Sterowanie paska LED RGB poprzez Arduino NANO

[mateusz23]

Potrzebuje pomocy w hardware-owej części projektu, a mianowicie postanowiłem zrobić kontroler taśmy LED RGB z Arduino NANO. Mimo iż w internecie jest dużo takich projektów to nikt nie tłumaczy tego w takim stopniu żebym zrozumiał to na 100%. Po złączeniu kilku projektów z google otrzymałem coś takiego. Czy na schemacie wszystko się zgadza? Chodzi mi głównie o rezystory i tranzystory. I jeżeli ktoś potrafiłby mi to wytłumaczyć na chłopski rozum jak wybierać tranzystory na przykładzie mojego układu to byłbym bardzo wdzięczny. Z opakowania paska led wiem że zasilany ma być 48W (12v, 4a).  

Edytowano Luty 20, 2021 przez mateusz23

[Gieneq]

@mateusz23 witam na forum 🙂 

Schemat jest dobry ale do sterowania kilku LEDów.

Dnia 20.02.2021 o 23:21, mateusz23 napisał:

 Z opakowania paska led wiem że zasilany ma być 48W (12v, 4a).  

4A z tych tranzystorów niestety nie wysterujesz, one są do prądu max 500mA. Poszukaj tranzystorów MOSFET w obudowie TO220 - taka z metalową blaszką do przykręcenia radiatora.

[mateusz23]

Dzięki za odpowiedź.
Niestety naszły mnie wątpliwości czy dobrze rozumiem ten układ. Zasilanie podłączone jest bezpośrednio pod pasek led a masa do tranzystora, przy podaniu napięcia z arduino do tranzystora "bramka" się otwiera i uziemia jeden kolor. Czy to oznacza że mogę ustawić tylko stan wysoki lub niski na tym tranzystorze i niepotrzebnie podłączałem je do pinów PWM na arduino? Mam na myśli czy będę mógł ustawić np. kolor RGB Signal violet (146,078,125) czy tylko zwykły fiolet (255,0,255). Tranzystor N-MOSFET IRFZ34N - THT chyba będzie dobry. Mam nadzieje że teraz wszystko się zgadza. 

Edytowano Luty 22, 2021 przez mateusz23

[Cydek]

16 minut temu, mateusz23 napisał:

Czy to oznacza że mogę ustawić tylko stan wysoki lub niski na tym tranzystorze i niepotrzebnie podłączałem je do pinów PWM na arduino?

Nie, w żadnym wypadku. Jeżeli podłączysz tranzystor (nawet taki potężny) do wyjścia PWM, to będzie się on otwierał i zamykał bardzo szybko. To tak jakbyś ustawiał ten stan niski i wysoki kilkadziesiąt razy na sekundę (czyli sygnał PWM).

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[mateusz23]

Wybrałem taki tranzystor ponieważ był najtańszy w sklepie.

Cytat

(nawet taki potężny)

Czyli mam szukać czegoś z wartościami równymi 48W 4A (o ile uda się znaleźć) czy lepiej zostawić jakiś margines np 55W 5A?
 

Cytat

Nie, w żadnym wypadku. Jeżeli podłączysz tranzystor (nawet taki potężny) do wyjścia PWM, to będzie się on otwierał i zamykał bardzo szybko.

Jeżeli chodzi o tranzystor to nie ma dużego znaczenia jaki zastosuje? Mam na myśli czy spełnia tylko funkcje chroniącą przed chwilowymi skokami napięcia i 1kΩ w zupełności wystarczy czy musi być dobrany pod parametry tranzystora.

[Cydek]

4 minuty temu, mateusz23 napisał:

Czyli mam szukać czegoś z wartościami równymi 48W 4A (o ile uda się znaleźć) czy lepiej zostawić jakiś margines np 55W 5A?

Lepiej mieć margines. Pamiętaj, aby dobierać elementy pod względem "kompatybilności" z układem, który chcesz zbudować, a nie pod względem ceny 😉

Co do samych rezystorów, to nigdy ich w połączeniu z tranzystorami nie używałem (mistrzowie forum mogą mnie za to zabić więc ciiiii)

[mateusz23]

6 minut temu, Cydek napisał:

Pamiętaj, aby dobierać elementy pod względem "kompatybilności" z układem, który chcesz zbudować, a nie pod względem ceny 😉

Okej będę pamiętał 😄

Cytat

Co do samych rezystorów, to nigdy ich w połączeniu z tranzystorami nie używałem 

Chcesz mi powiedzieć że ten układ działby bez tranzystorów? Co wtedy jest narażone na uszkodzenie arduino czy tranzystor? 

[Cydek]

12 minut temu, mateusz23 napisał:

Chcesz mi powiedzieć że ten układ działby bez tranzystorów? Co wtedy jest narażone na uszkodzenie arduino czy tranzystor? 

W końcu nie wiem o co chodzi. Bez TRANZYSTORÓW nie działałoby na 100000%, bo na nich się opiera cały układ. Rezystory ograniczają prąd pobierany z Arduino, więc warto je dać. (mój błąd, że nie dawałem, bo dopiero teraz zrozumiałem, że wisiałem na włosku 😉 ).

EDIT : Pamiętaj, że tranzystory to nie to samo co rezystory.

Edytowano Luty 22, 2021 przez Cydek

[mateusz23]

Oczywiście chodziło mi o rezystory a nie tranzystory (błąd z pośpiechu). Jak dobierać rezystory do tranzystorów? Znajdę gdzieś w opisie tranzystora jaka maksymalna wartość prądowa może być dostarczana do niego i czy port PWM wnosi swoje 5gr do wyboru

[marek1707]

Coś chłopaki pokręciliście. Na początku, w pierwszym poście dostaliśmy schemat z tranzystorami bipolarnymi. Fakt, były za małe i w życiu na nich nie dałoby się zrobić tak dużej taśmy LED, ale tego typu tranzystory wymagają rezystorów w bazach. Mniejszych lub większych, ale podłączanie ich (sczególnie tych mniejszych rodzajów) do Arduino bez oporników grozi uszkodzeniem jednego albo drugiego, a już na pewno przeciążeniem portów procka. Chwilę później zmieniliście tranzystory na MOSFET. Te są inaczej sterowane i w zasadzie nie muszą mieć rezystorów w bramkach. To dobry zwyczaj, tak jak opornik do masy wyłączający tranzystor w czasie programowania procesora (żeby nie mrugało samo z siebie bez kontroli), ale nikt za to nikogo nie "zabije". Więc.. o jakich tarnzystorach teraz mówimy? I których dotyczy pytanie o oporniki?

Swoją drogą IRFZ34 nie jest szczęśliwym strzałem. Pewnie zadziała, ale słabo i daleko będzie do działania dobrego, szczególnie przy dużych prądach. Czy te wspomniane 4A to mierzone na kanał (na kolor), czy to prąd pobierany przez całą taśmę świecącą wszystkimi kolorami ile fabryka dała? Procesorek w Arduino NANO zasilanym z USB dostaje ok. 4.5V zasilania i tylko tyle napięcia będzie wysyłał do tranzystorów. Wybrane IRFZ34 w ogóle "budzą się do życia" przy 4V, więc całe to sterowanie będzie pracować na oparach. Tranzystory będą ciepłe i zamiast ułamka pełnego światła dostaniesz ogrzewanie w pokoju. Kto tanio kupuje ten kupuje dwa razy. Nie ma co oszczędzać na trzech sztukach i potem przez miesiące żałować albo kombinować z radiatorami itp. Od razu znajdź i kup coć porządnego. Nawet niech kosztują po 5 czy 8zł, to i tak chyba niewielki ułamek tego co wydałeś na LEDy czy zasilacz.

[Cydek]

Ja cały czas byłem pewny, że mówimy o zwykłych bipolarach. W "międzyczasie" zrozumiałem też swój błąd popełniany do tej pory (chodziło o ten brak rezystora przy bazie)

[mateusz23]

Okej, czyli wracamy do bipolarnych.

19 minut temu, marek1707 napisał:

Czy te wspomniane 4A to mierzone na kanał (na kolor), czy to prąd pobierany przez całą taśmę świecącą wszystkimi kolorami ile fabryka dała?

Wydaje mi się że chodzi o prąd pobierany przez całą taśmę święcącą na pełnych obrotach.

24 minuty temu, marek1707 napisał:

Kto tanio kupuje ten kupuje dwa razy. Nie ma co oszczędzać na trzech sztukach i potem przez miesiące żałować albo kombinować z radiatorami itp. Od razu znajdź i kup coć porządnego. Nawet niech kosztują po 5 czy 8zł, to i tak chyba niewielki ułamek tego co wydałeś na LEDy czy zasilacz.

Racja, po prostu nie znam się na tym za bardzo. Myślałem że będzie tanio i dobrze, ale już wiem że nie. Szukając tranzystora bipolarnego na stronie tme.eu nie znalazłem żadnego odpowiedniego. Ustawiając w filtrach 4A i 50W otrzymałem same wyniki +80V. Na jakich stronach szukacie takich elementów czy może ja coś źle ustawiam. 

[marek1707]

Nie, powrót do bipolarnych to zły pomysł. Nie chcąc rozbudowywać driverów i korzystając jedynie z pinów procesora, zaraz wdepniesz w kłopoty z wysterowaniem bazy. Musisz wysłać z kolektora tranzystora do tasiemki LED ponad 1.5A/kanał. Zakładając, że znajdziesz tranzystor o wzmocnieniu 50, to będziesz musiał do bazy wepchnąć min. 30mA a żeby mieć jakiś margines bezpieczeństwa, to najlepiej >50mA. Procesor tyle "nie ma". Możesz dać zintegrowane darlingtony, ale wtedy tracisz na jasności, bo 1.5V z definicji spada na tranzystorze. Szukaj dobrego MOSFETa i to szukaj z zapasem. Jeśli potrzebujesz 12V/1.5A, to szukaj wszystkiego od 30V/5A w górę, co startuje (V_T) od napięcia <2.5...3V. Parametry prądowo-napięciowe nie bądą tu kłopotem, bo 1.5A czy 30V to żadne osiagi dla MOSFETów mocy w TO220. Kluczowe jest napięcie progowe: sterujesz z 4.5V więc Twoje klucze muszą się załączać przy max. 3V.

[mateusz23]

Czyli tak, poszukałem chwile i znalazłem coś (chyba) pasującego. Tranzystory IRLZ44N lub IRL2703. Zmieniłem trochę podłączenia na schemacie ze względu na zmianę położenia G na tranzystorze. Zmieniłem również pozycje rezystorów i mam nadzieje że zrobiłem to dobrze interpretując ten wpis:

15 godzin temu, marek1707 napisał:

Chwilę później zmieniliście tranzystory na MOSFET. Te są inaczej sterowane i w zasadzie nie muszą mieć rezystorów w bramkach. To dobry zwyczaj, tak jak opornik do masy wyłączający tranzystor w czasie programowania procesora (żeby nie mrugało samo z siebie bez kontroli), ale nikt za to nikogo nie "zabije".

Użyłem 10kΩ rezystorów. 
Dodałem również zasilanie samego arduino nano. Na początku będzie to zwykła kostka ładująca od telefonu 5V/1.5A lecz w przyszłości chciałbym to zamknąć w jednej obudowie do której nie będę musiał już zaglądać. Czy taka zwykła przetwornica obniżająca napięcie z zakresu 12-24V na 5V/3A będzie dobrym rozwiązaniem? 

[marek1707]

No i popatrz, piszę o tym, że nie musisz wstawiać rezystorów a Ty wręcz zwiększasz je z 1k do 10k. Przecież to bez sensu. To ma zapobiegać dynamicznym obciążeniom zasilania procesora przez pojemność bramki, ale zbyt duży opornik niepotrzebnie zwiększa czas przejścia przez obszar aktywny tranzystora przy PWM, tym samym powodując większe straty mocy (grzanie). Daj tam cokolwiek w okolicach 100Ω i wystarczy.

Po co bierzesz 3A przetwornicę gdy potrzebujesz 50mA? Czy gdy chcesz wysuszyć włosy odpalasz nagrzewnicę 20kW do szuszenia siana w stodole? Stabilizatory liniowe nie gryzą i powinny być pierwszym wyborem. Dopiero gdy napotykasz problem mocy czy sprawności, możesz zacząć nieśmiało  myśleć o impulsowym przetwarzaniu mocy, ale to broń obosieczna - trzeba uważać. Tu wystarczy tańszy i dużo lepiej sprawdzający się w tak prostym zastowaniu, zwykły LM7805 za 1zł w formie gołego scalaka lub gotowej płyteczki (wtedy kilka zł wiecej). Albo LM317 - jakikolwiek nieduży stabilizator liniowy wytrzymujący ze 20V na wejściu, czy nawet 1117:

https://allegro.pl/oferta/modul-stabilizator-napiecia-zasilania-ams1117-5v-10022289898

https://allegro.pl/oferta/stabilizator-napiecia-lm7805-l7805cv-arduino-2szt-7811937935

https://allegro.pl/oferta/regulowany-zasilacz-stabilizator-lm317-1-5a-37v-7969966462