Sterowanie paskiem LED przez Arduino PWM, czy dobrze policzyłem?

[automati]

Cześć, zamierzam zainstalować pasek ledowy jednokolorowy którego jasnością mogę dynamicznie sterować przy pomocy Arduino. Nie jestem pewien czy dobrze wszystko policzyłem i czy dany schemat i te komponenty będą działać. Przedstawie tu mój tok rozumowania i obliczenia.

Taśma LED która zamierzam użyć pobiera ma 4.8W mocy przy 12V co daje 400mA przy max jasności. Myślę, że rozsądnie mogę w obliczeniach uznać to jako szeregową diodę 2V i opornik 25Ω. Oczywiście pin Arduino mi tego nie zasili, więc pomyślałem o użyciu dość prostego i taniego tranzystora BC338. Według danych technicznych maksymalne wartości to V_CE=30V, I_C=800mA, P_D=625mW. No i dalej pojawiają się schody, Po pierwsze h_FE jest przedstawione jako widełki 100~630 i nie bardzo rozumiem co z tym zrobić, więc zakładam 100. To znaczy, że potrzebuję I_B=4mA gdy pin na Arduino jest w pełni włączony (5V-0.7V)/4mA=1075Ω, wiec na bazie dam opornik 1kΩ. Teraz, moc generowana na tranzystorze jest największa gdy bierze na siebie połowę napięcia zasilanego układu. Przy 6V, pasek ledowy oszacowuję będzie brał (6V-2V)/25Ω=160mA. Druga połowa idzie na tranzystor P=160mA*6V=960mW. Czy to znaczy, że przekraczam maksymalną moc i będzie mi się przegrzewać? Potrzebuję innego tranzystora czy może lepiej połączyć dwa równolegle, żeby natężenie się rozłożyło?

W zasadzie tutaj mógłbym zakończyć, ale niezbyt podoba mi się, że LEDy będą migać. Co prawda 490Hz moje oczy nie zauważą, ale nie wiem czy to może źle wpłynąć na żywotność paska, więc postanowiłem dodać filtr RC na wejściu. Cut-off wybrałem dość arbitralnie i padło na 10Hz, mając kondensatory 10µF wychodzi mi, że R=1/(2π Cf)=1.6kΩ. Aby kondensator nie rozładowywał mi się od razu przez bazę oraz aby zminimalizować pobór prądu przez Arduino, dodaję wzmacniacz operacyjny w formie bufora.

Ostatnia sprawa to czy mogę zasilać Arduino napięciem 12V? Specyfikacja mówi mi, że w zasadzie tak, ale czy takie długotrwałe działanie nie będzie generować dużo ciepła i poboru mocy? W końcu ponad połowa mocy pobranej przez płytkę pójdzie w regulator.

 

[H1M4W4R1]

23 minuty temu, automati napisał:

Ostatnia sprawa to czy mogę zasilać Arduino napięciem 12V? Specyfikacja mówi mi, że w zasadzie tak, ale czy takie długotrwałe działanie nie będzie generować dużo ciepła i poboru mocy? W końcu ponad połowa mocy pobranej przez płytkę pójdzie w regulator.

Tak, ale lepiej zasilać przez przetwornicę 5V, ale musisz wtedy pamiętać o diodzie 5V -> VIN, by nie spalić regulatora na płytce przez odwróconą polaryzację.

23 minuty temu, automati napisał:

więc pomyślałem o użyciu dość prostego i taniego tranzystora BC338

A teraz policz ile mocy wygenerujesz na tym tranzystorze. Obstawiam, że może się mocno grzać... IMHO raczej wolałbym jakiś IRLZ44N sterowany przy pomocy BJT. Taki układ jest bezpieczniejszy jeżeli chodzi o możliwość wystąpienia zagrożenia pożarowego...

P.S. na oko to będzie jakieś 0.6W mocy szczytowej zakładając 25R, 2V spadku i 1kR na bazie.

Edytowano Marzec 15, 2023 przez H1M4W4R1

[automati]

3 godziny temu, H1M4W4R1 napisał:

A teraz policz ile mocy wygenerujesz na tym tranzystorze. Obstawiam, że może się mocno grzać...

No właśnie policzyłem ale nie wiem czy prawidłowo i wyszło mi 0.9W, więc więcej niż przewiduje producent.

3 godziny temu, H1M4W4R1 napisał:

raczej wolałbym jakiś IRLZ44N sterowany przy pomocy BJT.

To wydaje się być straszny overkill, bo z tego co widzę jest przeznaczony na 110W. Muszę się poduczyć o MOSFETach chyba bo nie rozumiem ich działania i jak się liczy, a wygląda na to, że to jedyna opcja gdy w grę wchodzi cokolwiek więcej niż kilkaset mA. BJT wydają mi się jednak dużo bardziej intuicyjne gdy chodzi o sterowanie prądem.

[H1M4W4R1]

11 godzin temu, automati napisał:

To wydaje się być straszny overkill, bo z tego co widzę jest przeznaczony na 110W.

To że jest przeznaczony wcale nie oznacza, że sobie z tym poradzi. Ogólnie cały nowoczesny sprzęt używa MOSFET'ów do przełączania. BJT są lepsze do analogu.

11 godzin temu, automati napisał:

BJT wydają mi się jednak dużo bardziej intuicyjne gdy chodzi o sterowanie prądem.

MOSFET'y możesz traktować jako ON/OFF (w większości przypadków).