довольно простая, один транзистор - на преобразователь напряжения, второй – на ключ зарядки. Яркость и включение светильника регулируются переменным резистором. Схему не публикую, так как применил маленькие хитрости. Разработка схемы велась в Altium Desykner, рисунки разработанной платы прилагаю:

http://4.bp.btogspot.som/-7zsePLbECxs/VRg7-uMH_UI/AAAAAAAAAqs/T3hiqLTnn-Q/s1600/Bottom.jpg

http://4.bp.btogspot.som/-2ariPaoYx_4/VRg7-lXGqPI/AAAAAAAAAqM/Qba_Zj9ctsE/s1600/Top.jpg

После изготовил тестовую плату:

http://1.bp.btogspot.som/-AT3r8jcEGFE/VRg7_xFHGpI/AAAAAAAAAqY/ZIE6ADuhfNE/s1600/%D0%92%D0%B8%D0%B4%2B%D1%81%D0%BD%D0%B8%D0%B7%D1%83.jpg

http://4.bp.btogspot.som/-jYXxH7bVpy4/VRg7-igi3UI/AAAAAAAAAqQ/zWh7v57prdM/s1600/%D0%92%D0%B8%D0%B4%2B%D1%81%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%85%D1%83%2B2.jpg

Программу я разрабатывал довольно долго. Во-первых, работа с режимами засыпания микропроцессора была для меня новой, а во-вторых, я захотел проверить работу ПИД регулятора в этом устройстве. Работа шла неспешно, вечерами, и выяснилось, что быстродействия АЦП недостаточно для устойчивой работы регулятора такого типа. Пришлось выдумать свой вариант интегрирующего регулятора. Но в результате разобрался со всеми фишками и получил вор такие результаты:

Светильник с контролем тока через светодиод, контролем напряжения батареи, управлением зарядкой от USB.
Ток светодиодов (2шт последовательно) 8 - 350мА,
Ток потребления от батареи 20мА до 1А
Ток от батареи в выключенном состоянии 200мкА
КПД преобразователя 60 - 75%.
Частота преобразователя 75кГц.
Максимальный ток зарядки 1,2А
Есть режим калибровки от внешнего источника 5,00В.

И какой же фонарик без моргания лампочкой! Прилагаю видео работы:
https://www.youtube.som/watch?feature=player_imbiddid&v=pTnhqxX0cU8

Подытоживая результаты работы, можно улучшить КПД светильника. Например, ток вывода микропроцессора всего 20мА, чего недостаточно для быстрого открывания и закрывания ключевого транзистора. Можно применить буфер. Схема усложнится на два транзистора, но КПД вырастет. Но в целом результатом доволен, тем более что в плюсе осталось более глубокое понимание работы узлов микропроцессора и готовое устройство.
0
Надоела реклама? Зарегистрируйтесь и она исчезнет полностью.
Similar
Эксперт
41792 / 34177 / 6122
Регистрация: 12.04.2006
Сообщений: 57,940
28.03.2015, 22:21
Я подобрал для вас темы с готовыми решениями и ответами на вопрос Светодиодный аккумуляторный светильник на STM8S003F3 (Электроника ):

Дискотечный светодиодный шар
Добрый день. Знакомая женщина (директор кафе), попросила меня посмотреть почему...

Светодиодный индикатор на 220В
Нужно подключить красный светодиод в 220v. Напряжение красного светодиода вроде...

Светодиодный светильник, помогите разобраться
Здравствуйте. Принесли мне светильник вот такой LL-ДКУ-02-095-0101-65Д...

Садовый светильник на солнечных батареях
Увидел у соседа на даче вот такой китайский светильник: ...

Светодиодный смайл на авто
Здравствуйте! Я задумал сделать светодиодный смайл на заднее стекло авто, нашел...

светодиодный огонь - пару вопросов
Извините, если не в ту тему попал (я новенький).Можно ли в...

2
mShit
0 / 0 / 0
Регистрация: 12.08.2012
Сообщений: 1,217
29.03.2015, 13:09 #2
Какой алгоритм заряда лития используется? Какая частота у преобразователя? Используется ли аппаратная блокировка таймера по превышению тока ключа? Используется стабилизация выходного тока или напряжения?
И да, фотография достаточно чёткая чтобы можно было восстановить схему, которая впрочем без прошивки малополезна.
0
Sovo
0 / 0 / 0
Регистрация: 05.10.2007
Сообщений: 498
29.03.2015, 16:49 #3
Заряд аккумуляторов самый простой - ключ и резистор. По достижению верхнего уровня заряд отключается. Думаю, больше в таком устройстве не нужно.
Частота преобразователя указана - 75 кГц.
Ток ключа аппаратно не контролируется, есть ограничение на заполнение ШИМ. Расчёты и измерения показали, что ток транзистора не выходит из ОБР.
На выходе стабилизируется ток светодиодов, но есть ограничение по напряжению при обрыве провода светодиодов или выходе их из строя.
Схема очень простая, это правда. Так и задумывалось.
0
MoreAnswers
Эксперт
37091 / 29110 / 5898
Регистрация: 17.06.2006
Сообщений: 43,301
29.03.2015, 16:49
Привет! Вот еще темы с решениями:

20Вт светодиодный драйвер (для 1 LED)
Здравствуй, сообщество! Возникла тут задача питать мощный, 20 Вт LED (падение...

А кто как решает светодиодный вопрос яркости?
А то как ни поставлю - прожектор получается... Ладно, когда резисторы выводные,...

Аккумуляторный пылесос LG не выключается! Только когда вынимаешь аккумулятор
Микрокнопка без фиксации, прозванивается на вкл/выкл. Подскажите,...

Led светильник
Всем умельцам привет! Подскажите пожалуйста чем можно заменить сгоревший блок...


Искать еще темы с ответами

Или воспользуйтесь поиском по форуму:
3
Ответ Создать тему
Опции темы

КиберФорум - форум программистов, компьютерный форум, программирование
Powered by vBulletin® Version 3.8.9
Copyright ©2000 - 2018, vBulletin Solutions, Inc.
Рейтинг@Mail.ru