Frage:
einfache, energieeffiziente Schaltung, mit der einzelne IR-LEDs blinken
memyself
2012-12-17 20:58:46 UTC
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Ich verwende eine 850-nm-IR-LED ( Datenblatt). Um meine Akkulaufzeit zu verlängern, möchte ich die LED blinken lassen (UF 1,9 V, IF 100 mA). .

Ich habe ein paar Links 1, 2, 3 gefunden, aber entweder a) sind zwei LEDs erforderlich, die blinken Wechsel oder eine Reihe von Widerständen, die meine Batterie höchstwahrscheinlich noch schneller entladen (oder?).

Daher meine Frage:

Was ist das?

  • am einfachsten einfach
  • energieeffizient
  • kleinstmöglich stark > (idealerweise nicht größer als die &-LED der Batterie)
  • idealerweise mit 3 V oder weniger betrieben .
  • Schaltung, um eine IR-LED zum Blinken zu bringen ?

    BEARBEITEN:

    • Ich möchte die LED 10 bis 30 Mal pro Sekunde blinken lassen. Wir können jedoch mit 2 bis 5 Mal beginnen.
    • Die LED sollte 10 ms (mindestens) oder 100 ms (höchstens) leuchten. Abhängig von der Blinkfrequenz.
    • Ich versuche, die Schaltung so klein wie möglich zu machen (Größe und Komplexität), da ich sie für ein Tracking-Gerät verwenden möchte.
    • Ich schalte sie ein die LED mit einer 3V CR2032-Batterie und ich hatte gehofft, ich könnte die Batterielebensdauer verlängern, indem ich die LED blinken lasse, anstatt sie ständig anzuschalten.
    • Ich kann die IR-LED derzeit mit der CR2032-Batterie für betreiben 4 Stunden. Es wäre großartig, diese Zeit auf 8 oder vielleicht sogar 12 Stunden zu verlängern.
    Der 555-Timer mit großen Widerständen im Spannungsteiler ist wahrscheinlich der beste. Möglicherweise wird ein zusätzlicher Transistor benötigt, um die 100 mA zu handhaben.
    @pjc50 können Sie genauer sein? Ich habe wirklich keine Ahnung, wie ich die richtigen Widerstände auswählen soll. Ich frage mich auch, ob große Widerstände meine Batterie schneller entladen - oder?
    Es kann hilfreich sein zu wissen, wie oft Ihre LED blinken muss und wie lange sie eingeschaltet bleiben sollte. Und Sie können mit dem Zauberstab weitere Details zu Ihrem spezifischen Projekt hinzufügen.
    @VladimirCravero Ich habe am Ende meines Beitrags weitere Details hinzugefügt.
    Benötigt ein IR-Empfänger normalerweise keinen Impuls von ungefähr 30 kHz am Sender, um ihn zu erkennen? Ich könnte völlig falsch liegen, aber das klingelt aus irgendeinem Grund ...
    @vicatcu, Ich denke, dass er keine normalen 36-kHz-Empfänger verwendet. In meinem Sinne als Tracking benötigen Sie eine Kamera. Ist die Blinkdauer signifikant? Wenn 10 ms für Sie in Ordnung sind, würde ich diese behalten. Je weniger die LED eingeschaltet ist, desto weniger wird die Batterie verbraucht. Gleiches gilt für die Blinkfrequenz. Der 555 ist keine schlechte Idee. Sie sollten einige Berechnungen zum Stromverbrauch durchführen und prüfen, ob Sie die gewünschte Mindestdauer erreichen.
    @vicatcu Ich verwende eine 30-Hz-IR-Kamera, um das IR-Signal zu erkennen. Daher sollten 30 Hz oder höchstens 60 Hz ausreichen, um das Signal zu sehen.
    Ein anderer Ansatz für eine längere Batterielebensdauer ist ein "Joule Thief", mit dem Sie Ihre Batterie weit über den Punkt hinaus entladen können, an dem Sie sie normalerweise ersetzen würden. https://en.wikipedia.org/wiki/Joule_thief
    Mit einem Arduino wäre das einfach. [Enten]
    Warten Sie, wie bekommen Sie 100ma von einem cr2032? Wie lange rechnen Sie überhaupt mit dieser Geschwindigkeit? Der cr2032 hat eine Nennstromkapazität von 250ma ...
    Der Betriebsstrom des 555 ist zu groß, um von einem CR2023 gespeist zu werden. Wenn Sie wirklich einen 555 verwenden möchten, verwenden Sie stattdessen 7555, eine CMOS-Variante des 555-Timers.
    Der obige Kommentar ist richtig. "555" und "energieeffizient" sind wie eine Faust und ein Gesicht. Wenn sie sich treffen, passiert nichts Gutes.
    @memyself können Sie mehr Details über das gewünschte Blinken geben? 2-30 Hz ist ein ziemlich großer Bereich. Was mich verwirrt ist, dass am oberen Ende dieses Bereichs die LED genauso gut bei 2 GHz blinken kann. Alles, was sich der Bildrate nähert, scheint "immer an" zu sein. Möchten Sie also blinken, weil Sie möchten, dass es zeitweise sichtbar ist, oder möchten Sie, dass es blinkt, weil Sie Strom sparen möchten und es dennoch in jedem Frame sichtbar sind?
    @memyself: auch, was meinst du mit "einfach"? Meinen Sie niedrige Komponentenzahl? Meinst du einfach zu verstehen? Meinst du einfach zu montieren? Einfach zu kaufen? Möchten Sie alle ICs ausschließen? Was ist mit Mikrocontrollern?
    @memyself - Ich bin neugierig auf Ihre Anwendung. Das Erfassen von Blitzen mit einer Kamera ist eine komplizierte Methode, und Sie müssen sich der Probleme bewusst sein (Nyquist-Frequenz / Aliasing). Es ist auch erwähnenswert, dass die meisten Kameras einen künstlichen Verschlusseffekt haben und möglicherweise nur Bilddaten für 0,1 ms in einer bestimmten Bildperiode abtasten. Wir haben pulsierende LED-Leuchten in Phase mit einer Kamera betrachtet, und es ist ein Minenfeld.
    @PhilFrost mit einfach meine ich: geringste Anzahl von Komponenten. So klein wie möglich. Die Gesamtgröße der Schaltung ist jedoch wichtiger als die Anzahl der Komponenten.
    @JohnU mit IR-Kameras wie der Kinect erhalten Sie 30 FPS und Sie können das Signal über Frames integrieren.
    Ihr solltet das wahrscheinlich nehmen, um zu chatten oder eine Antwort daraus zu machen ... lange Kommentarketten werden normalerweise nicht empfohlen, da es zukünftigen Lesern schwer fällt, die tatsächliche Antwort zu finden.
    CR2032 kann nicht mehr als 20 mA ausgeben. Mit einem Kondensator können Sie jedoch Hochstromimpulse erzielen.
    Fünf antworten:
    Anindo Ghosh
    2013-01-08 18:55:20 UTC
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    Da einige der Antworten bisher auf die 100-mA-LED-Ansteuerstromanforderung verzichtet haben und diese stattdessen auf 20 bis vielleicht 50 mA beschränken, die typische Mikrocontroller sicher versenken oder beziehen, sind hier einige minimale, hohe Wirkungsgrade aufgeführt Lösungen innerhalb der gleichen aktuellen Einschränkungen.

    Bowin M34-2H ist ein 3-poliges Teil, das eine LED mit 2 Hz blinkt mit 25 mA Strom. Es enthält einen internen RC-Oszillator mit einer Toleranz von +/- 20% und ist daher nicht besonders präzise. Die Pinbelegung und Anwendungsschaltung aus dem Datenblatt:
    M34-2H

    Dieser Teil bietet 2 Hz bei einem Tastverhältnis von 1/8. Andere Teile der Serie:

  • M34-1L oder M34-1H oder M2581: 1 Hz, 1/8 Arbeitszyklus
  • M34-2L oder M34-2H: 2 Hz, 1/8 Arbeitszyklus
  • M34-4L oder M34-4H: 4 Hz, 1/8 Arbeitszyklus
  • M34-8L oder M2585: 8 Hz, 1/2 Arbeitszyklus Zyklus
  • Die H-Teile treiben 25 mA an, während die L-Teile 16 mA betragen.


    Alternativ zur Programmierung des Blinkmusters und sogar höher Effizienz, der NXP PCA9901 ist eine Option: Ruhestrom < 0,75 μA !

    Dieser 8-polige TSSOP-Teil kann mit einer Folge von bis zu 3 blinkenden Elementen "trainiert" werden und dann wie trainiert weiter blinken. Die Programmierverbindung kann nach dem Training entfernt werden, und diese Programmierung erfolgt über eine einzelne Signalleitung von einem beliebigen Standard-Mikrocontroller unter Verwendung des 1-Draht-Protokolls.

    PCA9901

    Die einzelne Der Widerstand im Schaltplan stellt den LED-Ansteuerstrom zwischen 1 mA und 20 mA ein. Es selbst führt keinen signifikanten Strom (weniger als 1 μA) und entlädt den Akku nicht merklich.


    Wenn Sie die Wahl haben, wäre der NXP-Teil eine Empfehlung , sowohl weil er von einem großen Hersteller stammt als auch weil das Blinkmuster bei Bedarf auf 1/1024 Arbeitszyklus optimiert werden kann, und Die Zykluszeit variierte über einen weiten Bereich und deckte den gesamten interessierenden Blinkratenbereich des OP ab. Verringern Sie den Arbeitszyklus und halten Sie den Akku länger .


    Update :

    Hinzufügen eines weiteren einfachen, hocheffizienten Akkus Blinker-IC zum Mix:
    NTE876 LED-Blinker / Oszillator arbeitet von 1,15 bis 6 Volt und liefert bis zu 2 Volt an die angeschlossene LED bei bis zu 45 mA und benötigt einen Betriebsstrom von maximal 0,75 mA.

    Dies ist ein 8-poliger DIP-IC, obwohl auch SMD-Äquivalente verfügbar sind. Es wird nur ein externer Kondensator zur Zeiteinstellung benötigt, das R des RC-Oszillators ist intern. Der 45-mA-LED-Ansteuerstrom bringt dies näher an das in der Frage angegebene aktuelle Ziel.

    +1 tolle Antwort! Wow, langer Kommentarpfad, dem ich folgen möchte, ich bin froh, dass ich die Diskussion verpasst habe :)
    M34 ist eine gute Idee, aber leider nicht in den USA erhältlich. Ich habe versucht, bei Mouser und Digikey zu finden, aber kein Glück.
    @ChetanBhargava [RapidOnline] (http://www.rapidonline.com/Electronic-Components/LED-Flashing-controller-IC-82-0032) versendet in die USA.
    Der NTE876 wurde hinzugefügt, eine weitere wirklich einfache und hocheffiziente LED-Blinkeroption, mit der LEDs mit einer höheren Spannung als der Stromversorgung betrieben werden können.
    Dave Tweed
    2013-01-06 21:10:17 UTC
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    Dies entspricht möglicherweise nicht direkt den Anforderungen Ihrer Anwendung. Wenn Sie jedoch Ideen für das Blinken von LEDs mit sehr geringem Stromverbrauch wünschen, lesen Sie das Datenblatt (insbesondere den internen Schaltkreis) für den inzwischen veralteten LM3909 LED-Blinker-IC von National Semiconductor. Dieser Chip war in der Lage, eine rote LED für Jahre an einer einzelnen alkalischen D-Zelle zu blinken.

    Beachten Sie, dass Ihre endgültige Batterielebensdauer in erster Linie von dem Strom abhängt, den Sie durch die Zelle führen LED und wie hoch das Tastverhältnis (Einschaltdauer vs. Ausschaltzeit) ist. In Ihrer Frage haben Sie einige ziemlich hohe Arbeitszyklen angegeben, sodass Sie nicht viel Lebensdauer erwarten sollten, insbesondere von Knopfzellen.

    Der LM3909 war erfolgreich, weil er einen sehr niedrigen Arbeitszyklus und sehr wenig verwendete Der gesamte Betriebsstrom wurde für andere Zwecke als das Anzünden der LED verschwendet. Sogar der größte Teil der Ladung, die bei jedem Zyklus in den Zeitkondensator floss, wurde durch die LED geleitet, um sie zu beleuchten (dies half auch, die Spannung zu erhöhen, sodass eine 1,5-V-Batterie eine 2-V-LED aufleuchten konnte)

    Das ist eine wirklich gute Idee, aber bitte beachten Sie, dass IR-LEDs, wie ich in meiner Antwort angegeben habe, viel mehr Strom verbrauchen als rote LEDs.
    @DaveTweed Wie Sie bereits sagten, ist LM3909 veraltet. OP kann es nicht im aktuellen Projekt implementieren, es sei denn, es ist verfügbar.
    @ChetanBhargava: Ich denke, Sie haben meinen Standpunkt verfehlt. Der interne Schaltplan des LM3909 enthält interessante Ideen, die mit diskreten Teilen umgesetzt werden könnten.
    @DaveTweed hat es verstanden :-)
    user17592
    2013-01-07 13:57:28 UTC
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    LED Flasher circuit

    Diese Schaltpläne werden mit 3 V betrieben. Ich habe sie selbst mit BC547 und BC557 als NPN bzw. PNP getestet.

    Dies erfordert keine Programmierung von Mikrocontrollern, ICs, sondern nur zwei Transistoren + einige RC-Komponenten. Ich wette, Sie können dies in einem cm ^ 3 erreichen!

    Durch Ändern der RC-Werte (spielen Sie ein bisschen damit, wenn eine normale LED angeschlossen ist) können Sie die Frequenz und das Tastverhältnis anpassen.

    Ich muss Sie jedoch warnen: CR2032 ist nicht die beste Batterie, die Sie bekommen können, und IR ist warm, daher verbraucht es etwas Strom. Angenommen, Sie blinken die LED 20 Mal pro Sekunde und 20 ms lang. Das macht es für 40% der Zeit eingeschaltet und ergibt einen resultierenden Strom von 40 mA, ziemlich viel.

    Sie können auch den LM3909 verwenden, wie Dave Tweed bereits erwähnt hat.

    -1 für ein Design mit geringem Wirkungsgrad. Was macht dieser 22 \ $ \ Omega \ $ -Widerstand, außer Wärme zu erzeugen? Bei 100 mA brennen Sie dort fast 1/4 W, wenn die LED leuchtet. Das ist mehr Leistung als die LED! Die blinkende Schaltung zieht sicherlich auch etwas Strom.
    Es ist eine gute Idee, den Widerstand zu entfernen! Ich habe die Schaltung nicht selbst gemacht, daher kann ich sie nicht ändern.
    Wenn Sie den Widerstand entfernen, gibt es keine Strombegrenzung. Mit idealen Komponenten bedeutet dies, dass das Universum explodiert. Bei realen Komponenten bedeutet dies wahrscheinlich, dass Sie stattdessen den Innenwiderstand der Batterie verwenden. Das und die LED blinkt nicht mehr.
    Okay, aber das bedeutet, dass der Widerstand vorhanden sein muss. Was ist Ihr Problem?
    Nein, es muss nicht da sein. Schau dir meine Antwort an. Kein Strombegrenzungswiderstand vorhanden. Alternativ können Sie es so gestalten, dass die LED mit der Batterie kurzgeschlossen wird, und den Innenwiderstand der Batterie (der unvermeidbar ist) die Begrenzung vornehmen lassen. Olins Antwort verfolgt diesen Ansatz.
    Ja, aber mit einem Mikro ist das nicht mehr einfach. Nun, wir werden sehen, was der Fragesteller denkt.
    Funktioniert diese Schaltung oder nicht? Ich bin leider nicht in der Lage, eine fundierte Vermutung anzustellen.
    @memyself Nicht sehr effizient, Batterie hält bei diesem Design nicht lange.
    Olin Lathrop
    2013-01-07 18:43:23 UTC
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    Dies ist wahrscheinlich die einfachste Schaltung:

    Nur 4 Teile, einschließlich LED und Batterie. (Der einzige Grund, warum die Batterie mit 5 Anschlüssen so seltsam aussieht, ist übrigens, dass der CR2032-Batteriehalter, den ich zufällig in meiner Bibliothek habe, so funktioniert. Die drei negativen Anschlüsse sind eigentlich nur Lötperlen auf der Platine.) P. >

    Dies ist keine Schaltung, die ich für eine industrielle Anwendung empfehle, bei der Robustheit wichtig ist. Es spielt sich schnell und locker mit einigen Spezifikationen, aber Sie haben nach "einfach" gefragt. Diese Art von Verknüpfung kann für Einwegartikel, Spielzeug usw. durchaus geeignet sein.

    Beachten Sie, dass kein Widerstand in Reihe mit der LED geschaltet ist. Dies ist im Allgemeinen eine schlechte Idee, aber wie gesagt, dies ist eine Abkürzung zugunsten der Einfachheit. Eine CR2032-Batterie hat einen so hohen Innenwiderstand, dass der Strom auf das begrenzt wird, was das Mikro und die LED in der Realität verarbeiten können. Die Tatsache, dass die LED eine Diode ist und ihr Strom bei einer bestimmten Spannung schnell abfällt, verhindert, dass die Spannung bis zu dem Punkt zusammenbricht, an dem das Mikro nicht mehr funktioniert, insbesondere wenn die Impulse kurz gehalten werden.

    Stellen Sie für eine bessere Schaltung einen Widerstand in Reihe mit der LED. Sie können weitermachen und sogar einen kleinen Induktor in Reihe schalten, gefolgt von einem Kondensator gegen Masse, um einen kurzfristigen lokalen Energiespeicher bereitzustellen, aus dem die LED während der Impulse ausgeschaltet werden kann. Dieser wird dann in der Ausschaltzeit langsamer aufgeladen. Wenn Sie weiter gehen, können Sie einen Transistor hinzufügen, der mehr Strom zulässt, als der PIC-Ausgang sinken kann. Hier sind viele Kompromisse möglich, um Robustheit und weniger Batteriemissbrauch auf Kosten von mehr Teilen und weniger Einfachheit zu fördern.

    Der PIC 10F200 ist so einfach wie möglich, um einen digitalen Oszillator herzustellen. Es ist klein, billig, benötigt wenig Strom, Sie können jede Art von Blinkmuster haben, die Sie möchten, und das Timing ist auf einige Prozent genau. Dies ist sicherlich besser als ein 666-Timer.

    Wenn dies ein IR-Beacon sein soll, benötigen Sie nur sehr kurze Impulse mit einem niedrigen Arbeitszyklus. Es ist besser, die Energie für einen kurzen und hellen Puls auszugeben als für einen längeren und dunkleren. Der hellere Puls hat eine bessere Reichweite. Für das Beaconing müssen Sie das Signal aufgrund des möglicherweise hohen Umgebungspegels trotzdem modulieren.

    Gibt es einen alternativen PIC, den ich verwenden könnte? Ich scheine den 10F200 nicht finden zu können. Würde ein 12FXXX oder 16FXXX oder 18FXXX funktionieren oder brauche ich einen speziellen?
    Ich nehme an, es ist einfach, einen 8-Pin-F200 zu verwenden. http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/41239D.pdf Ich denke, es geht darum, die GP0 entsprechend mit GO3-PINs zu verbinden.
    @memyself: Es gibt viele PICs, die dies können, aber der 10F200 ist der kleinste und billigste von allen. Sie sind definitiv da draußen verfügbar. Ich würde bei microchipdirect anfangen, aber sicherlich tragen es auch viele andere. Dies ist kein dunkler Teil.
    Nein es wird nicht. Aus dem zuvor verlinkten Datenblatt: Maximal 25 mA Strom an einem E / A-Pin, versenkt / bezogen. Siehe Abschnitt 12.0: Elektrische Eigenschaften.
    Haha, ich brauche manchmal ein [Sarkasmuszeichen] (https://www.youtube.com/watch?v=DF7MroTLDfU) :-)
    Wird diese Schaltung funktionieren? Die vorgeschlagene Lösung scheint abgelehnt worden zu sein.
    @AnindoGhosh also was sind die Konsequenzen? Entschuldigung, aber leider kann ich hier nicht allen Argumenten folgen :(
    @memyself Dieser Stromkreis kann die 100 mA, die Sie für Ihre LED angegeben haben, nicht liefern (versenken). Die LED wird mit 25 mA oder so betrieben. Wenn dies ausreicht, gibt es einfachere Lösungen, die nicht einmal einen Kondensator benötigen. Möchten Sie ein paar solcher Optionen?
    Wie gesagt, die gezeigte Schaltung spielt schnell und locker mit einigen Spezifikationen zugunsten der Einfachheit, wie vom OP gefordert. 100 mA sind aus einer Knopfzelle sowieso absurd, daher ist es sinnlos, sich darüber Sorgen zu machen. Sie können die drei Ausgangspins des PIC parallel verbinden. Ich hätte das gezeigt, wenn ich damals darüber nachgedacht hätte. Das würde die Knopfzelle CR2032 definitiv zum begrenzenden Faktor für den LED-Strom machen.
    @AnindoGhosh Ich glaube nicht, dass 25 mA die LED zum Leuchten bringen. Ich denke, das ist keine Option. Ich könnte die LED mit dem CR2032 bisher 4 Stunden lang betreiben und möchte die Akkulaufzeit wirklich nur auf 8 Stunden oder wenn möglich auf 12 Stunden verlängern. Daher das Blinken.
    @OlinLathrop zögern Sie nicht, eine andere Lösung einzureichen!
    @AnindoGhosh Im ersten Satz meiner Frage finden Sie einen Link zum Datenblatt. Hoffentlich hilft das!
    @memyself Gemäß dem Diagramm der Strahlungsintensität der charakteristischen Kurven im Datenblatt leuchtet die LED bei 10 mA gut auf.
    @AnindoGhosh Könnten Sie mir erklären, welche Zahl Sie meinen und wie Sie sehen, dass sie nur 10 mA benötigt? Der niedrigste Wert, den ich in den technischen Datenblättern gefunden habe, war 20 mA. Danke vielmals!
    @memyself Seite 7 des Datenblattes, zweites Bild links. Diese Diskussion geht über das hinaus, wofür Kommentare gedacht sind. Der EE-Chat ist möglicherweise ein besserer Ort, um dies fortzusetzen.
    Chetan Bhargava
    2013-01-07 04:04:01 UTC
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    Für diese Art von batteriebetriebener Anwendung können Sie die MSP430 -Mikrocontroller von TI verwenden. Sie kommen in sehr kleinen Paketen und verbrauchen aufgrund ihrer verschiedenen Schlafmodi sehr wenig Strom. In der Software können Sie die Blinkrate / den Arbeitszyklus bestimmen, um Energie zu sparen. Da es softwaregesteuert wird, sind Sie nicht an ein IC-Gerät gebunden.

    Verwenden Sie zum Ansteuern der LED einen MOSFET mit geringem Innenwiderstand. Sie können ein allgemein verfügbares 2N7000 oder BS170 für eine höhere Stromstärke verwenden. Diese Transistoren sind im SOT23 -Paket erhältlich, wodurch die Größe des physischen Designs verringert wird.

    Bearbeiten: Hier ist alles, was Sie zum Blinken benötigen LED mit einem MSP430. Sie können Ihr Rapid Prototyping mit dem Launchpad starten und, sobald Ihr Design perfekt ist, ein eigenständiges MSP430-basiertes Design implementieren. Mit der Bekanntschaft mit dem Launchpad können Sie andere hilfreiche Kenntnisse in Bezug auf Mikrocontroller / Programmierung erwerben.

    Er will einfach, klein ... das heißt kein Mikro.
    Was Camil mit einem Mikro gesagt hat, war schon immer übertrieben, und bei dieser Frage geht es um klein / einfach / minimal.
    Ich wusste nicht, dass einfach kein Mikro bedeutet.
    Außerdem müssten Sie auch einen externen Transistor verwenden.
    MSP430-E / A können als PIC- oder AVR-E / A nicht viel Strom liefern oder aufnehmen.


    Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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