Самодельные фонари: Расчёты, схемы, модификации серийных.

[melfer]

DJ Сварщик,
Скорее интересовало сравнение EDEW-5LA6 и LXHLPW03 (LXHLLW6C).

Протестировал оба образца, у СИД LXHLPW03 интересная кривая зависимости освещенности и мощности, наиболее привлекательны токи 400-500мА.
СИД EDEW-5LA6 по даташиту стартует при 100мА - не стартовал, из 5ти образцов 1 стартовал на 120мА и 4 на 140мА. Таким образом (на мой взгляд) положительные стороны СИД распределяются следующим образом:

Экономичный режим - EDEW-5LA6 от 150мА 30% (LXHLPW03 - 200-250мА 33%)

Средний режим - LXHLPW03 - ~70% от максимального (120Лм) = 84Лм при 500мА 6.6V (EDEW-5LA6 - ~60% от максимального (160Лм) = 96Лм при 500мА !!! но 7.3V

Максимум (и пусть батарейки умрут) - EDEW-5LA6 - 160Лм при 700мА 7.7V (LXHLPW03 - 120Лм при 700мА 6.8V)

к плюсам EDEW-5LA6 можно отнести экономический аспект, стоимость данного сид примерно в 5 пять раз ниже чем стоимость LXHLPW03.

Сейчас разрабатываю корпус, выбираю рефлекторы и оптику.

Единственный вопрос по стабилизаторам - повышающий или понижающий? какой предпочтительно? (Важно для выбора корпуса - размер батареечного отсека, вынесеный на пояс или в рюкзак и т.д.) от какого набора батареек/акумуляторов лучше питать устройство для бесперебойной работы в течении 12 часов с энергопотреблением 800мА 7.3В?

П.С
Если в первой части сообщения содержится ошибочная информация прошу сообщить

ПП.С. Интересует мнение DJ Сварщика и только, остальное воспренимается как информация к размышлению не влияющая на конечное решение

 

[Darkcat]

Единственный вопрос по стабилизаторам - повышающий или понижающий? какой предпочтительно? (Важно для выбора корпуса - размер батареечного отсека, вынесеный на пояс или в рюкзак и т.д.) от какого набора батареек/акумуляторов лучше питать устройство для бесперебойной работы в течении 12 часов с энергопотреблением 800мА 7.3В?

Только понижающая. У повышающей КПД никакой. Чтобы гарантированно получить 8 вольт (предел для твоих осветителей) например из MC34063A нужно входное напряжение не менее 10 вольт. 8 NiMH банок или 1 свинец как раз.
Вот тут можешь почитать про мои заморочки с преобразователями -
http://www.hpc.ru/board/viewtopic.php?t=49696&start=450
http://www.hpc.ru/board/viewtopic.php?t=98782

 

[Dhaitya]

melfer

СИД EDEW-5LA6 по даташиту стартует при 100мА - не стартовал, из 5ти образцов 1 стартовал на 120мА и 4 на 140мА.

Вы подразумеваете, что при указанных токах свечения не было?

...Важно для выбора корпуса...

Корпус, несущий СИД, потребуется металлический, не железный, не латунный, не бронзовый.

Единственный вопрос по стабилизаторам - повышающий или понижающий? какой предпочтительно?

от какого набора батареек/акумуляторов лучше питать устройство для бесперебойной работы в течении 12 часов с энергопотреблением 800мА 7.3В?

Считаем варианты:
0. ёмкость батареи: 0А8*(7В3+1В25)*12*10/8.1=~100 Вт*ч
1. повышающий: чем меньше разность напряжений выход-вход, тем меньше токи преобразования, тем проще вам будет работать. Варианты, по возрастанию непригодности: щелочные аккумуляторы, желательно NiCd, 4 шт, последовательно, по 20 А*ч, обслуживаемые; сульфатный (свинц.-кислотн.), 3 элемента последовательно, по 18 А*ч, б/учёта температурного ухудшения ёмкости, большего, чем у NiCd.
2. понижающий, щелочные аккумуляторы, желательно NiCd, 8 шт, последовательно, по 10 А*ч, желательно обслуживаемые, допустимы необслуживаемые металлогидридные ячейки; сульфатный (свинц.-кислотн.), 5 (6) элементов последовательно, по 10 (8.5) А*ч, б/учёта температурного ухудшения ёмкости, большего, чем у NiCd.
Если вы способны израсходовать на аккумуляторы $150-200, мы можем обсудить гораздо более удобный вариант.
Существует возможность существенного расширения диапазона входных напряжений - [5-45]В, она требует принципиально иной схемотехники, сложнее в реализации, но обеспечивает возможность аварийного согласования вашего источника света с практич. любыми наборами аккумуляторов.
Я бы выбрал повышающую схему: она сложнее в настройке, но при разряде батареи было бы проще обеспечить её питание изъятием элементов у третьих лиц.
Понижающая схема много проще в настройке, но требует специальной аварийной защиты СИД.
Понятия простоты и сложности в данных случаях адаптированы под ваш уровень знаний в данном вопросе.

Документацию по СИД сейчас не читал - очень занят, прочту вечером, дайте ссылки.

Darkcat

Только понижающая. У повышающей КПД никакой.

Нет.

...например из MC34063A нужно ...

Непригодна д/данной задачи. Пример некорректен.

...мои заморочки с преобразователями...

Крайне неаккуратный монтаж.

На практике - 50-60% Теже MAXы очень сильно сбрасывают КПД при снижении входного напряжения.

Отсутствует понимание процесса.

Тут уже будут сказываться даже потери в проводах и пайке...

Да.

 

[melfer]

Вы подразумеваете, что при указанных токах свечения не было?

именно

Корпус, несущий СИД, потребуется металлический, не железный, не латунный, не бронзовый.

алюминий с внешними ребрами увеличивающими поверхность для повышения теплообмена

щелочные аккумуляторы, желательно NiCd, 4 шт, последовательно, по 20 А*ч, обслуживаемые

Возможно ли будет использовать резерв из 4 по 2А*ч?

Если вы способны израсходовать на аккумуляторы $150-200, мы можем обсудить гораздо более удобный вариант.

Возможность есть, но я бы отложил данный вариант. Он скорее вызыват у меня научный интерес а не практическое значение. Можно подробности?

Существует возможность существенного расширения диапазона входных напряжений - [5-45]В, она требует принципиально иной схемотехники, сложнее в реализации, но обеспечивает возможность аварийного согласования вашего источника света с практич. любыми наборами аккумуляторов.

Существует ли возможность реализовать данную схему отдельным модулем?

Я бы выбрал повышающую схему: она сложнее в настройке, но при разряде батареи было бы проще обеспечить её питание изъятием элементов у третьих лиц.

+ к этому, как я понял, повышающая схема в большей степени задействует заряд батарей.

Документацию по СИД сейчас не читал - очень занят, прочту вечером, дайте ссылки.

http://www.edison-opto.com.tw/pdf/5W_Edixeon_v1.3.pdf
http://www.lumileds.com/pdfs/ds40.pdf

Добавлено:
Тех задание могло быть воспринято не точно. Условия стояли исключительно к выбору батарей а не к схеме. (что в общем было глупо с моей стороны)

Функции фоноря следующие: две раздельные схемы на два раздельных СИД с режимами:
1 - 150mА*6,8V
2 - 400mA*7.3V
3 - 700mA*7.7V

 

[Darkcat]

DJ Сварщик
Есть конкретные предложения? Давай по аське или скайпу обсудим.
34718849 или darkcat-13 мои контакты ICQ и Skype.

 

[Dhaitya]

melfer

алюминий с внешними ребрами увеличивающими поверхность для повышения теплообмена

Налобный?

Возможно ли будет использовать резерв из 4 по 2А*ч?

Да, даже 1 А*ч, ААА.

Можно подробности?

Li-Pol, тяговые д/беспилотных аппаратов, но они очень дорогие. Вместе с тем, обладают нагрузочной способностью, превышающей даже AgZn-систему и при 100 Вт*ч батарея имела бы массу 0.55 кг и размеры 10*7*3.5 см.
Пример: http://www.caves.ru/index.php/topic,11006.msg107818.html#msg107818, п.1.3, иллюстрация 4.
На вопросы по тяговым Li-Pol ответы даны не будут.

Существует ли возможность реализовать данную схему отдельным модулем?

Да.

+ к этому, как я понял, повышающая схема в большей степени задействует заряд батарей.

Нет, все схемы могут равно разрядить батарею до напряжения, разрешённого монитором. При использовании понижающих схем достижение этого упрощается при использовании батареи с рабочим напряжением >Uload*1.25.

1. О модулях.
(Источник света) - шнур- (преобразователь)-(батарея), последние 2 в одном корпусе, так?
2. О выключателях.
Где органы управления? Сколько их? Какие? На корпусе преобразователя, на корпусе осветителя или на выносной тангенте?
3. О функциях.

Функции фонаря следующие: две раздельные схемы на два раздельных СИД с режимами:
1 - 150mА*6,8V
2 - 400mA*7.3V
3 - 700mA*7.7V

2 независимых ист. света, питаемые от одной батареи? Каждый имеет независимое включение и независимую установку режима? Причина полного дублирования? Можно ли обойтись аварийной функцией, т.е. включением малого внутреннего диода при сбое или отказе преобразователя вместо удвоения числа каналов?


Darkcat

Есть конкретные предложения?

Вы не давали мне ТЗ. У меня нет предложений.

 

[Darkcat]

ТЗ классическое - нужна схема с максимальным КПД и выходом 2 - 4 ( 3 - 8 ) вольта / до 1 ампера для питания светодиодов. Можно делать с повышением (от 2х элементов по 1.2 вольта) или с понижением (с 6 - 12 вольт). Есть вариант работы от литиев, там одна банка дает 3,6 - 4,2 вольта. Но литии не очень любят холод.

Собстна кроме КПД меня мало что интересует - полкило батареи даст почти любое напряжение (вплоть до 10 * AA = 12 вольт).

Очень желательна возможность работы схемы от популярных батареек (AA, AAA, C, D...).

Так же желательна возможность работы в обход преобразователя.

Пример - схема для питания светодиода от 6ти элементов AA. Плавная регулировка напряжения на базе MC34063A плюс прямой режим - банки включаются тумблером в схему 2*3 (3,6 вольта на выходе) и напрямую питают светодиод (можно использовать как штатный свет, КПД=100%).

По тяговым литиям можно посмотреть тут - http://pilotage-rc.ru/catalogue/80_/80_60/

 

[Darkcat]

Да, не вопрос. Только на монтажке - заказывать готовую плату я буду только в случае полностью готового устройства и спроса на большую партию (не менее 50 штук).

з.ы. Почитал твои ответы (ну немогу я на Вы, не обессудьте), впечатлило.

з.з.ы. Еще есть желание собрать таки схему на +5 вольт / 2 ампера для питания мобильной техники.

з.з.з.ы. Монтаж неаккуратный - мне лень делать лучше Пропаиваю надежно, а как выглядит это вторично.

з.з.з.з.ы. К середине февраля думаю что куплю таки двухканальный осцил, там веселее будет.

 

[Dhaitya]

В таком случае, приступим.
О КПД.
Максимальный КПД будет достигнут с наибольшей лёгкостью у понижающих схем, очевидно, что такая схема не должна нести возвратного диода, его необходимо заменить на МОП ПТ, ключевой транзистор также МОП, частота преобразования желательна <100 kHz при больших выходных мощностях. Вторая компонента потерь происходит из методики токовой стабилизации, которая, в свою очередь, объясняется отсутствием на российском рынке доступных ИМС импульсных источников со стабилизацией тока, уменьшение второй компоненты можно получить применением ИМС с меньшим опорным напряжением или использованием в обратной связи прецизионных стабисторов. Использование высокоскоростных ОУ д/считывания и масштабирования сигнала ОС приведёт к топологической зависимости схемы чтения ОС.
На первом этапе я предоставлю вам список возможных ИМС, из них вы укажете желательные и дальнейшее проектирование будет направлено на них.
Проект:

...схема для питания светодиода от 6ти элементов AA... ...2 - 4 вольта / до 1 ампера для питания светодиодов... ...возможность работы в обход преобразователя.

Какие корпуса ИМС вам подходят?

 

[Darkcat]

Желательно SO8, они всетаки компактнее.

з.ы. Меня больше не готовая схема интересует, а теория... Я всетаки сам электронщик... А вот от консультаций по маркам микросхем и транзисторов не откажусь, с этим самая большая проблема.

 

[Dhaitya]

Желательно SO8, они всетаки компактнее.

TSSOP, TQFN?

Меня больше не готовая схема интересует, а теория...

Тогда вы можете задавать общие вопросы по теории.

А вот от консультаций по маркам микросхем и транзисторов не откажусь, с этим самая большая проблема.

Если имеется в виду маркетинг - где-купить, что-по-чём, то не ко мне - я вообще использую другие наборы деталей.

 

[Darkcat]

TSSOP, TQFN?

TSSOP разводить проще, но не критично.

Тогда вы можете задавать общие вопросы по теории.

Ну собстна вопрос все тот же - на чем можно строить step-down 6-12 -> 2-6 вольта с током 1 ампер.
И желательно чтобы схему можно было усилить до 3-5 ампер.

Если имеется в виду маркетинг

Не, именно наименования микросхем и транзисторов. Желательно, конечно, чтобы это можно было достать в Москве.

з.ы. Пролистал ветку, оценил несколько схем - они очень сложные. Много элементов. Хочется чего-то компактного и дешевого (а так же безотказного).

 

[Dhaitya]

Решению вашей задачи в достаточной степени соответствуют ИМС MAX1967, 1962, 1791, 1954, 8545, 8546, 8548, 8576, 8577, 8578, 8579. В меньшей степени - 8543, 8544, 1917, 1858, 1875, 1876, 8654, 1992, 1993, 8550.
Д/предметного обсуждения укажите выбранные вами из данного ряда ИМС, список можно дополнить согласно http://para.maxim-ic.com/cache/en/results/34009.html

 

[melfer]

Налобный?

Скорее универсальный. Крепление на лоб в том числе.

1. О модулях.
(Источник света) - шнур- (преобразователь)-(батарея), последние 2 в одном корпусе, так?

(Источник света) - шнур- (преобразователь + органы управления) - шнур- (батарея)

Возможно ли реализовать зарядку батареии с монитором состояния + внешние питание (и то и другое от 4? до ~240V) в отдельном модуле?

2. О выключателях.
Где органы управления? Сколько их? Какие? На корпусе преобразователя, на корпусе осветителя или на выносной тангенте?

Пока предположительно:
- все механика, пока в процессе выбора конкретных моделей
1 канал
On-Off - Включение/Выключение всей схемы 1ого СИД
On-On-On (сомневаюсь что найду - соответственно один из режимов придется на Off тумблера On-Off-On) - Выбор режимов.

2 канал - идентично первому.

3. О функциях. 2 независимых ист. света, питаемые от одной батареи? Каждый имеет независимое включение и независимую установку режима? Причина полного дублирования? Можно ли обойтись аварийной функцией, т.е. включением малого внутреннего диода при сбое или отказе преобразователя вместо удвоения числа каналов?

Различная оптика, т.е. различное функциональное значение в рамках одного фоноря. Также корпус будет позволять разнести отдельные СИД, например один на перчатку второй - налобник.


Во всем фонаре интерисует именно модульность. Универсальность каждого блока - Нужен один сид - берем один. Нужна зарядка - берем, нет - оставляем. И т.д.

По существу действительно нужна схема стабилизации на 1 сид (просто их будет две, а потом может и три) наверное потребуется какой либо фильтр чтобы убрать высокочастотные помехи на входе каждой схемы или на батарейном блоке целиком? или нет?

 

[Dhaitya]

Возможно ли реализовать зарядку батареии с монитором состояния + внешние питание (и то и другое от 4? до ~240V) в отдельном модуле?

Да, возможно. Но стоимость разработки такого у-ва с питанием 4-240В будет слишком велика д/частного лица. Вторым фактором повышения стоимости будет вероятный отказ крупных разработчиков устройств питания - HP, ERICSSON итд.
Проще разработать 2 модуля: 1-й согласует с |10-45|В и несёт зарядное у-во и преобразователь д/внешнего питания, 2-й является ист. питания д/1-го и согласует его с ~90-240V.
Зарядное у-во не представляет собой трудности, но индикация заряда д/щелочных эл-тов возможна лишь примерная, тогда как индикация разряда (остаточного заряда под током) опять же весьма проста.

On-On-On (сомневаюсь что найду - соответственно один из режимов придется на Off тумблера On-Off-On) - Выбор режимов.

Из этого я и исходил.
Если хотите ON-ON...-ON, используйте ротационные переключатели. Хотя я видел во 2-м "Кварце" ~4 года назад переключатель на 3 положения и 1 нейтраль: перевод в положения вёлся под углами 120 град от нейтрали, которая была в центре. Кубик ~5см стороной. Советский, военный.

наверное потребуется какой либо фильтр чтобы убрать высокочастотные помехи на входе каждой схемы или на батарейном блоке целиком? или нет?

Нет, пары входных конденсаторов образуют нужные фильтры. Если токи превысят 20-50А, можно будет проектировать отдельные фильтры.

 

[melfer]

Да, возможно. Но стоимость разработки такого у-ва с питанием 4-240В будет слишком велика д/частного лица. Вторым фактором повышения стоимости будет вероятный отказ крупных разработчиков устройств питания - HP, ERICSSON итд.
Проще разработать 2 модуля: 1-й согласует с |10-45|В и несёт зарядное у-во и преобразователь д/внешнего питания, 2-й является ист. питания д/1-го и согласует его с ~90-240V.

Принято.
Разработка устройства согласования/заряда и устройства источника питания от сети ~90-240V откладывается.

Зарядное у-во не представляет собой трудности, но индикация заряда д/щелочных эл-тов возможна лишь примерная, тогда как индикация разряда (остаточного заряда под током) опять же весьма проста. Из этого я и исходил.

Индикация разряда потребуется. Желательно отдельной от стабилизаторов схемой.

Если хотите ON-ON...-ON, используйте ротационные переключатели.

Признаю, абсолютно про них забыл. Буду искать приемлемый по габаритам и гидроизоляции 4х позиционный. Режимы соответственно Off-1-2-3 что избавит от лишних частей на копусе стабилизатора.
На сколько контактных групп искать переключатель чтобы было проще согласовать его со схемой?
Прав ли я что минимум на 2?
Мое видение:
Позиции переключателя 1 2 3 4
Питание off on on on
Управление режимами - 1 2 3

 

[Dhaitya]

Индикация разряда потребуется. Желательно отдельной от стабилизаторов схемой.

СИД, меняющий цвет?
Заполняющаяся шкала?
Цифровой вольтметр?

Буду искать приемлемый по габаритам и гидроизоляции 4х позиционный.

Не найдёте по 2-му показателю. Предлагаю: 4 бронзовые шайбы, попарно; между парами - сальник из силиконовой резины: неск. равной длины отрезков кембрика, вставленных один-в-другой; когда ствите на вал ручку, сальник сжимается.

На сколько контактных групп искать переключатель чтобы было проще согласовать его со схемой?
Прав ли я что минимум на 2?
Мое видение:
Позиции переключателя 1 2 3 4
Питание off on on on
Управление режимами - 1 2 3

Я исходил из того, что ротационный переключатель будет управлять режимами, а вводной выключатель будет отдельным, т.к. токи задачи режима малые, а входной, по сравнению с ними весьма велик, особенно у повышающих схем, кроме того, это совершенно разные цепи. Если хотите всё задавать одним ротац. переключателем, придётся использовать программное выключение схемы силовым МОП ПТ.
Только регулировка режимов: >3 положения, 1 направление (ПГхххх-3П1НВ, ПхГ-х 3П1НВ)
+прогр. OFF: > 3 положения, 2 направления (ПГхххх-3П2НВ, ПхГ-х 3П2НВ).

 

[melfer]

СИД, меняющий цвет?
Заполняющаяся шкала?
Цифровой вольтметр?

еденичный СИД загарающийся при разряде батареи

Не найдёте по 2-му показателю.
Предлагаю: 4 бронзовые шайбы, попарно; между парами - сальник из силиконовой резины: неск. равной длины отрезков кембрика, вставленных один-в-другой; когда ствите на вал ручку, сальник сжимается.

Это конструкция внешней гидроизоляции переключателя через бронзовые(?) или латунные шайбы? да?
приянято, но вариант будет несколько другой, предпочитаю не силикон а промасленную тех кожу.

Я исходил из того, что ротационный переключатель будет управлять режимами, а вводной выключатель будет отдельным, т.к. токи задачи режима малые, а входной, по сравнению с ними весьма велик, особенно у повышающих схем, кроме того, это совершенно разные цепи. Если хотите всё задавать одним ротац. переключателем, придётся использовать программное выключение схемы силовым МОП ПТ.
Только регулировка режимов: >3 положения, 1 направление (ПГхххх-3П1НВ, ПхГ-х 3П1НВ)
+прогр. OFF: > 3 положения, 2 направления (ПГхххх-3П2НВ, ПхГ-х 3П2НВ).

Понял, отказываюсь.
Но, но, разве 2е контактные группы не устроняют эти проблемы? или возникают сомнения в изоляции одной от другой?

 

[Dhaitya]

еденичный СИД загарающийся при разряде батареи

Как станете определять оставшийся заряд?

Это конструкция внешней гидроизоляции переключателя через бронзовые(?) или латунные шайбы? да?

Oui.

Но, но, разве 2е контактные группы не устроняют эти проблемы? или возникают сомнения в изоляции одной от другой?

Токовая перегрузка переключателя может достичь 4-х крат у повышающей системы при прямой коммутации входного тока. Это можно исправить параллельным соединением групп, всё равно их кол-во будет, скорее всего, избыточным.

Понял, отказываюсь.

А вы, что это... Вы не патриот фирмы "PETZL"? У них сплошь и рядом программное выключение... Кстати, утечка ч/силовой ключ составит 150нА-10мкА, ток саморазряда аккумулятора будет больше.

 

[melfer]

Как станете определять оставшийся заряд?

если загорелся СИД индикации - думать о запасном свете (я так понимаю есть возможнось настройки порога включения)

Токовая перегрузка переключателя может достичь 4-х крат у повышающей системы при прямой коммутации входного тока. Это можно исправить параллельным соединением групп, всё равно их кол-во будет, скорее всего, избыточным.

Какие токи могут быть на входе? Нужны значения.

А вы, что это... Вы не патриот фирмы "PETZL"? У них сплошь и рядом программное выключение...

Нет, не патриот, не фанат.

Кстати, утечка ч/силовой ключ составит 150нА-10мкА, ток саморазряда аккумулятора будет больше.

Не сомневаюсь что применение силового ключа позволит сэкономить несколько десятых А*ч. В данный момент и для данного устройства применение силового ключа на входе меня не устраивает.