Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Как подключить светодиод к сети 220в : схема включения

Содержание статьиПоказать

Светодиоды в качестве источников света получили широкое распространение. Но они рассчитаны на низкое напряжение питания, а зачастую возникает необходимость включить светодиод в бытовую сеть 220 вольт. При небольших познаниях в электротехнике и умении выполнять несложные расчеты это возможно.

Способы подключения

Стандартные условия работы большинства светодиодов – напряжение 1,5-3,5 В и ток 10-30 мА. При пряом включении прибора в бытовую электросеть время его жизни составит десятые доли секунды. Все проблемы подключения светодиодов в сеть повышенного, по сравнению со штатным рабочим, напряжения, сводятся к тому, чтобы погасить излишек напряжения и ограничить ток, протекающий через светоизлучающий элемент. С этой задачей справляются драйверы – электронные схемы, но они достаточно сложны и состоят из большого числа компонентов. Их применение имеет смысл при питании светодиодной матрицы со множеством светодиодов. Для подключения одного элемента есть более простые пути.

Подключение с помощью резистора

Самый очевидный способ – подключить последовательно со светодиодом резистор. На нем упадет лишнее напряжение, и он ограничит ток.

Схема включения светодиода с балластным резистором.

Расчет этого резистора ведется в такой последовательности:

  1. Пусть имеется светодиод с номинальным током 20 мА и падением напряжения 3 В (фактические параметры надо посмотреть в справочнике). За рабочий ток лучше принять 80% от номинала – LED в облегченных условиях проживет дольше. Iраб=0,8 Iном=16 мА.
  2. На добавочном сопротивлении упадет напряжение питающей сети за вычетом падения напряжения на светодиоде. Uраб=310-3=307 В. Очевидно, что практически все напряжение будет на резисторе.

Важно! При расчетах надо применять не действующее значение напряжения сети (220 В), а амплитудное (пиковое) – 310 В.

  1. Значение добавочного сопротивления находится по закону Ома: R=Uраб/ Iраб. Так как ток выбран в миллиамперах, то сопротивление будет в килоомах: R=307/16= 19,1875. Ближайшее значение из стандартного ряда – 20 кОм.
  2. Чтобы найти мощность резистора по формуле P=UI, надо рабочий ток умножить на падение напряжения на гасящем сопротивлении. При номинале в 20 кОм средний ток будет составлять 220 В/20 кОм=11 мА (здесь можно учитывать действующее напряжение!), и мощность составит 220В*11мА=2420 мВт или 2,42 Вт. Из стандартного ряда можно выбрать резистор мощностью 3 Вт.

Важно! Этот расчет упрощенный, в нем не везде учтено падение напряжения на светодиоде и его сопротивление в открытом состоянии, но для практических целей точность достаточная.

Резистор мощностью 3 Вт.

Так можно подключать цепочку из последовательно соединенных светодиодов. При расчетах надо умножить падение напряжения на одном элементе на их общее количество.

Последовательное подключение диода с высоким обратным напряжением (400 В и более)

У описанного способа есть существенный недостаток. Светодиод, как любой прибор на основе p-n перехода, пропускает ток (и светится) при прямой полуволне переменного тока. При обратной полуволне он заперт. Его сопротивление велико, намного выше балластного сопротивления. И сетевое напряжение амплитудой 310 В, приложенное к цепочке, упадет большей частью на светодиоде. А он не рассчитан на работу в качестве высоковольтного выпрямителя, и может довольно скоро выйти из строя. Для борьбы с этим явлением часто рекомендуют последовательно включать дополнительный диод, выдерживающий обратное напряжение.

Схема включения с дополнительным диодом.

На самом деле при таком включении приложенное обратное напряжение разделится примерно пополам между диодами, и LED будет чуть легче при падении на нем около 150 В или немного меньше, но судьба его будет все равно печальной.

Шунтирование светодиода обычным диодом

Намного более эффективна такая схема включения:

Схема с дополнительным диодом.

Здесь светоизлучающий элемент включен встречно и параллельно дополнительному диоду. При отрицательной полуволне дополнительный диод откроется, и все напряжение окажется приложенным к резистору. Если расчет, проведенный ранее, был верным, то сопротивление не будет перегреваться.

Встречно-параллельное подключение двух светодиодов

При изучении предыдущей схемы не может не прийти мысль – зачем использовать бесполезный диод, когда его можно заменить таким же светоизлучателем? Это верное рассуждение. И логически схема перерождается в следующий вариант:

Схема с дополнительным светодиодом.

Здесь в качестве защитного элемента использован такой же светодиод. Он защищает первый элемент при обратной полуволне и при этом излучает. При прямой полуволне синусоиды светодиоды меняются ролями. Плюсом схемы является полное использование возможностей источника питания. Вместо одиночных элементов можно включать цепочки светодиодов в прямом и обратном направлениях. Для расчета можно использовать тот же принцип, но падение напряжения на светодиодах умножается на их количество, установленное в одном направлении.

С помощью конденсатора

Вместо резистора можно применить конденсатор. В цепи переменного тока он ведет себя в определенной мере как резистор. Его сопротивление зависит от частоты, но в бытовой сети этот параметр неизменен. Для расчета можно взять формулу Х=1/(2*3,14*f*C), где:

  • X – реактивное сопротивление конденсатора;
  • f – частота в герцах, в рассматриваемом случае равна 50;
  • С – емкость конденсатора в фарадах, для пересчета в мкФ использовать коэффициент 10-6.

На практике используют формулу:

С=4,45*Iраб/(U-Uд), где:

  • С – необходимая емкость в мкФ;
  • Iраб - рабочий ток светодиода;
  • U-Uд - разница между напряжением питания и падением напряжения на светоизлучающем элементе – имеет практическое значение при применении цепочки светодиодов. При использовании одного светодиода можно с достаточной точностью принять значение U равным 310 В.

Применять конденсаторы можно с рабочим напряжением не менее 400 В. Расчетные значения для токов, характерных для подобных схем, приведены в таблице:

Рабочий ток, мА10152025
Емкость балластного конденсатора, мкФ0,1440,2150,2870,359

Получившиеся значения достаточно далеки от стандартного ряда емкостей. Так, для тока 20 мА отклонение от номинала 0,25 мкФ составит 13%, а от 0,33 мкФ – 14%. Резистор можно подобрать гораздо точнее. Это является первым недостатком схемы. Второй уже упоминался – конденсаторы на 400 и выше В имеют довольно крупные размеры. И это еще не все. При использовании балластной емкости схема обрастает дополнительными элементами:

Схема включения с балластным конденсатором.

Сопротивление R1 устанавливается в целях безопасности. Если схему запитать от 220 В, а потом отключить от сети, то конденсатор не разрядится – без этого резистора цепь разрядного тока будет отсутствовать. При случайном касании выводов емкости легко получить поражение электрическим током. Сопротивление этого резистора можно выбрать в несколько сотен килоом, в рабочем состоянии он зашунтирован емкостью и на работу схемы не влияет.

Резистор R2 нужен для ограничения броска зарядного тока конденсатора. Пока емкость не заряжена, она не будет служить ограничителем тока, и за это время светодиод может успеть выйти из строя. Здесь надо выбрать номинал в несколько десятков Ом, на работу схемы он также не будет иметь влияния, хотя его можно учесть при расчете.

Пример включения светодиода в выключатель света

Один из распространенных примеров практического использования светодиода в цепи 220 В – индикация выключенного состояния бытового выключателя и облегчения поиска его местоположения в темноте. Светодиод здесь работает при токе около 1 мА – свечение будет неярким, но заметным в темноте.

Схема индикации состояния выключателя.

Здесь лампа служит дополнительным ограничителем тока при разомкнутом положении выключателя, и возьмет на себя небольшую долю обратного напряжения. Но основная часть обратного напряжения приложена к резистору, поэтому светодиод здесь относительно защищен.

Видео: ПОЧЕМУ НЕ НАДО СТАВИТЬ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ С ПОДСВЕТКОЙ

Техника безопасности

Технику безопасности при работе в действующих установках регламентируют Правила охраны труда при эксплуатации электроустановок. На домашнюю мастерскую они не распространяются, но их основные принципы при подключении светодиода к сети 220 В надо учесть. Главное правило безопасности при работе с любой электроустановкой – все работы надо выполнять при снятом напряжении, исключив ошибочное или непроизвольное, несанкционированное включение. После отключения выключателя отсутствие напряжения надо проверить тестером. Все остальное – применение диэлектрических перчаток, ковриков, наложение временных заземлений и т.п. трудновыполнимо в домашних условиях, но надо помнить, что мер безопасности мало не бывает.

Схемы подключения светодиодов к 220В и 12В

Рассмотрим способы включения лед диодов средней мощности к наиболее популярным номиналам 5В, 12 вольт, 220В. Затем их можно использовать при изготовлении цветомузыкальных устройств, индикаторов уровня сигнала, плавное включение и выключение. Давно собираюсь сделать плавный искусственный рассвет , чтобы соблюдать распорядок дня. К тому же эмуляция рассвета позволяет просыпаться гораздо лучше и легче.

Про подключение светодиодов к 12 и 220В читайте в предыдущей статье, рассмотрены все способы от сложных до простых, от дорогих до дешёвых.

  • 1. Типы схем
  • 2. Обозначение на схеме
  • 3. Подключение светодиода к сети 220в, схема
  • 4. Подключение к постоянному напряжению
  • 5. Самый простой низковольтный драйвер
  • 6. Драйвера с питанием от 5В до 30В
  • 7. Включение 1 диода
  • 8. Параллельное подключение
  • 9. Последовательное подключение
  • 10. Подключение RGB LED
  • 11. Включение COB диодов
  • 12. Подключение SMD5050 на 3 кристалла
  • 13. Светодиодная лента 12В SMD5630
  • 14. Светодиодная лента RGB 12В SMD5050

Типы схем

Схема подключения светодиодов бывает двух типов, которые зависят от источника питания:

  1. светодиодный драйвер со стабилизированным током;
  2. блок питания со стабилизированным напряжением.

В первом варианте применяется специализированный источник, который имеет определенный стабилизированный ток, например 300мА. Количество подключаемых LED диодов ограничено только его мощностью. Резистор (сопротивление) не требуется.

Во втором варианте стабильно только напряжение. Диод имеет очень малое внутреннее сопротивление, если его включить без ограничения Ампер, то он сгорит. Для включения необходимо использовать токоограничивающий резистор.
Расчет резистора для светодиода можно сделать на специальном калькуляторе.

Калькулятор учитывает 4 параметра:

  • снижение напряжения на одном LED;
  • номинальный рабочий ток;
  • количество LED в цепи;
  • количество вольт на выходе блока питания.

Разница кристаллов

Если вы используете недорогие LED элементы китайского производства, то скорее всего у них будет большой разброс параметров. Поэтому реальное значение Ампер цепи будет отличатся и потребуется корректировка установленного сопротивления. Чтобы проверить насколько велик разброс параметров, необходимо включить все последовательно. Подключаем питание светодиодов и затем понижаем напряжение до тех пор, когда они будут едва светиться. Если характеристики отличаются сильно, то часть LED будет работать ярко, часть тускло.

Это приводит к тому, что на некоторых элементах электрической цепи мощность будет выше, из-за этого они будут сильнее нагружены. Так же будет повышенный нагрев, усиленная деградация, ниже надежность.

Обозначение на схеме

Для обозначения на схеме используется две вышеуказанные пиктограммы. Две параллельные стрелочки указывают, что светит очень сильно, количество зайчиков в глазах не сосчитать.

Подключение светодиода к сети 220в, схема

Для подключения к сети 220 вольт используется драйвер, который является источником стабилизированного тока.

Схема драйвера для светодиодов бывает двух видов:

  1. простая на гасящем конденсаторе;
  2. полноценная с использованием микросхем стабилизатора;

Собрать драйвер на конденсаторе очень просто, требуется минимум деталей и времени. Напряжение 220В снижается за счёт высоковольтного конденсатора, которое затем выпрямляется и немного стабилизируется. Она используется в дешевых светодиодных лампах. Основным недостатком является высокой уровень пульсаций света, который плохо действует на здоровье. Но это индивидуально, некоторые этого вообще не замечают. Так же схему сложно рассчитывать из-за разброса характеристик электронных компонентов.

Полноценная схема с использованием специализированных микросхем обеспечивает лучшую стабильность на выходе драйвера. Если драйвер хорошо справляется с нагрузкой, то коэффициент пульсаций будет не выше 10%, а в идеале 0%. Чтобы не делать драйвер своими руками, можно взять из неисправной лампочки или светильника, если проблема у них была не с питанием.

Если у вас есть более менее подходящий стабилизатор, но сила тока меньше или больше, то её можно подкорректировать с минимум усилий. Найдите технические характеристики на микросхему из драйвера. Чаще всего количество Ампер на выходе задаётся резистором или несколькими резисторами, находящимися рядом с микросхемой. Добавив к ним еще сопротивление или убрав один из них можно получить необходимую силу тока. Единственное нельзя превышать указанную мощность.

Подключение к постоянному напряжению

Далее будут рассмотрены схемы подключения светодиодов к постоянному напряжению. Наверняка у вас дома найдутся блоки питания со стабилизированный полярным напряжением на выходе. Несколько примеров:

  1. 3,7В – аккумуляторы от телефонов;
  2. 5В – зарядные устройства с USB;
  3. 12В – автомобиль, прикуриватель, бытовая электроника, компьютер;
  4. 19В – блоки от ноутбуков, нетбуков, моноблоков.

Самый простой низковольтный драйвер

Простейшая схема стабилизатора тока для светодиодов состоит из линейной микросхемы LM317 или его аналогов. На выходе таких стабилизаторов может быть от 0,1А до 5А. Основные недостатки это невысокий КПД и сильный нагрев. Но это компенсируется максимальной простотой изготовления.

Входное до 37В, до 1,5 Ампера для корпуса указанного на картинке.

Для рассчёта сопротивления, задающего рабочий ток используйте калькулятор стабилизатор тока на LM317 для светодиодов.

Драйвера с питанием от 5В до 30В

Если у вас есть подходящий источник питания от какой либо бытовой техники, то для включения лучше использовать низковольтный драйвер. Они бывают повышающие и понижающие. Повышающий даже из 1,5В сделает 5В, чтобы светодиодная цепь работала. Понижающий из 10В-30В сделает более низкое, например 15В.

В большом ассортименте они продаются у китайцев, низковольтный драйвер отличается двумя регуляторами от простого стабилизатора Вольт.

Реальная мощность такого стабилизатора будет ниже, чем указал китаец. У параметрах модуля пишут характеристику микросхемы и не всей конструкции. Если стоит большой радиатор, то такой модуль потянет 70% — 80% от обещанного. Если радиатора нет, то 25% — 35%.

Особенно популярны модели на LM2596, которые уже прилично устарели из-за низкого КПД. Еще они сильно греются, поэтому без системы охлаждения не держат более 1 Ампера.

Более эффективны XL4015, XL4005, КПД гораздо выше. Без радиатора охлаждения выдерживают до 2,5А. Есть совсем миниатюрные модели на MP1584 размером 22мм на 17мм.

Включение 1 диода

Чаще всего используются 12 вольт, 220 вольт и 5В. Таким образом делается маломощная светодиодная подсветка настенных выключателей на 220В. В заводских стандартных выключателях чаще всего ставится неоновая лампа.

Параллельное подключение

При параллельном соединении желательно на каждую последовательную цепь диодов использовать отдельный резистор, чтобы получить максимальную надежность. Другой вариант, это ставить одно мощное сопротивление на несколько LED. Но при выходе одного LED из строя увеличится ток на других оставшихся. На целых будет выше номинального или заданного, что значительно сократит ресурс и увеличит нагрев.

Рациональность применений каждого способа рассчитывают исходя из требований к изделию.

Последовательное подключение

Последовательное подключение при питании от 220в используют в филаментных диодах и светодиодных лентах на 220 вольт. В длинной цепочке из 60-70 LED на каждом падает 3В, что и позволяет подсоединять напрямую к высокому напряжению. Дополнительно используется только выпрямитель тока, для получения плюса и минуса.

Такое соединение применяют в любой светотехнике:

  1. светодиодные лампах для дома;
  2. led светильники;
  3. новогодние гирлянды на 220В;
  4. светодиодные ленты на 220.

В лампах для дома обычно используется до 20 LED включенных последовательно, напряжение на них получается около 60В. Максимальное количество используется в китайских лампочках кукурузах, от 30 до 120 штук LED. Кукурузы не имеют защитной колбы, поэтому электрические контакты на которых до 180В полностью открыты.

Соблюдайте осторожность, если видите длинную последовательную цепочку, к тому же на них не всегда есть заземление. Мой сосед схватил кукурузу голыми руками и потом рассказывал увлекательные стихи из нехороших слов.

Подключение RGB LED

Маломощные трёхцветные RGB светодиоды состоят из трёх независимых кристаллов, находящихся в одном корпусе. Если 3 кристалла (красный, зеленый, синий) включить одновременно, то получим белый свет.

Управление каждым цветом происходит независимо от других при помощи RGB контроллера. В блоке управления есть готовые программы и ручные режимы.

Включение COB диодов

Схемы подключения такие же, как у однокристальных и трехцветных светодиодов SMD5050, SMD 5630, SMD 5730. Единственное отличие, вместо 1 диода включена последовательная цепь из нескольких кристаллов.

Мощные светодиодные матрицы имеют в своём составе множество кристаллов включенных последовательно и параллельно. Поэтому питание требуется от 9 до 40 вольт, зависит от мощности.

Подключение SMD5050 на 3 кристалла

От обычных диодов SMD5050 отличается тем, что состоит из 3 кристаллов белого света, поэтому имеет 6 ножек. То есть он равен трём SMD2835, сделанным на этих же кристаллах.

При параллельном включении с использованием одного резистора надежность будет ниже. Если один их кристаллов выходит из строя, то увеличивается сила тока через оставшиеся 2. Это приводит к ускоренному выгоранию оставшихся.

При использовании отдельного сопротивления для каждого кристалла, выше указанный недостаток устраняется. Но при этом в 3 раза возрастает количество используемых резисторов и схема подключения светодиода становится сложней. Поэтому оно не используется в светодиодных лентах и лампах.

Светодиодная лента 12В SMD5630

Наглядным примером подключения светодиода к 12 вольтам является светодиодная лента. Она состоит из секций по 3 диода и 1 резистора, включенных последовательно. Поэтому разрезать её можно только в указанных местах между этими секциями.

Светодиодная лента RGB 12В SMD5050

В RGB ленте используется три цвета, каждый управляется отдельно, для каждого цвета ставится резистор. Разрезать можно только по указанному месту, чтобы в каждой секции было по 3 SMD5050 и она могла подключатся к 12 вольт.

Здравствуйте уважаемые Знатоки. Мне нужно собрать 2 шт. LED светильник состоящий из 20 диодов по 3W, а второй из 40 диодов. Напряжение у каждого 3,2-3,4 V, 600-700mA. Драйверы на них получаются достаточно дорогие, посоветуйте как можно их подключить в сеть 220v.
Тут представлены схемы без трансформатора через мост ну и там конденсаторы и резисторы. Подскажите её можно использовать для запитки фонаря, и как подобрать детали, Был бы очень признателен если бы кто то расписал как и что делать а главное из чего. Благодарю

Отвечает Друзь. Проще поставить диоды на 20-30 Ватт или использовать линейки светодиодные. Есть мощные диоды которые сразу подключаются в 220 вольт. У них драйвер расположен на подложке вместе с диодом, получается недорого и просто. Схема подключения светодиодов есть у меня на сайте в разделе «Питание».

Подключил 4 потолочных светильника с Led Driver,но почемуто один самый первый или самый последний в цепи мигает при выключином свете. Менял провода местами,менял блок,ничего не помогает.подскажите

Может выключатель с подсветкой. Выключатель должен размыкать фазу. Бывает небольшая наводка с другой линии на 220 вольт, заряд постепенно накапливается и светильник вспыхивает. Да и китайская схемотехника тут тоже влияет.

Добрый день.
Есть светодиодная матрица на на 64 светодиода 2835 включенная в 220в на ней есть 3-и микросхемы, произведение китайское.
Проблема заключается в том, что есть подсветка не всех светодиодов при выключенном 1-м из проводов из сети, т.е. работает как ночник.
Что можно сделать.

Пир выключении необходимо разрывать фазу, а не ноль. Может у вас выключатель с подсветкой.

Пытаюсь заменить галогеновое освещение на светодиодные лампы. От сети 220v питание идет на трансформатор HTM 70/230-240 OSRAM. Далее 12v двумя линиями по 3 лампы в каждой, подключенных параллельно. Лампы OSRAM LED STAR MR16 35 36° по 5w. При включении горят с мерцанием частотой 50гц. Как устранить мерцание с использованием готовых комплектующих, которые можно купить в магазине ( не «сделай сам»).

HTM 70/230-240 OSRAM

Купите хороший блок питания на 12 вольт и проблема исчезнет. Можете поставить параллельно конденсатор на 500-1000 микрофарад.

Здравствуйте. Вопрос такой: в здании поменяли светильники с накаливания на светодиодные. При снятии векторной диаграммы со счётчика электроэнергии заметили, что характер нагрузки поменялся на активно-емкостную (ток стал опережать напряжение на 30 градусов). Не может ли быть связано с установленными в светильника конденсаторами? Спасибо.

Коэффициент мощности изменился из-за светильников.

Добрый день!
На приборе установлено устройство плавного пуска ламп накаливания (220 вольт), при замене на светодиодные лампы, последние начинают мерцать.
Можно ли что нибудь сделать?

Уберите блок плавного пуска.

Доброго здоровья. Светодиод 3в. 20ма.сколько светодиодов можно подключить последовательно .Блок питания с гасящим конденсатором.

Длина цепи ограничена напряжением. 73 светодиода можно подключить без гасящего конденсатора.

Здравствуйте, как лучше подключить 1w диод от аккумулятора 6v, подойдет ли драйвер с питанием 12v из китая?

На схемах вроде всё указано, а дальше уже вам выбирать.

Светодиоды (они же led) на протяжении многих лет активно применяются как в производстве телевизоров, так и в качестве основного освещения дома или квартиры, однако вопрос о том, как правильно выполнить подключение светодиодов актуален и по сей день.

На сегодняшний день их существует огромное количество, различной мощности (сверхяркие Пиранья), работающих от постоянного напряжения, которые можно подключать тремя способами:

  1. Параллельно.
  2. Последовательно.
  3. Комбинированно.

Также существуют специально разработанные схемы, позволяющие подключить светодиод к стационарной бытовой сети 220В. Давайте рассмотрим более детально все варианты подключения led, их преимущества и недостатки, а также как это выполнить своими руками.

Основные принципы подключения

Как было сказано ранее, конструкция светоизлучающего диода подразумевает их подключение исключительно к источнику постоянного тока. Однако, поскольку рабочая часть светодиода – это полупроводниковый кристалл кремния, то очень важно соблюдать полярность, в противном случае светодиод не будет излучать световой поток.

Каждый светодиод имеет техническую документацию, в которой содержатся инструкции и указания по правильному подключению. Если документации нет, можно посмотреть маркировку светодиода. Маркировка поможет узнать производителя, а зная производителя, Вы сможете найти нужный даташит, в котором и содержится информация по подключению. Вот, такой не хитрый совет.

Как определить полярность?

Для решения вопроса существует всего 3 способа:

  1. Конструктивно. Согласно нормам, принятым во всем мире, на обычном светодиоде (не SMD типа), длинная ножка всегда является «+» или же анодом. Для работы светодиода на него должна подаваться положительная полуволна. А короткая – катодом.
  2. С помощью мультиметра. Для проверки необходимо переключатель прибора поставить в режим «Прозвонка» и установить красный щуп мультиметра на анод, а черный – на катод. В результате светодиод должен засветиться. Если этого не произошло, необходимо поменять полярность (черный на анод, а красный на катод). Если результат не меняется, тогда led вышел из строя (для установления более точного диагноза, читайте как проверить светодиод).
  3. Визуально. Если присмотреться к светодиоду, то можно увидеть 2 кончика возле кристалла. Тот, который больше – катод, тот, что меньше – анод.

С полярностью разобрались, теперь нам нужно определиться с тем, как подключить LED к сети. Для тех, кто не понял, читайте подробную и интересную статью определения полярности у светодиода. В ней мы собрали все возможные способы проверки, и даже при помощи батарейки.

Способы подключения

Условно, подключение происходит по 2 способам:

  1. К стационарной сети промышленной частоты (50Гц) напряжением 220В;
  2. К сети с безопасным напряжением величиной 12В.

Если необходимо подключить несколько led к одному источнику питания, тогда нужно выбрать последовательное или параллельное подключение.

Рассмотрим каждый из вышеприведенных примеров по отдельности.

Подключение светодиодов к напряжению 220В

Первое, что нужно знать при подключении к сети 220В, — для номинального свечения через светодиод должен проходить ток в 20мА, а падение напряжения на нем не должно превышать 2,2-3В. Исходя из этого, необходимо рассчитать номинал токоограничивающего резистора по следующей формуле:

в которой 0,75 – коэффициент надежности led, U пит – это напряжения источника питания, U пад – напряжение, которое падает на светоизлучающем диоде и создает световой поток, I – номинальный ток, проходящий через него, и R – номинал сопротивления для регулирования проходящего тока. После соответствующих вычислений, номинал сопротивления должен соответствовать 30 кОм.

Однако не стоит забывать, что на сопротивлении будет выделятся большое количество тепла за счет падения напряжения. По этой причине дополнительно необходимо рассчитать мощность этого резистора по формуле:

Для нашего случая U – это будет разность напряжения питающей сети и напряжения падения на светодиоде. После соответствующих вычислений, для подключения одного led мощность сопротивления должна равняться 2Вт.

После определения номинала и мощности сопротивления можно собрать схему для подключения одного светодиода к 220В. Для ее надежной работы необходимо ставить дополнительный диод, который будет защищать светоизлучающий диод от пробоя, при возникновении амплитудного напряжения на выводах светодиода в 315В (220*√2).

Схема практически не применяется, поскольку в ней возникают очень большие потери из-за выделения тепла в сопротивлении. Рассмотрим более эффективную схему подключения к 220 В:

На схеме, как видим, установлен обратный диод VD1, пропускающий обе полуволны на конденсатор C1 емкостью 220 нФ, на котором происходит падение напряжение до необходимого номинала.

Сопротивление R1 номиналом 240 кОм, разряжает конденсатор при выключенной сети, а во время работы схемы не играет никакой роли.

Но это упрощенная модель для подключения LED, в большинстве светодиодных ламп уже встроенный драйвер (схема), который преобразует переменное напряжение 220В в постоянное с величиной 5-24В для их надежной работы. Схему драйвера Вы можете видеть на следующем фото:

Подключение светодиодов к сети 12В

12 вольт – это безопасное напряжение, которое применяется в особо опасных помещениях. Именно к таким и относятся ванные комнаты, бани, смотровые ямы, подземные сооружения и другие помещения.

Для подключения к источнику постоянного напряжения номиналом 12В, аналогично, подключению к сетям 220В необходимо гасящее сопротивление. В противном случае, если подключить его напрямую к источнику, из-за большего проходящего тока светодиод мгновенно сгорит.

Номинал этого сопротивления и его мощность рассчитываются по тем же формулам:

В отличии от цепей 220В, для подключения одного светодиода к сети 12В нам потребуется сопротивление со следующими характеристиками:

Еще одним достоинством напряжения 12В, является то, что в большинстве случаев оно уже выпрямленное (постоянное), что значительно упрощает схему подключения. Рекомендуется дополнительно монтировать стабилизатор напряжения типа КРЭН или аналога.

Как мы уже знаем, светоизлучающий диод можно подключить как к цепям 12В, так и к цепям 220В, однако существует и несколько вариаций их соединения между собой:

Последовательное подключение

При последовательном соединении через токоограничивающий резистор в одну цепочку собираются несколько светодиодов, причем катод предыдущего припаивается к аноду последующего:

В схеме, по всем светодиодам будет проходить один ток (20мА), а уровень напряжения будет состоять из сумм падения напряжения на каждом. Это означает, используя данную схему подключения, нельзя включить в цепь любое количество светодиодов, т.к. оно ограничено падением напряжения.

Падение напряжения – это уровень напряжения, которое светоизлучающий диод преобразует в световую энергию (свечение).

Например, в схеме падение напряжения на одном светодиоде составит 3 Вольта. Всего в схеме 3 светодиода. Источник питания 12В. Считаем, 3 Вольта * 3 led = 9 В — падение напряжения.

После несложных расчетов, мы видим, что не сможем включить в схему параллельного подключения более 4 светодиодов (3*4=12В), запитывая их от обычного автомобильного аккумулятора (или другого источника с напряжением 12В).

Если захотим последовательно подключить большее количество LEd, то понадобится источник питания с большим номиналом.

Данная схема довольно часто встречалась в елочных гирляндах, однако из-за одного существенного недостатка в современных светодиодных гирляндах применяют смешанное подключение. Что за недостаток, разберем ниже.

Недостатки последовательного подключения
  1. При выходе из строя хотя бы одного элемента, не рабочей становится вся схема;
  2. Для питания большого количества led нужен источник с высоким напряжением.

Параллельное подключение

В данной ситуации все происходит наоборот. На каждом светодиоде уровень напряжения одинаковый, а сила тока состоит из суммы токов, проходящих через них.

Следуя из вышесказанного делаем вывод, если у нас есть источник в 12В и 10 светодиодов, блок питания должен выдерживать нагрузку в 0,2А (10*0,002).

Исходя из вышеупомянутых расчетов — для параллельного подключения потребуется токоограничивающий резистор с номиналом 2,4 Ом (12*0,2).

Это глубокое заблуждение. Почему? Ответ Вы найдете ниже

Характеристики каждого светодиода даже одной серии и партии всегда разные. Если другими словами: чтобы засветился один, необходимо пропустить через него ток с номиналом 20 мА, а для другого этот номинал может составлять уже 25 мА.

Таким образом, если в схеме установить только одно сопротивление, номинал которого был рассчитан ранее, через светодиоды будет проходить разный ток, что вызовет перегрев и выход из строя светодиодов, рассчитанных на номинал в 18мА, а более мощные будут светить всего на 70% от номинала.

Исходя из вышесказанного, стоит понимать, что при параллельном подключении, необходимо устанавливать отдельное сопротивление для каждого.

Недостатки параллельного подключения:
  1. Большое количество элементов;
  2. При выходе одного диода из строя увеличивается нагрузка на остальные.

Смешанное подключение

Подобный способ подключения является самым оптимальным. По такому принципу собраны все светодиодные ленты. Он подразумевает комбинацию параллельного и последовательного подключения. Как он выполняется можно увидеть на фото:

Схема подразумевает включение параллельно не отдельных светодиодов, а последовательных цепочек из них. В результате этого даже при выходе из строя одной или нескольких цепочек, светодиодная гирлянда или лента будут по-прежнему одинаково светить.

Мы рассмотрели основные способы подключения простых светодиодов. Теперь разберем методы соединения мощных светодиодов, и с какими проблемами можно столкнуться при неправильном подключении.

Как подключить мощный светодиод?

Для работоспособности мощных светоизлучающих диодов, так же, как и простых нам потребуется источник питания. Однако в отличии от предыдущего варианта, он должен быть на порядок мощней.

Чтобы засветить мощный светодиод номиналом 1W, источник питания должен выдерживать не менее 350 мА нагрузки. Если номинал 5W, то источник питания постоянного тока должен выдержать нагрузку тока не менее 1,4А.

Для корректной работы мощного светодиода обязательно необходимо использовать интегральный стабилизатор напряжения типа LM, который защищает его от скачков напряжения.

Если необходимо подключить не один, а несколько мощных LED, рекомендуем ознакомиться с правилами последовательного и параллельного подключения, которые были описаны выше.

Ошибки при подключении

  1. Прямое подключение к источнику питания. В данном случае светодиод моментально сгорит, поскольку отсутствует ограничивающий ток резистор.
  2. Параллельное подключение через один резистор. Светодиоды постепенно будут выходить из строя, поскольку рабочий ток у каждого разный.
  3. Последовательное подключение с различным током потребления. При такой схеме подключения есть 2 варианта: либо просто одни будут светить тусклее других, либо те, что рассчитаны на меньший ток – сгорят.
  4. Неправильно подобранный ограничивающий резистор. При неправильно подобранном сопротивлении через светодиоды будет проходить большой ток, в результате чего, они будут перегреваться и со временем перегорят. При большом сопротивлении они будут светить не в полную силу.
  5. Подключение к сети переменного напряжения номиналом 220В без диода или других компонентов защиты. Если при подключении с сети 220В, если не установить дополнительный диод, то на светодиоде возникнет амплитудное значение напряжения в 315В, которое моментально выведет его из строя.

Видео

Ошибки подключения могут повлечь за собой неприятные последствия, от банальной поломки светодиодов, до нанесения себе повреждений. Поэтому, настоятельно рекомендуем посмотреть видео, где разбирают часто встречающиеся ошибки.

Прочитав статью можно сделать вывод, что все светодиоды, вне зависимости от рабочего напряжения, всегда подключаются параллельно или последовательно — школьный курс физики. Еще стоит помнить, что никакой светодиод не подключается напрямую в сеть 220В, всегда нужно использовать защитные элементы в схеме подключения. Тип применяемых защитных элементов зависит от вида подключаемого светоизлучающего диода.

Самое правильное подключение нескольких светодиодов — последовательное. Сейчас объясню почему.

Дело в том, что определяющим параметром любого светодиода является его рабочий ток. Именно от тока через светодиод зависит то, какова будет мощность (а значит и яркость) светодиода. Именно превышение максимального тока приводит к чрезмерному повышению температуры кристалла и выходу светодиода из строя — быстрому перегоранию либо постепенному необратимому разрушению (деградации).

Ток — это главное. Он указан в технических характеристиках светодиода (datasheet). А уже в зависимости от тока, на светодиоде будет то или иное напряжение. Напряжение тоже можно найти в справочных данных, но его, как правило, указывают в виде некоторого диапазона, потому что оно вторично.

Для примера, заглянем в даташит светодиода 2835:

Как видите, прямой ток указан четко и определенно — 180 мА. А вот напряжение питания светодиодов при таком токе имеет некоторый разброс — от 2.9 до 3.3 Вольта.

Получается, что для того, чтобы задать требуемый режим работы светодиода, нужно обеспечить протекание через него тока определенной величины. Следовательно, для питания светодиодов нужно использовать источник тока, а не напряжения.

Конечно, к светодиоду можно подключить источник стабилизированного напряжения (например, выход лабораторного блока питания), но тогда нужно точно знать какой величины должно быть напряжение для получения заданного тока через светодиод.

Например, в нашем примере со светодиодом 2835, можно было бы подать на него где-то 2.5 В и постепенно повышать напругу до тех пор, пока ток не станет оптимальным (150-180 мА).

Так делать можно, но в этом случае придется настраивать выходное напряжение блока питания под каждый конкретный светодиод, т.к. все они имеют технологический разброс параметров. Если, подключив к одному светодиоду 3.1В, вы получили максимальный ток в 180 мА, то это не значит, что поменяв светодиод на точно такой же из той же партии, вы не сожгете его (т.к. ток через него при напряжении 3.1В запросто может превысить максимально допустимое значение).

К тому же необходимо очень точно поддерживать напряжение на выходе блока питания, что накладывает определенные требования к его схемотехнике. Превышение заданного напряжения всего на 10% почти гарантированно приведет к перегреву и выходу светодиода из строя, так как ток при этом превысит все мыслимые значения.

Вот прекрасная иллюстрация к вышесказанному:

А самое неприятное то, что проводимость любого светодиода (который по сути является p-n-переходом) находится в очень сильной зависимости от температуры. На практике это приводит к тому, что по мере разогрева светодиода, ток через него начинает неумолимо возрастать. Чтобы вернуть ток к требуемому значению, придется понижать напряжение. В общем, как ни крути, а без контроля тока никак не обойтись.

Поэтому самым правильным и простым решением будет использовать для подключения светодиодов драйвера тока (он же источник тока). И тогда будет совершенно неважно, какой вы возьмете светодиод и каким будет прямое напряжение на нем. Нужно просто найти драйвер на нужный ток и дело в шляпе.

Теперь, возвращаемся к главному вопросу статьи — почему все-таки последовательное подключение, а не параллельное? Давайте посмотрим, в чем разница.

Параллельное подключение

При параллельном подключении светодиодов, напряжение на них будет одинаковым. А так как не существует двух диодов с абсолютно одинаковыми характеристиками, то будет наблюдаться следующая картина: через какой-то светодиод будет идти ток ниже номинального (и светить он будет так себе), зато через соседний светодиод будет херачить ток в два раза превышающий максимальный и через полчаса он сгорит (а может и быстрее, если повезет).

Очевидно, что такого неравномерного распределения мощностей нужно избегать.

Для того, чтобы существенно сгладить разброс в ТТХ светодиодов, лучше подключать их через ограничительные резисторы. Напряжение блока питания при этом может быть существенно выше прямого напряжения на светодиодах. Как подключать светодиоды к источнику питания показано на схеме:

Проблема такой схемы подключения светодиода в том, что чем больше разница между напряжением блока питания и напряжением на диодах, тем больше бесполезной мощности рассеивается на ограничительных резисторах и тем, соответственно, ниже КПД всей схемы.

Ограничение тока происходит по простой схеме: повышение тока через светодиод приводит к повышению тока и через резистор тоже (т.к. они включены последовательно). На резисторе увеличивается падение напряжения, а на светодиоде, соответственно, уменьшается (т.к. общее напряжение постоянно). Уменьшение напряжения на светодиоде автоматически приводит к снижению тока. Так все и работает.

В общем, сопротивление резисторов рассчитывается по закону Ома. Разберем на конкретном примере. Допустим, у нас есть светодиод с номинальным током 70 мА, рабочее напряжение при таком ток равно 3.6 В (это все берем из даташита к светодиоду). И нам нужно подключить его к 12 вольтам. Значит, нам нужно рассчитать сопротивление резистора:

Получается, что для питания светодиода от 12 вольт нужно подключить его через 1-ваттный резистор на 120 Ом.

Точно таким же образом, можно посчитать, каким должно быть сопротивление резистора под любое напряжение. Например, для подключение светодиода к 5 вольтам сопротивление резистора надо уменьшить до 24 Ом.

Значения резисторов под другие токи можно взять из таблицы (расчет производился для светодиодов с прямым напряжением 3.3 вольта):

Uпит ILED
5 мА 10 мА 20 мА 30 мА 50 мА 70 мА 100 мА 200 мА 300 мА
5 вольт 340 Ом 170 Ом 85 Ом 57 Ом 34 Ом 24 Ом 17 Ом 8.5 Ом 5.7 Ом
12 вольт 1.74 кОм 870 Ом 435 Ом 290 Ом 174 Ом 124 Ом 87 Ом 43 Ом 29 Ом
24 вольта 4.14 кОм 2.07 кОм 1.06 кОм 690 Ом 414 Ом 296 Ом 207 Ом 103 Ом 69 Ом

При подключении светодиода к переменному напряжению (например, к сети 220 вольт), можно повысить КПД устройства, взяв вместо балластного резистора (активного сопротивления) неполярный конденсатор (реактивное сопротивление). Подробно и с конкретными примерами мы разбирали этот момент в статье про подключение светодиода к 220 В.

Последовательное подключение

При последовательном же подключении светодиодов через них протекает один и тот же ток. Количество светодиодов не имеет значение, это может быть всего один светодиод, а может быть 20 или даже 100 штук.

Например, мы можем взять один светодиод 2835 и подключить его к драйверу на 180 мА и светодиод будет работать в нормальном режиме, отдавая свою максимальную мощность. А можем взять гирлянду из 10 таких же светодиодов и тогда каждый светодиод также будет работать в нормальном паспортном режиме (но общая мощность светильника, конечно, будет в 10 раз больше).

Ниже показаны две схемы включения светодиодов, обратите внимание на разницу напряжений на выходе драйвера:

Так что на вопрос, каким должно быть подключение светодиодов, последовательным или параллельным, может быть только один правильный ответ — конечно, последовательным!

Количество последовательно подключенных светодиодов ограничено только возможностями самого драйвера.

Идеальный драйвер может бесконечно повышать напряжение на своем выходе, чтобы обеспечить нужный ток через нагрузку, поэтому к нему можно подключить бесконечное количество светодиодов. Ну а реальные устройства, к сожалению, имеют ограничение по напряжению не только сверху, но и снизу.

Вот пример готового устройства:

Мы видим, что драйвер способен регулировать выходное напряжение только лишь в пределах 64. 106 вольт. Если для поддержания заданного тока (350 мА) нужно будет поднять напряжение выше 106 вольт, то облом. Драйвер выдаст свой максимум (106В), а уж какой при этом будет ток — это от него уже не зависит.

И, наоборот, к такому led-драйверу нельзя подключать слишком мало светодиодов. Например, если подключить к нему цепочку из 10-ти последовательно включенных светодиодов, драйвер никак не сможет понизить свое выходное напряжение до необходимых 32-36В. И все десять светодидов, скорее всего, просто сгорят.

Наличие минимального напряжения объясняется (в зависимости от схемотехнического решения) ограничениями мощности выходного регулирующего элемента либо выходом за предельные режимы генерации импульсного преобразователя.

Разумеется, драйверы могут быть на любое входное напряжение, не обязательно на 220 вольт. Вот, например, драйвер превращающий любой источник постоянного напряжения (блок питания) от 6 до 20 вольт в источник тока на 3 А:

Вот и все. Теперь вы знаете, как включить светодиод (один или несколько) — либо через токоограничительный резистор, либо через токозадающий драйвер.

Как выбрать нужный драйвер?

Тут все очень просто. Выбирать нужно всего лишь по трем параметрам:

  1. выходной ток;
  2. максимальное выходное напряжение;
  3. минимальное выходное напряжение.

Выходной (рабочий) ток драйвера светодиодов — это самая важная характеристика. Ток должен быть равен оптимальному току для светодиодов.

Например, в нашем распоряжении оказалось 10 штук полноспектральных светодиодов для фитолампы:

Номинальный ток этих диодов — 700 мА (берется из справочника). Следовательно, нам нужен драйвер тока на 700 мА. Ну или чуточку меньше, чтобы продлить срок жизни светодиодов.

Максимальное выходное напряжение драйвера должно быть больше, чем суммарное прямое напряжение всех светодиодов. Для наших фитосветодиодов прямое напряжение лежит в диапазоне 3. 4 вольта. Берем по-максимуму: 4В х 10 = 40В. Наш драйвер должен быть в состоянии выдать не менее 40 вольт.

Минимальное напряжение, соответственно, рассчитывается по минимальному значению прямого напряжения на светодиодах. То есть оно должно быть не более 3В х 10 = 30 Вольт. Другими словами, наш драйвер должен уметь снижать выходное напряжение до 30 вольт (или ниже).

Таким образом, нам нужно подобрать схему драйвера, рассчитанного на ток 650 мА (пусть будет чуть меньше номинального) и способного по необходимости выдавать напряжение в диапазоне от 30 до 40 вольт.

Следовательно, для наших целей подойдет что-нибудь вроде этого:

Разумеется, при выборе драйвера диапазон напряжений всегда можно расширять в любую сторону. Например, вместо драйвера с выходом на 30-40 В прекрасно подойдет тот, который выдает от 20 до 70 Вольт.

Примеры драйверов, идеально совместимых с различными типами светодиодов, приведены в таблице:

Светодиоды Какой нужен драйвер
60 мА, 0.2 Вт (smd 5050, 2835) см. схему на TL431
150мА, 0.5Вт (smd 2835, 5630, 5730) драйвер 150mA, 9-34V (можно одновременно подключить от 3 до 10 светодиодов)
300 мА, 1 Вт (smd 3528, 3535, 5730-1, LED 1W) драйверы 300мА, 3-64V (на 1-24 последовательно включенных светодиода)
700 мА, 3 Вт (led 3W, фитосветодиоды) драйвер 700мА (для 6-10 светодиодов)
3000 мА, 10 Ватт (XML2 T6) драйвер 3A, 21-34V (на 7-10 светодиодов) или см. схему

Кстати, для правильного подключения светодиодов вовсе не обязательно покупать готовый драйвер, можно просто взять какой-нибудь подходящий блок питания (например, зарядник от телефона) и прикрутить к нему простейший стабилизатор тока на одном транзисторе или на LM317.

Готовые схемы стабилизаторов тока для светодиодов можно взять из этой статьи.

Чтобы подобрать резистор для светодиода, будем пользоваться следующим способом: нам известно, что напряжение светодиода 2В, соответственно при подключении светодиода к 12 вольтам (например, светодиод будем использовать в автомобиле) нам надо ограничить 10В, в принципе в случаях светодиодов правильней говорить ограничить ток светодиода, но мы при выборе резистора будем пользоваться простым проверенным многими годами способом без всяких математических формул. На каждый вольт необходим резистор сопротивлением 100 Ом, т.е. если светодиод с рабочим напряжением 2В, и мы подключаем к 12 вольтам, нам нужен резистор 100Ом х 10В=1000 Ом или 1кОм обычно на схемах обозначается 1К, мощность резистора зависит от тока светодиода, но если мы используем обычный не мощный светодиод, как правило, его ток 10-20мА и в этом случае достаточно резистора на 0,25Вт самого маленького резистора по размеру.

Резистор с большей мощностью нам понадобится в 2х случаях: 1) если ток светодиода будет больше и 2) если напряжение будет выше, чем 24В и соответственно в случаях подключения светодиода к напряжению 36-48В и выше нам понадобится резистор с большей мощностью 0,5 – 2Вт, а в случае подключения светодиода к сети 220В лучше использовать резистор на 2Вт, но при подключении светодиода к сети переменного тока нам потребуется еще ряд элементов, но об этом чуть позже.

Если требуется светодиод подключить к батарейке, скажем на 3В, то можно поставить резистор последовательно на 100 Ом, а если батарейка пальчиковая на 1,5В, то можно подключить и без резистора.
При расчете мы можем выбрать только резисторы из стандартных номиналов, поэтому нет ничего страшного, если сопротивление резистора, будет чуть больше или меньше расчетного.

Если вы используете очень яркий светодиод, а светодиод используется, к примеру, для индикации в каких-либо устройствах, то можно сопротивление резистора увеличить, и тем самым яркость светодиода уменьшится, и светодиод не будет ослеплять. Но лучше всего в таких случаях если не требуется большая яркость светодиода, то при покупке в магазине или заказе в Китае можно выбрать матовый светодиод нужного цвета и током, как правило, 6-20мА, угол обзора у данных светодиодов, как правило, составляет 60 градусов, они отлично подходят для индикации, не ослепляют и от них не устают глаза, даже если долго на них смотреть. Прозрачные белые светодиоды для данных целей, как правило, не подходят.

В случае подключения светодиода к микроконтроллеру или плате ARDUINO, как правило, рабочее напряжение составляет 5В, соответственно резистор можно взять 300-470 Ом можно и еще с большим сопротивлением. Главное учитывать, что ток не может превышать предельного тока вывода микроконтроллера, как правило, не более 10мА, поэтому сопротивление резистора 300-470 Ом для подключения светодиода является золотой серединой. Схема подключения светодиода к микроконтроллеру или плате ARDUINO представлена на рисунке 3. Стоит обратить Ваше внимание, что светодиод может быть подключен как анодом, так и катодом к микроконтроллеру и от этого будет зависеть программный способ управления светодиодом.

3. Последовательное подключение нескольких светодиодов
При последовательном соединении светодиодов чтобы их яркость не отличалась, друг от друга надо, чтобы светодиоды были одного типа. При последовательном соединении светодиодов сопротивление резистора будет меньше в отличие от случая, когда мы подключаем один светодиод. Для расчета резистора мы так же можем использовать ранее рассмотренный способ.

К примеру, нам необходимо последовательно подключить четыре светодиода к напряжению постоянного тока 12В, соответственно рабочее напряжение светодиодов 2В при последовательном соединении будет 2В х 4шт. = 8В. Тогда мы можем выбрать резистор из стандартного ряда на 470-510 Ом. При последовательном соединении светодиодов ток, протекающий через все светодиоды, будет одинаковым.

Рисунок 5 — Последовательное соединение светодиодов
Одним из недостатков последовательного соединения светодиодов является тот факт, что в случае выхода одного из светодиодов из строя, все светодиоды перестанут светится. Ниже приведена схема с последовательным соединением двух, трех и четырех светодиодов.

4.Параллельное подключение светодиодов
При параллельном подключении светодиодов резистор выбираем так же, как в случае одиночного светодиода. На каждый светодиод должен быть свой резистор при этом, если резисторы по сопротивлению будут отличаться или светодиоды будут различных марок, то будет очень заметно неравномерность свечения одного светодиода от другова. Ток при параллельном соединении будет складываться в зависимости от количества светодиодов.

5. Подключение мощных светодиодов с большим рабочим током, как правило, применяемых для освещения. При использовании мощных светодиодов лучше всего не использовать обычные резисторы, а применять специальные импульсные источники питания для светодиодов в них, как правило, уже установлены цепи стабилизации тока, данные источники питания обеспечивают равномерность свечения светодиодов и более долговечный срок службы. Светодиоды, применяемые для освещения необходимо устанавливать на теплоотвод (радиатор).

6. Подключение светодиода к переменному напряжению 220В.
(Внимание. Опасное напряжение все работы по подключению к сети 220В необходимо производить только при выключенном, снятом напряжении и при этом необходимо убедится, что напряжение отсутствует. Будьте внимательны. Ко всем элементам схемы не должно быть прямого доступа).
При подключении светодиода к переменному напряжению 220В нам понадобится не только резистор, но и диод для выпрямления напряжения, так как светодиод работает от постоянного тока. Без диода на переменное напряжение лучше не включать. Схема подключения светодиода к сети 220В представлена на рисунке 7. Благодаря тому что мы используем два резистора вместо одного, мы можем использовать резисторы мощностью 1Вт. Так же лучше всего установить конденсатор особено если будет заметно мерцание светодиода. Конденсатор может быть керамический или пленочный главное нельзя использовать электролитический конденсатор.

7. Подключение двухцветных светодиодов.
Если мы возьмем двухцветный светодиод, то увидим, что у данного светодиода не два, а три вывода, соответственно, один вывод по центру является общим, а два вывода по бокам каждый отвечает за свой цвет.

Немного математики :
Расчет сопротивления ограничивающего резистора при 5В и токе светодиода 20мА:
R = U / Imax = 5 / 0.020 = 250 Ом — соответственно сопротивление резистора при 5В должно быть не меньше 250 Ом

Схема включения светодиода в сеть 220 вольт

Сейчас стало очень популярным освещение светодиодными лампами. Все дело в том, что это освещение не только достаточно мощное, но и экономически выгодное. Светодиоды - это полупроводниковые диоды в эпоксидной оболочке.

Изначально они были достаточно слабыми и дорогими. Но позднее в производство были выпущены очень яркие белые и синие диоды. К тому времени их рыночная цена снизилась. На данный момент существуют светодиоды практически любого цвета, что послужило причиной использования их в различных сферах деятельности. К ним относится освещение различных помещений, подсветка экранов и вывесок, использование на дорожных знаках и светофорах, в салоне и фарах автомобилей, в мобильных телефонах и т. д.

Описание

Светодиоды потребляют мало электроэнергии, в результате чего такое освещение постепенно вытесняет ранее существовавшие источники света. В специализированных магазинах можно приобрести различные предметы, в основе которых светодиодное освещение, начиная от обычного светильника и светодиодной ленты, заканчивая светодиодными панелями. Их всех объединяет то, что для их подключения необходимо наличие тока в 12 или 24 В.

В отличие от других источников освещения, которые используют нагревательный элемент, здесь применяется полупроводниковый кристалл, который генерирует оптическое излучение под воздействием тока.

Чтобы понять схемы включения светодиодов в сеть 220В, нужно для начала сказать о том, что напрямую от такой сети он питаться не сможет. Поэтому для работы со светодиодами нужно соблюдать определенную последовательность подключения их к сети высокого напряжения.

Электрические свойства светодиода

Вольтамперная характеристика светодиода - это крутая линия. То есть, если напряжение увеличится хотя бы немного, то ток резко возрастет, это повлечет за собой перегрев светодиода с последующим его перегоранием. Чтобы этого избежать, необходимо включить в цепь ограничительный резистор.

Но важно не забывать о максимально допустимом обратном напряжении светодиодов в 20 В. И в случае его подключения в сеть с обратной полярностью он получит амплитудное напряжение в 315 вольт, то есть в 1,41 раза больше, чем действующее. Дело в том, что ток в сети на 220 вольт переменный, и он изначально пойдет в одну сторону, а затем обратно.

Для того чтобы не дать току двигаться в противоположном направлении, схема включения светодиода должна быть следующей: в цепь включается диод. Он не пропустит обратное напряжение. При этом подключение обязательно должно быть параллельным.

Еще одна схема включения светодиода в сеть 220 вольт заключается в установке двух светодиодов встречно-параллельно.

Что касается питания от сети с гасящим резистором, то это не самый лучший вариант. Потому что резистор будет выделять сильную мощность. К примеру, если использовать резистор 24 кОм, то мощность рассеивания составит примерно 3 Вт. При включении последовательно диода мощность снизится вдвое. Обратное напряжение на диоде должно равняться 400 В. Когда включаются два встречных светодиода, можно поставить два двухваттных резистора. Их сопротивление должно быть в два раза меньше. Это возможно, когда в одном корпусе два кристалла разных цветов. Обычно один кристалл красный, другой зелёный.

В том случае, когда используется резистор 200 кОм, наличие защитного диода не требуется, так как ток на обратном ходу маленький и не будет вызывать разрушение кристалла. Эта схема включения светодиодов в сеть имеет один минус - маленькая яркость лампочки. Она может применяться, например, для подсветки комнатного выключателя.

Из-за того, что ток в сети переменный, это позволяет избежать лишних трат электричества на нагрев воздуха с помощью ограничительного резистора. С этой задачей справляется конденсатор. Ведь он пропускает переменный ток и при этом не нагревается.

Важно помнить, что через конденсатор должны проходить оба полупериода сети, для того чтобы он смог пропускать переменный ток. А так как светодиод проводит ток только в одну сторону, то необходимо поставить обычный диод (либо еще дополнительный светодиод) встречно-параллельно светодиоду. Тогда он и будет пропускать второй полупериод.

Когда схема включения светодиода в сеть 220 вольт будет отключена, на конденсаторе останется напряжение. Иногда даже полное амплитудное в 315 В. Это грозит ударом тока. Чтобы этого избежать, нужно предусмотреть помимо конденсатора еще и разрядный резистор большого номинала, который в случае отсоединения от сети моментально разрядит конденсатор. Через этот резистор, при нормальной его работе, течет незначительный ток, не нагревающий его.

Для защиты от импульсного зарядного тока и в качестве предохранителя ставим низкоомный резистор. Конденсатор должен быть специальный, который рассчитан на цепь с переменным током не меньше 250 В, либо на 400 В.

Схема последовательного включения светодиодов предполагает установку лампочки из нескольких светодиодов, включенных последовательно. Для этого примера достаточно одного встречного диода.

Так как падение напряжения тока на резисторе будет меньше, то от источника питания нужно отнять суммарное падение напряжения на светодиодах.

Необходимо, чтобы устанавливаемый диод был рассчитан на ток, аналогичный току, проходящему через светодиоды, а обратное напряжение должно быть равно сумме напряжений на светодиодах. Лучше всего использовать чётное количество светодиодов и подключать их встречно-параллельно.

В одной цепочке может быть больше десяти светодиодов. Чтобы рассчитать конденсатор, нужно отнять от амплитудного напряжения сети 315 В сумму падения напряжения светодиодов. В результате узнаем число падения напряжения на конденсаторе.

Ошибки подключения светодиодов

  • Первая ошибка - это когда подключают светодиод без ограничителя, напрямую к источнику. В этом случае светодиод очень быстро выйдет из строя, по причине отсутствия контроля над величиной тока.
  • Вторая ошибка - это подключение к общему резистору светодиодов, установленных параллельно. Из-за того, что происходит разброс параметров, яркость горения светодиодов будет разной. К тому же, в случае выхода одного из светодиодов из строя, произойдет возрастание тока второго светодиода, из-за чего он может сгореть. Так что, когда используется один резистор, необходимо последовательно подключать светодиоды. Это позволяет оставить ток прежним при расчёте резистора и сложить напряжения светодиодов.
  • Третья ошибка - это когда светодиоды, которые рассчитаны на разный ток, включают последовательно. Это становится причиной того, что один из них будет гореть слабо, либо наоборот - работать на износ.
  • Четвертая ошибка - это использование резистора, у которого недостаточное сопротивление. Из-за этого ток, текущий через светодиод, будет слишком большим. Некоторая часть энергии, при завышенном напряжении тока, превращается в тепло, в результате чего происходит перегрев кристалла и значительное уменьшение его срока службы. Причина этому - дефекты кристаллической решетки. Если напряжение тока еще больше возрастет, и р-n-переход нагреется, это приведет к снижению внутреннего квантового выхода. В результате этого упадет яркость светодиода, и кристалл будет подвергаться разрушению.
  • Пятая ошибка - включение светодиода в 220В, схема которой очень проста, при отсутствии ограничения обратного напряжения. Максимально допустимое обратное напряжение у большинства светодиодов - примерно 2 В, а напряжение обратного полупериода влияет на падение напряжения, которое равняется напряжению питания при запертом светодиоде.
  • Шестая причина - это использование резистора, мощность которого недостаточна. Это провоцирует сильный нагрев резистора и процесс плавления изоляции, которая касается его проводов. Затем начинает обгорать краска и под влиянием высоких температур наступает разрушение. Все по причине того, что резистор рассеивает только ту мощность, на которую он был рассчитан.

Схема включения мощного светодиода

Для подключения мощных светодиодов нужно использовать AC/DC-преобразователи, у которых стабилизированный выход тока. Это поможет отказаться от применения резистора или интегральной схемы драйвера светодиодов. В то же время мы сможем добиться простого подключения светодиодов, комфортного использования системы и снижения стоимости.

Прежде чем включить в электросеть мощные светодиоды, убедитесь в надежности подключения их к источнику тока. Не подключайте систему к блоку питания, который находится под напряжением, иначе это приведет к выходу из строя светодиодов.

Светодиоды 5050. Характеристики. Схема включения

К маломощным светодиодам относятся также светодиоды поверхностного монтажа (SMD). Чаще всего их используют для подсветки кнопок в мобильном телефоне или для декоративной светодиодной ленты.

Светодиоды 5050 (размер типокорпуса: 5 на 5 мм) - это полупроводниковые источники света, прямое напряжение которых 1,8-3,4 В, а сила прямого тока на каждый кристалл - до 25 мА. Особенность светодиодов SMD 5050 состоит в том, что их конструкция состоит из трех кристаллов, которые позволяют светодиоду излучать несколько цветов. Их называют RGB-светодиодами. Корпус их выполнен из термоустойчивого пластика. Линза рассеивания прозрачная и залита эпоксидной смолой.

Для того чтобы светодиоды 5050 работали как можно дольше, их необходимо подключать к номиналам сопротивлений последовательно. Для максимальной надежности схемы на каждую цепочку лучше подключить отдельный резистор.

Схемы включения мигающих светодиодов

Мигающий светодиод - это светодиод, в который встроен интегральный генератор импульсов. Частота вспышек у него составляет от 1,5 до 3 Гц.

Несмотря на то что мигающий светодиод достаточно компактный, в него вмещен полупроводниковый чип генератора и дополнительные элементы.

Что касается напряжения мигающего светодиода, то оно универсально и может варьироваться. Например, для высоковольтных это З-14 вольт, а для низковольтных 1,8-5 вольт.

Соответственно, к положительным качествам мигающего светодиода можно отнести, помимо маленького размера и компактности устройства световой сигнализации, еще и широкий диапазон допустимого напряжения тока. К тому же он может излучать различные цвета.

В отдельные виды мигающих светодиодов встраивают около трех разноцветных светодиодов, у которых разная периодичность вспышек.

Мигающие светодиоды еще и достаточно экономичны. Дело в том, что электронная схема включения светодиода сделана на МОП-структурах, благодаря чему мигающим диодом можно заменить отдельный функциональный узел. По причине маленьких габаритов мигающие светодиоды часто применяются в компактных устройствах, требующих наличия маленьких радиоэлементов.

На схеме мигающие светодиоды обозначаются так же, как и обычные, исключение лишь в том, что линии стрелок не просто прямые, а пунктирные. Тем самым они символизируют мигание светодиода.

Через прозрачный корпус мигающего светодиода видно, что он состоит из двух частей. Там на отрицательном выводе катодного основания находится кристалл светоизлучающего диода, а на анодном выводе расположен чип генератора.

Соединены все составляющие данного устройства с помощью трех золотистых проволочных перемычек. Чтобы отличить мигающий светодиод от обычного, достаточно просмотреть прозрачный корпус на свету. Там можно увидеть две подложки одинаковой величины.

На одной подложке находится кристаллический кубик светоизлучателя. Он состоит из редкоземельного сплава. Для того чтобы увеличить световой поток и фокусировку, а также для формирования диаграммы направленности используют параболический алюминиевый отражатель. Этот отражатель в мигающем светодиоде по размеру меньше, чем в обычном. Это по причине того, что во второй половине корпуса находится подложка с интегральной микросхемой.

Между собой эти две подложки сообщаются при помощи двух золотистых проволочных перемычек. Что касается корпуса мигающего светодиода, то он может быть выполнен либо из светорассеивающей матовой пластмассы, либо из прозрачного пластика.

Из-за того, что излучатель в мигающем светодиоде находится не на оси симметрии корпуса, то для функционирования равномерной засветки необходимо применение монолитного цветного диффузного световода.

Наличие прозрачного корпуса можно встретить лишь у мигающих светодиодов большого диаметра, которые обладают узкой диаграммой направленности.

Из высокочастотного задающего генератора состоит генератор мигающего светодиода. Его работа постоянна, а частота составляет около 100 кГц.

Наравне с высокочастотным генератором также функционирует делитель на логических элементах. Он, в свою очередь, осуществляет деление высокой частоты до 1,5-3 Гц. Причиной совместного применения высокочастотного генератора с делителем частоты является то, что для работы низкочастотного генератора необходимо наличие конденсатора с наибольшей ёмкостью для времязадающей цепи.

Доведение высокой частоты до 1-3 Гц требует наличия делителей на логических элементах. А их достаточно легко можно применить на небольшом пространстве полупроводникового кристалла. На полупроводниковой подложке, помимо делителя и задающего высокочастотного генератора, находится защитный диод и электронный ключ. Ограничительный резистор встраивается в мигающие светодиоды, которые рассчитаны на напряжение тока от 3 до 12 вольт.

Низковольтные мигающие светодиоды

Что касается низковольтных мигающих светодиодов, то у них отсутствует ограничительный резистор. При переполюсовке питания требуется наличие защитного диода. Он необходим для того, чтобы не допустить выхода микросхемы из строя.

Чтобы работа высоковольтных мигающих светодиодов была долговременной и шла бесперебойно, напряжение питания не должно превышать 9 вольт. Если напряжение тока возрастет, то рассеиваемая мощность мигающего светодиода увеличится, что приведет к нагреву полупроводникового кристалла. Впоследствии из-за чрезмерного нагрева начнется деградация мигающего светодиода.

Когда необходимо проверить исправность мигающего светодиода, то для того, чтобы это сделать безопасно, можно использовать батарейку на 4,5 вольта и включенный последовательно со светодиодом резистор сопротивлением 51 Ом. Мощностью резистора должна быть не менее 0,25 Вт.

Монтаж светодиодов

Монтаж светодиодов - очень важный вопрос по той причине, что это непосредственно связано с их жизнеспособностью.

Так как светодиоды и микросхемы не любят статику и перегрев, то паять детали необходимо как можно быстрее, не больше пяти секунд. При этом нужно использовать паяльник малой мощности. Температура жала не должна превышать 260 градусов.

При пайке дополнительно можно использовать медицинский пинцет. Пинцетом светодиод зажимается ближе к корпусу, благодаря чему при пайке создается дополнительный отвод тепла от кристалла. Чтобы ножки светодиода не сломались, их необходимо гнуть не сильно. Они должны оставаться параллельно друг другу.

Для того чтобы избежать перегрузки либо замыкания, устройство нужно снабдить предохранителем.

Схема плавного включения светодиодов

Схема плавного включения и выключения светодиодов - популярная среди других, ею интересуются автовладельцы, желающие тюнинговать свои машины. Данная схема применяется для подсветки салона автомобиля. Но это не единственное ее применение. Она используется и в других сферах.

Простая схема плавного включения светодиода должна состоять из транзистора, конденсатора, двух резисторов и светодиодов. Необходимо подобрать такие токоограничивающие резисторы, которые смогут пропускать ток в 20 мА через каждую цепочку светодиодов.

Схема плавного включения и выключения светодиодов не будет полноценной без наличия конденсатора. Именно он позволяет ее собрать. Транзистор должен быть p-n-p-структуры. А ток на коллекторе не должен быть меньше 100 мА. Если схема плавного включения светодиодов собрана правильно, то на примере салонного освещения автомобиля за 1 секунду будет проходить плавное включение светодиодов, а после закрытия дверей - плавное выключение.

Поочередное включение светодиодов. Схема

Одним из световых эффектов с применением светодиодов является поочередное их включение. Он именуется бегущим огнем. Работает такая схема от автономного питания. Для ее конструкции применяется обычный переключатель, который подает напряжение питания поочередно на каждый из светодиодов.

Рассмотрим устройство, состоящее из двух микросхем и десяти транзисторов, которые вкупе составляют задающий генератор, управление и саму индексацию. С выхода задающего генератора импульс передается на блок управления, он же десятичный счетчик. Затем напряжение поступает на базу транзистора и открывает его. Анод светодиода оказывается подключен к плюсу источника питания, что приводит к свечению.

Второй импульс формирует логическую единицу на следующем выходе счетчика, а на предыдущем появится низкое напряжение и закроет транзистор, в результате чего светодиод погаснет. Далее все происходит в той же последовательности.

Как включить светодиод в сеть 220 вольт

Светоиндикация – это неотъемлемая часть электроники, с помощью которой человек легко понимает текущее состояние прибора. В бытовых электронных устройствах роль индикации, выполняет светодиод, установленный во вторичной цепи питания, на выходе трансформатора или стабилизатора. Однако в быту используется и множество простых электронных конструкций, неимеющих преобразователя, индикатор в которых был бы нелишним дополнением. Например, вмонтированный в клавишу настенного выключателя светодиод, стал бы отличным ориентиром расположения выключателя ночью. А светодиод в корпусе удлинителя с розетками будет сигнализировать о наличии его включения в электросеть 220 В.

Ниже представлено несколько простых схем, с помощью которых даже человек с минимальным запасом знаний электротехники сможет подключить светодиод к сети переменного тока.

Схемы подключения

Светодиод – это разновидность полупроводниковых диодов с напряжением и током питания намного меньшим, чем в бытовой электросети. При прямом подключении в сеть 220 вольт, он мгновенно выйдет из строя. Поэтому светоизлучающий диод обязательно подключается только через токоограничивающий элемент. Наиболее дешевыми и простыми в сборке является схемы с понижающим элементом в виде резистора или конденсатора.

Важный момент, на который нужно обратить внимание при подключении светодиода в сеть переменного тока – это ограничение обратного напряжения. С этой задачей легко справляется любой кремниевый диод, рассчитанный на ток не менее того, что течет в цепи. Подключается диод последовательно после резистора или обратной полярностью параллельно светодиоду.

Существует мнение, что можно обойтись без ограничения обратного напряжения, так как электрический пробой не вызывает повреждения светоизлучающего диода. Однако обратный ток может вызвать перегрев p-n перехода, в результате чего произойдет тепловой пробой и разрушение кристалла светодиода.

Вместо кремниевого диода можно использовать второй светоизлучающий диод с аналогичным прямым током, который подключается обратной полярностью параллельно первому светодиоду.

Отрицательной стороной схем с токоограничивающим резистором является необходимость в рассеивании большой мощности. Эта проблема становится особо актуальной, в случае подключения нагрузки с большим потребляемым током. Решается данная проблема путем замены резистора на неполярный конденсатор, который в подобных схемах называют балластным или гасящим.

Включенный в сеть переменного тока неполярный конденсатор, ведет себя как сопротивление, но не рассеивает потребляемую мощность в виде тепла.

В данных схемах, при выключении питания, конденсатор остается не разряженным, что создает угрозу поражения электрическим током. Данная проблема легко решается путем подключения к конденсатору шунтирующего резистора мощностью 0,5 ватт с сопротивлением не менее 240 кОм.

Расчет резистора для светодиода

Во всех выше представленных схемах с токоограничивающим резистором расчет сопротивления производится согласно закону Ома: R = U/I, где U – это напряжение питания, I – рабочий ток светодиода. Рассеиваемая резистором мощность равна P = U * I. Эти данные можно рассчитать при помощи онлайн калькулятора.

Важно. Если планируется использовать схему в корпусе с низкой конвекцией, рекомендуется увеличить максимальное значение рассеиваемой резистором мощности на 30%.

Расчет гасящего конденсатора для светодиода

Расчёт ёмкости гасящего конденсатора (в мкФ) производится по следующей формуле: C = 3200*I/U, где I – это ток нагрузки, U – напряжение питания. Данная формула является упрощенной, но ее точности достаточно для последовательного подключения 1-5 слаботочных светодиодов.

Важно. Для защиты схемы от перепадов напряжения и импульсных помех, гасящий конденсатор нужно выбирать с рабочим напряжением не менее 400 В.

Конденсатор лучше использовать керамический типа К73–17 с рабочим напряжением более 400 В или его импортный аналог. Нельзя использовать электролитические (полярные) конденсаторы.

Это нужно знать

Главное – это помнить о технике безопасности. Представленные схемы питаются от 220 В сети переменного тока, поэтому требуют во время сборки особого внимания.

Подключение светодиода в сеть должно осуществляться в четком соответствии с принципиальной схемой. Отклонение от схемы или небрежность может привести к короткому замыканию или выходу из строя отдельных деталей.

При первом включении, сборки рекомендуется дать поработать некоторое время, чтобы убедиться в ее стабильности и отсутствии сильного нагрева элементов.

Для повышения надёжности устройства рекомендуется использовать заранее проверенные детали с запасом по предельно допустимым значениям напряжения и мощности.

Собирать бестрансформаторные источники питания следует внимательно и помнить, что они не имеют гальванической развязки с сетью. Готовая схема должна быть надёжно изолирована от соседних металлических деталей и защищена от случайного прикосновения. Демонтировать её можно только с отключенным напряжением питания.

Небольшой эксперимент

Чтобы немного разбавить скучные схемы, предлагаем ознакомится с небольшим экспериментом, который будет интересен как начинающим радиолюбителям, так и опытным мастерам.

Светодиоды — неотъемлемая часть электроники, позволяющая осуществлять индикацию состояния приборов. В зависимости от цвета и расположения на корпусе светоизлучающие диоды сигнализируют о состоянии зарядки, подключении гаджета к сети и т. п. Но бывают ситуации, когда в приборе отсутствует штатная сигнализация, а человеку она нужна. Тогда и встаёт вопрос о том, как включить светодиод в 220 В, не используя понижающих напряжение трансформаторных устройств.

Технические особенности диода

Светодиод представляет собой радиотехнический элемент, пропускающий ток, как и стандартный диод, только в одном направлении, но при этом излучающий электромагнитные волны в видимом диапазоне. Если осуществлять интеграцию такого диода в сеть с постоянным током, то важно не перепутать «плюс» и «минус». Внедрение же светового диода в переменную сеть и решение вопроса о том, как запитать светодиод от сети 220 В, где периодически (с частотой 50 Гц) происходит изменение направления тока и напряжения, потребует дополнительных расчётов.

Чтобы определить среднее значение тока и подключить светодиод к сети 220 вольт, необходимо разделить напряжение действующей сети пополам, то есть 220 В / 2 = 110 В. Это значение берут за основу для последующих расчётов.

Электрическое сопротивление светодиода, как и любого полупроводникового элемента, не линейно и зависит от величины разности потенциалов, приложенной к нему. Для сети с переменным током и напряжением 220 В с приемлемой точностью можно взять усреднённое значение в 1,7 Ом. Тогда, согласно закону Ома, величина тока, который будет проходить через полупроводниковый кристалл диода, если его подключить напрямую к сети, будет примерно равна 65 ампер (110/1,7).

Такой показатель просто приведёт к сжиганию прибора. Для уменьшения величины тока, проходящего через полупроводник, потребуется последовательное включение в цепь рядом со световым диодом сопротивления.

Для этой цели применяют исключительно резисторы в цепях с постоянным напряжением, а с переменным током есть возможность применять так называемые реактивные сопротивления — конденсаторы и катушки индуктивности. Сопротивление они создают благодаря накапливанию электромагнитной энергии в первый полупериод (ток протекает в одном направлении) и возвращению её в сеть во втором полупериоде (при обратном течении электрического тока).

Подключение через резистор

Подобная схема обычно реализуется для индикации работы электротехнических устройств. Она используется в световом сигнале, свидетельствующем о включении в сеть электрочайника, в подсветке кнопки выключателя и т. д. Главными достоинствами этого варианта интеграции светящегося диода в сеть считаются относительная дешевизна, простота и надёжность.

Но есть в этой схеме один нюанс. Он заключается в необходимости гашения обратного напряжения, так как его избыток может привести к выходу из строя полупроводникового прибора. С этой задачей легко справляются кремниевые диоды, которые способны пропускать ток по величине не меньше того, что проходит в сети. Подключить их можно в цепь двумя способами:

  • последовательно, то есть после резистора и перед светодиодом, но соблюдая полярность;
  • параллельно со светящимся диодом, но изменив полярность на 180 градусов.

Некоторые специалисты считают, что использование гасящих диодов необязательно, но практика показывает, что обратный ток в некоторых случаях вызывает тепловой пробой p-n перехода. Поэтому дополнительные затраты на приобретение кремниевых диодов вполне оправданы для реализации подключения светодиода к сети 220 В, схема которого содержит гасящий резистор.

Применение конденсатора

Негативной стороной использования резистора для уменьшения тока при включении в цепь 220 В светодиода является довольно существенное рассеивание мощности. Эта проблема становится заметной при нагрузке с большим током потребления. Решением является схема подключения светодиода к 220 В, где реализуется интеграция неполярного конденсатора вместо резистора. Сопротивление конденсаторов имеет реактивный характер, что исключает рассеивание мощности.

Подключение конденсатора в схему светодиода с целью токоограничения имеет один нюанс, который может привести к выходу из строя светового диода, — сохранение накопленного заряда после отключения питания сети. Из-за этого в схему с неполярным конденсатором добавляют:

  • два резистора;
  • диод, подключённый параллельно светодиоду, но в обратном направлении.

Резисторы (один — параллельно с конденсатором, а второй — последовательно) защищают всю схему от бросков напряжения при подаче напряжения из сети, а диод является защитой светодиода от разности потенциалов с обратной полярностью.

Эти способы подключения применимы к маломощным светодиодам, которые используются для индикации или подсветки. Подключение мощных диодных элементов, предназначенных для светодиодных ламп освещения, осуществляется схемами с использованием спецблоков питания (драйверов).

Прочитав этот заголовок, кто-то, возможно, спросит: «А зачем?» Да, если просто воткнуть светодиод в розетку, даже включив его по определенной схеме, практического значения это не имеет, никакой полезной информации не принесет. А вот если тот же светодиод подключить параллельно нагревательному элементу, управляемому от терморегулятора, то можно визуально контролировать работу всего прибора. Иногда такая индикация позволяет избавиться от множества мелких проблем и неприятностей.

В свете того, что уже было сказано о включении светодиодов в предыдущих статьях, задача кажется тривиальной: просто поставил ограничительный резистор нужного номинала, и вопрос решен. Но все это хорошо, если питать светодиод выпрямленным постоянным напряжением: как подключили светодиод в прямом направлении, так он и остался.

При работе на переменном напряжении все не так просто. Дело в том, что на светодиод, кроме прямого напряжения, будет воздействовать еще и напряжение обратной полярности, ведь каждый полупериод синусоида меняет знак на противоположный. Это обратное напряжение не будет засвечивать светодиод, но привести его в негодность может очень быстро. Поэтому приходится принимать меры по защите от этого «вредного» напряжения.

В случае сетевого напряжения расчет гасящего резистора следует вести исходя из величины напряжения 310В. Почему? Здесь все очень просто: 220В это действующее напряжение, амплитудное же значение составит 220*1,41=310В. Амплитудное напряжение в корень из двух (1,41) раз больше действующего, и об этом забывать нельзя. Вот такое прямое и обратное напряжение приложится к светодиоду. Именно из величины 310В и следует рассчитывать сопротивление гасящего резистора, и именно от этого напряжения, только обратной полярности, защищать светодиод.

Как защитить светодиод от обратного напряжения

Почти для всех светодиодов обратное напряжение не превышает 20В, ведь никто не собирался делать на них высоковольтный выпрямитель. Как же избавиться от такой напасти, как защитить светодиод от этого обратного напряжения?

Оказывается, все очень просто. Первый способ – последовательно со светодиодом включить обычный выпрямительный диод с высоким обратным напряжением (не ниже 400В), например, 1N4007 – обратное напряжение 1000В, прямой ток 1А. Именно он не пропустит высокое напряжение отрицательной полярности к светодиоду. Схема такой защиты показана на рис.1а.

Второй способ, не менее эффективный, – просто зашунтировать светодиод другим диодом, включенным встречно – параллельно, рис.1б. При таком способе защитный диод даже не должен быть с высоким обратным напряжением, достаточно любого маломощного диода, например, КД521.

Более того, можно просто включить встречно – параллельно два светодиода: поочередно открываясь, они сами защитят друг друга, да еще и оба будут излучать свет, как показано на рисунке 1в. Это уже получается третий способ защиты. Все три схемы защиты показаны на рисунке 1.

Рисунок 1. Схемы защиты светодиодов от обратного напряжения

Ограничительный резистор на этих схемах имеет сопротивление 24КОм, что при действующем напряжении 220В обеспечивает ток порядка 220/24=9,16мА, можно округлить до 9. Тогда мощность гасящего резистора составит 9*9*24=1944мВт, почти два ватта. Это притом, что ток через светодиод ограничен на уровне 9мА. Но длительное использование резистора на предельной мощности ни к чему хорошему не приведет: сначала он почернеет, а потом совсем сгорит. Чтобы этого не произошло, рекомендуется ставить последовательно два резистора по 12КОм мощностью по 2Вт каждый.

Если задаться уровнем тока в 20мА, то мощность резистора составит еще больше – 20*20*12=4800мВт, без малого 5Вт! Естественно, что печку такой мощности для отопления помещения никто себе позволить не сможет. Это из расчета на один светодиод, а что если будет целая светодиодная гирлянда?

Конденсатор – безваттное сопротивление

Схема, показанная на рисунке 1а, защитным диодом D1 «срезает» отрицательный полупериод переменного напряжения, поэтому и мощность гасящего резистора снижается вдвое. Но, все равно, мощность остается весьма значительной. Поэтому, часто в качестве ограничительного резистора применяют балластный конденсатор: ток он ограничит ничуть не хуже резистора, а вот тепла выделять не будет. Ведь недаром часто конденсатор называют безваттным сопротивлением. Этот способ включения показан на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема включения светодиода через баластный конденсатор

Здесь вроде бы все хорошо, даже есть защитный диод VD1. Но не предусмотрены две детали. Во-первых, конденсатор C1 после выключения схемы может остаться в заряженном состоянии и хранить заряд до тех пор, пока кто-нибудь не разрядит его своей рукой. А это, поверьте, обязательно когда-нибудь произойдет. Удар током получается, конечно, не смертельный, но достаточно чувствительный, неожиданный и неприятный.

Поэтому, во избежание такой неприятности, эти гасящие конденсаторы шунтируются резистором с сопротивлением 200…1000КОм. Такая же защита устанавливается и в бестрансформаторных блоках питания с гасящим конденсатором, в оптронных развязках и некоторых других схемах. На рисунке 3 этот резистор обозначен как R1.

Рисунок 3. Схема подключения светодиода к осветительной сети

Кроме резистора R1, на схеме появляется еще резистор R2. Его назначение ограничить бросок тока через конденсатор при подаче напряжения, что помогает защитить не только диоды, но и сам конденсатор. Из практики известно, что при отсутствии такого резистора конденсатор иногда обрывается, емкость его становится намного меньше номинальной. Излишне говорить, что конденсатор должен быть керамический на рабочее напряжение не менее 400В или специальный для работы в цепях переменного тока на напряжение 250В.

На резистор R2 возлагается еще одна немаловажная роль: в случае пробоя конденсатора он срабатывает как предохранитель. Конечно, светодиоды придется тоже заменить, но, по крайней мере, соединительные провода останутся целыми. По сути дела именно так срабатывает плавкий предохранитель в любом импульсном блоке питания, – транзисторы сгорели, а печатная плата осталась почти нетронутой.

На схеме, показанной на рисунке 3, изображен всего один светодиод, хотя на самом деле их можно включить последовательно несколько штук. Защитный диод вполне справится со своей задачей один, но емкость балластного конденсатора придется, хотя бы приблизительно, но все, же рассчитать.

Как рассчитать емкость гасящего конденсатора

Для того, чтобы рассчитать сопротивление гасящего резистора, надо из напряжения питания вычесть падение напряжения на светодиоде. Если соединено последовательно несколько светодиодов, то просто сложить их напряжения, и также вычесть из напряжения питания. Зная этот остаток напряжения и требуемый ток, по закону Ома рассчитать сопротивление резистора очень просто: R=(U-Uд)/I*0,75.

Здесь U – напряжение питания, Uд – падение напряжения на светодиодах (если светодиоды включены последовательно, то Uд есть сумма падений напряжения на всех светодиодах), I – ток через светодиоды, R – сопротивление гасящего резистора. Здесь как всегда, – напряжение в Вольтах, ток в Амперах, результат в Омах, 0,75 – коэффициент для повышения надежности. Эта формула уже приводилась в статье «Об использовании светодиодов».

Величина прямого падения напряжения для светодиодов разных цветов разная. При токе 20мА у красных светодиодов 1,6…2,03В, желтых 2,1…2,2В, зеленых 2,2…3,5В, синих 2,5…3,7В. Самым высоким падением напряжения обладают белые светодиоды, обладающие широким спектром излучения 3,0…3,7В. Нетрудно видеть, что разброс этого параметра достаточно широкий.

Здесь приведены падения напряжения лишь нескольких типов светодиодов, просто по цветам. На самом деле этих цветов намного больше, а точное значение можно узнать лишь в техдокументации на конкретный светодиод. Но зачастую этого и не требуется: чтобы получить приемлемый для практики результат, достаточно подставить в формулу какое-то среднее значение (обычно 2В), конечно, если это не гирлянда из сотни светодиодов.

Для расчета емкости гасящего конденсатора применяется эмпирическая формула C=(4,45*I)/(U-Uд),

где C – емкость конденсатора в микрофарадах, I – ток в миллиамперах, U – амплитудное напряжение сети в вольтах. При использовании цепочки из трех последовательно соединенных белых светодиодов Uд примерно около 12В, U амплитудное напряжение сети 310В, для ограничения тока на уровне 20мА понадобится конденсатор емкостью

C=(4,45*I)/(U-Uд)= C=(4,45*20)/(310-12)= 0,29865мкФ, почти 0,3мкФ.

Ближайшее стандартное значение емкости конденсатора 0,15мкФ, поэтому, для использования в данной схеме придется применить два параллельно соединенных конденсатора. Здесь надо сделать замечание: формула действительна только для частоты переменного напряжения 50Гц. Для других частот результаты будут неверны.

Конденсатор сначала надо проверить

Перед тем, как использовать конденсатор, его необходимо проверить. Для начала просто включить в сеть 220В, лучше через предохранитель 3…5А, и минут через 15 проверить на ощупь, а нет ли заметного нагрева? Если конденсатор холодный, то можно его использовать. В противном случае обязательно взять другой, и тоже предварительно проверить. Ведь все-таки 220В это уже не 12, тут все несколько иначе!

Если эта проверка прошла успешно, конденсатор не нагрелся, то можно проверить, не случилась ли ошибка в расчетах, той ли емкости конденсатор. Для этого надо включить конденсатор как в предыдущем случае в сеть, только через амперметр. Естественно, что амперметр должен быть переменного тока.

Это напоминание о том, что не все современные цифровые мультиметры могут измерять переменный ток: простые дешевые приборы, например, очень популярные у радиолюбителей серии DT838, способны измерять только постоянный ток, что покажет такой амперметр при измерении переменного тока никому не ведомо. Скорей всего это будет цена на дрова или температура на Луне, но только не переменный ток через конденсатор.

Если измеренный ток будет примерно таким, как получилось при расчете по формуле, то можно смело подключать светодиоды. Если же вместо ожидаемых 20…30мА получилось 2…3А, то тут, либо ошибка в расчетах, либо неправильно прочитана маркировка конденсатора.

Выключатели с подсветкой

Здесь можно заострить внимание еще на одном способе включения светодиода в осветительную сеть, используемого в выключателях с подсветкой. Если такой выключатель разобрать, то можно обнаружить, что никаких защитных диодов там нет. Так что же, все что написано чуть выше – бред? Совсем нет, просто надо внимательно приглядеться к разобранному выключателю, точнее к номиналу резистора. Как правило, его номинал не менее 200КОм, может даже несколько больше. При этом, очевидно, что ток через светодиод ограничится на уровне около 1мА. Схема выключателя с подсветкой показана на рисунке 4.

Рисунок 4. Схема подключения светодиода в выключателе с подсветкой

Здесь одним резистором убивают сразу несколько «зайцев». Конечно, ток через светодиод будет мал, светиться он будет слабо, но вполне ярко, чтобы разглядеть это свечение темной ночью в комнате. А ведь днем это свечение вовсе не нужно! Так что пусть себе светится незаметно.

При этом слабым будет и обратный ток, настолько слабым, что никоим образом не сможет спалить светодиод. Отсюда экономия ровно на один защитный диод, о котором было рассказано выше. При выпуске миллионов, а может даже миллиардов, выключателей в год экономия получается немалая.

Казалось бы, что после прочтения статей о светодиодах, все вопросы об их применении ясны и понятны. Но существует еще немало тонкостей и нюансов при включении светодиодов в различные схемы. Например, параллельное и последовательное соединение или, по-другому, хорошие и плохие схемы.

Иногда хочется собрать гирлянду из нескольких десятков светодиодов, но как ее рассчитать? Сколько можно включить последовательно светодиодов, если есть блок питания с напряжением 12 или 24В? Эти и другие вопросы будут рассмотрены в следующей статье, которую так и назовем «Хорошие и плохие схемы включения светодиодов».

Как запитать светодиод от сети 220В ?

Казалось бы все просто: ставим последовательно резистор, и всё. Но нужно помнить об одной важной характеристике светодиода: максимально допустимом обратном напряжении. У большинства светодиодов оно около 20 вольт. А при подключении его в сеть при обратной полярности (ток-то переменный, полпериода в одну сторону идёт, а вторую половину - в обратную) к нему приложится полное амплитудное напряжение сети - 315 вольт! Откуда такая цифра? 220 В - это действующее напряжение, амплитудное же в {корень из 2} = 1,41 раз больше.

Поэтому, чтобы спасти светодиод нужно поставить последовательно с ним диод, который не пропустит к нему обратное напряжение.

Или же поставить два светодиода встречно-параллельно.

 Вариант питания от сети с гасящим резистором не самый оптимальный: на резисторе будет выделяться значительная мощность. Действительно, если применим резистор 24 кОм (максимальный ток 13 мА), то рассеиваемая на нём мощность будет около 3 Вт. Можно снизить её в два раза, включив последовательно диод (тогда тепло будет выделяться только в течение одного полупериода). Диод должен быть на обратное напряжение не менее 400 В. При включении двух встречных светодиодов (существуют даже такие с двумя кристаллами в одном корпусе, обычно разных цветов, один кристалл красного свечения, другой зелёного) можно поставить два двух ваттных резистора, каждый сопротивлением в два раза меньше.

Оговорюсь, что применив резистор большого сопротивления (например 200 кОм) можно включить светодиод и без защитного диода. Ток обратного пробоя будет слишком мал, чтобы вызвать разрушение кристалла. Конечно, яркость при этом весьма мала, но например для подсветки в темноте выключателя в спальне её будет вполне достаточно.

Благодаря тому, что ток в сети переменный, можно избежать ненужных трат электричества на нагрев воздуха ограничительным резистором. Его роль может выполнять конденсатор, который пропускает переменный ток, не нагреваясь. Почему так - вопрос отдельный, рассмотрим его позже. Сейчас же нам нужно знать, что для того, чтобы конденсатор пропускал переменный ток, через него должны обязательно проходить оба полупериода сети. Но ведь светодиод проводит ток только в одну сторону. Значит, ставим встречно-параллельно светодиоду обычный диод (или второй светодиод), он и будет пропускать второй полупериод.

 Но вот мы отключили нашу схему от сети. На конденсаторе осталось какое-то напряжение (вплоть до полного амплитудного, если помним, равного 315 В). Чтобы избежать случайного удара током, предусмотрим параллельно конденсатору разрядный резистор большого номинала (чтобы при нормальной работе через него тёк незначительный ток, не вызывающий его нагрева), который при отключении от сети за доли секунды разрядит конденсатор. И для защиты от импульсного зарядного тока тоже поставим низкоомный резистор. Он также будет играть роль предохранителя, мгновенно сгорая при случайном пробое конденсатора (ничто не вечно, и такое тоже случается).

 Конденсатор должен быть на напряжение не менее 400 вольт, или специальный для цепей переменного тока напряжением не менее 250 вольт.

А если мы хотим сделать светодиодную лампочку из нескольких светодиодов? Включаем их все последовательно, встречного диода достаточно одного на всех.

 Диод должен быть рассчитан на ток, не меньший чем ток через светодиоды, обратное напряжение - не менее суммы напряжения на светодиодах. А ещё лучше взять чётное число светодиодов и включить их встречно-параллельно.

На рисунке в каждой цепочке нарисовано по три светодиода, на самом деле их может быть и больше десятка.

Как рассчитать конденсатор? От амплитудного напряжения сети 315В отнимаем сумму падения напряжения на светодиодах (например для трёх белых это примерно 12 вольт). Получим падение напряжения на конденсаторе Uп=303 В. Ёмкость в микрофарадах будет равна (4,45*I)/Uп, где I - необходимый ток через светодиоды в миллиамперах. В нашем случае для 20 мА ёмкость будет (4,45*20)/303 = 89/303 ~= 0,3 мкФ. Можно поставить два конденсатора 0,15 мкф (150 нФ) параллельно.

В заключении следует обратить внимание на такие вопросы как пайка и монтаж светодиодов. Это тоже очень важные вопросы, которые влияют на их жизнеспособность.

светодиоды и микросхемы боятся статики, неправильного подключения и перегрева, пайка этих деталей должна быть максимально быстрая. Следует использовать маломощный паяльник с температурой жала не более 260 градусов и пайку производить не более 3-5 секунд (рекомендации производителя). Не лишним будет использование медицинского пинцета при пайке. Светодиод берется пинцетом выше к корпусу, что обеспечивает дополнительный теплоотвод от кристалла при пайке.

Ножки светодиода следует гнуть с небольшим радиусом (чтобы они не ломались). В результате замысловатых изгибов, ноги у основания корпуса должны остаться в заводском положении и должны быть параллельны и не напряжены (а то устанет и кристалл отвалится от ножек).

Чтобы ваше устройство защитить от случайного замыкания или перегрузки следует ставить предохранители.


Ниже описание с сайта www.chipdip.ru/video/id000272895


   При конструировании радиоаппаратуры часто встает вопрос о индикации питания. Век ламп накаливания для индикации уже давно прошел, современным и надежным радио-элементом индикации на настоящий момент является светодиод. В данной статье будет предложена схема подключения светодиода к 220 вольтам, то есть рассмотрена возможность запитать светодиод от бытовой сети переменного тока - розетки, которая есть в любой благоустроенной квартире.

Описание работы схемы подключения светодиода к напряжению 220 вольт

Схема подключения светодиода к 220 вольтам не сложная и принцип ее работы также прост. Алгоритм следующий. При подаче напряжения начинает заряжаться конденсатор С1, при этом фактически с одной стороны он заряжается напрямую, а со второй через стабилитрон. Стабилитрон должен соответствовать напряжению свечения светодиода. При увеличении напряжения на конденсаторе стабилитрон увеличивает свое сопротивление, ограничивая напряжения зарядки для конденсатора своим рабочим стабилизирующим напряжением, фактически тем же напряжением которым питается светодиод. Больше этого напряжения конденсатор не зарядиться, так как стабилитрон "закрылся", а во второй ветке мы имеем большое сопротивление в виде цепочки светодиод и резистор R1. В данный полупериод светодиод не светится. Стоит сказать и о том, что стабилитрон защищает светодиод от обратного тока, который может вывести светодиод из строя.
Вот, наша полуволна меняется и меняется полярность на входах нашей схемы. При этом конденсатор начинает разряжаться и менять свою полярность зарядки. Если с прямым подключением все понятно, то ток со второй ножки конденсатора утекая в цепь, проходит теперь через цепочку резистора и светодиода, именно в этот момент светодиод и начинает светиться. При этом напряжение, как мы помним, зарядки конденсатора соответствовало примерно напряжению питания светодиода, то есть наш светодиод не сгорит.




 Мощность резистора может быть минимальной вполне подойдет 0.25 Вт (номинал на схеме в омах).
Конденсатор (емкость указана в микрофарадах) лучше подобрать с запасом, то есть с рабочим напряжением в 300 вольт.
Светодиод может быть любой, например с напряжением свечения от 2 вольт АЛ307 БМ или АЛ 307Б и до 5.5 воль - это КЛ101А или КЛ101Б.
Стабилитрон как мы уже упоминали должен соответствовать напряжению питания светодиода, так для 2 вольт это КС130Д1 или КС133А (напряжение стабилизации 3 и 3.3 вольта соответственно), а для 5.5 вольт КС156А или КС156Г.



Солнечная электростанция - просто своими руками.

Можно ли подключить светодиод к сети 220 вольт

На чтение 2 мин. Обновлено

Наличие световой индикации электрических бытовых приборов, позволяет человеку понять в каком состоянии они находятся. Световым индикатором служит светодиод. Но в некоторых простых приборах индикация отсутствует, например выключатели домашнего освещения. Этот недостаток можно исправить вмонтировав в клавиши светодиоды. Световой маяк даст возможность легко найти выключатель в полной темноте.

Прямое подключение светодиода к сети 220 вольт невозможно, это приведёт к его повреждению. Использовав минимум дополнительных электронных элементов, и рассчитав нагрузку, можно собрать защиту. Защита необходима для выравнивания и понижения входящего напряжения и силы тока.

Самый простой способ, последовательно диоду подключить резистор или конденсатор. Роль элементов; снижение входящего электричества на световой полупроводник. Необходимо учитывать; в сети используется переменный ток, который протекает по проводам постоянно меняя направление с частотой 50 герц. Важно блокировать влияние обратного тока. В качестве блокиратора, подойдёт обычный кремниевый диод.

Простой и надёжный способ

Самые простые способы не отличаются надёжностью исполнения схемы. Любой скачок электричества в сети, выведет из строя детали. Чуть усложнив схему, получим вполне работоспособный вариант.

При такой схеме подключения, светодиод наиболее защищён от скачков электричества и повышенных нагрузок. Схема проста, но требует подбора деталей. Мощность резистора не менее 0,5-0,6 Ватт, сопротивление не менее 250 кОм. В схеме резистор выполняет роль шунтирующего устройства, и предотвращает выброс остаточного напряжения конденсатора.

Расчёт резистора производим по формуле: R=U/I, R – сопротивление резистора, U – напряжение, I – ток светодиода.

Расчёт конденсатора делаем по формуле: C=3200×I/U. I – ток нагрузки, U напряжение питания. Для лучшей защиты, номинальное напряжение конденсатора должно быть не меньше 450 вольт. Это защитит схему от импульсных перепадов напряжения. Конденсатор не должен иметь полярности, нельзя использовать электролитические и танталовые конденсаторы. Лучше взять керамический, например: К73-17, или подобрать зарубежный аналог.

Техника безопасности

При подключении прибора к сети, необходимо строго соблюдать технику безопасности. Важно помнить; переменный электрический ток в 220 вольт опасен для человека. Монтируя схему, убедитесь в надёжной изоляции прибора. Детали схемы не должны иметь прикосновения с металлом. Некачественная сборка может вызвать короткое замыкание в сети.

 

🛠 Индикатор сети 220 вольт 👈

Это самый простой и самый надежный индикатор сети который мне приходилось делать.

Раньше, чтобы вставить индикатор сети 220 в какой-либо прибор надо было мотать отдельную катушку на трансформатор или сооружать целую схему из диодов и конденсаторов, пока мне не попалась эта супер простая схема. На фото видно, что светодиод включён в розетку через резистор - краткость сестра таланта 🙂

Индикаторы сети часто используют для подсветки комнатных выключателей освещения в темное время суток. В качестве индикатора использовали неоновую лампу и резистор, эти лампы громоздки и к тому же мигают и иногда перегорают. Теперь вместо неоновых ламп можно использовать светодиод один или несколько. Я дома сделал подсветку выключателей с помощью четырёх светодиодов и одного резистора, все детали легко уместились по периметру крышки выключателя.

Схема устройства очень проста, полярность светодиода можно не учитывать. Постоянный резистор сопротивлением 100 кОм и мощностью не менее 0.5 Вт.

В своей схеме на фото я использовал резистор мощностью 2 Вт. потому, как он просто оказался под рукой. А вообще у меня есть целая гирлянда из 20 светодиодов и одного резистора 0.5 Вт. всё это работает от сети 220 в. и при этом резистор ни чуть не греется.


Написать комментарий

КОММЕНТАРИИ


  • Лёгкие и простые цветы из бумаги для детей. И пусть эти цветы всего лишь из бумаги, но сделанные с душой и любовью, они будут наделены ароматом нежности и внимания.

    Александра 04.03.2020

  • Ранее я описывал процесс изготовления простых снежинок из пенопласта, сегодня мы усложним процесс и получим много красивых снежинок.

    Дмитрий ДА 10.11.2011

  • Вспомним старый добрый ящичек, способный невообразимым образом раскладываться на множество отсеков. Лично меня в детстве эта конструкция просто завораживала.

    Дмитрий ДА 06.01.2013

Вход

- светодиод с подсветкой и кнопка, использующая только 2 провода

Я хочу сделать схему со светодиодной кнопкой с подсветкой, которая находится далеко от входной платы, и у меня есть только 2 провода. Кнопка не является чем-то особенным. На плате ввода будет много кнопок, но не все кнопки будут иметь светодиоды. Плата ввода, вероятно, будет 16-битным расширителем MCP23017 с микроконтроллером.

Я придумал эту схему:

смоделировать эту схему - Схема создана с помощью CircuitLab

MCP23017 питается от 5 В.

Когда кнопка не нажата, напряжение на входном выводе MCP составляет около 1 В, достаточно низкое, чтобы зарегистрировать 0 на цифровом входе.

Когда кнопка нажата, напряжение составляет 5,6 В без добавленного стабилитрона D3 5,1 В и 5 В с установленным стабилитроном - значительно выше 0,8 * 5 В VDD, требуемого MCP23017. Но поскольку схема представляет собой просто делитель напряжения 220 + 220 Ом, резисторы по питанию 12 В, она потребляет ~ 28 мА, что приводит к небольшому нагреву резисторов. Поскольку кнопки не будут нажиматься дольше нескольких секунд, я могу с этим жить.

Светодиод

D2 на самом деле был оптопарой для отделения длинного провода от цифрового входа, но я пока отказался от этой защиты.

Я много искал в Интернете другие идеи о том, как запитать светодиод и получить кнопку, используя только 2 провода и никаких сложных схем, но не смог найти никакой соответствующей информации.

Я построил эту схему, и она работает, но одну вещь я не могу проверить - это влияние сетевых проводов, которые проходят рядом с моими длинными проводами кнопок. Они разделены и индивидуально защищены, но параллельны друг другу.

Есть ли у вас другие предложения по использованию кнопки и светодиода на 2 проводах?

Позднее редактирование:

Кнопки могут быть только нормально открытыми. Это световые кнопки европейского типа, доступные только НЕТ. Светодиод добавлен мной. Светодиод должен гореть все время, когда кнопка открыта. Когда кнопка закрывается, нет проблем, если светодиод гаснет или остается включенным. В данном случае светодиод используется только для ночного поиска.

Еще одна идея, которая у меня недавно возникла, заключалась в использовании функции ввода-вывода микросхемы расширения ввода-вывода.Использование выхода для включения светодиода, а затем переключение на вход для проверки состояния кнопки. Делать это достаточно быстро, чтобы не увидеть мерцания. Но я еще не нарисовал схему.

Выбор правильного переключателя: узнайте свой переменный ток от своего постоянного тока

Цепи переменного (переменного) или постоянного (постоянного) тока могут выдерживать очень разные токи, как показано номиналами на переключателе на рис. 1 . Вот почему дизайнерам и инженерам так важно понимать, как правильно выбрать переключатель для своего продукта.

% {[data-embed-type = "image" data-embed-id = "5df275f8f6d5f267ee2154b9" data-embed-element = "aside" data-embed-align = "left" data-embed-alt = "Www Electronicdesign Com Сайты Electronicdesign com Файлы Mouser Switches Fig1 "data-embed-src =" https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2018/11/www_electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_MouserSwitches&fit=matronicdesign = 1440 "data-embed-caption =" "]}%

1. Номинальные параметры этого переключателя показывают существенные различия между номинальными значениями переменного и постоянного напряжения для одного и того же номинального тока.

Скорость переключения

Несмотря на то, что доступно огромное количество переключателей, в основном все они делают одно и то же: включают или выключают питание электрической цепи, замыкая или разрывая электрическое соединение. Но важно то, как они это делают. Скорость разрыва цепи зависит от того, работаете ли вы с переменным или постоянным током.

При постоянном токе у вас есть постоянный ток в одном направлении, тогда как при переменном токе изменяется и величина, и направление тока.

Представьте, что у вас есть две цепи, каждая из которых проводит одинаковый ток: одна цепь переменного тока, а другая - постоянного тока. Когда вы отключаете питание цепи переменного тока, внутри переключателя возникает искра напряжения (или дуга), которая быстро гаснет - желательное состояние. Это связано с тем, что синусоидальная волна переменного тока, естественно, имеет нулевой ток дважды за цикл. Таким образом, существует 50% -ная вероятность того, что мощность в цепи не будет на пиковом уровне при отключении питания.

Однако это не так в цепи постоянного тока, где и ток, и напряжение постоянны.Когда в цепь постоянного тока отключается питание, дуге напряжения внутри переключателя может потребоваться гораздо больше времени, чтобы погаснуть. Вот почему скорость переключения (насколько быстро размыкаются и замыкаются контакты переключателя) переключателя в цепи постоянного тока так важна. Задача состоит в том, чтобы контакты переключателя разъединялись как можно быстрее при отключении питания цепи. Это помогает свести к минимуму время возникновения дуги и ее гашения.

Чем дольше выключатель отключает питание цепи, тем дольше длится дуга.Это может привести к повреждению контактов переключателя, что может привести к перегреву, преждевременному отказу переключателя или даже к возгоранию.

Знайте свой тип нагрузки

Наряду со скоростью, с которой работает переключатель, характер электрической нагрузки важен для определения того, подойдет ли переключатель. Будет ли он переключаться на индуктивную или резистивную нагрузку? Это повлияет как на напряжения, так и на токи, с которыми приходится иметь дело переключателю.

Возьмите резистивную (R) нагрузку, например, нагреватель или обычную лампочку накаливания.С такими типами нагрузок, когда вы включаете схему, ваш ток немедленно повышается до своего устойчивого состояния, не превышая сначала этого уровня. Между тем, напряжение по большей части остается стабильным.

И наоборот, индуктивная (L) нагрузка, такая как трансформатор или электродвигатель, сначала потребляет большое количество «пускового тока» при первом включении, а затем через несколько секунд снова стабилизируется до полного рабочего тока нагрузки. Кроме того, при отключении индуктивной нагрузки на контактах переключателей возникает огромное напряжение в виде дуги.Это напряжение дуги может быть намного выше, чем то, на которое рассчитан переключатель, что может привести к питтингу контактов и сокращению срока службы переключателя.

Эти пиковые колебания тока и напряжения важны при выборе переключателя. Если электрические параметры не подходят, ваш переключатель немедленно выйдет из строя, или вы значительно сократите срок его службы.

Для того же номинального тока номинальное напряжение постоянного тока на переключателе обычно будет намного ниже, чем номинальное напряжение переменного тока.Например, переключатель, рассчитанный на 15 А при 250 В переменного тока, будет рассчитан только на 15 А при 12 В постоянного тока. Единственная разница в том, имеете ли вы дело с переменным или постоянным током.

Выберите сертифицированный коммутатор

Хотя, несомненно, будет множество подходящих переключателей для вашего приложения (рис. 2) , всегда лучше выбирать тот, который сертифицирован в соответствии с признанным стандартом. Это обеспечит его электрическую и механическую работу так, как задумано. Двумя важными органами по стандартизации в этом отношении являются Underwriters Laboratories (UL) и Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (VDE).

% {[data-embed-type = "image" data-embed-id = "5df275f8f6d5f267ee2154bb" data-embed-element = "aside" data-embed-align = "left" data-embed-alt = "Www Electronicdesign Com Сайты Electronicdesign com Файлы Mouser Switches Рис. 2 "data-embed-src =" https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2018/11/www_electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_MouserSwitches&fit=mag2.patches&fit=mag2. = 1440 "data-embed-caption =" "]}%

2. Переключатели бывают разных стилей.

UL предоставляет ряд услуг производителям, розничным торговцам, потребителям и обслуживающим компаниям, а также политикам и регулирующим органам. Его предложения включают сертификацию безопасности, испытания, валидацию, инспекцию и аудит. Он также предлагает различные обучающие и консультационные услуги.

VDE, что переводится как Ассоциация электрических, электронных и информационных технологий, является одной из крупнейших научных и технических организаций Европы.

Для того, чтобы сертификация или признание были действительными, логотип или маркировка утверждающего агентства обычно появляется где-то на корпусе переключателя или в виде обозначения в конце номера детали переключателя.

Как сделать правильный выбор

Итак, напомним, вы создаете цепь переменного или постоянного тока? А нагрузка, которую вы переключаете, индуктивная или резистивная? Ответы на эти два ключевых вопроса помогут вам выбрать правильный переключатель для вашего дизайна.

Руди Рамос - менеджер проекта по маркетингу технического контента в Mouser Electronics.

% {[data-embed-type = "image" data-embed-id = "5df275b7f6d5f267ee1f4a05" data-embed-element = "aside" data-embed-alt = "Www Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Files Source Esb Looking For Parts Rev Caps "data-embed-src =" https: // img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2006/08/www_electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_SourceESB_Looking_for_partsREV_caps.png?auto=format&fit=max&w=1440} Hapption% andex&w=1440 подключен к неправильному напряжению

Некоторые современные электронные устройства могут использовать двойное напряжение за счет импульсного источника питания с широким диапазоном входного сигнала, что позволило использовать некоторые устройства в диапазоне напряжений 100-240 В.

Однако другие электроприборы или приборы с определенными требованиями к напряжению могут работать только при определенном напряжении. Это приборы с одним входным напряжением, такие как электрические приборы с двигателями, обогреватели, осветительные приборы, фен, чайник и т. Д.

Если прибор на 110 В подключен к источнику питания 220 В, мощность может увеличиться в четыре раза в момент включения прибора. , и прибор будет быстро работать в условиях перенапряжения. Это может сопровождаться задымлением и вспышкой, либо плавкий предохранитель расплавится и защитная деталь будет повреждена.Электронный прибор с одним входом может быть поврежден из-за сгорания некоторых компонентов.

Если устройство 220 В подключено к источнику питания 110 В, результирующая мощность будет 1/4 при включении устройства. Лампа будет очень тусклой, а двигатель остановится или будет вращаться очень медленно. В общем, эти приборы вообще не будут работать. Кухонное оборудование с нагревательными элементами всегда будет в рабочем состоянии и может не достигать нужной температуры. Электронное устройство с одним входом не может быть серьезно повреждено, но не будет нормально работать.

Как правило, электрические приборы с одним входным напряжением могут нормально работать только при номинальном напряжении. Это приведет к электрическому ожогу и может вызвать серьезные последствия, такие как пожар, если входное напряжение будет выше нормального. Но если входное напряжение ниже номинального, электроприбор не может нормально работать или просто выйдет из строя, а также может вызвать повреждение двигателя. Только при номинальном напряжении электроприборы могут нормально работать. Если вы обнаружите, что ваш прибор представляет собой прибор с одним напряжением, а напряжение в этом месте не является рабочим напряжением, вы можете купить преобразователь напряжения для преобразования напряжения, чтобы обеспечить бесперебойную и безопасную работу вашего прибора.Приобрести преобразователь напряжения можно на наших сайтах.

12В | Электропитание | Адаптеры

Зачем заказывать блок питания в американской компании

В этой статье обсуждаются преимущества заказа необходимых вам адаптеров питания 12 В в компании, расположенной здесь, в США, по сравнению с прямым импортом из Китая.

Как производитель, оптовый торговец, дистрибьютор или розничный торговец из США, вы ежедневно сталкиваетесь с некоторыми трудными проблемами и выборами.Импорт блоков питания для питания ваших продуктов не обязательно должен быть одним из них. Хотя это правда, что на первый взгляд, покупка блока питания 12 В немного дешевле прямо из Китая, при рассмотрении внимательно, сделка может быть не такой уж хорошей. Вот почему. Во-первых, доставка из Китая идет медленно и ненадежно, не говоря уже о дорогих. Хотя многие фабрики обещают отличную цену и изначально низкую стоимость доставки, по моему опыту, как только у них появится бизнес, они начнут качать стоимость доставки все выше и выше, даже если они берут такую ​​же плату за само устройство.Вторая проблема с покупкой напрямую из-за границы - это количество отказов. По нашему опыту, производители будут экономить на минимальных затратах. Если вы не знаете фабрику и имеете с ней длительные отношения, они будут использовать самый дешевый материал, проводку самого низкого калибра и самый тонкий пластик. Это приводит к чрезвычайно высокому и растущему количеству отказов. Если вы покупаете блок питания здесь, в США, в случае его выхода из строя вы можете вернуть его. Покупая из Китая, вам не повезло, так как обратная доставка стоит очень дорого.Как только вы подсчитаете стоимость замены неисправных устройств, включая их покупку и доставку, стоимость больше не будет такой низкой. Наконец, наш опыт внесен в список UL. Если вам нужен источник питания, внесенный в список UL, как для сертификации вашего продукта, так и для обеспечения безопасности и качества, мы обратили внимание на то, что большая часть списков на китайских сайтах оптовых торговцев выпускает поддельные листы UL. Это означает, что блоки питания низкого качества, имеют более высокую частоту отказов, поскольку они не соответствуют минимальным стандартам качества UL.Что еще хуже, их часто останавливают, изымают на таможне при въезде, оставляя вам плату за утилизацию и, возможно, штраф. Мы видели это снова и снова. Итак, подытоживая, из-за стоимости доставки, импорта, контроля качества, высокой частоты отказов и поддельных списков UL кажется, что покупка источников питания 12 В у американской компании с доставкой из США предлагает вам лучшая защита, лучшее время выполнения заказа и, наконец, лучшая цена.

Switch Bounce и другие грязные маленькие секреты

Аннотация: Maxim предлагает простое решение для уменьшения эффекта вызывного сигнала коммутатора.Эти устройства применимы для приложений с кнопочными панелями, дисплеями с сенсорным экраном и простыми кнопочными устройствами. Эти устройства также обеспечивают защиту от перенапряжения и электростатического разряда. MAX6816 / MAX6817 / MAX6818 объединяет множество функций в одной ИС, тем самым устраняя многочисленные дискретные компоненты. Коммутаторы

могут делать действительно странные вещи. Большинство инженеров узнают этот маленький грязный секрет вскоре после подключения переключателя или реле к цифровой системе. Коммутаторы не работают и не выходят из строя чисто в масштабе времени цифровых систем.Вместо этого типичный переключатель совершает несколько переходов в течение десятков миллисекунд, необходимых для открытия или закрытия, из-за таких эффектов, как возраст, инерция в работе, механическая конструкция и микроскопическое состояние контактных поверхностей переключателя. Такое поведение, обычно называемое «дребезгом переключателя», является неизбежным фактом жизни.

После подключения стандартного переключателя к цифровой счетной цепи вы можете наблюдать несколько отсчетов при размыкании и несколько отсчетов при замыкании ( рисунки 1 и 2 ).Это беспорядочное действие может нанести ущерб данным, потому что точное количество подсчетов не обязательно повторяется в долгосрочной перспективе. Отскок переключателя не является постоянным от устройства к устройству, от партии к партии или даже в течение срока службы отдельного коммутатора. Мембранные переключатели и некоторые другие типы, кажется, не дергаются, когда новые, но все механические переключатели иногда дергаются. Ничто не может гарантировать, что другой переключатель того же типа будет действовать таким же образом или что конкретный переключатель останется без дребезга с течением времени.


Рисунок 1.Этот дребезг переключателя по переднему фронту для небольшого кнопочного переключателя показывает интервал дребезга примерно 5 мс, который включает 10 переходов. Как прыгающий мяч, частота срабатывания переключателя увеличивается вправо.


Рис. 2. Другой дребезг переключателя по переднему фронту (для контактного реле 5A) показывает приблизительно интервал дребезга 5,5 мс, который включает 20 переходов полной амплитуды и несколько переходов поменьше.

Помимо дребезга, у коммутаторов и цифровых систем есть и другие неприятные привычки.Странные вещи случаются, например, когда вы запускаете коммутационную проводку в шумной промышленной среде. Открытый переключатель по определению имеет высокий импеданс, поэтому мешающие сигналы имеют легкую нагрузку, с которой можно работать. Любой шумовой импульс, который емкостно или индуктивно связан с проводкой переключателя, может вызвать фантомное замыкание переключателя.

Представьте себе специализированный промышленный компьютер, называемый программируемым логическим контроллером (ПЛК), который управляет двигателем через большое реле. Концевой выключатель, расположенный рядом с двигателем, обеспечивает обратную связь по положению на цифровом входе ПЛК.Когда ПЛК сообщает двигателю о запуске, скачок тока, протекающего к реле и двигателю, может соединяться с другими проводниками в длинных проводках, вызывая скачок заземления или скачок емкостной связи на цифровом входе.

При неправильной конструкции ПЛК может интерпретировать этот всплеск как преждевременное замыкание переключателя и прекратить работу. Подобные вещи могут произойти, когда ПЛК отключает нагрузку из-за влияния емкости проводки, индуктивности проводки и индуктивного толчка реле и двигателя.Если ПЛК и его цифровые входы не спроектированы должным образом, эти всплески и переходные процессы могут вызвать ошибочные показания на цифровых входах.

Цифровые и аналоговые входы оборудования, используемого в доме, офисе и в промышленности, подвержены воздействию перенапряжения, переходных процессов напряжения и электростатических разрядов. Перенапряжение вызывается неправильным подключением, различными неисправностями и последовательностью подачи питания (при котором один блок с выключенным питанием соединяется с другим с включенным питанием, даже временно).Переходные процессы напряжения часто связаны с емкостными или индуктивно связанными выбросами, как обсуждалось выше. Электростатический разряд может поразить разъем, консоль оператора или клеммную колодку во время установки. Любой из этих переходных процессов может вызвать разрушение, если система заблокируется. Если они не разрушительны, они могут вызвать перезагрузку ЦП, переполнение сторожевого таймера и другие типы неустойчивой работы.

Разработчики систем должны знать об этих проблемах и методах, используемых для их решения. Одним из решений таких проблем интерфейса является новая серия микросхем.Доступные в недорогих и простых в использовании конфигурациях, микросхемы (MAX6816 / 6817/6818 с одним / двумя / восьмеричными переключателями) обеспечивают надежное и беспрограммное устранение дребезга, а также защиту от перенапряжения и электростатических разрядов. В этой статье освещается применение средств защиты от прерывания переключателя IC, а также описываются классические методы предотвращения перенапряжения, скачков напряжения / тока, дребезга переключателя и электростатического разряда.

Переключатель Bounce

Если спросить, большинство инженеров ответят, что в программном обеспечении имеется отказ от сбоев в работе коммутаторов, и что устранение неполадок «не представляет проблемы».«Оба предположения верны, если вы уделяете должное внимание деталям. Программное обеспечение устраняет дребезги, но оно не решает проблемы перенапряжения, электростатического разряда или других переходных процессов.

Устранение дребезга с помощью резисторов и конденсаторов также возможно. , вам понадобится подтягивающий резистор, резистор и конденсатор, подключенные последовательно, резистор на входе буфера триггера Шмитта и (часто) диод, чтобы заряд конденсатора не пропускал большой ток через вход буфера. -защита сети при отключении питания.Полученное количество деталей может быть громоздким для систем с несколькими входами (, рис. 3, ), поэтому этот подход не будет рассматриваться подробно.


Рис. 3. Дискретные компоненты могут обеспечивать устранение неполадок с защитой от электростатического разряда и перенапряжения, но правильно спроектированный дискретный интерфейс, учитывающий все вероятные неисправности, громоздок для нескольких входов.

Устранение колебаний с помощью программного обеспечения - это основной метод, используемый сегодня. Хорошая процедура устранения дребезга - это программа реального времени, которая действует как простой цифровой фильтр нижних частот.Непереключаемые цифровые входы также часто проходят через фильтры противодействия. Этот метод может устранить короткие переходные процессы на входе, обеспечивая стабильное состояние перед сообщением об открытии или закрытии входа.

Псевдокод ниже иллюстрирует процедуру программного устранения дребезга для одного входа. Он поддерживает несколько входов, если вы обобщаете подпрограмму и используете переменные на основе указателей и т. Д. Хотя это в лучшем случае посредственный подход, этот тип подпрограммы часто используется, несмотря на проблемы и недостатки, обсуждаемые ниже.

Действие Комментарии
1. Таймер входа: истек? Бит таймера опрашивается в основной программе.
2. Вернуть, если нет таймера. Сделайте что-нибудь более полезное.
3. Получить входной бит. "Бодрый" вход.
4. Считать ++, если высокий, очистить в противном случае. Увеличивает значение счетчика, если на входе высокий уровень.
5.Если count> 4 state = 1, иначе 0. Проверьте счетчик и зажмите его на 4.
6. Вернуть состояние входа. Состояние дебонсировано.
Эта процедура препятствует закрытию переключателя, но примет открытие как допустимое состояние, даже когда переключатель подпрыгивает. Эта асимметричная операция, хотя и непреднамеренная, может быть приемлемой для клавиатур и других систем, которые действуют при закрытии, но не при открытии. Для входов общего назначения вы должны отклонить оба края.

Другой недостаток заключается в том, что эта процедура предполагает, что переключатель разомкнут, если не замкнут, тем самым игнорируя третье состояние, в котором переключатель нестабилен (все еще дергается). Следовательно, лучшая процедура сообщала бы о последнем состоянии отсутствия дребезга, пока коммутатор не достигнет нового состояния дребезга. Однако это действие также может вызвать проблемы. В таких случаях программное обеспечение должно распознавать третье состояние «изменения».

Многие подпрограммы устранения дребезга повторяют выборку входных данных, ожидая, пока он останется в том же состоянии в течение заранее установленного количества выборок.Если переключатель меняет состояние в течение этого интервала, процедура таким же образом проверяет новое состояние на стабильность. Это действие может вызвать большие задержки, которые съедают много процессорного времени. В крайнем случае, ПЛК с высокой частотой, поданной на один из его универсальных входных портов (случайно, намеренно или из-за сбоя), полностью зависнет от процессора. Сторожевой таймер может вернуть процессор, но проблема будет повторяться бесконечно; это не надежная конструкция. Кроме того, вам потребуется много ОЗУ и кода, чтобы отразить большую промышленную систему с большим количеством входов, например, ПЛК или универсальную плату ввода.Для каждого входа требуется закрытый счетчик, открытый счетчик и 2 бита для определения его состояния.

Подавление переходных процессов и электростатических разрядов

Стандартной защитой от электростатического разряда является подавитель переходных процессов или устройство MOV на каждом внешнем входе. Квадратный и восьмеричный TransZorbs ™, например, являются простыми и относительно недорогими устройствами, которые могут уменьшить беспорядок и требования к площади, но необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать перекрестной связи токов короткого замыкания. Этот подход распространен в промышленных и автомобильных системах, где инженеры понимают опасность отказа от такой защиты.

Рекомендуется подключить резистор 220 Ом последовательно с линией V CC для устройств ввода порта. Обычное устройство ввода CMOS, такое как восьмеричное 74HC244 или 74HC573, например, потребляет очень мало тока. В случае фиксации резистор 220 Ом ограничивает рассеиваемый ток и мощность до безопасного уровня. Однако включение и выключение питания все еще может быть необходимо. В общем, вы не должны напрямую подключать контакты порта микроконтроллера к внешним входам. Защелкивание - это проблема, но излучаемые электромагнитные помехи могут быть еще хуже.

Поскольку деталь не может зафиксироваться, если на один из ее выводов не будет подан достаточный ток, некоторые разработчики считают, что резисторы, включенные последовательно с цифровыми входами CMOS, предотвращают эти проблемы. Действительно, порог срабатывания тринистора в современных КМОП-микросхемах может превышать 50 мА. Этот высокий порог тока (описанный в следующем разделе) на самом деле в некоторой степени защищает от перенапряжения, но не обязательно эффективен при электростатическом разряде. Разряд электростатического разряда 15 кВ может вызвать значительные токи через паразитные пути и вокруг резисторов, и он может вызвать большой ток даже через 100 кОм.

Защита от перенапряжения

Защита от перенапряжения позволяет системе выдерживать непрерывные и длительные переходные процессы, выходящие за пределы рельсов. Например, микросхема без V CC имеет 24 В от внешнего источника, подаваемого на входы. Такое приложенное напряжение часто «отталкивает» сети защиты, передавая напряжение на шину питания внутри системы. Одна из эффективных мер противодействия - это резистор, включенный последовательно со входом, который действует против защитных диодов, привязанных к шинам.Также следует учитывать стабилитрон на шинах V CC входного порта. Чтобы гарантировать, что схемы защиты не выйдут из строя в наихудших условиях, вы должны рассчитать максимальную рассеиваемую мощность этого стабилитрона и последовательных входных резисторов.

Дебаунсеры переключателей MAX6816, MAX6817 и MAX6818

Несколько лет назад инженеры Maxim увидели необходимость в простом интерфейсном устройстве, способном отключать коммутатор и одновременно защищать его от электростатического разряда и перенапряжения. Некоторые заказчики использовали вход ручного сброса контрольных микросхем µP, таких как MAX811, только для того, чтобы получить функцию одноканального противодействия отбойнику в корпусе SOT-23.Другие использовали защищенные от электростатического разряда приемопередатчики RS-232 в качестве универсальных устройств цифрового ввода. Покупатели были привлечены к микросхемам RS-232, потому что они могли обрабатывать переходы низкого напряжения, выдерживая при этом высокое напряжение и электростатические разряды. Объединив эти факты, компания Maxim произвела линейку устройств защиты от сбоев, которые включают в себя защиту от электростатического разряда и надежные входные функции (, рис. 4, и , 5, ).


Рис. 4. Эта общая блок-схема для семейства устройств защиты от дребезга переключателей MAX6816 включает входную структуру, защищенную от электростатического разряда и перенапряжения, за которой следует цифровой фильтр, который блокирует вход и применяет блокировку пониженного напряжения.


Рис. 5. В этом типичном приложении с одним дребезгом единственными компонентами являются небольшой байпасный конденсатор и 4-контактный корпус SOT-23.

MAX6816 и MAX6817

MAX6816 - это устройство защиты от сбоев с одним переключателем в корпусе SOT-23 с 4 выводами, а MAX6817 - средство защиты от сбоев с двумя переключателями в корпусе с 6 выводами SOT-23. Они обеспечивают логику защиты от дребезга и цифровой фильтр, защиту от перенапряжения на входе до ± 25 В и защиту от электростатического разряда до ± 15 кВ для тяжелых промышленных условий.Работая от однополярного источника питания в диапазоне от 2,7 В до 5,5 В, они потребляют типичные токи питания всего 6 мкА. Они также имеют схему блокировки при пониженном напряжении, которая обеспечивает правильные выходные состояния при включении питания. Поскольку запатентованная структура защиты от электростатического разряда на каждом входе включает ограничивающий диод перенапряжения и подтягивающий резистор 63 кОм, эти ИС обеспечивают прямой интерфейс с коммутатором без внешних компонентов. Их номинальная задержка от дребезга (40 мс ± 20 мс) маскирует дребезг даже самых уродливых переключателей (, рис. 6, ).


Рис. 6. Временная диаграмма для семейства переключателей-дебаунсеров MAX6816 показывает, что выходы меняют состояние примерно через 40 мс после того, как входы становятся стабильными. Дополнительный выход MAX6818 указывает на изменение состояния любого из входов. Канал с активным низким уровнем снижает накладные расходы на опрос, особенно в системах с несколькими входами.

MAX6818

Блокировщик защиты от восьмеричного переключателя MAX6818 предназначен для взаимодействия с шиной данных (, рис. 7, ). Он контролирует восемь переключателей, обеспечивая выход изменения состояния ( Active-low CH ) и выход шины данных с тремя указаниями в дополнение к функциям защиты от дребезга и защиты входа одиночной и двойной частей.В частности, его выход с активным низким уровнем CH значительно упрощает опрос и прерывание микропроцессоров. Каждый раз, когда система считывает выходные данные (путем установки низкого уровня EN на низкий уровень), IC сбрасывает активный низкий уровень CH на высокий уровень. Активный-низкий CH затем переходит в низкий уровень при изменении состояния любого входа. MAX6818 совместим по выводам с 74HC573 и другими стандартными 20-выводными устройствами с восьмеричной логикой. Он легко обрабатывает несколько входов.


Рис. 7. В типичном приложении выходные данные MAX6818 остаются трехзначными до тех пор, пока активный низкий EN не будет понижен до низкого.Выход изменения ( Актив-низкий CH ) сбрасывается на высокий уровень после каждого чтения и устанавливается на низкий уровень после изменения состояния на любом входе. Он может быть либо опрошен системой, либо привязан к прерыванию, как показано.

Дебаунсеры коммутаторов MAX6816, MAX6817 и MAX6818 решают множество проблем, связанных с подключением цифровых систем к шумным, подверженным переходным процессам, «дребезжащим» входам. Они делают системы более устойчивыми и надежными за счет упрощения конструкции, сокращения времени процессора и накладных расходов, а также замены нескольких пассивных компонентов.

Веб-сайт класса физики

Электрические схемы: набор проблем

Проблема 1:

В течение 8 часов в день через обычный компьютер проходит 3,8x10 4 C заряда (при условии, что он используется все время). Определите ток для такого компьютера.

Задача 2:

Кондиционер с большим окном в комнате Аниты Бриз потребляет 11 ампер тока.Установка работает 8,0 часов в течение дня. Определите количество заряда, которое проходит через окно переменного тока Аниты за эти 8,0 часов.

Задача 3:

Определите количество времени, в течение которого следующие устройства должны будут использоваться, прежде чем через них пройдет 1,0x10 6 C (1 миллион кулонов) заряда.
а. Светодиодный ночник (I = 0,0042 A)
б. Лампа накаливания (I = 0,068 A)
c. Лампа накаливания мощностью 60 Вт (I = 0.50 А)
d. Большой светильник для ванной (I = 2,0 A)

Задача 4:

Нагревательный элемент электрического тостера обычно изготавливается из нихромовой проволоки (сплава никеля и хрома). По мере прохождения тока по проводам они нагреваются, поджаривая тосты. Оцените общее сопротивление нагревательного элемента длиной 220 см, состоящего из нихромовой проволоки диаметром 0,56 мм. Удельное сопротивление нихрома 110х10 -8 Ом • м.

Задача 5:

Определите общее сопротивление 100-метровой длины 14 AWA (0.Диаметром 163 см) из следующих материалов.
а. медь (удельное сопротивление = 1,67x10 -8 Ом • м)
б. серебро (удельное сопротивление = 1,59x10 -8 Ом • м)
c. алюминий (удельное сопротивление = 2,65x10 -8 Ом • м)
d. железо (удельное сопротивление = 9,71x10 -8 Ом • м)

Задача 6:

Электропила в местном хозяйственном магазине может похвастаться своим мотором на 15 ампер. Определите его сопротивление при подключении к розетке на 110 В.

Задача 7:

В погружном нагревателе для кофейных чашек используется нагревательная спираль с сопротивлением 8.5 Ом. Определите ток через катушку при работе от 110 В.

Задача 8:
Дефибриллятор

используется для поражения электрическим током человеческого сердца с целью реанимации сердца, которое иначе не бьется. Подсчитано, что для реанимации требуется ток всего 17 мА, проходящий через сердце. Используя 100 000 Ом в качестве общего сопротивления, определите выходное напряжение, необходимое для дефибриллятора.

Задача 9:

Электрошокер, или ТАЗЕР, предназначен для испускания электрических импульсов длительностью в несколько секунд, которые создают на теле человека напряжение около 1200 В.Это приводит к тому, что в человеческом теле средний ток составляет примерно 3 мА. Используя эти цифры, оцените сопротивление человеческого тела.

Задача 10:

Определите количество электроэнергии (в Дж), потребляемой следующими устройствами при работе в течение указанного времени.
а. Фен (1500 Вт) - время работы 5 минут
б. Электронагреватель (950 Вт) - время работы 4 часа
c. Плеер для видеоигр X-Box (180 Вт) - проработал 2 часа
d.42-дюймовый ЖК-телевизор (210 Вт) - время работы 3 часа

Задача 11:

Альфредо де Дарке спит с включенной ночной лампочкой мощностью 7,5 Вт. Он включает его перед сном и выключает через 8 часов.
а. Определите количество энергии, израсходованной за один вечер, в киловатт • часах.
б. Там, где живет Альфредо, электроэнергия стоит 13 центов / кВт • час. Определите годовые (365 дней) затраты на использование ночника мощностью 7,5 Вт.
c.Определите годовую экономию, если Альфредо заменит свой 7,5-ваттный ночник накаливания на 0,5-ваттный светодиодный ночник.

Задача 12:

Пенни Пенчинг, недавно потерявшая работу, ищет все возможные способы сократить расходы. Она решает, что ее 4,0-ваттный радиобудильник не обязательно должен быть включен 24 часа в сутки, поскольку он нужен ей только для пробуждения после 8-часового сна. Поэтому она решает включить его перед сном и выключить при пробуждении.Пенни платит за электроэнергию 12 центов за киловатт • час. Сколько денег Пенни может сэкономить в течение месяца (31 дня) с ее новым режимом использования будильника?

Задача 13:

Мощность 1,5-вольтового щелочного элемента зависит от количества часов работы. Совершенно новый D-элемент может выдавать до 13 А через медный провод, подключенный между клеммами. Определите мощность новой D-клетки.

Задача 14:

Центральный кондиционер в типичном американском доме работает от сети 220 В и потребляет около 15 А.
а. Определите номинальную мощность такого кондиционера.
б. Определите потребляемую энергию (в кВт • час) при работе в течение 8 часов в день.
c. Определите ежемесячную стоимость (31 день), если коммунальная компания взимает 13 центов за кВт • час.

Задача 15:

Во время рождественского сезона Сел Эрбате использует эквивалент 45 ниток по 100 мини-лампочек для освещения внутри и снаружи своего дома. Каждая цепочка из 100 лампочек рассчитана на 40 Вт. Среднее ежедневное использование струн составляет 7 часов.Во время курортного сезона огни используются примерно 40 дней.
а. Определите сопротивление каждой гирлянды огней. Каждый питается от розетки на 110 вольт.
б. Определите количество энергии, потребляемой светильниками (в кВт • час) за 40 дней.
c. Если Sel платит 12 центов за кВт • час за электроэнергию, то какова общая стоимость рождественского освещения за один сезон?

Задача 16:

Трехходовая лампа для лампы на 110 В имеет две разные нити накала и три разных номинальной мощности.Поворот переключателя лампы переключает свет с ВЫКЛ. На низкую (50 Вт) на среднюю (100 Вт) на высокую (150 Вт) яркость. Эти три уровня яркости достигаются путем пропускания тока через нить накала с высоким сопротивлением (50 Вт), нить накала с низким сопротивлением (100 Вт) или через обе нити. Определите сопротивление нитей 50 Вт и 100 Вт.

Задача 17:

Сравните сопротивление 1,5-амперной лампочки салона автомобиля (работающей от 12-вольтовой батареи) с сопротивлением 100-ваттной лампочки, работающей от бытовой электросети на 110 вольт.

Задача 18:

Воздушная линия электропередачи высокого напряжения (4,0x10 5 В) доставляет электроэнергию от генерирующей станции к подстанции со скоростью 1500 МВт (1,5x10 9 Вт). Определите сопротивление и силу тока в кабелях.

Задача 19:

Панель UL на дне электрической духовки с тостером показывает, что она работает при мощности 1500 Вт в цепи 110 В. Определите электрическое сопротивление тостера.

Задача 20:

Определите эквивалентное сопротивление резистора 6,0 Ом и резистора 8,0 Ом, если…
а. … Соединены последовательно.
б. … Подключены параллельно.

Задача 21:

Два резистора с сопротивлением 6,0 Ом и 8,0 Ом подключены к источнику 12,0 В. Определите общий ток в цепи, если резисторы…
а. … Соединены последовательно.
б. … Подключены параллельно.

Задача 22:

Последовательная схема справа изображает два резистора, подключенных к источнику напряжения.Источник напряжения (ΔV - ) представляет собой источник 48 В, а номиналы резистора составляют 6,4 Ом (R 1 ) и 3,9 Ом (R 2 ).
а. Определите эквивалентное сопротивление цепи.
б. Определите ток в цепи.
c. Определите падение напряжения на каждом отдельном резисторе.

Задача 23:

Вольтметры могут использоваться для определения разницы напряжений между двумя точками в цепи. Амперметр можно использовать для определения силы тока в любом заданном месте цепи.Схема справа питается от 12-вольтовой батареи и использует два вольтметра и два амперметра для измерения падений напряжения и токов. Значения резистора составляют 1,28 Ом (R 1 ) и 3,85 Ом (R 2 ). Определите показания амперметра и вольтметра.

Задача 24:

Последовательная схема справа изображает три резистора, подключенных к источнику напряжения. Источник напряжения (ΔV - ) представляет собой источник на 110 В, а номиналы резистора составляют 7,2 Ом (R 1 ), 6.2 Ом (R 2 ) и 8,6 Ом (R 3 ).
а. Определите эквивалентное сопротивление цепи.
б. Определите ток в цепи.
c. Определите падение напряжения на каждом отдельном резисторе.

Задача 25:

Вольтметры могут использоваться для определения напряжения в двух точках цепи. Амперметр можно использовать для определения силы тока в любом заданном месте цепи. Схема справа питается от источника питания 60,0 В и использует три вольтметра и три амперметра для измерения падений напряжения и токов.Значения резистора: 10,3 Ом (R 1 ), 15,2 Ом (R 2 ) и 12,8 Ом (R 3 ). Определите показания амперметра и вольтметра.

Задача 26:

Цепь, питаемая от батареи на 12,0 В, состоит из трех последовательно соединенных одинаковых резисторов. Показания амперметра показывают ток 0,360 А. Определите значения сопротивления резисторов и падение напряжения на резисторах.

Задача 27:

Последовательная цепь на 4,5 В состоит из двух резисторов.Сопротивление резистора A в три раза больше, чем у резистора B. Амперметр регистрирует ток 160 мА. Определите значения сопротивления резисторов A и B.

Задача 28:

Батарея на 9,00 В используется для питания последовательной цепи с резисторами 2,50 Ом и 3,50 Ом. Определите номинальную мощность каждого резистора и общую мощность цепи.

Задача 29:

Определить эквивалентное сопротивление при параллельном подключении двух резисторов со значениями сопротивления…
а.… 8,0 Ом и 8,0 Ом
б. … 5,0 Ом и 5,0 Ом
c. … 5,0 Ом и 8,0 Ом
d. … 5,0 Ом и 9,2 Ом
е. … 5,0 Ом и 27,1 Ом
f. … 5,0 Ом и 450 Ом

Задача 30:

Параллельная схема справа изображает два резистора, подключенных к источнику напряжения. Источник напряжения (ΔV - ) представляет собой источник 12 В, а номиналы резистора составляют 6,4 Ом (R 1 ) и 3,9 Ом (R 2 ).
а. Определите эквивалентное сопротивление цепи.
б. Определите ток в каждом резисторе ответвления.
c. Определите полный ток в цепи.

Задача 31:

Параллельная схема справа изображает три резистора, подключенных к источнику напряжения. Источник напряжения (ΔV - ) представляет собой источник на 110 В, а номиналы резистора составляют 15,4 Ом (R 1 ), 21,9 Ом (R 2 ) и 11,7 Ом (R 3 ).
а. Определите эквивалентное сопротивление цепи.
б.Определите ток в каждом резисторе ответвления.
c. Определите полный ток в цепи.

Задача 32:

Вольтметры могут использоваться для определения напряжения в двух точках цепи. Амперметр можно использовать для определения силы тока в любом заданном месте цепи. Схема ниже питается от источника питания 24,0 В и использует четыре вольтметра и три амперметра для измерения падений напряжения и токов.

Номинал резистора 54.5 Ом (R 1 ), 31,7 Ом (R 2 ) и 48,2 Ом (R 3 ). Определите показания амперметра и вольтметра.

Задача 33:

Батарея на 9,00 В используется для питания параллельной цепи с резисторами 2,50 Ом и 3,50 Ом. Определите номинальную мощность каждого резистора и общую мощность цепи.

Задача 34:

Семья Каллена Ари любит готовить. По словам друзей Каллена, у них есть все возможные кухонные гаджеты.Однажды в воскресенье днем ​​у них устраивается кулинарная вечеринка, в которой участвует каждый член семьи. Они достают следующую мелкую бытовую технику, подключают их и включают.

Смеситель (81 Ом)
Crockpot (62 Ом)
Соковыжималка (43 Ом)
Блендер (21 Ом)
Электрическое фондю (16 Ом)
Вок (12 Ом)
Rotisserie (7,5 Ом)
Фритюрница (7,0 Ом)

Значения сопротивления для каждого прибора указаны в скобках. Каждое устройство подключено к розеткам на 110 вольт, которые подключены параллельно к одной и той же цепи.Схема защищена автоматическим выключателем на 20 А.

а. Определите общий ток в цепи при работающем смесителе и мультиварке.
б. Определите общий ток в цепи при работающих миксере, мультиварке и соковыжималке.
c. Определите общий ток в цепи при работающих миксере, мультиварке, соковыжималке и блендере.
d. Определите общий ток в цепи при включенных миксере, мультиварке, соковыжималке, блендере и электрическом фондю.
е. Определите общий ток в цепи при работе миксера, мультиварки, соковыжималки, блендера, электрического фондю и вок.
f. Определите общий ток в цепи при включенных миксере, мультиварке, соковыжималке, блендере, электрическом фондю, воке и гриле.
грамм. Определите общий ток в цепи при работе миксера, мультиварки, соковыжималки, блендера, электрического фондю, вок, гриля и фритюрницы.
час В какой момент в процессе включения электроприборов цепь будет перегружена и автоматический выключатель прервет цепь.

Вернуться к обзору

См. Аудиогид решения проблемы:

1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34

1: Один светодиод | Гордонс Проекты

Прежде чем мы начнем с GPIO, давайте сделаем так, чтобы светодиод загорелся, просто подключив его к +3.Питание 3В и 0В.

Горит одиночный светодиод

Один светодиод на питании 3,3 В

Итак ... У нас есть желтый провод от источника питания Pi + 3,3 В до макета, который подключается к светодиоду, а затем через резистор 270 Ом (Ом) к 0 В. Зеленый провод снова подключается к Pi.

(обратите внимание, что здесь и на следующих страницах макет Fritzing немного отличается от фотографий - это та же схема, только выложенная таким образом, чтобы ее было легко увидеть на изображениях)

Обратитесь к схеме здесь, чтобы определить контакты, которые мы используем.С этой точки зрения контакт 3,3 В на разъеме GPIO находится в верхнем левом углу, или контакт номер 1 на разъеме.

С точки зрения электроники наша принципиальная схема выглядит так:

Схема подключения светодиода

Несколько слов об используемой электронике. Светодиоды - это светоизлучающие диоды, и диодная часть важна для нас - они пропускают электричество только в одном направлении, поэтому нам нужно убедиться, что мы разместили их правильно. У них длинная нога и немного короче. Длинная нога идет в положительную сторону, а более короткая - в отрицательную (или 0v) сторону.Если мы коротко обрежем ножки (как я сделал здесь), то другой способ - посмотреть на сторону светодиода - там будет плоский участок. Считайте квартиру знаком минус и подключите его к нулевой стороне цепи.

Если мы пропустим через светодиод слишком большой ток, он будет очень ярко гореть в течение очень короткого периода времени, прежде чем перегореть, поэтому нам нужен резистор для ограничения тока. Подсчитать номинал резистора несложно, но пока просто используйте что-нибудь от 270 Ом до 330 Ом. Чем выше значение, тем меньше яркость светодиода.

Итак, теперь у нас горит светодиод. Что нам действительно нужно сделать, так это сделать так, чтобы его можно было легко включать и выключать - желательно с помощью команды или программы, запущенной на Raspberry Pi.

Нам нужно переместить желтый провод к одному из программируемых контактов GPIO. Мы переместим его на wiringPi pin 0 (GPIO-17), который условно является первым пользовательским выводом GPIO. (Физическое расположение - контакт 11 на разъеме GPIO)

Светодиод, управляемый GPIO

Макетная плата для светодиода, управляемого GPIO

Проверьте по схеме подключения, чтобы определить, какой контакт разъема использовать.Сначала светодиод будет выключен, потому что обычно контакты GPIO инициализируются как входы при включении питания.

Загрузите и установите wiringPi, если вы еще этого не сделали. Это даст вам несколько библиотек для использования в программах на C, а также программу командной строки, которую мы можем использовать для тестирования GPIO.

Введите команды:

 gpio mode 0 out
gpio написать 0 1
gpio написать 0 0 

Если все прошло успешно, светодиод должен загореться, а затем снова погаснуть. Первая команда gpio выше устанавливает вывод 0 в режим вывода, вторая устанавливает вывод 0 на значение «1» - логическая 1, которая устанавливает 3.Сигнал 3в на контакте и включает светодиод, а последний снова его выключает.

Несколько слов о нумерации контактов GPIO…

Часто принято называть выводы GPIO на микроконтроллере по номеру вывода на микросхеме, из которой поступает сигнал (или по имени внутреннего регистра и номеру бита). Система Arduino решила, что это сложно для новичков, и использовала систему под названием wiring , которая начинала нумерацию контактов с нуля и двигалась вверх. Это имело то преимущество, что при переходе на новые микросхемы, возможно, имели другую внутреннюю конфигурацию и т. Д.номера контактов останутся прежними. Я использовал эту схему в своей библиотеке wiringPi для Raspberry Pi, но я также разрешаю использовать собственную схему нумерации GPIO. Вы, вероятно, встретите схему нумерации GPIO в другом месте, поэтому я приведу примеры, использующие обе схемы.

Если вы посмотрите на диаграмму контактов, то увидите оба значения. Вы можете видеть, что wiringPi контакт 0 - это GPIO-17. wiringPi pin 1 - GPIO-18, wiringPi pin 2 - GPIO-21 и так далее.Чтобы использовать нумерацию контактов GPIO, вам необходимо передать флаг -g программе gpio :

 gpio -g запись 17 1
gpio -g запись 17 0 

При этом светодиод должен включиться, а затем снова погаснуть.

И во второй части мы добавим еще 2 светодиода.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *