Lampu aksen LED yang perlahan redup saat dilepas dari sumber listrik

Kita semua telah bermain dengan transformator dan catu daya yang berbeda yang memiliki indikator LED yang meredup sebelum padam sepenuhnya ketika catu daya dicabut.

Saya sedang bekerja merancang lampu aksen yang akan melibatkan sumber cahaya kristal tembus cahaya (mungkin terbuat dari resin atau kaca jika saya dapat menemukan pemasok murah) yang mengandung LED dan elektronik tertentu, dan sebuah pangkalan yang akan memasok arus listrik. Untuk gamer, ini mungkin terlihat seperti Welkynd Stone. Pertanyaan saya adalah apa cara paling sederhana untuk menyebabkan LED redup perlahan (katakanlah lebih dari 2-10 detik) ketika kristal dilepas dari pangkalan? Mirip dengan transformator yang dicabut, tetapi dengan peredupan yang disengaja dan dikendalikan.

Saya baru saja membeli beberapa LED dan berencana membangun sistem pengujian selama satu atau dua bulan ke depan. LED ini berada dalam strip 5 meter yang dibagi menjadi 3 seri LED yang dijalankan secara paralel dan diberi nilai 12v. Saya tidak tahu peringkat amp LED, tapi saya menebak dalam kisaran 20mA (apa yang saya baca rata-rata untuk putih terang). Saya mungkin akan menggunakan 4 seri dengan total 12 LED di test build.Tautan strip LED

Jika saya memiliki transformator dari daya AC yang dibangun ke dalam pangkalan, saya menduga saya dapat menggunakan sejumlah kapasitor secara paralel dengan resistor untuk menyimpan listrik dan secara perlahan melepaskannya ke dalam LED. Tapi saya penggemar otodidak jadi saya jujur ​​tidak tahu apakah ini benar-benar berhasil. Saya juga tidak tahu jumlah dan peringkat kapasitor dan resitor yang saya perlukan.

Jika saya memiliki trafo yang terpasang pada kristal, trafo dan penyearah akan mempertahankan sejumlah kecil listrik, tetapi saya tidak berpikir itu akan hampir cukup untuk memberikan efek yang saya cari, jadi sesuatu yang lain harus menjadi ditambahkan untuk membuatnya bertahan selama beberapa detik.

Baterai nicad dengan kontrol elektronik adalah pilihan terakhir saya untuk mencapai efek ini, dan saya mungkin akan menyerah pada ide sebelum saya memprogram papan sirkuit saya sendiri.

Itu pertanyaan utama saya. Jika ada yang ingin melemparkan beberapa pemikiran tentang cara menghubungkan kristal ke pangkalan, saya terbuka untuk saran. Rencana awal saya adalah hanya memiliki koneksi tembaga ke tembaga langsung dengan pangkalan. Tapi saya baru-baru ini mempertimbangkan sistem pengisian EM (mirip dengan powermat atau senter nirkabel yang dapat diisi ulang ini dimiliki ayah saya). Kekhawatiran dengan nirkabel adalah menyediakan daya yang konsisten untuk LED, meskipun lebih aman. Saya juga sudah belajar cukup banyak tentang membangun catu daya dari meneliti situs SE ini, tetapi jika ada yang punya saran untuk itu juga, saya semua telinga. Untuk tes build, saya mungkin akan menghubungkannya ke catu daya komputer, atau catu daya laptop jika saya dapat menemukan yang 12v di Goodwill atau toko komponen elektronik lokal.

Jika saya mendapatkan model uji untuk bekerja, saya berencana membangun mungkin selusin ini untuk aksen pencahayaan di sekitar rumah saya.

Pertanyaan itu membangkitkan minat saya cukup untuk membuat percobaan. Saya mengubah parameter pertanyaan dalam satu aspek utama: Alih-alih strip LED dengan beberapa LED secara seri, saya menghubungkan 3 LED biru ( _Vf = ~ masing-masing 2,8 Volt) secara paralel , dengan resistor 100 Ohm tunggal untuk membatasi arus ke semua 3, ke Farad 0,047, jenis koin 5,5 Volt "motherboard supercap".

Saya tahu, berbagi resistor adalah praktik yang sangat buruk, jadi gunakan saja resistor terpisah untuk percobaan Anda sendiri.

Supercap diisi dari sepasang sel alkali AA (~ 3,12 Volt melintasi kapasitor setelah 3 menit), kemudian kabel ke baterai ditarik keluar.

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Sementara efek peredupan adalah hasil yang diharapkan, hasilnya mengejutkan: LED tetap menyala dengan intensitas yang semakin berkurang lebih dari satu menit setelah melepas baterai. Ini adalah video yang saya ambil dari eksperimen.

Alasan LED tetap menyala jauh lebih lama dari yang diharapkan adalah bahwa LED khas terus menyala hingga di bawah 5% dari arus nominal - Dalam kasus LED yang saya gunakan, pada sekitar 1 menit tanda mereka cukup terlihat , jika redup, dengan hanya 1 mA, perpecahan di antara ketiganya.

LED akhirnya meredup menjadi ketiadaan setelah mungkin 15 menit.

Kesimpulan :

• Kapasitansi yang jauh lebih kecil daripada supercapacitor Farad 0,047 yang digunakan di sini akan lebih disukai untuk tujuan yang dibayangkan.
• Jika seseorang harus menggunakan strip LED 12 Volt 20 mA, alih-alih LED secara paralel, maka satu set 3 supercaps koin ini secara seri akan berfungsi: Kapasitansi yang dihasilkan sekitar 0,0157 Farad akan memberikan durasi peredupan yang lebih dekat dengan target OP dari 2 hingga 10 detik, alih-alih peredupan 1 menit yang tak tertahankan lama diamati dalam video.
• Alasan beberapa perhitungan kapasitansi yang sebelumnya diposting termasuk komentar Farad 0,5 saya sendiri jauh dari sasaran adalah karena mengurangi aliran arus akibat pelepasan, yaitu efek peredupan yang sangat dicari, tidak diperhitungkan.
• Untuk setiap komentar yang mungkin muncul tentang ESR "super tinggi" supercaps motherboard yang tidak dapat diterima, jelas bahwa teori perlu didukung oleh eksperimen praktis, seperti yang dilakukan untuk jawaban ini.

Super kapasitor yang saya gunakan dijual dengan harga di bawah $ 2 per pasang , termasuk pengiriman internasional, di eBay:

Tidak cukup puluhan atau ratusan dolar yang saya, dan yang lainnya, sebutkan sebelumnya.

Addeddum berkat diskusi dengan @DavidKessener :

• Jika menggunakan beberapa supercaps secara seri dan dibebankan ke tegangan yang lebih tinggi untuk string, daripada tegangan pengenal kapasitor individu, resistor bias diperlukan untuk memperpanjang usia kapasitor. Tanpa ini, kapasitor akan mengisi daya secara tidak merata, dan pada akhirnya akan mati lebih cepat.
• Berdasarkan appnote Maxwell ini , dan mengambil arus bocor per kapasitor 10 uA ( arus bocor aktual dari tutup khusus ini jauh lebih rendah, jadi lebih aman ), kami mendapatkan nilai 55 kOhm untuk melewati resistor biasing 10 x 10 = 100 uA, jadi tambahkan 3 baru Resistor 56k seperti di bawah ini, untuk menggunakan suplai 12 Volt dan strip LED 12 Volt

^{mensimulasikan rangkaian ini}

The TL494 biasanya digunakan dalam pasokan listrik sebagai mekanisme kontrol untuk uang atau dorongan switcher, tetapi dapat dengan mudah digunakan untuk kontrol PWM dari LED juga karena masing-masing transistor outputnya bisa tenggelam 200mA.

Lihatlah laporan aplikasi TI SLVA001E, "Merancang Regulator Tegangan Beralih Dengan TL494 (Rev. E)", untuk melihat bagaimana memasukkannya ke mode ujung tunggal dan menggunakan DTC untuk mengontrol output PWM; sirkuit RC pada pin DTC harus cukup untuk mengurangi siklus tugas secara bertahap setelah pelepasan perangkat.

EDIT:

Berikut ini adalah rangkaian yang tidak dioptimalkan yang dapat digunakan. Perhatikan bahwa fixture akan membutuhkan catu dayanya sendiri agar dapat berfungsi.

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

S1 dapat berupa microswitch tuas atau semacam kontak yang dijembatani dengan bahan konduktif. Ketika S1 ditutup, DTC diadakan ke 0V memungkinkan siklus tugas PWM maksimum dan karena itu kecerahan LED. Ketika S1 dilepaskan, C1 secara perlahan mengisi daya melalui pembagi tegangan R1 / R2, perlahan-lahan meningkatkan tegangan DTC dan dengan demikian mengurangi siklus tugas PWM hingga 5%.