Mój driver

[Sabre]

Witam wszystkich miłośników latarek. Jest to mój pierwszy post na tym forum, choć od jakiegoś czasu podglądałem Wasze projekty. Sam niedawno stałem się posiadaczem latarek z DXa, SKU: 10727 oraz 13095. Jako, że jestem elektronikiem postanowiłem sam zrobić driver. W chwili obecnej jest to sterownik z mikrokontrolera ATTINY2313, który poprzez sprzętowy PWM przez tranzystor TSM2302CX steruje 3W-owym luxeonem (czekam na przesyłkę z P4 i Q5 z DXa). Niestety od początku miałem duże problemy z tranzystorem, który bardzo się grzał chociaż płynął przez niego mały prąd. Zarejestrowałem się na Waszym forum szukając odpowiedzi. Znalazłem oczywiście swój błąd dość szybko, tranzystor był wlutowany drenem do plusa, źródło było podłączone do plusa diody. Teraz już wiem, że powinno być odwrotnie, plus diody do plusa zasilania, minus do drenu tranzystora. Dziś przelutowałem diodę na płytce testowej i tranzystor przestał się grzać. Docelowo to ma być latarka dla mojej mamy, zasilana 1x18650, driver ATTINY15L (najprawdopodobniej z pomiarem prądu i napięcia akumulatorka), dioda P4 lub Q5, całość w małej plastikowej obudowie wraz z elektroniką do ładowania akumulatorka.
Obudowa będzie plastikowa (uniwersalne obudowy dostępne chociażby na Wolumenie), po wstępnych testach wiem, że ciepło z diody nie będzie stanowiło problemu. Bardziej obawiam się układu ładowania akumulatorka, ale z tym sobie poradzę instalując część obwodu w dołączanym zasilaczu, lub zastępując mój układ, (2xLM317, jeden jako źródło prądowe, drugi napięciowe) układem MAX1811, którego używałem już wcześniej i jestem pewny jego parametrów.
Soczewkę już kupiłem na allegro od Edim'a jest to LEDIL CRS-W 30°.

Obecnie mikrokontroler steruje tranzystorem w direct drive, docelowo chcę wykonać przetwornicę obniżającą. Mam do Was kilka pytań, widziałem Wasze drivery, zastanawia mnie jedna rzecz (co prawda nie przejrzałem wszystkich postów), mierzycie prąd leda za pomocą szeregowego rezystora. Nie mówię, że to zły pomysł, ale dlaczego nie wykorzystujecie podstawowej zalety diod led: zmianę Uf w funkcji płynącego prądu. Zamiast mierzyć spadek napięcia na szeregowym rezystorze ja będe mierzył napięcie na diodzie poprzez dzielnik rezystorowy o wartości kilku MΩ. Zalet takiego pomiaru jest kilka, nie tracę mocy na rezystorze pomiarowym, napięcie do zmierzenia jest większe (większa dokładność). Wadą takiego rozwiązania jest to, że przy większej produkcji należałoby zdjąć charakterystykę każdej diody przy zadanym prądzie (mnie to nie martwi, robię jedną latarkę). Ponieważ znam tylko Bascoma AVR, w nim też piszę soft do mojego drivera. Zdjęć nie zamieszczę ponieważ nie ma się narazie czym chwalić, wszystko jest na płytce uniwersalnej, podłączonej do płytki testowej z ATTINY2313.
Niektórzy z Was może kojarzą mój projekt Psotka z elektrody(nie mogłem się nie pochwalić).
Czekam na uwagi i komentarze odnośnie mojego sposobu pomiaru prądu diody.

[Calineczka]

Hej Sabre;-)
Bardzo mi miło powitać kolejnego pasjonata i elektronika na naszym forum
Skoro nie masz więcej pytań do twojego projektu, zapytam ja-jaki prąd docelowo ma iść maksymalnie w diodę.Jak go ograniczysz? Wspominałeś o plastikowej obudowie, przy ledach mocy nie zaleca się takich konstrukcji.

Co do pomiaru prądu diody/napięcia, odpowiedziałeś sobie sam. Zobacz że generalnie wszyscy producenci specjalizowanych układów robią to za pomoca szeregowych rezystancji, to najpewniejsza metoda. Twoja ma wadę o której wspomniałeś-każda dioda ma inną charakterystykę, i jak tu sprzedawać taki driverek?A uwzględniałeś w swoim nagrzewanie się diody i zmiany z tym związane? Poza tym przy PWM rezystor dodatkowo w jakimś stopniu ogranicza prąd diody, "łagodzi" charakterystykę.
A psotka na Elce widziałem.... gratuluję pomysłu i wykonania .
U nas jednak raczej mniejszość zagląda na elektrodę...
Zapraszam do dzielenia się swoimi projektami;-)

[Sabre]

Docelowo w diodę będzie szło około 350mA. W tej chwili przy takim prądzie mój 3W luxeon na starze położony na kawałku laminatu nie grzał się aż tak mocno. Pomiędzy radiatorem a miedzią nie było żadnej pasty, dociskałem ręką go. Przy PWMie nie muszę ograniczać prądu, równolegle z ledem jest kondensator 220µF, który zmniejsza tętnienia napięcia. Napięcie na ledzie ma być utrzymywane na takim poziomie przez PWM aby płynął mniej więcej prąd o wartości około 350mA. Kondensator pomaga uśredniać napięcie na ledzie, aby nie dostawał zbyt dużych impulsów prądu. I tak jak już dojdą cree P4 i Q5 będę próbował swoich sił w Bascomie AVR z przetwornicą buck. To ma być latarka dla mojej mamy, bo do tej pory u mnie w domu używane były chińskie, bądź radzieckie latarki ładowane z gniazdka z bazaru, które po 2-10 ładowaniach poprostu się sypały. Obiecałem mamie, że coś jej złożę, a biorąc pod uwagę jasność i jakość poprzednich latarek, moja z diodą cree i czasem świecenia około 7-8 godzin to będzie rewelacja dla niej.

[df]

Witam wszystkich miłośników latarek.

Witam kolegę "mikrokontrolerowca"

Mam do Was kilka pytań, widziałem Wasze drivery, zastanawia mnie jedna rzecz (co prawda nie przejrzałem wszystkich postów), mierzycie prąd leda za pomocą szeregowego rezystora.

Tak.

Nie mówię, że to zły pomysł, ale dlaczego nie wykorzystujecie podstawowej zalety diod led: zmianę Uf w funkcji płynącego prądu.

Z dwóch powodów:
1. diody nawet tej samej serii mają spore rozbieżności w ch-kach Uf(If), więc ciężko byłoby tak dobrać Uf, aby dla różnych stosowanych LED`ów móc powiedzieć, że wiemy jaki będzie płynął przez nie If
2. diody LED, jak chyba większość półprzewodników ma ujemny współczynnik temperaturowy, więc wraz ze wzrostem temperatury złącza, zmniejsza się rezystancja, przez co prąd rośnie (a więc mamy bardzo niestabilne warunki pracy)

Zamiast mierzyć spadek napięcia na szeregowym rezystorze ja będe mierzył napięcie na diodzie poprzez dzielnik rezystorowy o wartości kilku MΩ.

Dla jednej konkretnej diody LED dobierzesz zgodnie z pkt.1 napięcie po podziale (pewnie będziesz to mierzył na ADC), ale pkt.2 a więc współczynnika temperaturowego tak prosto nie przeskoczysz.

Zalet takiego pomiaru jest kilka, nie tracę mocy na rezystorze pomiarowym, napięcie do zmierzenia jest większe (większa dokładność).

Zgadza się

Wadą takiego rozwiązania jest to, że przy większej produkcji należałoby zdjąć charakterystykę każdej diody przy zadanym prądzie (mnie to nie martwi, robię jedną latarkę).

Ano właśnie

Ponieważ znam tylko Bascoma AVR, w nim też piszę soft do mojego drivera. Zdjęć nie zamieszczę ponieważ nie ma się narazie czym chwalić, wszystko jest na płytce uniwersalnej, podłączonej do płytki testowej z ATTINY2313.

2313 to rozmiarowo dość spore układy (dużo portów I/O), choć bardzo popularne i posiadające jeśli chodzi o peryferia praktycznie wszystko co trzeba.
Ja pierwszą wersję sterownika zrobiłem na ATTINY13v (mały, niskie napięcie itd.) obecnie rozważamy opcję przejścia na serię 15L lub wyższe (więcej pamięci np. 45-ki)

Pozdrawiam

[Sabre]

Pomóżcie, o ile direct drive działa i nie mam do niego zarzutu, o tyle uważam, że można zrobić większy użytek z napięcia 4,2V i zrobić przetwornicę obniżającą. I tu zaczynają się moje problemy, dziś wykonałem taki układ, cewka ma indukcyjność 33µH, całość zasilana z 18650, ale nie widzę żadnej różnicy w jasności świecenia.



Czy napięcie zasilające jest za niskie aby to działało? Czy może mój układ jest zły? Wstawiałem amperomierz w gałąź diody 1N5819 i płynęło tam około 0,5mA. Teoretycznie prąd zaindukowany w cewce powinien po wyłączeniu tranzystora przez tą diodę popłynąć do Vcc. Może zamienić leda z cewką miejscami?

[df]

Czy napięcie zasilające jest za niskie aby to działało?

Nie

Czy może mój układ jest zły?

Nie, choć ma kilka wad, np. trudno jest w nim kontrolować wielkość prądu, gdyż gałąź zamykająca obwód poprzez diodę schottky`ego nie ma wspólnego punktu z masą.
Ale i na to są różne sposoby:
1. można użyć tranzystora mosfet z kanałem p i kluczować go w "plusie" - wówczas gałąź będzie miała wspólną masę, względem której można mierzyć prąd (spadek napięcia na R)
2. pomiar prądu ładowania - czyli w Twojej konfiguracji po dodaniu R w źródle, przy włączonym kluczu można mierzyć prąd (w półcyklach, bo druga część zamykać się będzie poza tranzystorem i R pomiarowym). W naszym rozwiązaniu zastosowaliśmy właśnie ten drugi sposób pomiaru prądu.

Wstawiałem amperomierz w gałąź diody 1N5819 i płynęło tam około 0,5mA. Teoretycznie prąd zaindukowany w cewce powinien po wyłączeniu tranzystora przez tą diodę popłynąć do Vcc.

Po pierwsze jaką częstotliwością sterujesz tranzystor (może jest zbyt mała).
Po drugie jaki dajesz współczynnik wypełnienia (może nasycasz rdzeń cewki lub nie dajesz czasu na naładowanie/rozładowanie się cewki).
Po trzecie jaki uzyskujesz kształt przebiegu prądu na diodzie LED (a więc i cewce) - czy masz oscyloskop (nasycenie rdzenia)?

Może zamienić leda z cewką miejscami?

To nic nie da - to jest gałąź szeregowa.

Tak na oko, to dajesz za niską częstotliwość w stosunku do indukcyjności.
33uH to bardzo mało - przetwornice wykorzystujące takie indukcyjności pracują zwykle w zakresie w okolicach 0,5-2MHz.

[Sabre]

Aż wstyd się przyznać jak dałem ciała, źle ustawiłem PWM, przekonałem się jak zmierzyłem częstotliwość (było 250Hz). W tej chwili działa przy 19,6 kHz. Przy wypełnieniu 49,9% w diodę idzie 330mA, natomiast prąd pobierany przez całość wynosi 260mA . Pomiar przy zasilaniu z 5,0V. Więc już coś działa, niestety nie mam oscyloskopu, pomiary wykonuję multimetrem cyfrowym (CHY20), nie jest to miernik za 15zł, więc chyba pomiary są ok. Jutro założę większą indukcyjność (mam dławik około 330µH i porobię pomiary).

[df]

O widzisz - 250Hz to zdecydowanie za mało jak na 33uH.
Jak jeszcze dasz kondensator równolegle do LED`a, to poprawisz sprawność i warunki pracy diody. W podanym przez Ciebie schemacie na LED`a będzie szedł prąd o przebiegu obustronnie trójkątnym. Warto byłoby to sobie obejrzeć na oscyloskopie, czy nie pojawiają się piki, które świadczyłyby o nasycaniu się rdzenia.

A z ciekawości się spytam jaki zegar ustawiasz na procesorze i jaką masz długość cyklu na timerze od PWM (modulo ile liczy)?

Czy myślałeś już o feed-back`u - będziesz chciał go zrobić i jak tak to jak?

My z Arkiem też testowaliśmy takie rozwiązanie (klasyczny buck), ale doszliśmy do wniosku, że do zastosowań z 1x Li-Ion wystarczy zwykłe kluczowanie PWM, poza tym w czasie gdy robiliśmy testy miałem PWM`a zrobionego aplikacyjnie w kodzie i miał zbyt niską częstotliwość.
Teraz mamy wystarczająco szybkiego Fast-PWM jak i otwartą możliwość dodania do LED`a dławika i schottky`ego, co jednak powiększy trochę grubość sterownika (rdzeń).
Przy wyższych napięciach zasilania zysk jest tego warty, ale przy 1x Li-Ion to chyba szkoda jednak miejsca.

[Sabre]

Teraz wszystko testuję na ATTiny2313 z rezonatorkiem 10Mhz. PWM działa z preskalerem 1 i jest 8 bitowy, ale dziwi mnie troszkę częstotliwość, spodziewałem się wyższej niż 19,6kHz. Gdy wszystko zacznie jako tako działać zaprojektuję jakąś małą płytkę pod docelowy procesor ATTiny15L i na nim będę kontynuował. On ma szybki PWM sprzętowy więc tam będę miał trochę inne warunki. Wiesz, biorąc pod uwagę, że wszystko robię z doskoku bez żadnych obliczeń i oscyloskopu to i tak jest nieźle. Porobię dziś pomiary jak się ma prąd przy zasilaniu z akusa 18650, jednak te 5,0V trochę pewnie podnosiło sprawność. Ja przy tym driverze nie jestem ograniczany przez rozmiar latarki, więc mogę sobie pozwolić na duży gabarytowo dławik. Nie planuję narazie robienia drivera jak Wy do małej latarki, ale może kiedyś zrobię coś takiego. Pomiar prądu w docelowej latarce raczej będzie zbędny, zobaczę jeszcze czy w Bascomie sobie poradzę z kodem 1k (pomiar napewno się zmieści, ale nie wiem czy jakieś bardziej skomplikowane algorytmy regulacji PWMa wejdą). Swoją drogą jak Wy to rozwiązaliście? Zwykły if prąd mniejszy niż załóżmy 350mA then zwiększ wartość PWMa?
Swoją drogą jak skończę mogę podesłać pocztą mój driver do przetestowania któremuś z Was (o ile ktoś byłby chętny).

Swoją drogą nie dostaję powiadomień na maila, że ktoś mi odpowiedział.

[Calineczka]

Swoją drogą nie dostaję powiadomień na maila, że ktoś mi odpowiedział.

Sabre, zerknąłem do twojego profilu, pozwoliłem sobie przy "Zawsze powiadamiaj o odpowiedziach" zaznaczyć TAK-ot cały problem

[Sabre]

Przy 330µH zasilanie 5,0V, układ pobiera 270mA, w diodę idzie 350mA przy wypełnieniu 75,4%. Na oko wygląda, że ten układ ma trochę lepsze parametry, ale jakoś to wypełnienie do mnie nie przemawia. Przydałby się oscyloskop, chyba muszę pomyśleć o jakimś.

[Dar.El]

Witam
Na tej stronie możesz dokonać symulacji:
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_e/smps_e.html
W twoim przypadku zastosuj Buck Converter, zauważ brak zmiany wypełnienia PWM gdy nie zanika prąd w dławiku!.

[Sabre]

Niezła jest ta stronka dzięki, wprowadziłem moje dane i obliczenia wyszły mi takie same jak moje pomiary, tzn wyszło dla 350mA w diodę i 330µH wypełnienie około 75-80%. Chociaż mój układ jest odwrotny (mosfet z kanałem N), dioda anodą do plusa nie do źródła, ale to nie ma znaczenia.

[tom634]

Witam,
mam pytanie- na czym polegają te wypełnienia (częstotliwości) i co może dać wynik na oscyloskopie? Z lekcji fizyki pamiętam, że dla funkcji prądu stałego od czasu rysowałem poziomą kreskę
Ewentualnie gdzie mogę o tym temacie więcej poczytać?
Pozdrawiam.

[Dominik]

Hmm to chyba będzie najlepsze :
Paul Horowitz, Winfield Hill - Sztuka elektroniki, cz. 1 i 2

Kod: Zaznacz cały

http://rapidshare.com/files/35127757/Sztuka_elektroniki_-_cz____1_i_2_for_www.peb.pl.part1.rar
http://rapidshare.com/files/35129070/Sztuka_elektroniki_-_cz____1_i_2_for_www.peb.pl.part2.rar