Napájení přestavníků BTTB se zpětným hlášením LED

Schémata, zapojení, návody, dotazy a postupy k využití v železničním modelářství.

Moderátoři: Michal Dalecký, Jarda H., Rudolf, 123.marek

Re: Napájení přestavníků BTTB se zpětným hlášením LED

Příspěvekod michal.kubista » pon 05 pro, 2016 2:20 pm

Odpovím ti na obě otázky.
1. Když bude potenciometr nasatvený na minimální odpor, poteče jím největší proud - zbývá malá část dráhy potenciometru a ta bude značně tepelně namáhaná.
2. A teď můj výpočet vychází z předešlého předpokladu. Dále pro zjednodušení budu předpokládat, že malé hodnoty odporu potenciometru(jednotky až desítky ohmů) výrazně neovlivní proud diodama.
- Běžné potenciometry mají dovolený ztrátový výkon 0.2W (myšleno celá dráha)
- pokud budu uvažovat potenciometr kolem 500R, pak na odpor 50R my zůstalo 0,02W (Imax = odmocnina(P/R) = odmocnina(0,02/50) = 20mA) - no a to máš pro všechny větve dohromady.

- pak se dá laborovat s hodnotou potenciometru a max proudem jednou větví LEDek, ale stejně buď budeš muset použít výkonový = drahý drátový potenciometr, kde stejně kvalita regulace nebude nic moc, a nebo spolehlivější, jednodušší a plynulou regulaci PWM, a troufnu si tvrdit, že se dá postavit levněji než co stojí drátový potenciometr, jen to bude znamenat trochu práce.
michal.kubista
 
Příspěvky: 332
Registrován: úte 06 říj, 2009 1:48 pm
Bydliště: Břeclavsko

Re: Napájení přestavníků BTTB se zpětným hlášením LED

Příspěvekod MiG » pon 05 pro, 2016 8:37 pm

inz píše:Ahoj,
šlo by to nějak upřesnit?:
1) @MiG: co je myšleno "zbylou částí dráhy"?
Díky.

I s výpočty:
Pro minimání svit odpovídající 2mA na jednu paralelná větev máme 10mA přes celý reostat, takže výkonová ztráta I*I*R je 0.01*0.01*216 = 0.0216W - pro 0.2W reostat nic, co by nezvládnul.
Polovina jasu (10mA na větev) - odpor reostatu musí být 1/5 * (2.4/0.01 - 120) = 24Ohm (10.9% drahy). Pokud by proud tekl přes celý reostat, byla by výkonová ztráta 0.05*0.05*220 = 0.55W, tj 2.75násobek jmenovité. V našem případě teče jen necelýni 11 procenty hmoty a mohlo by se podařit rozvést teplo z 2,75 násobného měrného zatížení do okolí.
3/4 jasu (15mA na větev), potřebujeme 8Ohmu z reostatu, tj 3.6363% dráhy a měrná výkonová ztráta je 6.19 násobná.
Limitní (byť pro nulový odpor reostatu a fakticky nulový ztrátový výkon) je případ 20mA na větev, která spotřebovává dohromady 100mA. Na 220Ohmovém reostatu takový proud způsobí ztrátu 2.2W to jest 11 násobek jmenovité povolené ztráty běžných uhlíkových potenciometrů.

Název reostat používám proto, že prodávaný "potenciometr" není použit jako dělič napětí, ale jako proměnný odpor.
MiG
 
Příspěvky: 598
Registrován: sob 14 úno, 2015 11:55 pm

Re: Napájení přestavníků BTTB se zpětným hlášením LED

Příspěvekod inz » úte 06 pro, 2016 8:34 am

OK, díky za podrobnosti. Vyzkouším správnou hodnotu potenciometru na normálním "levném" kusu a pak koupím ty drátové - vzhledem k tomu, že jedna lampička stojí cca okolo stovky, pak cena 138 Kč za drátový potenciometr (viz např. zde https://www.gme.cz/dratove-potenciometry-do-10w - předpokládám, že to je ono) už mě nezabije. Zdroj bude 18V, při proudu 20 mA budou větve po 7 žlutých LED (2,1V) + 180 Ohm, resp. 4 bílých LED (3,5V) + 220 Ohm. Na jeden potenciometr budou 3-4 větve (vždy stejné typy lampiček/LEDek), celkem jich potřebuji pět, vzhledem k rozsahu regulace jsem uvažoval o 1kOhm potenciometrech (to ale nejdřív vyzkouším).

Samozřejmě lepšímu technickému řešení (PWM) se nebráním - v mém případě je ale priorita čas a omezením mé schopnosti (určitě nejsem schopen postavit PWM-regulátor). Tj. pokud existuje nějaký hotový PWM regulátor s podobnou cenou a rozměry jako drátový potenciometr, pak sem s ním :-). Ty, co jsem letmo našel (např. zde https://www.gme.cz/regulator-pulzne-sir ... 28-vdc-10a) se cenově pohybují okolo 700 Kč, rozměrově jsou určitě větší.
inz
 
Příspěvky: 43
Registrován: úte 01 bře, 2016 9:18 pm

Re: Napájení přestavníků BTTB se zpětným hlášením LED

Příspěvekod MiG » úte 06 pro, 2016 7:52 pm

Tak mě napadnul ještě jiný výpočet. Jen tak pro zajímavost... :-)
Jmenovitý proud 0.2W rezistoru 220 Ohmů je 30.15mA.
Jmenovitý proud 4W rezistoru 1000 Ohmů je 63.25mA.
Jmenovitý proud 4W rezistoru 500 Ohmů je 89.44mA.
Jmenovitý proud 4W rezistoru 220 Ohmů je 134.84mA.
MiG
 
Příspěvky: 598
Registrován: sob 14 úno, 2015 11:55 pm

Re: Napájení přestavníků BTTB se zpětným hlášením LED

Příspěvekod inz » úte 06 pro, 2016 7:57 pm

Oceňuji vaše rady, ale jsem opravdu laik. Znamená to, že ty rezistory se nedají použít?
inz
 
Příspěvky: 43
Registrován: úte 01 bře, 2016 9:18 pm

Re: Napájení přestavníků BTTB se zpětným hlášením LED

Příspěvekod MiG » úte 06 pro, 2016 8:24 pm

inz píše:Oceňuji vaše rady, ale jsem opravdu laik. Znamená to, že ty rezistory se nedají použít?

Dají se použít, pro 3 paralelní 20mA větve se dá použít i 4W reostat 1000 ohmů. Pro 4 paralelní větve by měl mít 4W reostat už jen 500 ohmů.
Na druhou stranu, pokud použijete 1000 ohmový reostat na místě, kde je potřeba jen 500 ohmů, budete mít hrubší regulaci jasu, zvláště u vyšších proudů.

Okrajová podmínka pro maximání proud R= (18 - (7 * 2,1))/ 0,02 = 165 ohmů (dají se použít seriově zapojené rezistory 150 ohmů a 15 ohmů), nebo pro 180 ohmů poteče 18,3 mA.
Okrajová podmínka pro minimální proud R= (18 - (7 * 2,1))/ 0,002 = 1650 ohmu. Takže na reostat zbývá 1470 ohmů (1485 ohmů). Pokud je reostat pro 3 paralelní větve, teče jím trojnásobný proud a pro stejný úbytek stačí třetinový odpor,
tj. 490 ohmů (495 ohmů).

Úvahu, co se změní, pokud zapojíte paralelně 4 větve vám nechám jako domáčák... :-)
MiG
 
Příspěvky: 598
Registrován: sob 14 úno, 2015 11:55 pm

Re: Napájení přestavníků BTTB se zpětným hlášením LED

Příspěvekod michal.kubista » úte 06 pro, 2016 9:49 pm

Já se vrátím k PWM.
Aby to bylo co nejjednodušší na stavbu, našel jsem celkem levnou stavebnici http://www.flajzar.cz/regulace/vykonovy ... ulator.htm a toto těchLEDek utáhne docela dost. Jen tam nevidím rozsah regulace, doufám, že je 0-100%. Když trimr nahradíš potenciometrem, tak vyrobíš jednoduchý a snadno ovladatelný regulátor.
michal.kubista
 
Příspěvky: 332
Registrován: úte 06 říj, 2009 1:48 pm
Bydliště: Břeclavsko

Re: Napájení přestavníků BTTB se zpětným hlášením LED

Příspěvekod MiG » úte 06 pro, 2016 10:10 pm

michal.kubista píše:Já se vrátím k PWM.
Aby to bylo co nejjednodušší na stavbu, našel jsem celkem levnou stavebnici http://www.flajzar.cz/regulace/vykonovy ... ulator.htm a toto těchLEDek utáhne docela dost. Jen tam nevidím rozsah regulace, doufám, že je 0-100%. Když trimr nahradíš potenciometrem, tak vyrobíš jednoduchý a snadno ovladatelný regulátor.

Jen se obávám, že není stavěn jako proudový zdroj, takže je nutno LEDkám předřadit odpor.
MiG
 
Příspěvky: 598
Registrován: sob 14 úno, 2015 11:55 pm

Re: Napájení přestavníků BTTB se zpětným hlášením LED

Příspěvekod michal.kubista » stř 07 pro, 2016 2:00 pm

Já sem nikdy netvrdil, že odpor není třeba, ale dá se nejmenší možný pro maximální svit (do každé větve) a PWM se použije jako následná plynulá regulace. Takhle jednoduché PWM nenahrazuje proudový zdroj. Jestli to z mojich příspěvků tak vypadalo, tak se omlouvám, ale nic podobného jsem netvrdil.
michal.kubista
 
Příspěvky: 332
Registrován: úte 06 říj, 2009 1:48 pm
Bydliště: Břeclavsko

Re: Napájení přestavníků BTTB se zpětným hlášením LED

Příspěvekod knavi » pát 09 pro, 2016 8:51 am

Regulátor PWM pro ledkový pásky 12V je na http://www.flajzar.cz/led-zdroje-a-menice/ovladac-led-pasku-manualni-regulace-pwm.htm za dobrou cenu a bez práce.
Uživatelský avatar
knavi
 
Příspěvky: 42
Registrován: pon 15 pro, 2008 3:24 pm
Bydliště: Rájec, v Moravském Krasu

Re: Napájení přestavníků BTTB se zpětným hlášením LED

Příspěvekod inz » sob 10 pro, 2016 7:14 am

MiG píše:Dají se použít, pro 3 paralelní 20mA větve se dá použít i 4W reostat 1000 ohmů. Pro 4 paralelní větve by měl mít 4W reostat už jen 500 ohmů.
Na druhou stranu, pokud použijete 1000 ohmový reostat na místě, kde je potřeba jen 500 ohmů, budete mít hrubší regulaci jasu, zvláště u vyšších proudů.

Okrajová podmínka pro maximání proud R= (18 - (7 * 2,1))/ 0,02 = 165 ohmů (dají se použít seriově zapojené rezistory 150 ohmů a 15 ohmů), nebo pro 180 ohmů poteče 18,3 mA.
Okrajová podmínka pro minimální proud R= (18 - (7 * 2,1))/ 0,002 = 1650 ohmu. Takže na reostat zbývá 1470 ohmů (1485 ohmů). Pokud je reostat pro 3 paralelní větve, teče jím trojnásobný proud a pro stejný úbytek stačí třetinový odpor,
tj. 490 ohmů (495 ohmů).

Úvahu, co se změní, pokud zapojíte paralelně 4 větve vám nechám jako domáčák... :-)


Úvahu jsem provedl jinou: co kdybych změnil zdroj z 18V na 15V? Počet LED zůstane stejný (protože součet jejich napětí je stále menší než 15V), "stabilní" rezistor bude podstatně menší, a maximální odpor v reostatu také menší - je to lepší varianta? Vypadalo by to takto:
    Okrajová podmínka pro maximání proud 20mA: R= (15 - (7 * 2,1))/ 0,02 = 15 ohmů
    Okrajová podmínka pro minimální proud 2mA: R= (15 - (7 * 2,1))/ 0,002 = 150 ohmů.
    Takže na reostat zbývá 135 ohmů. Pokud je reostat pro 3 paralelní větve, teče jím trojnásobný proud a pro stejný úbytek stačí třetinový odpor, tj. 45 ohmů, pro 4 větve dokonce čtvrtinový (34 ohmů).

Kolikawattový tedy potřebuji v tomhle případě reostat? Stačí uhlíkový nebo musí být drátový?
EDIT: Výkonová ztráta (při 3 větvích po 20mA a 100Ohm reostatu) mi vyšla 0,36 W - je to dobře?
Díky.
inz
 
Příspěvky: 43
Registrován: úte 01 bře, 2016 9:18 pm

Re: Napájení přestavníků BTTB se zpětným hlášením LED

Příspěvekod michal.kubista » sob 10 pro, 2016 12:36 pm

míříš do druhého extrému, který ti může způsobit problémy. Ano výkonová ztráta na reostatu ti klesne.
Ale, jaký zdroj uvažuješ? Bude asi muset být stabilizovaný s dostatečně velkou přesností. Pokud dle tvého návrhu na odpory zbývá 0,3V, co si myslíš, že se stane, když se napětí změní o několik desetin voltu nahoru?
A podobně, ani LED diody nemají úplně stejný úbytek napětí a při špatné kombinaci LEDek a příliš malém úbytku napětí na odporu může jednou větví téct větší proud než druhou a to bude mít vliv na svítivosti a v krajním případě i na životnosti.
Další, co mě děsí je poznámka o připojení další větve LED. Pokud předpokládáš změny počtu větví diod, můj způsob řešení jsem už prezentoval a knavi našel hotové a celkem levné PWM, tam určíš odpor pro jednu větev na maximální svit a nic dalšího už neřešíš.
michal.kubista
 
Příspěvky: 332
Registrován: úte 06 říj, 2009 1:48 pm
Bydliště: Břeclavsko

Re: Napájení přestavníků BTTB se zpětným hlášením LED

Příspěvekod Sandy » sob 10 pro, 2016 2:48 pm

Připadám si jako "šaman". Před nějakými deseti patnácti lety, kdy se mé elektrotechnické znalosti limitně blížily nule, jsem na kolejiště postupně instaloval asi deset lamp "Dominik" a asi pět nebo šest dalších LED na osvětlení domečků ( žluté, bílé, modré...). Zapojení něco v serii, něco paralelně..... Na začátku odpor 1,5k. Napájím to z "bakelitového" předchůdce FZ1. Všechno svítí tak, jak jsem si představoval. Ze stejného zdroje napájím přejezdovou signalizaci a všechny přestavníky (PIKO plech). Problém jsem zatím nezaznamenal.... :roll:
EDIT: Jo, a ještě šest světelných návěstidel s jednou nebo dvěma LED.
Sandy
 
Příspěvky: 854
Registrován: čtv 26 říj, 2006 4:42 pm
Bydliště: Černošice

Re: Napájení přestavníků BTTB se zpětným hlášením LED

Příspěvekod MiG » sob 10 pro, 2016 7:34 pm

inz píše:Úvahu jsem provedl jinou: co kdybych změnil zdroj z 18V na 15V? Počet LED zůstane stejný (protože součet jejich napětí je stále menší než 15V), "stabilní" rezistor bude podstatně menší, a maximální odpor v reostatu také menší - je to lepší varianta? Vypadalo by to takto:
    Okrajová podmínka pro maximání proud 20mA: R= (15 - (7 * 2,1))/ 0,02 = 15 ohmů
    Okrajová podmínka pro minimální proud 2mA: R= (15 - (7 * 2,1))/ 0,002 = 150 ohmů.
    Takže na reostat zbývá 135 ohmů. Pokud je reostat pro 3 paralelní větve, teče jím trojnásobný proud a pro stejný úbytek stačí třetinový odpor, tj. 45 ohmů, pro 4 větve dokonce čtvrtinový (34 ohmů).

Kolikawattový tedy potřebuji v tomhle případě reostat? Stačí uhlíkový nebo musí být drátový?
EDIT: Výkonová ztráta (při 3 větvích po 20mA a 100Ohm reostatu) mi vyšla 0,36 W - je to dobře?
Díky.

Kromě nebezpečí, že v případě poddimenzování upečete reostat, přibude ještě nebezpečí, že upečete LED, protože zvýšení úbytku na odporu na dvojnásobek (o 0.3V) způsobí průtok dvojnásobného proudu. Přitom z hlediska zdroje půjde o odchylku "pouze" 2 procenta.

Nebude lepší odebrat z každé větve dvě diody (zůstane pět), doplnit větev odporem pro omezení maximálního proudu pro napětí 12V a k PWM regulátoru od Flajzara (přispěvek knavi) a zdroji 12V můžete připojit teoreticky až 400 větví po 20mA maximálního proudu, pokud zdroj bude dimenzován alespoň pro 8A.
MiG
 
Příspěvky: 598
Registrován: sob 14 úno, 2015 11:55 pm

Re: Napájení přestavníků BTTB se zpětným hlášením LED

Příspěvekod michal.kubista » ned 11 pro, 2016 11:46 am

Sandy píše:Připadám si jako "šaman". Před nějakými deseti patnácti lety, kdy se mé elektrotechnické znalosti limitně blížily nule, jsem na kolejiště postupně instaloval asi deset lamp "Dominik" a asi pět nebo šest dalších LED na osvětlení domečků ( žluté, bílé, modré...). Zapojení něco v serii, něco paralelně..... Na začátku odpor 1,5k. Napájím to z "bakelitového" předchůdce FZ1. Všechno svítí tak, jak jsem si představoval. Ze stejného zdroje napájím přejezdovou signalizaci a všechny přestavníky (PIKO plech). Problém jsem zatím nezaznamenal.... :roll:
EDIT: Jo, a ještě šest světelných návěstidel s jednou nebo dvěma LED.


A používáš i regulaci jasu LEDek nebo je máš jen nějak napevno nastavené?
V zapojení, které se tu řeší je přidaný reostat, na který jsou dva protichůdné požadavky. 1. Co nejmenší úbytek napětí na odpor+reostat s ohledem na výkonovou ztrátu. 2. Bezpečný úbytek napětí odpor+reostat s ohledem na nepřesnosti součástek a výkyvy napětí zdroje. Buď Inz bude muset investovat do dražšího výkonového potenciometru, alespoň 2W a nebo PWM. Třetí možnost je nastavit každou větev samostatně napevno, bez regulace :-) a čtvrtá možnost jeden reostat(ten obyčejný a levný) pro jednu větev LEDek.
Pátá možnost - zakouří se z toho, možná až časem (tohle se mi stalo hodněkrát :-), proto se snažím Inze varovat před nebezpečím, ale řešení je na něm.
michal.kubista
 
Příspěvky: 332
Registrován: úte 06 říj, 2009 1:48 pm
Bydliště: Břeclavsko

PředchozíDalší

Zpět na Elektrika a elektronika

Kdo je online

Uživatelé procházející toto fórum: Žádní registrovaní uživatelé a 2 návštevníků