Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Mitronik
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Sterowanie taśma LED RGB -PWM

Morcinek92 24 Sie 2017 11:29 1128 20
  • #1 24 Sie 2017 11:29
    Morcinek92
    Poziom 14  

    Witam,

    Jestem na etapie budowy sterownika schodów LED RGB. Schody mają 14 stopni chciałbym aby każdy stopień zapala się sekwencyjnie z regulacją jasności oraz barwy. Mam to zrealizowane aktualnie na ledach jedno barwnych poprzez programowy pwm i wszystko jest ok.

    Teraz chciałbym diody zastąpić taśmami LED o długości 1m. Pobierają 7.2W/mb. Czy będzie prawidłowo jeśli 14 tranzyatorow pnp podlacze do VCC tasmy i będę startował pwm. A 3 tranzystory o wydajności prasowej 15A podłącza pod kanały R,G,B i sterować będą barwą.

    0 20
  • Mitronik
  • #2 24 Sie 2017 13:46
    krzysiek_krm
    Poziom 34  

    Witam,
    zamieść może jakieś informacje opisujące połączenia w tej taśmie.
    Z drugiej strony, może w Twoim przypadku byłoby sensowne użycie taśmy z adresowanymi diodami RGB. Zasilanie podłączyłbyś "raz na zawsze", wszystkimi diodami we wszystkich stopniach sterowałbyś za pomocą szeregowej transmisji, jednym sygnałem.

    Pozdrawiam

    0
  • #3 24 Sie 2017 15:01
    rb401
    Poziom 33  

    Morcinek92 napisał:
    Czy będzie prawidłowo jeśli 14 tranzyatorow pnp podlacze do VCC tasmy i będę startował pwm. A 3 tranzystory o wydajności prasowej 15A podłącza pod kanały R,G,B i sterować będą barwą.


    O ile dobrze rozumiem, to planujesz w rezultacie sterować każdy kolor w każdej taśmie z dwóch szeregowo połączonych PWM. A to jest trudne, bo takie sterowanie przy użyciu zbliżonych częstotliwości PWM nie da Ci na diodach wypadkowo iloczynu współczynników wypełnienia (składowa barwy*jasność stopnia) jak oczekujesz.
    Dopiero przyjęcie jednej częstotliwości (np. od barwy) znacząco większej od drugiego PWM (jasności stopni) dało by może pożądany rezultat. Np. jeśli sterujesz jasnością powiedzmy 400Hz to PWM od barwy musiał by mieć co najmniej 100kHz (przy założeniu 256 jasności) co staje się niepraktyczne (generowanie zakłóceń, duże straty na kluczach, trudności programowe itp.).
    Jednak dużo lepszym rozwiązaniem według mnie, by było zrobić te 42 niezależne kanały PWM plus 42 klucze (co daje również możliwość zupełnie niezależnego sterowania barwą i jasnością każdego stopnia).
    Z tym że osobiście sugerowałbym nie robić scentralizowanego generowania PWM dla wszystkich schodów a użycie w każdym stopniu autonomicznego układu PWM np. na układzie WS2801, plus 3 tranzystory. Uprości to okablowanie a poza tym jest proste w obsłudze programowej (są biblioteki, wzorcowe konstrukcje itp.) .

    0
  • #5 25 Sie 2017 22:00
    Morcinek92
    Poziom 14  

    Witam,

    Taśmę LEDową już mam zakupioną także, za późno na zmiany. Taśma ma 30 LED na metr i pobiera 7,2 W czyli 0,6A.

    Sterownik będzie miał za zadanie załączanie sekwencyjne 14 stopni poprzez PWM oraz regulację koloru (ale to dla wszystkich stopni).

    Chcę użyć tranzystorów N-mosfet IRLML2502 na każdy kanał R,G,B czyli łącznie 42 tranzystory.

    Sterowane będą poprzez rejestr przesuwny.

    Czy schemat połączenia tranzystorów jest prawidłowy ?? oraz czy dobrze dobrane są wartośći elementów?

    Sterowanie taśma LED RGB -PWM

    0
  • Mitronik
  • #6 26 Sie 2017 01:53
    rb401
    Poziom 33  

    Morcinek92 napisał:
    Sterownik będzie miał za zadanie załączanie sekwencyjne 14 stopni poprzez PWM oraz regulację koloru (ale to dla wszystkich stopni).

    Chcę użyć tranzystorów N-mosfet IRLML2502 na każdy kanał R,G,B czyli łącznie 42 tranzystory.

    Sterowane będą poprzez rejestr przesuwny.



    Nie bardzo rozumiem na czym polega to ograniczenie funkcjonalne, które sygnalizujesz "regulację koloru (ale to dla wszystkich stopni)".
    Jeśli robisz 42 kanały PWM to możliwości niezależnego wyboru koloru i jasności każdego stopnia nie mają ograniczeń.
    Nawet jeśli sterujesz kluczami z rejestrów przesuwnych, to ten przykład nb. bardzo zbliżony (procesor, ilość kanałów) do Twojej konstrukcji:

    https://www.youtube.com/watch?v=MDmOvbga0uA

    pokazuje co na Atmedze w tej konfiguracji da się zrobić.




    Morcinek92 napisał:

    Czy schemat połączenia tranzystorów jest prawidłowy ?? oraz czy dobrze dobrane są wartośći elementów?


    Jeśli stosujesz takie mosfety (niskie napięcie progowe), to stopień pośredniczący na tych BC847A jak dla mnie jest bezsensowny. Tym bardziej że nic (np. szybkość ) nie poprawia.
    Po prostu, bez problemu można połączyć bramki mosfetów prosto do wyjść rejestrów przesuwających, dodając ewentualnie szeregowe z bramką oporniki np. 100Ω czy podobne (i koniecznie bez kondensatora na nich, bo kondensator jest zbędny a nawet tu wręcz szkodliwy).

    0
  • #7 26 Sie 2017 21:10
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    rb401 napisał:
    Jeśli stosujesz takie mosfety (niskie napięcie progowe), to stopień pośredniczący na tych BC847A jak dla mnie jest bezsensowny. Tym bardziej że nic (np. szybkość ) nie poprawia.
    Nawet pogarsza, przynajmniej w stanie wysokim, bo 47kΩ to znacznie więcej niż rezystancja wyjściowa jakiegokolwiek układu logicznego.

    0
  • #8 28 Sie 2017 15:39
    Morcinek92
    Poziom 14  

    Dziękuję Wam za odpowiedzi i pomoc. Narysowałem schemat raz jeszcze:

    Sterowanie taśma LED RGB -PWM

    Czy teraz jest okej ?

    Pytanie czy ten kondensator na bramce ma w końcu być czy nie ? bo gdzie ogladam schematy i czytam to on się znajduje.. nie mam jeszcze fizycznie tranzystorów, więc nie umiem tego sprawdzić.

    0
  • #9 28 Sie 2017 21:07
    rb401
    Poziom 33  

    Morcinek92 napisał:
    Pytanie czy ten kondensator na bramce ma w końcu być czy nie ?


    Zdecydowanie bez żadnych kondensatorów na tych bramkach.
    Co do reszty, wygląda ok.

    0
  • #10 29 Sie 2017 11:30
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Kondensator "przyśpieszający" ma sens tylko przy tranzystorach bipolarnych, przy MOSFET-ach nie ma sensu, bo działanie będzie takie jakbyś podłączył bramki bezpośrednio.

    Nawet gdybyś podłączył bezpośrednio prąd ładowania bramek MOSFETów i tak jest ograniczony rezystancją wewnętrzna wyjść rejestru, nie popłynie więcej niż 40-60mA.

    0
  • #11 29 Sie 2017 11:39
    krzysiek_krm
    Poziom 34  

    Proponuję zainteresować się gotowymi układami do sterowania tranzystorów. Zastosowana przez Ciebie konfiguracja (n-channell low-side) jest najprostsza z możliwych, drivery są łatwo dostępne i tanie jak barszcz.

    0
  • #12 29 Sie 2017 14:43
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    Proponuję zainteresować się gotowymi układami do sterowania tranzystorów. Zastosowana przez Ciebie konfiguracja (n-channell low-side) jest najprostsza z możliwych, drivery są łatwo dostępne i tanie jak barszcz.
    Pytanie czy potrzebne, bez rezystora przy załączaniu będzie opóźnienie 40ns po czym tranzystor się przełączy w 40ns przy wyłączaniu opóźnienie 100ns i 50ns czas przełączania, czy potrzeba szybciej? nie sądzę, a mniejsze szybkości przełączania to i mniej generowanych zakłóceń.

    0
  • #13 03 Wrz 2017 07:55
    Morcinek92
    Poziom 14  

    Witajcie ponownie,

    Po analizowaniu tego schematu jednak odpuściłem tą wersję z 42 tranzystorami z racji tego, że potrzebował bym aż 42 złącza śrubowe.. co generuje duże gabaryty i problem z dopasowaniem do obudowy na szynę DIN.

    Zaprojektowałem nowy schemat oparty na 14 tranzystorach PNP - BD136 (na schemacie błędnie napisane 140). do sterowania ich jasnością poprzez PWM.

    Jak i 3 tranzystory NPN - BD911 do sterowania kolorami RGB.

    Sterowanie taśma LED RGB -PWM

    Na płytce stykowej złożyłem i przetestowałem układ dla 4 stopni i wszystko działało zgodnie z założeniami.

    1) Pytanie dla Was czy schemat, a głównie chodzi mi o układy tranzystorów są okej czy rezystory są dobrze dopasowane ? (z tym miałem problem) .

    Pobór prądu dla jednego stopnia to max 1A

    2) Czy do bazy tranzystora BC807/817 równolegle dołączyć diodę zenera 5V6 w przypadku uszkodzenia tranzystora?

    0
  • #14 03 Wrz 2017 19:27
    rb401
    Poziom 33  

    Morcinek92 napisał:
    Po analizowaniu tego schematu jednak odpuściłem tą wersję z 42 tranzystorami z racji tego, że potrzebował bym aż 42 złącza śrubowe.. co generuje duże gabaryty i problem z dopasowaniem do obudowy na szynę DIN.


    Jeśli chcesz w jednej obudowie upchnąć sterownik i złącza śrubowe to rzeczywiście robi się problem. Ale takie rzeczy robi się inaczej, szczególnie że tu masz obwody SELV.
    Sterownik może mieć tylko jedno lub kilka złącz na wielożyłowy kabelek a funkcje złącz dla okablowania realizuje osobna płytka. Zobacz pod hasłem "interface module din rail" albo po naszemu "konektor na szynę din".
    Tu dla ilustracji samej idei taki przykład:

    Sterowanie taśma LED RGB -PWM

    Z tym że gdyby zastosować złącza bezśrubowe np. takie z rastrem 2,54mm, dostępne u nas gdzieś 30 groszy za tor:

    Sterowanie taśma LED RGB -PWM

    to myślę że nawet na szerokości 30-40mm można by swobodnie zmieścić się z tymi złączami, w ilości rzędu 50 sygnałów, bez problemu. A do połączenia ze sterownikiem użyć kilku jakiś pospolitych złącz IDC, HS/WS czy podobnych.

    Morcinek92 napisał:
    Zaprojektowałem nowy schemat oparty na 14 tranzystorach PNP - BD136 (na schemacie błędnie napisane 140). do sterowania ich jasnością poprzez PWM.

    Jak i 3 tranzystory NPN - BD911 do sterowania kolorami RGB.


    Jak już tu wcześniej pisałem, tą koncepcję uważam za zbyt ograniczającą możliwości niezależnego sterowania jasnościami i kolorami, w stosunku do uzyskanych oszczędności (np. na okablowaniu, złączach itp.).
    Jeśli już, to nadal polecam rozwiązania oparte o gotowe scalaki PWM, w formie małych płytek obsługujących czy to jeden czy kilka stopni. Oprócz zalet elastyczności sterowania i prostoty programowej, to rozwiązanie redukuje okablowanie do zasilania i dwóch, trzech sygnałów sterujących.
    No ale to Twój wybór.



    Morcinek92 napisał:
    1) Pytanie dla Was czy schemat, a głównie chodzi mi o układy tranzystorów są okej czy rezystory są dobrze dopasowane ? (z tym miałem problem) .
    Pobór prądu dla jednego stopnia to max 1A


    Tu widzę spore problemy. Jeśli przyjąć że jeden stopień to 3x0,33A to tranzystor od koloru będzie kluczował maksymalnie gdzieś niecałe 5A (14x0,33A) a wybrałeś dość kiepski typ (BD911) pod względem napięcia nasycenia (VCE(sat)≈3V przy 5A !):
    Sterowanie taśma LED RGB -PWM

    A jeszcze dodatkowo na bazę dajesz malutki prąd 2mA (4V/2,2kΩ) co przy minimalnej becie 40 wystarczyło by na kluczowanie prądu 80mA a nie 5A.

    Klucze od strony plusa zasilania też za słabo wysterowane ≈20mA, jak na możliwą niekorzystną betę tych tranzystorów (min 25).
    Po za tym, przydały by się też oporniki baza emiter przyspieszające wyjście z nasycenia a to z kolei wymaga większego zapasu prądu sterującego.
    Tak że te układy wymagają jeszcze przeprojektowania. Myślę że mosfety były by mniej stresujące.


    Generalnie też koncepcja kluczy bipolarnych tu akurat wydaje mi się trudna w realizacji też z innego powodu. Mianowicie sumowania napięć nasycenia dwóch kluczy pracujących szeregowo. W takim zastosowaniu (taśmy LED), każdy ułamek wolta poniżej 12V daje jednak dość konkretny spadek jasności.

    Morcinek92 napisał:
    2) Czy do bazy tranzystora BC807/817 równolegle dołączyć diodę zenera 5V6 w przypadku uszkodzenia tranzystora?


    Faktycznie, istnieje realna możliwość takiej awarii w której 12V jakoś tam pojawi się na wyjściu procesora. Co prawda są szeregowe oporniki 1kΩ.
    Ale trudno mi w tej chwili oszacować czy dodatkowe zabezpieczenie ma jakiś praktyczny sens.

    0
  • #15 04 Wrz 2017 11:24
    Morcinek92
    Poziom 14  

    Dziękuję Ci bardzo za tak szczegółową odpowiedź.

    Przewody mam już poprowadzone na schodach - instalacja gotowa :)

    Program już praktycznie też został napisany, popracuje jeszcze nad efektami i koniec. Nie zależy mi, żeby sterować kolorem każdy stopień z osobna.

    Problem mam tylko z tym doborem tranzystorów..

    A czy mógłbyś mi polecić jakieś inne tranzystory, które warto było by wykorzystać tutaj ? Mam jeszcze w zapasach IRF9530.

    Czy te tranzystory na stopnie BD136 sprawdzą się tutaj ?

    Tak jak mówiłem przy krótkich testach było ok.. ale przy dłuższych mogą wystapić problemy, których wolał bym uniknąć

    0
  • #16 04 Wrz 2017 14:39
    rb401
    Poziom 33  

    Morcinek92 napisał:
    A czy mógłbyś mi polecić jakieś inne tranzystory, które warto było by wykorzystać tutaj ?


    Na tory RGB z bipolarnymi tranzystorami jest problem z doborem.
    Stosunkowo duże i co gorsze, bardzo zależne od prądu napięcie nasycenia może powodować wyraźne przygasanie stopni przy załączaniu innych.
    Znacznie lepszym wyborem są mosfety, choćby np. tanie, pospolite IRFZ44N z ładną opornością kanału w stanie włączenia. Z tym że sterowanie ich bramek powinno być z 12V bo przy 5V słabo się włączają.

    Morcinek92 napisał:
    Mam jeszcze w zapasach IRF9530.


    Są to P mosfety, dlatego nadały by się na sterowanie jasnością (te klucze od strony plusa).
    Nie są tu może idealne bo mają 0,3Ω (ale w typie P z opornością ogólnie jest gorzej niż w N).
    Za to dużo łatwiej będzie je wysterować niż BD136 i powinny być w tym zastosowaniu lepsze. Po za tym ten spadek napięcia na ich oporności (max do 300mV) może być w praktyce mało zauważalny wizualnie bo dotyczyłby sytuacji gdy np. świeci samo R, załączasz RGB, to R ściemnieje ale zmiana koloru to zamaskuje.

    0
  • #17 04 Wrz 2017 18:51
    Morcinek92
    Poziom 14  

    Zrezygnuje z bipolarnych i zastosuje mosfety.
    A czy mógłbyś przedstawić mi taka aplikacje z wykorzystaniem tych tranzyatorow ? bo znalazłem tylko że sterowaniem bramki poprzez tranzystor np. bc557 podając 5V.
    Czy może inny model mosfeta ?

    Niestety nie mam tyle sztuk żeby wykorzystać do sterowania jadnoscia.. mam 14 sztuk tylko tych bd136 i chyba jednak one będą musiały tam zostac.. chodzi tylko teraz o dobór rezystorow żeby tranzystor był w pełni otwary..

    0
  • #18 04 Wrz 2017 23:49
    rb401
    Poziom 33  

    Morcinek92 napisał:
    A czy mógłbyś przedstawić mi taka aplikacje z wykorzystaniem tych tranzyatorow ?


    Coś takiego:

    Sterowanie taśma LED RGB -PWM




    Morcinek92 napisał:
    chodzi tylko teraz o dobór rezystorow żeby tranzystor był w pełni otwary..


    Jeśli patrzeć do dokumentacji BD136, to by dostać w miarę minimalne napięcie nasycenia (<0,5V) trzeba do bazy dostarczyć prąd gdzieś 1/10 prądu kolektora.
    To by wyznaczyło dla 1A prądu kolektora, oporność na bazie (do kolektora tego pierwszego tranzystora) gdzieś na 100Ω i uwaga, moc traconą na tym oporniku koło 1W.
    Jest to oszacowanie ogólne dla BD136 i jeśli Twoje egzemplarze były by lepsze niż minimum katalogowe, można by prąd sterujący zmniejszyć. Ale to można np. zweryfikować przez pomiar napięcia nasycenia już pod pełnym obciążeniem.
    Dodatkowo bardzo wskazane by było dać między emiter a bazę BD136 opornik, powiedzmy 300Ω dla przyspieszenia wyjścia z nasycenia. By niepotrzebnie nie powiększać strat przełączeniowych, warto też nie wybierać zbyt dużej częstotliwości PWM ponad tyle ile rzeczywiście trzeba. Duże prądy w sterowaniu wymagają też zwrócenie uwagi na ścieżki od emiterów tranzystorów sterujących BC817 i ich połączenie do zasilania. Będzie tam w sumie ok. 1A.

    0
  • #19 05 Wrz 2017 10:01
    Morcinek92
    Poziom 14  

    Hej,

    Dziękuję za schemat, naniosłem poprawki na swój, czy mógłbyś zerknąć czy teraz jest okej ? (chodzi mi głównie o tranzystory)

    Sterowanie taśma LED RGB -PWM

    A czy ten rezystor na bazie tranzystora bc817 sterującego BD136 zostawić 1k czy zmienić jego wartość ?

    0
  • #20 05 Wrz 2017 12:50
    rb401
    Poziom 33  

    Morcinek92 napisał:
    czy teraz jest okej ? (chodzi mi głównie o tranzystory)


    Wygląda że ok.


    Morcinek92 napisał:
    A czy ten rezystor na bazie tranzystora bc817 sterującego BD136 zostawić 1k czy zmienić jego wartość ?


    Jeśli dasz tam faktycznie BC817, które według katalogu mają wzmocnienie >100 przy prądzie kolektora 100mA, to 1kΩ (dający ok. 4mA na bazę) wystarczy z zapasem.

    0
  • #21 05 Wrz 2017 15:22
    Morcinek92
    Poziom 14  

    Dobrze to chyba już mam wszystkie informacje, na podstawie tego schematu zabieram się za projektowanie płytki.

    Dziękuję Bardzo za pomoc :) Napiszę jaki efekt uzyskałem.

    0