W tym projekcie zaprojektowaliśmy prosty obwód sterownika LED 230V. Dzięki temu sterownikowi możesz zasilać diodę LED bezpośrednio z sieci elektrycznej.
Dioda LED jest specjalnym rodzajem diody stosowanej w optoelektronice. Dioda podobnie jak złącza PN, przewodzi, w momencie gdy jest spolaryzowana w kierunku przewodzenia. Jednak szczególną cechą diody LED jest zdolność do emitowania energii w widzialnym paśmie widma elektromagnetycznego, czyli światła widzialnego.
Głównym problemem związanym z zasilaniem diody LED jest zapewnienie prawie stałego prądu wejściowego. Często dioda LED jest zasilana za pomocą baterii czy urządzeń sterujących, takich jak mikrokontrolery np. Arduino. Ma to jednak sporą wadę np. krótki czas pracy na baterii. Najprostszym tu rozwiązaniem było by zasilanie diody LED za pomocą zasilacza. Jednak zwiększamy tu znacznie znacznie koszt całej instalacji. Pamiętając o wszystkich czynnikach, zaprojektowaliśmy tutaj prosty obwód zasilający diodę LED bezpośrednio z sieci 230 V AC, bez zbędnego transformatora. Osiąga się to za pomocą zasilacza opartego na kondensatorach jest to tani i wydajny obwód, który można stosować w domach czy innych miejscach.
Zasada działania
Podstawową zasadą obwodu sterownika LED ~230 V AC jest zasilanie beztransformatorowe. Głównym elementem jest tutaj kondensator prądu przemiennego o wartości „x” , który może zmniejszyć prąd zasilania do odpowiedniej wartości. Kondensator znamionowy „x” zmniejsza tylko prąd, a napięcie prądu przemiennego można prostować i regulować w późniejszych częściach obwodu. Wysokie napięcie i niski prąd przemienny są prostowane do wysokiego napięcia stałego za pomocą mostka prostowniczego. Wysokie napięcie DC jest dalej prostowane za pomocą diody Zenera do niskiego napięcia DC. na samym końcu nasza dioda LED otrzymuje niskie napięcie jak i niski prąd stały.
Głównymi elementami tego projektu są x– ondensator, dioda Zenera i rezystor ograniczający prąd w diodzie Zenera. Zobaczmy, jak działa ten projekt.
Po pierwsze, kondensator 2,2µF X – Znamionowy (225J – 400V) ograniczy prąd przemienny z sieci zasilającej. Aby obliczyć ten prąd, musisz użyć reaktancji pojemnościowej kondensatora znamionowego X.
Jak działa nasz obwód
Głównymi elementami tego naszego projektu projektu są nasz kondensator „x”, dioda Zenera jak i rezystor ograniczający prąd przy diodzie Zenera.
Po pierwsze, kondensator „x” w tym przypadku 2,2µF (225J – 400V) ograniczy nam prąd przemienny z sieci zasilającej. Aby obliczyć ten prąd, musisz użyć reaktancji pojemnościowej kondensatora znamionowego „x”.
Ów wzór na obliczanie reaktancji pojemnościowej znajduje się poniżej.
Tak więc dla kondensatora 2,2µF XC można obliczyć w następujący sposób.
Tak więc, z prawa Ohma, prąd, na który pozwala kondensator, jest określony przez I = U/R. Zatem prąd płynący przez nasz kondensator kondensator wynosi
230/1447,59 = 0,158A = 158 mA.
Jest to całkowity prąd, który wpływa do prostownika mostkowego. Teraz wyjście mostka prostowniczego jest filtrowane za pomocą kondensatora. Ważne jest, aby wybrać odpowiednie napięcie znamionowe dla tego kondensatora.
Napięcie wejściowe do mostka prostowniczego to ~ 230 V AC, co jest napięciem RMS. Ale maksymalne napięcie na wejściu mostka prostowniczego jest podane przez
Dlatego musimy użyć kondensatora filtrującego o napięciu znamionowym 400V. W przypadku użycia na niższe napięcie może to doprowadzić o uszkodzenia kondensatora. Wyprostowane napięcie prądu stałego wynosi około ~305V. Należy to sprowadzić do użytecznego dla nas zakresu napięcia, aby praca diody LED była spokojna. Z tego faktu w projekcie zastosowana została diodę Zenera. Do tego celu służy dioda Zenera 4,7 V. Musimy tu wziąć ważne czynniki związane z diodą Zenera takie jak fakt, że działa tu jako regulator, rezystor szeregowy nie zapomnijmy tu o mocy znamionowej diody Zenera.
Rezystor przy diodzie ograniczy prąd przepływający przez diodę Zenera. Przy doborze rezystora szeregowego można zastosować następujący wzór.
Tutaj V IN jest napięciem wejściowym diody Zenera i wynosi = 320 V. VZ to napięcie Zenera (które jest takie samo jak napięcie obciążenia VL ) = 4,7V. IL jest to prąd obciążenia, tj. prądem płynącym przez diodę LED i wynosi = 5mA. IZ jest prądem płynącym przez diodę Zenera i wynosi = 10 mA. Dlatego wartość rezystora szeregowego RS można obliczyć w następujący sposób.
Następnym krokiem jest obliczenie mocy tego rezystora. Moc znamionowa rezystora szeregowego jest bardzo ważna, ponieważ określa ilość mocy, jaką rezystor może rozproszyć. Aby obliczyć moc znamionową rezystora szeregowego RS , możesz użyć następującego wzoru.
Kolejnym etapem jest obliczenie mocy znamionowej diody Zenera. Możesz użyć następującego wzoru, aby obliczyć moc znamionową diody Zenera.
Na podstawie powyższych obliczeń mamy wartości rezystora szeregowego o rezystancji 22 kΩ jak i mocy znamionowej 5W oraz diodę Zenera 4,7 V o mocy znamionowej 1W. Wiadomo idelnie takich elementów jakie wyszły nam z obliczeń nie dostaniemy w sklepie, zatem wybieramy najbliższe wartości. Dzięki temu do diody podawane zostanie wyprostowane i regulowane napięcie z ograniczonym prądem.
Potrzebne komponenty
Podsumowując listę potrzebnych komponentów mamy poniżej:
- rezystor 390 kΩ (1/4 W)
- rezystor 10 Ω (1/4 W)
- rezystor 10 kΩ (1/4 W)
- rezystor 22 kΩ (5 W)
- kondensator foliowy 2,2 µF (225 J – 400 V)
- kondensator elektrolityczny 4,7µF / 400V
- kondensator elektrolityczny 47µF / 25V
- mostek prostowniczy lub 4 diody prostownicze
- mioda Zenera 4,7 V (1N4732A) (1/4 W)
- dioda LED 5 mm np. niebieska
Schemat ideowy drivera LED 230V
No i na sam koniec schemat ideowy
