Verkkokauppa Kotisivut Tuoteluettelo Ota yhteyttä Kirjaudu Ostoskori Kassalle
Verkkokauppa » Artikkelit » Arduino Oma tili  
Tuoteryhmät
3D-TULOSTUS
AKUT/PARISTOT->
ANTENNIT->
ARDUINO->
AUDIO/VIDEO->
ELEKTRONIIKAN KOMPONENTIT->
HÄLYTIN/VALVONTA
JUOTTAMINEN->
JÄÄHDYTYS->
KAAPELIT/JOHDOT->
KAAPELITARVIKKEET->
KIRJAT
LEDIT->
LIITTIMET->
MEKANIIKKA->
MUISTIKORTIT
PALVELUT
PROTOILU->
PUHELIMET->
RAKENNUSSARJAT
RASPBERRY PI->
SEKALAISET
SÄHKÖMEKANIIKKA->
SÄHKÖTARVIKKEET->
TEHOLÄHTEET->
TIETOKONEET->
TIETOLIIKENNE->
TV/RADIO/VCR/CD->
TYÖKALUT->
* POISTETUT TUOTTEET *
* TARJOUSERÄT *
Pikahaku lisää
 
Etsi tuote hakusanalla
Tarkka haku
Uutuudet lisää
Arduino Mega 2560 R3
Arduino Mega 2560 R3
54,56€
Klikkaa tästä tuoteuutuudet
Tarjoukset lisää
VHF/UHF YMPÄRIVASTAANOTTAVA ANTENNI AUTOIHIN
VHF/UHF YMPÄRIVASTAANOTTAVA ANTENNI AUTOIHIN
156,24€ 99,20€
Valmistajat
Artikkelit lisää
Arduino (7)
ARM -> (6)
Banana Pi
Laitehuolto (1)
Ohjelmoitavat logiikat (1)
Rakennussarjat (1)
Raspberry Pi (3)
Tekniikat (1)
Yleistä (1)
Lisätiedot
Vinkit
Uutisotsikot
Toimitusehdot
Tietosuoja
Käyttöehdot
Ota yhteyttä
Löydä meidät
Noutomyymälä
Varoitus Uusi verkkokauppa www.partco.fi avattu!
Arduino ja teholedit

Yleistä teholedeistä

Kuten perinteiset pienitehoiset leditkin, teholedit tarvitsevat vakiovirtalähteen. Tämä tarkoittaa kytkentää joka rajoittaa virran asetettuun arvoon. Ratkaisuja löytyy yksittäisestä vastuksesta erilaisiin hakkurikytkentöihin ja valmiisiin integroituihin piireihin asti. Eräs tärkeä seikka teholedien käytössä on varmistua niiden riittävästä jäähdytyksestä. Valitettavasti valmistustekniikat eivät ole vieläkään niin kehittyneitä että merkittävältä lämmöntuotolta valotehoon nähden vältyttäisiin vaikka pitkälle ollaan jo päästy viimeisen viiden vuoden sisällä. Valotehot ovat kuitenkin jo sitä luokkaa että suoraan ei teholediä parane silmään kohdistaa.

Jännitteet ja virrat

Arduino ei itse jaksa puskea eikä niellä kuin 40mA verran virtaa per I/O-pinni eikä mieluusti sitäkään. Koska teholedit voivat viedä useitakin satoja milliampeereja, tulee käyttää sopivaa puskurikytkentää. 1W teholuokan ledien virrantarve on 350mA (Imax) täydelle valoteholle. Ohjausjännitteen tulee ylittää ledin kynnysjännitteen Vf. Käytettävän ohjauskytkennän tulee kuitenkin rajoittaa ledille menevä virta. Mikäli virranrajoittimena käytetään perinteistä vastusta, sen voi mitoittaa kaavalla R = (Vin - Vf) / Imax jossa Vin on tulojännite.

Mikä ihme on PWM?

Pulse Width Modulation eli pulssin leveyden modulointi. Yksinkertaisimmillaan jännitettä (tai virtaa) pilkotaan valitulla vakiotaajuudella pätkiin jossa yhden pätkän pituutta (tai kuvannollisesti leveyttä) muutetaan. Näin saadaan säädettävä keskiarvoistettu teho. Toisinsanoen: mikäli tämä pätkäjono alipäästösuodatetaan, saadaan haluttu jännitetaso. Teholedien tapauksessa ledin päällä ja pois -olon aikaa muutetaan, joka näyttäytyy haluttuna valotehon muutoksena silmälle. Pätkimistaajuus tulee valita siten ettei silmä ehdi erottaa vilkettä. Videotekniikasta tuttu arvo on 50Hz.

Arduinossa on suora tuki PWM-ohjaukselle. Kortille on merkitty ne nastat jotka voivat toimia PWM-lähtöinä. Ohjelmassa käytetään analogWrite-komentoa.  Arvot 0 ... 255 vastaavat pulssisuhteita 0% ... 100% noin kirjaston alustamalla 490Hz taajuudella.

Simppeli kytkentä tehotransistorille

Kokeillaan ensin käyttää 1W valkoista teholediä mallia EDSW-1LA1. Tehdään simppeli kytkentä reikälevylle jossa juotosliuskat.


Edellistä kaavaa soveltamalla virranrajoitusvastukselle R2 saadaan arvo R = (5V - 3,5V) / 0,35 ==> 4,3ohmia joka pyöristyy 4,7ohmiin. Tarkistetaan vastuksen tehon tarve kaavalla P = (Vin - Vf) * Imax jolla saadaan 0,5W. Tämä kannattaa reilusti ylimitoittaa joten valitsemme 3W keraamisen lankavastuksen.

Tavalliset eli bipolaaritransistorit ovat virtaohjattavia kytkimiä tahi virtavahvistimia. Kytkintransistoreiksi kutsutaan siihen tarkoitukseen erityisesti soveltuvia tai valmistettuja transistoreita. Ne kestävät suuria virtoja, ovat nopeita eivätkä ylikuumene annetuissa rajoissa.

Kytkintransistoria T1 ei ole hyvä suoraan ohjata Arduinolla vaan väliin tulee laittaa virranrajoitusvastus R1. Sopiva arvo löytyy kaavalla R = (Vin - Vbase) / (IC / ß) jossa Vbase on transistorin kannan kynnysjännite, Ic on ledin kautta menevä kollektorivirta ja ß eli beta on transistorin arvioitu virtavahvistuskerroin. R = (5 - 0,7V) / (0,35A / 50) = 614ohmia. Pyöristetään reippaasti alaspäin jotta transistori on varmasti johtavassa tilassa halututta kollektorivirralla Ic. R1 olkoon 470ohmia. Datalehdissä kerrotaan arvio virtavahvistuskertoimesta nimeltä hFE tai ß. Mitä isompitehoinen transistori, yleensä sitä pienempi on kerroin. Ts. ohjausvirran tarve on sitä suurempi.

Simppeli kytkentä tehofetille

Yleisesti ottaen fetit ovat jänniteohjattavia kytkimiä tai virtavahvistimia. Ohjausvirtaa kulkee ainoastaan tilanvaihdon yhteydessä, ei sen pidossa toisin kuin transistoreilla. Ja mitä nopeammin tilaa vaihtaa, sitä suurempi on ohjausvirran eli hilavirran tarve.

 ... seuraavalla kerralla sitten lisää ...

Liitäntä Arduinoon

Tutkitaan hieman Arduinon virranantokykyä eri virtalähteiltä. Oletuksenahan Arduinoa käytetään pelkkä USB-kaapeli kytkettynä. Tietokoneen USB-portista pitäisi irrota 500mA. Tämä virta menee Arduinon piirilevyllä sulakkeen F1 ja kytkinfetin T1 (NDT2955) kautta +5V käyttöjännitteeksi. Tämä reitti kyllä riittää yhdelle teholedille muttei kahdelle. Parempi olisi käyttää erillistä virtalähdettä. Arduinon oma regulaattoripiiri MC33269 ei kuitenkaan tarjoa 800mA enempää. Kahden tai useamman ledin ohjauksessa parasta on vain kytkeä erillisen virtalähteen ja Arduinon maatasot yhteen ja sitten syöttää ledejä tältä omalta virtalähteeltään. Vanhat tietokonepowerit jne. omat hyviä 5V ja 12V teholähteitä.

Aika kytkeä kiinni. Juotetaan teholedin tähtialustaan johtimet. Punainen plussaan ja musta miinukseen. Arduinoon ohjaus otetaan nastasta 3 PWM oranssilla johdolla. Jännite nastasta 5V punaisella ja maataso mustalla nastasta GND.

 

Pyöritetäänpä pientä koodinpätkää:

 

Hieman mittauksia ilman PWM:ää

Tutkitaan itse lediä ja sen ohjainta yleismittarilla siten että ohjaus vedetään suoraan +5V mutta koko kortin virransyöttö edelleen Arduinolta USB-väylän kautta. Käytetään 0,1ohmin mittavastusta kokonaisvirrankulutukselle. Jännitehäviö tämän yli 0,028 volttia. Virtaa menee siis 280mA. Ilman tätä kuormaa, Arduino antaa 4,94V jännitteen 5V nastastaan. Kuormalla tämä tippuu 4,65 volttiin. Ilman kuormaa USB-väylän jännite on 4,97V ja kuormalla sekin tippuu 4,85 volttiin. Lasketaanpa hieman.

(4,97 - 4,85) / 0,28 = 0,43ohmia joka on siis USB-väylän yhden portin lähtöimpedanssi testikoneella.

(4,94 - 4,65) / 0,28 = 1,04ohmia josta vähentämällä edellisen 0,43ohmia saamme Arduinon oman virranannon lähtöimpedanssiksi 0,61ohmia.

Sitten ledin kimppuun. Noin tunnin paahtamisen jälkeen jännite ledin katodin ja anodin yli mitattuna on 3,21 volttia. Virtaa ledin läpi menee noin 1,27V / 4,7ohm = 270mA. Transistorin kantavirta on 3,83V / 470ohm = 8,2mA. Jännite kannalla on 0,77V ja kollektorilla 0,11V. Nämä siis 4,60 syöttöjännitteellä. Transistorin betaksi saadaan näillä asetuksilla saadaan 270 / 8,2 = 33.

Lämpöä tähtilevyn takaa mitattuna on n. 60°C. 4,7ohmin sarjavastus on alle 40astetta ja tehotrankku kantavastuksineen alle 30astetta. Työpöydän pinta normaali 24°C.

Skooppi ja PWM

Kurkataan vielä lopuksi HPS50 käsiskoopilla PWM-lähtöä. Yksi PWM-sykli näyttää olevan noin 2ms pitkä, toisinsanoen PWM-taajuus on noin 500Hz. Kun lähtöarvoksi asettaa 127, niin PWM-nasta pamahtaa päälle 1ms ajaksi ja on pois päältä seuraavan 1ms jonka jälkeen aloitetaan jakso uudestaan. Arvolla 0 mitään ei tapahdu ja vastaavasti arvolla 255, PWM-nasta on ylhäällä koko ajan. Homma toimii niinkuin pitääkin. Alla koodinpätkä jolla voi asettaa PWM-lähtöarvon suoraan tietokoneelta käsin Arduinon Serial Monitor-ikkunassa.

 

Tämä artikkeli on julkaistu 20.08.2010.
Takaisin Kirjoita arvostelu
Artikkeliin liittyviä tuotteita:
LANKAVASTUS 3W: 4,7ohm
LANKAVASTUS 3W: 4,7ohm
RIVILIITIN 2X 10mm
RIVILIITIN 2X 10mm
Arduino Uno R3
Arduino Uno R3
METALLIKALVOVASTUS 0,6W: 470ohm
METALLIKALVOVASTUS 0,6W: 470ohm
KYTKENTÄLEVY JUOTOSLIUSKOILLA PERTINAX 50x100mm
KYTKENTÄLEVY JUOTOSLIUSKOILLA PERTINAX 50x100mm
RIVILIITIN 3X 10mm
RIVILIITIN 3X 10mm
TRANSISTORI BD135
TRANSISTORI BD135
Ostoskori lisää
0 tuotetta
Kielet
Suomi English

Elgood Oy / Partco - Malminkaari 10, 00700 Helsinki - p. 0207 981 130 - www.elgood.fi - myynti@elgood.fi
Powered by osCommerce