Ako znizit jas LED diod - PIR sensor

[romiadam]

Cavte,

Kupil som si v IKEA take svetlo na 4xAA s PIR senzorom co sa zapne na 30 sek. Ma to 12 LED diod vsetky zapojene paralelne bez dporov.
Ked ze je to vsetko bez odporov, predpokladam ze tam bude prudovy zdroj (ale netvdim). Napatie na svorkach LED+ a LED- je 2,7V. Celkovy prud pre 12 LED tam tecie 160mA

Je to dost silne pre moje potreby a potreboval by som znizit jas. Nakolko nie som si isty ci je to napatovy alebo prudovy zdroj, mozete sa prosim na to pozriet?

Prikladam plosak a aj obkreslenu cast schemy.
Ta suciastka s otaznikom moze byt hocico. Ma to tri vyvody. Je ovladana IO ktora ma 8 vyvodov. Tie co som vydel som nakreslil, tie dalsie 4 cesticky idu pod IO a nevidim kam su pripojene, preto ten otaznik. Viem ze niektore z nich idu na vyvod 2 a 3, ale nevidim ktore.
Tie 4 cesticky idu do neakeho komplikovaneho prepojenia 3 tranzistorov a 4 odporov a z casoveho dovodu som to neobkresloval. Ak treba obkreslim aj to.

Otazka:
Mozem znizit jednoducho jas tym ze pre vsetky LED tam zapojim do serie odpor? Ak je to prudovy zdroj, tak mi to asi moc nepomoze, alebo ano?
Aky je to driver, napatovy alebo prudovy?
Ak je to prudovy, tak mate neake tusenie ako znizit ten prud pre 12 LED?

Ten 8 vyvodovy IO ktory riadi tu suciastku s otaznikom je bez oznacenia, nie je na nom ziaden popis, takze nemozem pouzit zapojenie podla datasheetu, lebo neviem co je to za IO.

[Marek1975]

tak ma napadlo....

v scheme vyvod "led +" hodit tam pokusne trimer napriklad 2K2, zapnut to nastavit si pozadovany jas diod, trimer premerat a nahradit ho rezistorom X Ohm / 0,5 - 1W?

Neskusal si to?

[Zaky]

Pokud je to proudový zdroj, tak se musí někde měřit proud, nejspíš by byl mezi - pólem baterek a - pólem ledek zapojen snímací rezistor proudu. Rezistor může být z úsporných důvodů tvořen i dráhou na DPS, tak to prohlédni. Pokud by to tak bylo, tak by stačilo zvýšit hodnotu tohoto snímacího rezistoru a proud ledkami poklesne. Každopádně je třeba proud ledkami snížit úpravou zpětné vazby, nikoli přidáváním rezistoru do napájení ledek, tím bys zbytečně topil do odporu energíí z baterek.

[romiadam]

Zaky,

nikde som na plosaku nenasiel nic co by meralo prud. Tak som najprv skusil pokus co navrhol Marek1975.


Marek1975

ten tvoj napad ma to napadlo ako prve este skor ako som sem napisal tento prispevok, no chcel som sa predtym s vami poradit a uistit, ze to nie je prudovy zdroj. Tak som to teraz vyskusal. Namiesto trimra som tam rovno trepol 100 ohm odpor. Celkovy prud LED diodami klesol na 20mA. Celkove napatie merane na svorkach +LED a -LED = 4,45V. Len cisto na rezistore 100ohm = 1,90V a na LED som nameral 2,54V

Takze podla vypoctov predtym to bolo
2,7 * 0,016A = 0,432W = 432mW

Teraz: 4,45V * 0,02A = 0,089W = 89mW, z coho 1,9V * 0,02A= 0,038W spali na resistore a zvysok na LED. Aj ked je to skoro 50% co sa spali na rezistore, ale stale celkovo je to 4.8 x menej energie ako predtym. Teraz to spali iba 20% z toho co predtym.

Prud odoberany z bateriek bez 100 ohm odprou = 20,2mA a bez odporu =150mA (uz sa baterie trosku vybili)

Co si myslite o tom merami (ze napatie stuplo a prud klesol ked som tam pridal rezistor). Mne sa nezda ze by to bol prudovy zdroj, nakolko neudrzal prud 160mA. Toto sa mi nezda. A aj to je sranda ze vsetkych 12 diod je paralelne a bez ochranneho odporu.

[StefanST]

Tá suciastka s otaznikom moze byt hocico. Ma to tri vyvody. Je ovladana IO ktora ma 8 vyvodov.

Tá súčiastka s otáznikom, označená ako A1SHB, je P-MOSFET rDS(on)=0.19Ω @ Vgs=2,5V / 1,9A.
Spolu s L1, D1 a C10 predstavujú znižujúci spínaný zdroj riadený 8-nožičkovým IO. Ostatná elektronika patrí čiastočne k PIR snímaču.
Bolo by dobré nakresliť aj pokračovanie schémy, najmä časť týkajúcu sa 8-nožičkového IO, aby sa dal určiť spôsob regulácie. Ak by to bol zdroj napätia, potom by mohol/mal mať odporový delič z LED vedúci do IO. Zmenou deliaceho pomeru by sa dalo nastaviť nižšie napájacie napätie pre LED. Na niektorý pin tohto IO bude viesť signál z PIR čidla že sa niečo hýbe pred lampou (kvôli zapnutie svetla).

Overiť charakter regulácie by si mohol tak, že zapojíš do série s LED rezistory s hodnotami od 1Ω do asi 10Ω. Budeš merať napätie na C10 a prúd cez LED pomocou úbytku na tom 1Ω rezistore (pri 160mA tam bude 160mV). To značí 1Ω tam budeš mať stále a budeš pridávať do série ďalšie (čo nájdeš). Nakoniec si urobíš graf, závislosť napätia na C10 a prúdu LED, meraného na 1Ω. Z grafu uvidíš charakter stabilizácie - či to drží napätie alebo prúd pri meniacej sa záťaži. Ono to nemusí byť ideálna krivka.
Ak by si nakreslil viac zo schémy a dali by sa určiť súčiastky zodpovedné za nastavenie výst. napätia/prúdu, potom by sa dalo zmeniť nastavenie smerom k nižšiemu jasu LED diód.
Ak nie, a menič má charakter zdroja napätia, išlo znížiť jas odpojením niekoľkých LED.
Ak ani to nie je možné, potom zaradiť do série so skupinou LED rezistor, ako tu už bolo spomenuté, ale zbytočne budeš strácať energiu bateriek na zrážacom odpore.

Pozn.: Niečo už nemusí byť aktuálne, kvôli časovému prelínaniu s predošlým príspevkom.

[Marek1975]

svoj prispevok som pisal na zaklade svojej skusenosi s podobnym PIR senzorom kupovanym v lidli, ale podla vnutrajska je to "chudobnejsi" brat toho tvojho. Ty mas PWM diod riesene svabom + indukcnost - co sa javi ako nejky menic - cize problematickejsie nastavenie, nakolko v tvojom pripade je do regulacie vystupu zainteresovanych viac komponentov, v mojom pripade to bolo iba pasivne zapojenie - PIR klasicky modul, a ostatok trochu lacnej bizuterie, takze ja som to riesik prave tym 2K2 trimrom na zaciaku, po docieleni prijatelneho jasu som ho nahradil 1K odporom. Teraz max spokojnost, vydrz na 4 baterky cca 2 mesiace, predtym cca 14 dni - nechcelo sa mi do toho zakazdym nabijt baterky

[StefanST]

Co si myslite o tom merami (ze napatie stuplo a prud klesol ked som tam pridal rezistor). Mne sa nezda ze by to bol prudovy zdroj, nakolko neudrzal prud 160mA. Toto sa mi nezda.

Obvod je zapojený ako znižujúci menič, t.j. zo 6V až 3V na batérii urobí požadovaných 2,7V.
Ak zapojíš do série s LED rezistor 100Ω, nikdy tam nepotečie 160mA, To by na C10 muselo byť 160mA x 100Ω + 2,7V = 18,7V.
Ale menič je ZNIŽUJÚCI ! Nedá na výstupe viac, ako je napätie batérie!
Z toho, že výstup meniča stúpol na 4,45V sa dá usudzovať, že nedrží konštantné napätie 2,7V, alebo je menič pri tak nízkom odbere už mimo rozsah regulácie.

A aj to je sranda ze vsetkych 12 diod je paralelne a bez ochranneho odporu.

Nie je to celkom nezvyklé napájať LED zdrojom konštantného napätia, aj keď to nie je zvyčajné.

[romiadam]

Tak mam dokreslit tu bizuteriu okolo toho 8 vyvodoveho neznameho neoznaceneho IO?
Skusim prepipat multimetrom. Ak to nepojde, budem musiet ho odpajkovat, lebo pod nim idu cesticky. Tak to vecer sem hodim.

[StefanST]

Overiť charakter regulácie by si mohol tak, že ....

Predtým, než to rozoberieš.

[romiadam]

Tak, vela som toho medzitym pozistoval, no stale neviem kde sa to da regulovat. Nevidim to tam.

Najprv k tomu meraniu.
So zapojenym 100R odporom v serii k LED som na LED+ a LED- napojl osciloskop nehch sa ukaze co mam na vystupe a ukazalo mi to peknu rovnu ciaru. Takze to by bolo OK. AC zlozku som zabudol zmerat a uz to mam teraz poskladane.
Tak som potom pripojil osciloskop na Drain pin P Channel MOSFETu, ze budem sledovat okrem napatia a prudu co poradil StefanST aj to ci sa meni PWM v zavislosti zmeny odporu.

Takze mal som tam ten 100R odpor a toto mi to ukazalo:

Neviem ci ten 100 ohm bola najlepsia volba (aj ked svietivost sa znizila a aj prud) lebo som asi "narusil" PWM. Povodne tam ma byt stvorcovy signal (vidd dalej) Alebo to je OK a nevadi to? Vie mi to niekto vysvetlit co sa tam stalo? Preco sa to takto "rozbilo" kvoli odporu 100 ohm?

Tak som odpor 100R odpojil a zapojil bez odporu:

Mal som k dizpozicii rezistory 1x1R, 3x1R4, 2x2R2. Tak som pripajal postupne resistory ze vysledny odpor bol 1ohm, 2,4ohm, 3,8ohm. Vsetky priebehy boli rovnake ako bez odporu.

Potom sa to vsak troska zmenilo pre vysledny odpor 5R2. Spodna hrana sa zacala zaoblovat:

este viac sa to deformovalo pri 9R6:

a este viac pri 11R8:

Pocas merania som nameral toto:

Napatie PWM = to je odcitane z osciloskopu. ostatne je snad jasne.
Prud som meral priamo multimetrom. Man dva, takze jeden bol voltmeter a druhy miliampermeter.

Mne to vyzera na to ze sa tam nic nereguluje... ??? Stale bola frekvencia/strieda rovnaka. ???


Podarilo sa mi nakreslit schemu toho DPS. Prikladam aj DPS aj cst schemy s "regulaciou". Ja tam nevidim nic co by sledovalo prud alebo napatie.

Tie dva odpory boli oznacene 95B a 85C. Tak som ich premeran v DPS bez vyletovania a multimeter mi nameral 95B=9,5 KOhm a 85C=74,7 KOhm

Ktory z tych odporov reguluje vystupne napatie? Jeden, druhy alebo obidva? Neako nechapem, preco emitory tych tranzistorov su prepojene.

Dakujem za pomoc pri rieseni tohoto problemu. Zase sa nieco naucim, ak to doriesime do konca.

Nasiel som aj jeden clanok na internete venovany prave tomuto modulu, no bohuzial on sa tam zaobera obvodom pre PIR a neriesi tam regulaciu jasu.

Toto je presne ten modul co ma aj ja.
https://mobilewill.us/ikea-motion-lamp-hack/

Tu zasa riesi zapinanie svetla pomocou MCU (podla programu)
https://mobilewill.us/ikea-motion-lamp-hack-update/

[romiadam]

cely den sledujem ci niekto bude reagovat a nikto nic......

[ondistef]

Podľa tých priebehov sa mení strieda aj keď v pomerne malých krokoch, najvýraznejšie to je pri tom 100R rezistore.
Pri PWM bude frekvencia stále rovnaká.
Tie zákmity môžu byť spôsobené aj parazitnými indukčnosťami rezistorov, prípadne, že sa menič dostáva mimo svojho pracovného modu, vadiť by to nemalo.
Tie rezistory by teoreticky mohli byť spätná väzba. Škoda, že sa nedá zistiť, čo to je za riadiaci odvod. Môžeš skúsiť nahradiť jeden z tých rezistorov trimrom a skúsiť meniť hodnotu, ako sa to bude správať.

[romiadam]

Aj ja som tak rozmyslal ze pokusne menit odpor, ale ktory? Skusim ten co ma hodnotu 74K7, nakolko ten by nemal ovplyvnit zapinanie LED diod.

Mate niekto tusenie ako ta schema funguje? Cele je to neake cudne. Neviem preco emitor tranzistora (ktoreho baza je pripojena na signal Trig. z PIR) ide cez odpor a diodu na zem a zaroven ten odpor prepaja emitor a bazu druheho tranzistora.....

[alois]

Vieš ako to robím ja v PIR snímačích pre alarmy kde sa to programovo nedá vypnúť?
Biela plastová lepiaca páska cez LEDku a je to...

[romiadam]

Áno aj ja som rozmyslal že to celé prelepim, lenže to ide na baterky, tak by som chcel ušetriť každý miliamper ak to pojde. Ak nie, tak tam vrátim ten 100ohmovy resistor a nech sa to tam vlni. Neazajem. Cievka sa nezohrieva to je dolezite.

[StefanST]

(Trochu trvalo, než som sa sem dostal.)

Bolo veľmi prezieravé, že si "meral" aj osciloskopom.
Len neviem (nebolo merané/zobrazené), či napätie na LED a prúd LED sú ustálené a vyfiltrované kondenzátorom C10, alebo je tam obdĺžnikový priebeh PWM. Najmä priebeh prúdu je určujúci, lebo napätie na LED sa s prúdom mení menej.

- Ak sú prúd a napätie na LED dostatočne vyfiltrované, potom platia aj hodnoty, ktoré si uviedol z merania multimetrom. Z nich by vyplývalo, že regulátor by reguloval približne konštantné napätie na LED v rozsahu odberu LED 70-140mA.
- Ak nie sú prúd a napätie na LED dostatočne vyfiltrované, potom údaje z multimetra nemusia zodpovedať skutočnosti (chceme zmerať strednú hodnotu). Meranie napätia a prúdu multimetrom pri takomto priebehu dá len veľmi orientačnú hodnotu (niečo to ukáže). Vtedy treba merať všetko osciloskopom. Aj napätia aj prúdy.

Prúd LED diódou môžeme merať osciloskopom ako úbytok na rezistore. Vhodná hodnota bude 1Ω, lebo dá dostatočne veľký signál (100mV pri 100mA) a nezmení priveľmi charakter priebehov, lebo na LED očakávame napätia okolo 2-3V. Zapojené by to bolo podľa obrázku:

Ak by si mohol, skús pozrieť osciloskopom tieto 3 priebehy (všetky voči mínusovému pólu batérie - na plošnom spoji):
1. Napätie na spoji Drain-L1-D1 batérie (to si vlastne už snímal)
2. Napätie na anóde LED (+LED vývod)
3. Prúd LED diódou, na rezistore 1Ω
V bodoch 2. a 3. sa dá merať aj multimetrom, ak je priebeh na osciloskope ustálený, nepulzujúci.

(A) Skús zobraziť uvedené priebehy aj pre základné zapojenie, aj pre pridaný rezistor okolo 10Ω a aj tých 100Ω - aby sme videli, ako sa menia priebehy v závislosti od záťaže. Tie, čo si už robil, stačí sa odvolať, ak je to rovnaké.
(B) Skús tiež zobraziť priebehy pre vstupné napätie 6V, 4,5V a 3V - aby sme videli ako to reaguje/reguluje pri slabších baterkách.

Nemusíš dávať všetky priebehy, len tie, ktoré sa líšia od štandardného zapojenia.
V prípade merania č.1, by tam mal byť obdĺžnik. Zaujíma nás, ako sa mení strieda.

Ten rezistor 1Ω tam bude stále (počas meraní).
Ak budeš merať osciloskopom, skús nastaviť časovú základňu tak, aby ti zobrazilo zhruba 2 periódy. Lepšie sa dá odhadnúť strieda (ostatné periódy sú aj tak rovnaké).

Neviem, či budeme múdrejší z toho, ale je to možno lepšie, než naslepo meniť hodnoty súčiastok.

Veľa zdaru ...



Pozn.1: S tým rezistorom 100Ω je možno celá regulácia vyradená a prúd/svit LEDky závisí len od rezistora - a pripojeného napätia (prúd by sa vybíjaním baterky výrazne menil).

Pozn.2: Čo ako pozerám na ten plošný spoj, nevidím vodič z anódy LED späť do riadiaceho IO. Všetky jednoduché regulátory a napájače LED na báze spínaného zdroja (čo som pozeral), mali buď rezistor na snímanie prúdu, alebo odporový delič na snímanie napätia LED. Aj tie najjednoduchšie mali privedený vývod z anódy LED do IO, teda videli napätie na záťaži. Tu to bude asi bez spätnej väzby. To by možno ani nevadilo, veď záťaž je konštantná. A striedu by menilo podľa vstupného napätia (stavu baterky) v rozsahu povedzme 3V - 6V.

Pozn.3: Na tom odkaze, čo si dal (mobilewill.us/ikea...), je dobrý spôsob hľadania spojov silným podsvietením ploš.spoja a tiež vhodným nasvietením spodnej strany ploš.spoja vidieť trochu aj spoje, ktoré sú pod púzdrom IO.

Ppozn.4: Skús zmerať, aký prúd by si potreboval, aby tiekol sústavou LED pre tvoje potreby. Nezabudni pri meraní na ochranný rezistor do série s LEDkami.

[romiadam]

Diki StefanST ze mi pomahas.

Je toho dost co mam zmerat. Zatial len tolko viem z predoslych merani, ze ked tam bol 100 ohm rezistor v serii s LED, tak na L1-D1- Drain to bolo zvlnene (vid predosly obrazok vyssie) a na C10 bola pekna rovna vyfiltrovana ciara ale zvlnenie som nemeral. Takze este to overim pre ine odpory pre istotu. Teraz vecer to pomeram a hodim to sem.

dobrý spôsob hľadania spojov silným podsvietením ploš.spoja

Ja som to tiez tak robil, so silnou LED lampou som presvietil plosak a kreslil DPS. Nemusel som vyletovat ten neznamy 8 vyvodovy IO.
Nakolko zataz je konstantna, ja si myslim tiez ze to bude bez spatnej vazby.

[StefanST]

... na L1-D1- Drain to bolo zvlnene (vid predosly obrazok vyssie) a na C10 bola pekna rovna vyfiltrovana ciara ale zvlnenie som nemeral.

Na L1-D1- Drain má byť vždy obdĺžnikový priebeh. Tak funguje spínaný zdroj.

Keď je FET otvorený, na draine je plné napätie baterky. Toto napätie sa rozloží na 2 časti: 1.časť je na indukčnosti a 2.časť je na kondenzátore a spotrebiči. Prechádzajúci prúd v tejto časti periódy doplní náboj do kondenzátory a napája spotrebič. Prechádzajúci prúd zároveň vytvára v indukčnosti magnetické pole ( "nabije cievku magnetickým polom" ).
Keď sa FET zavrie, nepreteká ním prúd. Spotrebič je v tejto fáze napájaný prúdom z kondenzátora a prúdom z akumulovaného magnetického poľa indukčnosti.
Preto sa u spínaných zdrojov dosahuje vysoká účinnosť (malé straty). Kým v klasickom zapojení so zrážacím odporom sa teplo na odpore nenávratne stratí, tlmivka/indukčnosť túto energiu v prvej fáze zachytí a v druhej ju odovzdá - kondenzátor slúži ako akumulátor pri tomto nepravidelnom/pulznom procese a drží napätie konštantné (s malými zmenami=zvlnenie, ktoré súvisí s pulzným priebehom prúdu, vchádzajúceho do kondenzátora.
Toľko osveta.

... a na C10 bola pekna rovna vyfiltrovana ciara ale zvlnenie som nemeral.

Preto som navrhol snímať osciloskopom prúd cez LED, lebo ako si uviedol vo svojich prepočtoch predtým, ak sa prúd zmenil zo 160mA na 20mA, napätie sa zmenilo z 2,7V na 1,9V. Prúd je teda lepším indikátorom "rovnosti" priebehu. Ak je zvlnenie/zmeny prúdu do 30%, pre naše účely ho môžeme považovať za konštantný, a meranie multimetrom za spoľahlivé.

[romiadam]

Tak zatial som nameral toto:

Pri obidvoch pripadoch 0R a 100R je napatie na C10 pekne vyfiltrovane (rovna ciara) s malym zvlnenim. Takze tie napatia merane multimetrom su OK. Velkost zvlnenia filtracie mozno vidiet na modrom priebehu. Cerveny priebeh je Drain.

Napatie baterie 4xAA 5.2V

Bez serioveho rezistoru (0R):

S rezistorom v serii 100R

Takze frekvencia je rovnaka, ale meni sa strieda PWM. Mam merat dalej co si chcel ( napatie na odpore - prud) alebo sa instrukcie menia? (vidim ze si tu este)

UPDATE:

Sranda je ze prevcerom to bezalo na frekvencii okolo 200kHz a teraz okolo 130kHz


Napatie (prud) na 1R rezistore a jeho zvlnenie (multimeter ukazoval 103mA):

Napatie (prud) na 100R rezistore a jeho zvlnenie (multimeter ukazoval 20,1mA):

[StefanST]

Krásne priebehy - pekne vidieť, keď je FET otvorený, na draine je 5V (napätie baterky), tak napätie na kondenátore narastá, keď je fet zatvorený, prúd do záťaže ide z kondenzátora. To časové oneskorenie nárastu napätia na kondenzátore je spôsobené postupným nárastom prúdu cez tlmivku (má pilový priebeh) a neskorší "nábeh" vybíjania kondenzátora spôsobený prichádzajúcim prúdom z tlmivky.

Tie zákmity, pri zapnutí a vypnutí FETu môžu byť spôsobené indukovanými prúdmi (slučka zemniaceho vodiča sondy a sondy samotnej tvorí jeden závit, na ktorý sa indukujú zmeny magnetického poľa tlmivky.

Ak sa ti bude chcieť, skús zaradiť rezistor 1Ω, ako bolo naznačené na obrázku, na zmeranie priebehu prúdu cez LED.

Ďalšie merania stačí pre plnú záťaž bez pridávania rezistorov (okrem toho 1Ω). Pri zapojení 100Ω je FET skoro stále otvorený a menič je už asi mimo rozsah regulácie.

Ak to zmeráš ešte pre 4,5V a 3V (vyber 1, resp. 2 články z batérie), uvidíš, ako sa menič správa pri vybíjaní batérie. Obyčajné články s nominálnym napätím 1,5V sa dajú vybíjať do asi 0,7V - potom už napätie na nich rýchlo klesá (baterky sú vybité).