Регулятор яркости подсветки авто
Большой проект. Часть 3. «Регулятор яркости»
Всем известно, что у нас нету регулятора яркости подсветки и наверное по этой причине вся подсветка зеленого цвета и не сильно яркая (а может я и ошибаюсь). После замены светодиодов в панели заметил, что они стали светить ярче заводских, поэтому ночью в глаза хорошо бросается. Может из-за коротких поездок, но мне не мешает. И все же я задумался о регулировки яркости, на случай если в долгом пути будет мешать или при ночных посиделках в машине бросаться в глаза.
В подсветке используются свтодиоды и решение тут простое, взять и поставить обыкновенный переменный резистор. Проводил испытание со свтодиодной лентой в 1м и переменником со старой магнитолы на 10кОМ. Работало хорошо, но сопротивление большое, рабочий ход маленький, дальше крутится уже в пустую.
Купил в магазине переменник на 4,7кОм (меньше не нашел) и пока панель была снята взялся за переделку проводов. Нужно было всю подсветку пересадить на новый провод, идущий через переменник. И еще, заменил последнюю лампу накаливания в подсветке прикуривателя на светодиодную.
Подсветка отдельный моих установок (а это кнопки стеклоподъемников, дверных ручек и обогрева сидений) сидела на отдельном проводе, подключенном на МУСе на габаритах, его просто перекинул.
Далее заводская подсветка центральной консоли
Провода подсветки белые, черным отметил провода идущие на аварийную кнопку и магнитолу, красным на — прикуриватель, переключатели печки, переключатель скорости печки и обогрев заднего стекла.
Регулировка яркости светодиодной подсветки.
Переделал подсветку приборной панели и кнопок, поставил везде светодиоды, в цепи ругулировки яркости не осталось ни одной лампы накаливания. Разумеется штатный 6-омный переменный резюк не будет регулировать яркость такой подсветки, исходя из моей нагрузки нужен минмум 1 КОм. Можно купить электронный диммер от иномарки, где-то видел за несколько сотен отечественный диммер как раз под 6-ти омный резистор… Но мы ведь лёгких путей не ищем 😉 Нашёлся удобный резистор на 2КОм из древнего телевизора, с выключателем, что бы подсветку можно было совсем вырубать. Просто так поменять резистор не вышло — в месте креплеиня глубокая дыра, к тому же ручку хотелось сохранить родную… Хотел просверлить в керамическом основании штатного резюка дырку побольше, что б закрепить новый, не получилось — треснуло. Пришлось делать переходник. Две, а не одна, аллюминиевые пластины из-за подпружиненного пластмассового воротка (штока? не знаю как назвать) который почти идеально одевается на металлический (пришлось немного подточить) вороток нового резистора. Об одну пластину «пружинит» пластиковый вороток родного резюка, а в другую крепится новый резюк, между пластинами шайбы для того что бы гайка крепления нового резистора поместилась. Такая вот конструкция получилась…
Резистор линейный, регулирует плавно, почти до полного погасания, максимум влево — срабатывает выключатель, подсветка гаснет совсем. Марка ТК-А, ТК означает с выключателем, А — линейная характеристика (Б и В — логарифмическая характеристика, будет резко менять яркость). Бывают ещё ТКД — с 2-мя выключателями и СП3-4 — поменьше размером, тоже с выключателем.
Регулятор яркости на ШИМ
При переделке приборных панелей возникает потребность в регулировке яркости установленных плат. Особенно это нужно, если долго находишься за рулем в темное время суток. Все таки светодиоды светят сочнее и ярче, чем обычные лампы, да и без регулятора работы выглядит не законченной.
Вопрос решается покупкой готового диммера для регулировке светодиодных лент или простым переменным резистором, установленным в разрыв сети. Это не наш метод 🙂 Регулятор должен быть на ШИМе (широтно-импульсный модулятор).
Немного теории (можно пропустить и переходить к картинкам):
ШИМ-регулировка заключается в периодическом включении и выключении тока через светодиод на короткие промежутки времени. Чтобы избежать эффекта мерцания, воспринимаемого человеческим зрением, частота этого цикла должна быть не менее 200Гц. Одним из вариантов регулировки яркости светодиодов является простое устройство на базе популярного таймера 555, который осуществляет эту операцию с помощью ШИМ-сигнала. Основной компонент схемы – таймер 555, который формирует ШИМ-сигнал, встроенный генератор меняет скважность импульсов с частотой 200Гц. Переменный резистор с помощью двух импульсных диодов осуществляет регулировку яркости. Не маловажный элемент схемы — ключевой полевой транзистор, работающий по схеме с общим истоком. Схема диммера способна осуществлять регулировку яркости в диапазоне от 5% до 95%. (инфа с «Чип и Дип»)
Теория пройдена. Переходим к практике.
Было поставлено два условия:
1. Схема должны быть собрана на SMD компонентах
2. Минимальные размеры.
Сразу возникают трудности в подборе компонентов. В моем случает основное пришлось покупать в Мекке радиолюбителей — магазин «Чип и Дип» и ждать две недели доставкой, мать его, Почтой России. Остальное искать по местным магазинам. Это самое сложное, т.к. их всего пара штук. Скажу сразу получилось не с первого раза, пришлось поломать голову с полевым транзистором и несколько раз переделывать/перерисовать/перепаивать.
За основу взята классическая схема:
В схему внесены изменения:
1. Емкости заменены на 0,01мкф и 0,1мкФ
2. Заменен транзистор на IRF7413. Держит 30В 13А. Шикарно!
Первый и второй вариант.
Как видно во второй версии еще уменьшил общие размеры и заменил полевик, емкость.
С учетом всех ошибок переделал схему и еще немного уменьшим общие замеры.
Подключаем кусок шкалы :
Как видно использование SMD компонент позволяет собирать схемы с минимальными размерами, но с полным функционалом, хотя до гуру мне далеко 🙂 Если собирать не на SMD, до все делали доступны или имеют аналоги.
По просьбам выкладываю скрин, дальше рисуйте сами 🙂
Простейший регулятор яркости светодиодов
Простейшая схема регулятора яркости светодиодов, представленная в этой статье, с успехом может быть применена в тюнинге автомобилей, ну и просто для повышения комфорта в машине в ночное время, например для освещения панели приборов, бардачков и так далее. Чтобы собрать это изделие, не нужно технических знаний, достаточно быть просто внимательным и аккуратным.
Напряжение 12 вольт считается полностью безопасным для людей. Если в работе использовать светодиодную ленту, то можно считать, что и от пожара вы не пострадаете, так как лента практически не греется и не может загореться от перегрева. Но аккуратность в работе нужна, что бы ни допустить короткого замыкания в смонтированном устройстве и как следствие пожара, а значит сохранить своё имущество.
Транзистор Т1, в зависимости от марки, может регулировать яркость светодиодов общей мощностью до 100 ватт, при условии, что он будет установлен на радиатор охлаждения соответствующей площади.
Работу транзистора Т1 можно сравнить с работой обыкновенного краника для воды, а потенциометра R1 – с его рукояткой. Чем больше откручиваешь – тем больше течёт воды. Так и здесь. Чем больше откручиваешь потенциометр – тем больше течёт ток. Закручиваешь – меньше течёт и меньше светят светодиоды.
Схема регулятора
Для этой схемы нам понадобятся не многочисленные детали.
Транзистор Т1. Можно применить КТ819 с любой буквой. КТ729. 2N5490. 2N6129. 2N6288. 2SD1761. BD293. BD663. BD705. BD709. BD953. Эти транзисторы нужно выбирать в зависимости от того, какую мощность светодиодов вы планируете регулировать. В зависимости от мощности транзистора находится и его цена.
Если вы будете использовать светодиодную ленту, то вам не придётся заморачиваться с расчётом гасящего сопротивления (на схеме R2 и R3) по формулам, потому что эти сопротивления уже вмонтированы в ленту при изготовлении и всё, что нужно, это подключить её к напряжению 12 вольт. Только нужно купить ленту именно на напряжение 12 вольт. Если подключаете ленту, то сопротивления R2 и R3 исключить.
Выпускают так же светодиодные сборки, рассчитанные на питание 12 вольт, и светодиодные лампочки для автомобилей. Во всех этих устройствах при изготовлении встраивают гасящие резисторы или драйверы питания и их напрямую подключают к бортовой сети машины. Если вы в электронике делаете только первые шаги, то лучше воспользоваться именно такими устройствами.
Итак, с компонентами схемы мы определились, пора приступать к сборке.
Прикручиваем на болтик транзистор к радиатору охлаждения через теплопроводящую изолирующую прокладку (чтобы не было электрического контакта радиатора с бортовой сетью автомобиля, во избежание короткого замыкания).
Нарезаем провод на куски нужной длинны.
Зачищаем от изоляции и лудим оловом.
Зачищаем контакты светодиодной ленты.
Припаиваем провода к ленте.
Защищаем оголённые контакты при помощи клеевого пистолета.
Припаиваем провода к транзистору и изолируем из термоусадочным кембриком.
Припаиваем провода к потенциометру и изолируем их термоусадочным кембриком.
Собираем схему с применением контактной колодки.
Подключаем к аккумулятору и опробуем в работе на разных режимах.
Всё работает хорошо.
Смотрите видео работы регулятора
Плавный розжиг и регулятор яркости с управлением по плюсу
Доброго здравия, дорогой друг!
После того, как был достигнут очень хороший результат пересвета климата и переключателей
на центральной консоли, основные приборы, которые тоже были пересвечены заменой штатных светодиодов, стали уныло не яркими днем, особенно в солнце. Было решено сделать и туда платы для пересвета светодиодами 1206, которые бы светили также ярко холодным белым светом.
Однако, посмотрев электросхему автомобиля я понял, что мне нужно управлять яркостью и розжигом по плюсу, а в схеме управление по минусу. Для тех кто не понял: минус (масса) у всех подсвечиваемых элементов (переключатели, блок климата, подсветка основных приборов) будет общим и будет посажен на массу автомобиля, а мы будем подавать на плюсовой провод ШИМ сигнал, который обеспечит необходимую яркость подсветки всем приборам. Чтож, будем переделывать схему!
2. Отладка схемы с управлением по плюсу
Для управления по плюсу мы заменяем в схеме полевой транзистор N-канала на полевой транзистор P-канала. Но для управления P-каналом нам нужен инвертированный сигнал с контроллера, т.к. такой ключ, в отличии N-канального, открывается отрицательным напряжением Vgs. Инверсию управляющего сигнала можно сделать аппаратно и программно. Здесь пусть каждый выберет для себя сам.
Схемы делал легким движением руки в Paint из нескольких схем Степан Палыча, надеюсь он не сильно осерчает на меня за это.
2.1. Аппаратная инверсия сигнала
В этом случае схема примет следующий вид.
Добавляется каскад транзисторов, которые инвертируют сигнал с контроллера. К тому же, этот каскад транзисторов усиливают сигнал, поэтому эта схема больше подойдет, если в нагрузке будут большие токи. Полевики здесь будут гарантированно успевать открываться до конца и их нагрев будет меньше. У меня токи будут небольшими, максимум 0.3 А.
Собрал схему на макетной плате, все сразу заработало безо вских проблем с родной прошивкой от Степан Палыча.
Но я решил сделать программную инверсию, потому как там будет гораздо меньше деталей в схеме.
2.2. Программная инверсия сигнала
Долго мучил Степан Палыча в личной переписке и в итоге получилась схема.
Даже на макетке глаз радуется от количества деталей.
Однако, здесь еще нужно было реализовать инверсию в прошивке.
2.3. Трудности программной инверсии
По логике, мы должны только инвертировать сигнал на две ножки микроконтроллера, которые управляют ключами. Это значит инициализировать их единицами в начале и сделать ШИМ инвертированным. Что делается достаточно просто. Однако, в итоге мы получаем следующий косяк.
Оказалось, причём это вовсе не прозрачно из документации, что, когда OCRx равен нулю высокий уровень на выходе будет установлен не сразу, как то ожидалось бы, а только когда таймер досчитает доверху, затем спустится вниз. А до этого целый цикл таймера (а это 1/2353 секунды = 425 мкс) на выходе будет явный низкий уровень, а значит транзистор будет открыт. Если выход не инвертированный — то всё в порядке, низкий уровень с первого такта. А если инвертирован — то вот так.
Никак заставить работать его так, как я хочу, мне не удалось. На Force Output Compare он в этом режиме не реагирует, если выключить вывод PWM, и включить его позже, то он всё равно будет капризничать целый цикл и я придумал такую фишку:
1) отключаю DDR на этом выводе, в этом состоянии порт переходит в третье состояние, а транзистор держится закрытым внешним резистором. Режим PWM уже включен как надо
2) ожидаю появления флага переполнения TOV0, который будет означать прохождение полного цикла таймером
3) включаю DDR и теперь таймер уже начинает управлять выводом.
Вот такие танцы с бубном дают незначительную задержку в один цикл (425 мкс), зато транзистор держится строго закрытым, до появления управляющего сигнала с выключателя.
Самое печальное, что последовательным программатором было уже не перешить контроллер, а в наличии их больше не было. Потеряв несколько дней, я взял на время для реанимации контроллера вот такого помощника.
Проблема была решена. Да, для схемки сделал платку ориентируясь на детали, что нашел под рукой. Плата немного громоздка (порядка 4х4 см, смотрите на первом фото к посту) и вышла не совсем аккуратно, т.к. утюжил не своим родным утюгом в дали от дома, в полевых условиях, так сказать.
В следующий раз если и повторять, то полностью на SMD компонентах.
На видео показан плавный розжиг, имитация включения габаритов и регулировка яркости.
4. Еще один интересный момент
Когда отлаживал прошивку, шил последовательным программатором прямо на макетке и новая прошивка сразу запускалась в работу — очень удобно. Так вот, естественно я не прошивал сразу фьюзы. И тогда при включении я наблюдал бесконечное мигание светодиодом. Оказывается, что когда не прошиваешь фьюз RSTDISBL, то в программе на PINB.5 у нас ноль (Хотя понятно, что нога сброса висит в воздухе и логично, если бы там была единица)! И у нас как будто все время нажата кнопка настройки. Для отладки, я просто закомментировал кусок кода для опроса PINB.5.
Прошивка и исходный код для варианта с программной инверсией здесь.
В этом архиве оригинальная разводка платы с управлением по минусу.
Вот здесь выложил оптимизированную версию платы под ключи IRFD9120.
Собранное устройство на оптимизированное плате — на первой фотографии к посту.
Об обновленном регуляторе можно почитать здесь.