La intensidad de la luz está cayendo en una gran pantalla LED cuando se secuencia

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He montado un controlador de pantalla LED utilizando un Arduino Mega 2560. El controlador ejecuta una secuencia de visualización en una matriz de (25) bombillas LED grandes que consumen aproximadamente 125 mA cada una. También tiene una pantalla indicadora más pequeña de LEDs amarillos simples para mostrar al operador lo que está parpadeando. El pot de 100K se conecta a A0 del Arduino y se envía a PWM en el pin 9. El pin 9 luego conduce y el transistor npn está conectado a (2) transistores PNP para regular los 12V positivos y proporcionar atenuación.

El problema que tengo es que en algunos de los patrones de flash, las bombillas se encienden de forma secuencial y, al hacerlo, disminuyen el brillo con cada paso. Esto sucede cada vez que aumenta el número de luces. Intenté usar condensadores (C3-C5) para suavizar el voltaje, pero no tuvo mucho efecto. Hay un montón de poder para ejecutar todas las luces a todo volumen.

No estoy seguro, pero ¿es posible que manejar la base de todos los (16) transistores 2N2222 sea demasiado para que lo maneje el Arduino y provocar que envíe una cantidad decreciente de voltaje a las bases? Probé el voltaje en la base y parece disminuir a medida que aumenta el número de luces entre .01V y .03V. ¿Es eso suficiente para causar un cambio drástico en la pantalla? ¿Se necesitaría una serie de transistores Darlington para conducir la base de los transistores 2N2222 para permitir que Arduino los maneje a todos? También he visto varios circuitos de LED que usan inductores que parecen estar suavizando la tensión. ¿Sería eso mejor y cómo podría implementarlo en mi circuito?

Estoy reflexionando sobre si regular el PWM en el lado negativo y conducir las bases con PWM. ¿Eso requeriría menos poder? Parece que usaría la misma cantidad para conducir las bases. Realmente aprecio la entrada.

    
pregunta HiWay

3 respuestas

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R52 y R55 son demasiado grandes. Con 24 LED grandes en paralelo, necesita 3 amperios de su suministro de 12 voltios. Llámelo 1.5 amperios por transistor PNP. Debido a que desea que los PNP sean duros (el término "saturado"), debe proporcionar aproximadamente 150 mA de unidad base por transistor. Es decir, una buena regla general para los transistores en saturación es que están operando con una ganancia de corriente de 10. Suponiendo que 10 voltios a través de las resistencias base, deben ser de aproximadamente 10 / .15, o 67 ohmios. El valor no es crítico, por lo que probablemente funcionen de 50 a 100 ohmios. Y cuanto más pequeño es mejor. Y asegúrese de que puedan manejar la potencia: use resistencias de 2 vatios como mínimo.

El valor de 1k que recomendé en su versión anterior era adecuado para los requisitos de corriente mucho más bajos de sus LED más pequeños, pero no para estos cerditos. Para decirlo de otra manera, con resistencias base de 1 k obtienes aproximadamente 10 mA de unidad base. Si asume una ganancia en los PNP de 100, eso solo proporciona 1 amp por transistor, en lugar del 1.5 que necesita. Es por eso que el circuito funciona bien con solo unos pocos LED encendidos, no están consumiendo mucha corriente total.

Tenga en cuenta que esto significa que su suministro de 12 voltios debe tener una capacidad nominal de al menos 4 amperios. Y también puedes deshacerte de las nuevas gorras. En todo caso, se agregan a los requisitos actuales cuando los transistores se encienden por primera vez.

EDITAR - Y, por supuesto, no pensé las cosas. Un segundo problema es R51. Al igual que con R52 y R55, este se dimensiona para un consumo de corriente más bajo. Como se indica, un R51 de 1 k proporciona aproximadamente 4 mA de unidad base al TIP31. Dado que el NPN también debe estar saturado, esto solo proporciona ~ 40 mA de unidad de base sólida para los PNP, cuando necesitan 300 mA. Afortunadamente, las líneas Arduino IO están clasificadas para 40 mA de unidad de origen, aunque no se especifica la salida de voltaje en este nivel de corriente. El NPN necesita 30 mA de unidad base, y calculamos la salida de 4 voltios en este nivel. Entonces 3 voltios caerán por R51, y 3 /.03 es igual a 100 ohmios. Reemplace el R51 1k con 100 ohmios y vea qué sucede.

Mis disculpas por no haber pensado en esto.

END EDIT

    
respondido por el WhatRoughBeast
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Dios mío. Hay algunas cosas mal aquí.

(A) ¿No tiene una resistencia limitadora de serie en cada uno de sus (grandes) LED, a menos que estén integrados?

(B) Tienes 2 o más LED en paralelo. [Acabo de leer su respuesta a otra respuesta: los LED grandes tienen resistencias propias - ok]

(C) Es posible que tenga un problema en los 2N2222, cuya Hfe suele ser de 100, pero podría oscilar entre 30 y 300, dependiendo de cuál de las muchas variantes & las marcas del 2N2222 que está utilizando, es decir, 1 mA en la Base = 100 mA de C a E. Con el 1 k en serie con la Base & asumiendo que Vcc = 5.0V, es probable que esté ingresando ~ 4mA en la Base, por lo que la corriente que resulta en dejar pasar de C a E puede ser de 120mA a 1200mA. Para estar seguro, suelte el 1k en la base de los 2N2222 a, digamos, 820 ohmios (si el Hfe de su 2N2222s específico está en el extremo inferior del rango).

(D) Es posible que también tenga un problema con la capacidad total de suministro actual de la MCU ATmega2560. Aunque cada pin tiene una capacidad nominal de hasta 40 mA (se recomiendan 20), también hay un máximo para el chip en total (creo que 200 mA), pero no creo que ese sea su problema, PERO y puede También debe haber límites por puerto GPIO de 8 bits: deberá verificar la hoja de datos. Pero sospecho que este es el menor de tus problemas.

Pero el mayor problema creo que es (E) También tiene esos dos transistores TIP42C. Dos problemas aquí:

(E1) Creo que se encontrará con los límites de Hfe: 15 a 75 para este transistor, lo que significa que, en el peor de los casos, por ejemplo, una carga total de 2.0Amp, debe colocar hasta 130 mA en la base (fuera de eso, en realidad). Con 1k, está extrayendo aproximadamente 11 mA, más de un orden de magnitud corto.

(E2) Tienes esos dos transisotrs en paralelo, supongo que estoy intentando "compartir la carga". Desafortunadamente, esto a menudo no funciona como se esperaba, especialmente si ellos también están operando en su región lineal, lo cual sospecho que sí, no se compartirán por igual. Sin embargo, hay técnicas para lograr esto.

Cambiaría a usar MOSFET (para todos los transistores), evita el problema de Hfe con BJT, evita el desperdicio de energía en las resistencias de la Base, y puede estar seguro de que estarán encendidas, y allí Tampoco tendré problemas con la capacidad de fuente de corriente del ATmega2560, porque las puertas MOSFET funcionan en función del voltaje, pero de la corriente (que es prácticamente cero).

    
respondido por el Techydude
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No tiene resistores limitadores de corriente externos (o fuente de corriente constante) que atraviesen sus LED '125mA'. ¿Tienen un límite de corriente interno?

Mi conjetura es que todos ustedes están compartiendo la interna; Resistencia de la batería de 12 V: ¿por qué no tira un 'alcance' sobre la batería y observa lo que sucede a medida que pone más LED en línea?

    
respondido por el Paul Campbell

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