Кемпинговый светодиодный фонарь своими руками

Предлагаю конструкцию кемпингового фонаря с сигнализацией разряда батареи и последующим её отключением при уменьшении напряжения батареи до порогового уровня.

Кемпинговый светодиодный фонарь своими руками

Функция автоматического отключения предохраняет от глубокого разряда аккумуляторную батарею. Напряжение батареи 7,2…7,4 В — шесть Ni-MH или Ni-Cd аккумуляторов типоразмера АА, ААА или два Li-ion аккумулятора. Выбор относительно высокого напряжения батареи потребовал применить для питания светодиодов понижающий преобразователь напряжения, схема которого показана на рисунке ниже.

Понижающий преобразователь напряжения, Светодиодный фонарь, Кемпинговый светодиодный фонарь, Схема понижающего преобразователя напряжения

Основа преобразователя — специализированная микросхема (DA2) преобразователя со встроенным синхронным выпрямителем, конденсатор СЗ сглаживающий. Частота преобразования — 900 кГц, и на этой частоте можно применить накопительный дроссель (L1) с относительно небольшой индуктивностью. Выходное напряжение задаётся резистивным делителем R7R8 и для указанных на схеме номиналов равно 3,1 В. Индуктивность дросселя определяется током, потребляемым нагрузкой (светодиодами). Для выходного тока до 0,3 А она должна быть 22 мкГн, до 0,45 А — 15 мкГн, до 0,6 А — 12 мкГн, до 0,7 А — 10 мкГн. Осветительные светодиоды EL1 и EL2 включены последовательно с уравнивающими ток резисторами R9 и R10. Как показала практика, для применённых светодиодов сопротивления этих резисторов (1 Ом) достаточно.

Узел контроля напряжения питания и управления микросхемой преобразователя собран на сдвоенном компараторе DA1 с малым потребляемым током. Образцовое напряжение для компараторов формирует параметрический стабилизатор напряжения R4VD1. Напряжение батареи поступает на неинвертирующие входы компараторов через резистивный делитель R1R2R3. Подбором номиналов резисторов этого делителя устанавливают пороги срабатывания. Компаратор DA1.2 переключается при напряжении питания 6,5…6,8 В (U6p), при этом на его выходе установится низкий уровень напряжения и индикаторный светодиод HL1 станет светить, сигнализируя о том, что батарея разряжена. Компаратор DA1.1 переключается, когда напряжение батареи достигнет 5,4 В (Uоткл), при этом низкий уровень напряжения на его выходе поступит на управляющий вход микросхемы преобразователя напряжения DA2 (вывод 2) и запретит его работу — светодиоды EL1 и EL2 погаснут.

Конструкция и детали светодиодного фонаря

Большинство элементов размещены на двусторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5…2 мм, её чертёж показан на рис. 2. Через отверстия в плате металлизированные площадки соединены отрезками лужёного провода. Применены в основном элементы для поверхностного монтажа — резисторы РН1-12, конденсаторы — керамические типоразмера 1206, причём конденсатор СЗ составлен из двух по 10 мкФ. Дроссель для поверхностного монтажа был извлечён из импульсного источника питания отслужившего свой срок телекоммуникационного оборудования. Его обмотка перемотана для получения требуемой индуктивности. Можно применить дроссели серии MSS7341 фирмы Coilcraft, серии CDRH фирмы SUMIDA или серии SDR1006 фирмы Bourns. При выборе дросселей следует учесть, что максимальный ток должен быть в два-три раза больше тока, потребляемого светодиодами. Применение экранированных дросселей не обязательно. В фонаре можно применить и другие (один или несколько) осветительные светодиоды средней мощности. Светодиод HL1 должен быть повышенной яркости, если корпус фонаря прозрачный, делать отверстие для светодиода необязательно — излучение будет видно как красное пятно на боковой стенке корпуса.

Печатная плата светодиодного фонаря, Светодиодный фонарь

Плату вместе с аккумуляторной батареей можно разместить в подходящем по размерам корпусе — банке из-под косметики или, например, в достаточно прочном пищевом пластиковом контейнере для микроволновой печи. Если корпус непрозрачный, для светодиодов делают отверстия, которые заклеивают прочной прозрачной плёнкой или тонким оргстеклом. Чтобы плата была лучше защищена от воздействия внешней среды, гнездо для подключения ЗУ можно разместить внутри корпуса. Тогда ЗУ подключают, предварительно сняв крышку корпуса. Также на корпусе можно установить какое-либо крепление для небольшого карабина, так будет значительно удобнее пользоваться фонарём в походных условиях. Если будут применены гальванические элементы или аккумуляторы типоразмера АА или ААА и заряжать аккумуляторы планируется по отдельности от специализированного ЗУ, то гнездо для подключения ЗУ станет ненужным. Следует отметить, что применённый в микросхеме ST1S10 синхронный выпрямитель отличается высоким КПД при малых выходных напряжениях. В авторском варианте КПД всего преобразователя составил 93 %.

Возможно, потребуется изменить выходное напряжение преобразователя (Uвых). Оно задаётся резистивным делителем R7R8, и требуемое значение устанавливают подборкой резистора R7: R7 = R8(Uвых — 0,8)/0,8, при этом сопротивление резистора R8 не должно превышать 20 кОм. В случае необходимости установить другие значения порогов переключения компараторов потребуется подобрать сопротивление резисторов R1 и R2 (R3 задаётся произвольно, 5…50 кОм). Для этого без батареи подают на устройство напряжение с выхода регулируемого блока питания и измеряют напряжения стабилизации стабилитрона VD1: Uст1— при напряжении питания Uпит = Uбр: Uст2 — при Uпит = Uоткл. Рассчитывают суммарное сопротивление Rсум резисторов R1, R2 и R3: Rсум = R3* Uбр/Uст1. Затем рассчитывают сопротивления резисторов R1 и R2:
R1 = (Uоткл — Uст2) Rсум/Uоткл; R2 = Rсум — R1 — R3.

0 комментариев

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.