V tomto projektu jsme navrhli jednoduchý obvod 230V LED ovladače, který může řídit LED přímo ze sítě.

LED dioda je speciální typ diody, která se používá jako optoelektronické zařízení. Stejně jako dioda s přechodem PN vede při předpětí dopředu. Zvláštností tohoto zařízení je však jeho schopnost vyzařovat energii ve viditelném pásmu elektromagnetického spektra, tj. viditelné světlo.

Hlavním problémem při řízení LED je zajištění téměř konstantního vstupního proudu. LED se často pohání pomocí baterií nebo řídicích zařízení, jako jsou mikrokontroléry. Ty však mají své nevýhody, například – nízkou životnost baterií atd.

Reálným přístupem by bylo řízení LED pomocí zdroje střídavého proudu na stejnosměrný. Ačkoli je napájení ze střídavého na stejnosměrný proud pomocí transformátoru poměrně populární a široce používané, pro aplikace, jako je řízení zátěže, jako je LED, se ukazuje jako poměrně nákladné a navíc není možné pomocí transformátoru vytvořit signál s nízkým proudem.

S ohledem na všechny tyto faktory jsme zde navrhli jednoduchý obvod pro řízení LED ze střídavého napětí 230V. Toho je dosaženo pomocí napájecího zdroje založeného na kondenzátoru. Bipolární obvod ovladače LED

.

Princip zapojení 230V LED ovladače

Základním principem zapojení 230V LED ovladače je napájení bez transformátoru. Hlavní součástí je střídavý kondenzátor X, který dokáže snížit napájecí proud na vhodnou hodnotu. Tyto kondenzátory jsou zapojeny od vedení k vedení a jsou určeny pro vysokonapěťové střídavé obvody.

Kondenzátor s označením X – Rated snižuje pouze proud a střídavé napětí může být v pozdějších částech obvodu usměrněno a regulováno. Vysoké napětí a nízký proud střídavého proudu se usměrní na vysoké napětí stejnosměrného proudu pomocí můstkového usměrňovače. Toto vysoké stejnosměrné napětí se dále usměrní pomocí Zenerovy diody na nízké stejnosměrné napětí.

Nakonec se nízké napětí a nízký proud stejnosměrného proudu přivede na LED diodu.

Schéma zapojení 230V LED ovladače

Potřebné součástky

Jak navrhnout obvod 230V LED ovladače?

Nejprve se připojí kondenzátor 2,2 µF / 400 V X – jmenovitý kondenzátor do sítě. Je důležité vybrat kondenzátor se jmenovitým napětím větším, než je napájecí napětí. V našem případě je napájecí napětí 230 V AC. Proto jsme použili kondenzátor se jmenovitým napětím 400 V.

K tomuto kondenzátoru je paralelně připojen rezistor 390 KΩ, který jej vybíjí při vypnutí napájení. Mezi zdroj a můstkový usměrňovač je zapojen rezistor 10Ω, který funguje jako pojistka.

Další částí obvodu je plnovlnný můstkový usměrňovač. Použili jsme jednočipový usměrňovač W10M. Je schopen zpracovávat proudy do 1,5 ampéru. Výstup můstkového usměrňovače je filtrován pomocí kondenzátoru 4,7 µF / 400 V.

Pro regulaci stejnosměrného výstupu můstkového usměrňovače používáme Zenerovu diodu. K tomuto účelu se používá 4,7V Zenerova dioda (1N4732A). Před Zenerovu diodu jsme připojili sériový odpor 22KΩ (5W) pro omezení proudu.

Regulovaný stejnosměrný proud je po odfiltrování pomocí kondenzátoru 47µF / 25V přiveden do LED.

Jak funguje obvod 230V LED ovladače?

V tomto projektu je sestaven jednoduchý, beztransformátorový obvod 230V LED ovladače. Hlavními součástmi tohoto projektu jsou X – jmenovitý kondenzátor, Zenerova dioda a rezistor, který omezuje proud v Zenerově diodě. Podívejme se na fungování tohoto projektu.

Nejprve 2,2µF X – Rated Capacitor (225J – 400V) omezí střídavý proud ze sítě. Pro výpočet tohoto proudu musíte použít kapacitní reaktanci kondenzátoru X – Rated.

Vzorec pro výpočet kapacitní reaktance je uveden níže.

Pro kondenzátor 2,2µF lze tedy XC vypočítat následujícím způsobem.

Takže z Ohmova zákona je proud, který kondenzátor propouští, dán vztahem I = V/R.

Proud procházející kondenzátorem je tedy = 230/1447,59 = 0,158 ampérů = 158 mA.

To je celkový proud, který vstupuje do můstkového usměrňovače. Nyní se výstup můstkového usměrňovače filtruje pomocí kondenzátoru. Je důležité zvolit pro tento kondenzátor vhodné jmenovité napětí.

Vstup do můstkového usměrňovače je 230 V AC, což je efektivní napětí. Maximální napětí na vstupu můstkového usměrňovače je však dáno vztahem

VMAX = VRMS x √2 = 230 x 1,414 = 325,26 V.

Z toho vyplývá, že je třeba použít filtrační kondenzátor o jmenovitém napětí 400V. Usměrněné stejnosměrné napětí je přibližně 305 V. To je třeba snížit na použitelný rozsah pro rozsvícení LED. Proto se v projektu používá Zenerova dioda.

K tomuto účelu se používá Zenerova dioda s napětím 4,7 V. Se Zenerovou diodou, která funguje jako regulátor, jsou spojeny tři důležité faktory:

Nejprve sériový odpor, výkon tohoto odporu a výkon Zenerovy diody. Tento rezistor omezí proud protékající Zenerovou diodou. Při výběru sériového rezistoru lze použít následující vzorec.

Zde je VIN vstupní napětí na Zenerově diodě a je = 305 V.

VZ je Zenerovo napětí (které je stejné jako zátěžové napětí VL) = 4,7 V.

IL je zátěžový proud i.tj. proud procházející LED diodou a je = 5mA.

IZ je proud procházející Zenerovou diodou a je = 10mA.

Proto lze hodnotu sériového rezistoru RS vypočítat následovně.

Nyní se vypočítá jmenovitý výkon tohoto rezistoru. Výkonová hodnota sériového rezistoru je velmi důležitá, protože určuje velikost výkonu, který může rezistor rozptýlit. Pro výpočet jmenovitého výkonu sériového rezistoru RS můžete použít následující vzorec:

Nakonec jmenovitý výkon Zenerovy diody. Pro výpočet jmenovitého výkonu Zenerovy diody můžete použít následující vzorec:

Na základě výše uvedených výpočtů jsme zvolili sériový rezistor o odporu 22 KΩ s jmenovitým výkonem 5 W a Zenerovu diodu o napětí 4,7 V s výkonem 1 W (ve skutečnosti by stačila čtvrtwattová Zenerova dioda).

Diodě LED dodáváme usměrněné a regulované napětí s omezeným proudem.

Výhody

• Pomocí tohoto obvodu 230V LED ovladače můžeme LED diody řídit přímo z hlavního zdroje.
• Tento projekt je založen na beztransformátorovém zdroji. Proto konečná stavba nebude velká.

Použití obvodu 230V LED ovladače

1. Tento obvod lze použít pro domácí osvětlovací systémy.
2. Může být použit jako indikační obvod.
3. Tento obvod lze upevnit se zvonkem u dveří, aby dával indikaci.

Omezení obvodu 230V LED ovladače

1. Protože se zde přímo používá střídavé napájení 230 V, může být tento obvod nebezpečný.
2. Tento obvod je nejvhodnější pro domácí aplikace využívající jednofázové napájení. Je to proto, že v případě třífázového napájení, pokud se některá z fází náhodně dotkne vstupní svorky, může se to ukázat jako docela nebezpečné.
3. Kondenzátor může při kolísání sítě vytvářet špičky.

.