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Autor Tópico: Regulador às arrecuas  (Lida 1241 vezes)

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Offline SerraCabo

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Regulador às arrecuas
« em: 12 de Julho de 2017, 16:02 »
Olá.

Preciso montar uma espécie de quadro de comando com um caldeirão de leds.

O esquema básico seria este, faltando apenas colocar um interruptor entre a alimentação e as resistências mas, para o caso, pouco importa.

Atenção que a coisa a 12V é porque ... tem que ser. Já me foi entregue pré-mastigada.



Evidentemente que esta forma de fazer a coisa tem a desvantagem de haver algum aquecimento em cada resistência de cada LED o que, vezes um caldeirão de LEDs ...

Outra hipótese seria esta, com regulador-shunt ...



... que concentraria a maioria do calor no zener ou no regulador ao lado do zener.

Enfim, o resultado final seria o mesmo que no caso anterior, venha o diabo e escolha. Teria a vantagen de poder ser instalado em zona de melhor ventilação (fora da caixa).

A hipótese que inicialmente contemplei seria esta:



Colocando mais uma fonte e um transistor, usaria a fonte de 4V apenas para os LEDs e a resistência serviria para estabilizar a corrente, adaptar a tensão de acordo com o tipo (côr) de LED. Enfim, haveria bastante menos calor.

Agora, esta coisa vezes um caldeirão de leds dá trabalho, e, vai daí, resolvi ter ideias e chatear os caros com elas.



Este esquema, um pouco estranho, incorpora uma coisa que eu não sei se existe já pré-construida, que denominei como "switching whatever", e que não é (digo eu) mais que um boost switching regulator cuja malha de controlo vai monitorar a tensão à entrada do conversor e não à saída, e essa monitorização vai ter que estar de pernas para o ar: subindo a tensão à entrada e o "whatever" irá bombar energia para o ramal de alimentação de 12V.

Claro que terei que ligar um zener (talvez de 7.5V) entre os +12V e o condensador para evitar que ao arranque do circuito queime os leds por estar o condensador ainda descarregado.

E, aparece a sacramental pergunta: alguém conhece este tipo de regulador comutado, pré montado (chinezisse) nesta configuração? Claro que o poderia montar, mas se pudesse evitar ... :)

Atenção, o quadro tem uma data de relés, uma data de tralha, mas, para o caso, não vale a pena entulhar os esquemas.

Abraço a todos, SC



« Última modificação: 12 de Julho de 2017, 16:10 por SerraCabo »
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Offline jm_araujo

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Re: Regulador às arrecuas
« Responder #1 em: 12 de Julho de 2017, 16:21 »
E porque não fazer séries de 3 ou 4 leds (dependendo da tensão dos mesmos). A queda na resistência seria logo menor e não tem complicações de reguladores extra. Ou os interruptores é por cada led?

Não percebo o que queres do switching whatever: falas de entradas e saídas mas não indicas o quais são no esquema, a descrição confundiu-me e não chego lá ao que pretendes.

Também porque descartas-te a solução com uma  fonte de tensão mais baixa? Podes meter uma pequena fonte comutada pendurada nos 12V, ganhas em eficiência e ocupa pouco espaço (se os 12V aguentam com os LEDs com resistência, também tem de aguentar com uma solução mais eficiente como seria esta).

Mais um edit:
Hoje em dia é rara a ocasião que meter um caldeirão de LEDs não é complicar. Um tablet ou RPi com monitor e um pouco de software tornam qq sistema mais versátil e o tempo/custo de desenvolvimento costuma ser inferior. Mas sem saber a aplicação posso estar errado...

« Última modificação: 12 de Julho de 2017, 16:42 por jm_araujo »

Offline SerraCabo

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Re: Regulador às arrecuas
« Responder #2 em: 12 de Julho de 2017, 16:50 »
Citar
E porque não fazer séries de 3 ou 4 leds (dependendo da tensão dos mesmos). A queda na resistência seria logo menor e não tem complicações de reguladores extra. Ou os interruptores é por cada led?

Cada interruptor controla 1 led (além de outras coisas). Nalguns casos os LEDs são ligados por saídas de relé, também a 12V.

Citar
Também porque descartas-te a solução com uma  fonte de tensão mais baixa?

Porque o esquema dos 12V e dos interruptores é o que existe e não posso interferir nesse processo.

Citar
Podes meter uma pequena fonte comutada pendurada nos 12V, ganhas em eficiência e ocupa pouco espaço (se os 12V aguentam com os LEDs com resistência, também tem de aguentar com uma solução mais eficiente como seria esta).

Mas o que tenho para controlar os LEDs são interruptores, digamos, a 12V. É o que já existe. O que quer que eu faça tem que ser montado sobre o que já existe.

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Offline jm_araujo

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Re: Regulador às arrecuas
« Responder #3 em: 12 de Julho de 2017, 17:21 »
OK!
Essa parte está entendida!

Explica lá o que querias com o "switching whatever", mete umas etiquetas para ajudar a entender.

Offline SerraCabo

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Re: Regulador às arrecuas
« Responder #4 em: 12 de Julho de 2017, 17:30 »
Isto:



As setas indicam o sentido da corrente.

Os 12V vão também ligar à resistência, como anteriormente.

O regulador é um Step-Up (Boost) mas o sense da tensão vai à entrada e excita o regulador quando a tensão na entrada sobe.
« Última modificação: 12 de Julho de 2017, 17:33 por SerraCabo »
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Offline senso

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Re: Regulador às arrecuas
« Responder #5 em: 12 de Julho de 2017, 19:15 »
Isso é o mesmo que um stepdown isolado, e passas a alimentar o led a partir de uma tensão acima da massa da fonte de 12v que passa a ser a massa do led, para quê complicar se podes meter logo um buck/stepdown na saida dos 12v e ter tudo referenciado ao mesmo potencial do que ter um caldeirão de bucks?
Avr fanboy

Offline SerraCabo

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Re: Regulador às arrecuas
« Responder #6 em: 12 de Julho de 2017, 19:40 »
Citar
Isso é o mesmo que um stepdown isolado,


Não é, porque a corrente não pode entrar na saída do stepdown.

Citar
e passas a alimentar o led a partir de uma tensão acima da massa da fonte de 12v que passa a ser a massa do led,

?

Citar
do que ter um caldeirão de bucks?

Não é um caldeirão, é apenas um.
« Última modificação: 12 de Julho de 2017, 20:24 por SerraCabo »
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Online artur36

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Re: Regulador às arrecuas
« Responder #7 em: 12 de Julho de 2017, 22:04 »
Pelo que eu percebi isso é para sinalização de estados de equipamentos elétricos dentro de um quadro, porque não usar os sinalizadores clássicos de aplicar na porta, normalmente uso a 24V mas penso existirem a 12V e os actuais de 24V em led são apenas o led com uma resistência pelo que devem aceitar 12V apenas com uma redução de brilho.
Já vi serem usados Led's PTH aplicados numa placa de trafolite apenas e o controlo de corrente era também apenas com uma resistência em série com o Led. Aquecimento será reduzido para um quadro eléctrico com "um caldeirão" (gostei da expressão 😀) de sinalizadores, se reduzir a corrente para 10mA por ledo brilho deverá ser suficiente e assumindo uma queda de tensão no led de 2V (facilita as contas) temos 5W de dissipação de calor nas resistências se ligar 50 Led's (e digo-o por experiência própria 50 sinalizações nos dias de hoje é um erro não fazer por consola gráfica).
Quanto ao regulador, por "boas práticas" a sinalização deveria ser feita por um contacto independente do accionamento (relé com dois contactos ou contacto auxiliar do contactor por exemplo, pela descrição inicial pareceu-me que não é isto que aconteceria nalgumas situações) nesse caso para reduzir as perdas por dissipação nas resistências é colocar um stepdown standard à saída da fonte DC a reduzir para 5VDC, no exemplo acima passamos a ter 150mW de dissipação nas resistências é mais "meia dúzia" deles no stepdown dos chineses.

Offline jm_araujo

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Re: Regulador às arrecuas
« Responder #8 em: 12 de Julho de 2017, 22:19 »
Isto:



As setas indicam o sentido da corrente.

Os 12V vão também ligar à resistência, como anteriormente.

O regulador é um Step-Up (Boost) mas o sense da tensão vai à entrada e excita o regulador quando a tensão na entrada sobe.

Já percebi mais ou menos a ideia, mas isso não é possível. A corrente que passa no LED tem de ir para a massa dos 12V para fechar o circuito. Se a pudesses injetar de volta nos 12V tinhas energia perpetua.

O que talvez se possa fazer é  usar um indutor em série e um esquema de comutação para manter a tensão +/- constante nesse nó aumentando a eficiência do circuito. Já estive a pensar um bocado nisso, vou fazer umas simulações  depois volto a tocar no assunto. Mas não deve haver nada pré-feito desse género.

Offline SerraCabo

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Re: Regulador às arrecuas
« Responder #9 em: 12 de Julho de 2017, 22:30 »
Citar
A corrente que passa no LED tem de ir para a massa dos 12V para fechar o circuito.

Não, não tem. A corrente fecha o circuito à massa dos +12V quando carrega de energia o indutor. A energia devolvida pelo indutor aos +12V é menor do que a que entra no conversor. O conversor converte alguma corrente e alguma tensão em mais tensão e menos corrente. Não há 'milagres'.
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Offline SerraCabo

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Re: Regulador às arrecuas
« Responder #10 em: 12 de Julho de 2017, 22:47 »
O Step-Up (Boost) funciona assim. Quando o interruptor fecha fecha o circuito dos LEDs à massa, quando abre, empurra energia entre a massa+Vin e o nível de tensão mais alta.



No meu caso o amplificador de erro terá que estar ligado do lado da fonte e não do lado em que está no boneco. E a 'lógica' (linear) terá que estar invertida: uma subida de tensão provoca uma maior entrega de energia à carga.

O Vin é a tensão do condensador no meu boneco da figura D.
« Última modificação: 12 de Julho de 2017, 22:49 por SerraCabo »
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Offline jm_araujo

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Re: Regulador às arrecuas
« Responder #11 em: 13 de Julho de 2017, 00:20 »
O que queres é algo deste género:


Em anexo vai o circuito em LTSpice que usei para simulação. Tive de andar a afinar um bocado os valores (como é normal em fontes comutadas) para obter algo bonito :D
Nesse exemplo para um corrente no LED de 25mA consome 11mA na fonte.
O difícil será encontrar um controlador para poder implementar o circuito, e que já esteja pronto. Ainda por cima porque a lógica é algo inversa: neste caso quer-se que o duty cycle aumente quando a tensão sobre, num boost é o oposto.

A minha confusão é pela forma que foi descrito: o circuito não entrega/devolve carga aos 12V, o que faz é manter a corrente no led e indutor através do D1 que fecha o loop pelos 12V. É mais uma questão de semântica do que eletrónica :D

« Última modificação: 13 de Julho de 2017, 00:25 por jm_araujo »

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Re: Regulador às arrecuas
« Responder #12 em: 13 de Julho de 2017, 09:21 »
Actualização:
Este comentário está cheio de "bugs" :)
--------------------------------------

Citar
o circuito não entrega/devolve carga aos 12V,

O meu devolve, o seu não. O seu circuito não faz o que preciso que faça.

O que o seu circuito faz é pegar na carga que está em C1 e espetar com ela na resistência+díodo fazendo neles subir a tensão. O que preciso é baixa-la não subi-la e para todo o circuito, não apenas para 1 LED.

Entretanto, o LM1577/LM2577 serve para o que preciso embora tenha que lhe aplicar um OpAmp.
« Última modificação: 21 de Julho de 2017, 11:17 por SerraCabo »
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Offline SerraCabo

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Re: Regulador às arrecuas
« Responder #13 em: 13 de Julho de 2017, 09:29 »
Actualização:
Este comentário está cheio de "bugs" :)
--------------------------------------

O seu circuito terá ainda outro efeito, o de fechar o circuito bobina+PSU+condensador levando o efeito de balanço da bobine a descarregar brutalmente o condensador, aumentando ainda mais a tensão na resistência+LED. É bem capaz de levar o condensador a uma tensão tangencialmente negativa. Sendo este o circuito de menor impedância, a subida de tensão no LED não deve ser muito grand ... mas não haverá abaixamento.
« Última modificação: 21 de Julho de 2017, 11:18 por SerraCabo »
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Offline jm_araujo

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Re: Regulador às arrecuas
« Responder #14 em: 13 de Julho de 2017, 10:38 »
Só meti um LED, mas pode ter outro número. O que quis representar é uma carga e que conseguimos uma corrente estável no LED e uma tensão fixa no condensador. Com mais leds o duty cycle do sinal que controla o mosfet tem de variar para manter a corrente, mas essa é a tal parte de comando. Só me preocupei com a parte de "potência", um proof of concept.

O que lhe enviei funciona e parece-me que não interpretou o gráfico que enviei a demonstrar o mesmo: Vc a azul é a tensão no condensador e após um bocado estabiliza em cerca de 7V(escala da esquerda), e a corrente em R1(=corrente no LED, a verde) fica estabilizada em 25mA (escala direita), enquanto que na fonte (não está no gráfico mas confirmei) a corrente média é de 11mA, um aumento apreciável da eficiência em relação a uma resistência simples. Exatamente o que diz que pretende fazer.

Se instalar o LTSpice e analisar as várias tensões e correntes no circuito que enviei pode verificar isso mesmo e confirmar a sua forma de funcionamento.

Mas como já perdi demasiado tempo nisto e como o feedback não me parece positivo acho que me fico por aqui neste tópico.