Разработанная схема светодиодного фонаря отличается простотой создания и использования и будет интересна для читателей начинающих осваивать микроконтроллеры AVR и импульсные источники питания.
Данный фонарь построен на мощном сверхъярком одноваттном белом светодиоде ARPL-1W (эквивалентен мощности 8 ватной лампы накаливания) и микроконтроллере AVR ATmega8 выполняющем функцию импульсного регулируемого преобразователя напряжения для регулировки яркости свечения светодиода, см. схему ниже.
В качестве источника питания для данной схемы используется три батарейки типа АА, либо соответствующие аккумуляторы, также возможно использовать другой источник питания на напряжение не менее 4 и не выше 5,5В. Конструктивно фонарь выполнен в корпусе от держателей батареек ZH-835. Данный держатель рассчитан на установку 3 батареек и имеет встроенный выключатель питания SB1 (на схеме не показан), также в нем имеется небольшое свободное место, в которое помещена плата преобразователя. Время работы зависит от яркости свечения светодиода и при максимальной яркости составляет порядка 8 часов, при использовании 3х аккумуляторов емкостью 2800мА/ч, при уменьшении яркости свечения на одну ступень, время работы от аккумуляторов увеличивается практически в 2 раза.
Короткое нажатие кнопки SB2 приводит к изменению переменной brightness, определяющей номер значения в массиве tabl_Uout[8]. Данный массив имеет 8 значений и задает скважность выходных импульсов рассчитывающихся по формуле x*k/Uin, где х заданная яркость (определяется из массива), k коэффициент, зависящий от разрядности ШИМ, АЦП и коэффициента делителя на резисторах R1, R2. Uin входное напряжение измеренное встроенным АЦП, по входу ADC0. Полученное значение задает содержимое регистра OCR1B таймера T1, определяющего скважность выходного ШИМ сигнала и как следствие яркость свечения светодиода. При нажатии и удерживании кнопки более секунды, фонарь переходит из режима регулировки яркости в режим включения/выключения при коротком нажатии, для возврата в режим регулировки яркости необходимо повторно произвести нажатие кнопки в течении 1 сек.
Как известно светодиод это токовый прибор, поэтому яркость его свечения напрямую зависит от силы протекающего через него тока. Сила тока, задаваемая контроллером, зависит от значения входного напряжения и скважности. При разряде батарей питания измеренное значение Uin уменьшается, рассчитанное значение ШИМ увеличивается, тем самым увеличивая время открытого состояния транзистора, что способствует стабилизации выходного тока и как следствие яркости свечения светодиода. Подробнее о принципах работы импульсных источников питания можно почитать здесь
В связи с тем, что схема в целях ее упрощения не имеет обратной связи по току светодиода, который также зависит от изменения напряжения на светодиоде, то стабилизация тока светодиода не является полноценной и яркость свечения все же зависит от уровня заряда батарей и разницы падения напряжения на светодиоде.
На рисунках 2 и 3 представлена трассировка печатной платы с указанием установки на нее радиоэлементов.
При программировании микроконтроллера, фьюзы должны соответствовать настройкам по умолчанию. Тактирование производится от встроенного RC генератора на частоте 1МГц.
Фото включенного фонаря на средней яркости:
Фото включенного фонаря на максимальной яркости:
Фото фонаря в открытом виде
Список радиоэлементовОбозначение
Тип
Номинал
Количество
ПримечаниеМагазинМой блокнот
DD1
МК AVR 8-битATmega81
VT1
MOSFET-транзисторIRLML25021
VD1
Диод ШотткиSM5819PL1
C1, C3, C4
Конденсатор0.1 мкФ3
C2
Электролитический конденсатор10 мкФ1
СветодиодARPL-1W1
Добавить все
Скачать список элементов (PDF)
Прикрепленные файлы:
- LED_fonar.rar (111 Кб)