Cálculo de la corriente del LED usando la ley de ohmios

Tengo una pantalla verde de 7 segmentos de 4 dígitos (técnicamente 5, es de un microondas y el "quinto" dígito son las luces de función en la parte superior e inferior). No tengo una hoja de datos para ello. Es un cátodo común, los 2 primeros y los 2 últimos cátodos controlan los dígitos y el medio controla las luces de función. Me gustaría encontrar una corriente de conducción ideal para poder conducirla desde un Arduino de forma segura. Si asumo que cada segmento toma, digamos, 10 mA, entonces si ese segmento en todos los "5" dígitos está encendido, entonces el arduino está generando 50 mA de corriente a través de un solo pin, más que el máximo recomendado de 40 mA. En lugar de conformarme con no más de 8 mA para un total de no más de 40 mA, me gustaría hacer algunos cálculos. Conduzco la pantalla con un regulador reductor ajustado a 2,2 V para realizar pruebas

Ahora, mi multímetro apesta. Es uno de esos pedazos de basura gratis del flete portuario. Me gusta porque es gratis y puedo abusar de él (y romperlo) sin importarme porque puedo conseguir otro, pero lo odio porque es TAN inconsistente con medidas pequeñas. Tiene un ajuste de corriente de 20mA, 200mA y 10A. Si lo configuro en la configuración de 10A, la resolución máxima que tiene es de decenas de mA, y oscila entre .01 y .02A. Si lo cambio a la configuración de 200 mA, dice 5,6 mA, y en la configuración de 20 mA dice 4,8 mA. Esto es frustrante, así que traté de leer la corriente convirtiéndola en un voltaje a través de una resistencia. Usé una resistencia de 100 ohmios / 0,1 %, la puse en serie y conecté el cable negro del DMM a tierra y el cable rojo entre el LED y la resistencia, y leí el voltaje en milivoltios. Tengo 130mV. Entonces, ley de ohm:

.130 metro V 100 Ω = .0013 metro A
...1.3mA?! Puedo entender que el multímetro de mierda sea malo para medir la corriente, pero generalmente es acertado con los voltajes, por lo que lo hice así. Sin embargo, no puedo entender obtener tantas medidas diferentes.

Entonces, mi pregunta es doble. Primero, ¿hice bien las medidas de la ley de ohmios o me perdí algo? En segundo lugar, dado que no tengo un controlador de LED de corriente constante, ni tengo una forma de hacer uno en este momento, ¿cómo recomendaría medir con precisión la corriente de estos LED? Lo conduciré directamente desde el arduino, así que usaré resistencias. Y por favor, sé amable. No tengo mucho dinero para cosas, por eso tengo un multímetro gratuito de mierda en lugar de uno mejor y más caro.

No está claro lo que estás midiendo. Un esquema podría ayudar. ¿Tiene el regulador reductor + terminal, el multímetro configurado en un rango de corriente, uno de los LED en la pantalla y luego uno de los cátodos comunes conectados nuevamente al regulador reductor - terminal? Por lo general, un multímetro tendrá diferentes resistencias conectadas a su circuito de 'amperios' para medir diferentes rangos de corriente, por lo que es probable que mida un valor diferente de corriente si contribuye con una parte significativa de la resistencia.
Suena bien. Un LED verde tarda casi 2,2V en empezar a emitir. No sé qué resistencia en serie usó, pero presumiblemente limitó la corriente a aproximadamente 6 mA sin multímetro, 5,6 mA con la baja resistencia utilizada en el rango de 200 mA y 4,8 mA con la resistencia adicional de la derivación de 20 mA. Deje caer 0.13 voltios más a través de esa resistencia 100R y prácticamente apagó el LED por completo. En el futuro, configure el regulador V en aproximadamente 3 V para que pueda dejar caer 0,8 V a través de una resistencia (100 ohmios darían aproximadamente 8 mA) Eso inundará la pequeña resistencia del medidor para obtener la misma lectura de las 3 pruebas.
Sí, estoy poniendo el DMM en serie con el LED para medir la corriente. Tengo otro en paralelo para medir el voltaje (pero probé si tener esto allí afecta o no la lectura actual, no lo hace). Solo estoy tratando de averiguar qué corriente está extrayendo el LED de 2V del regulador de dinero Diferentes configuraciones de medición en el DMM me están dando diferentes resultados sin cambiar el circuito en absoluto (solo estoy girando el dial de 200 mA a 20 mA y cambia).
Luego puede usar un medidor para medir las resistencias de derivación actuales en el otro. Parece que su medidor está bien, simplemente lo atrapó la relación IV no lineal del LED.
Decidí intentar encender un solo segmento en cada "dígito", por lo que 5 en total en paralelo, y exactamente a 2 V del regulador reductor obtengo ~ 25,5 mA en la configuración de 200 mA y las luces son bastante visibles a la luz del día. ¿Cómo se encienden con solo 2V? Aparte, el multímetro tiene una función de prueba de diodos, pero todo lo que hace es encender tenuemente el LED, no me dice el Vf, probablemente porque eso es para diodos normales y no para LED.
5mA por LED suena bien para brillo medio. La escala de 20mA probablemente agrega demasiada derivación R en serie y reduce su actual 12% en un caso
Presumes de ser un juez y, aunque hasta ahora no has sido amable o cortés, ya que todo lo que has hecho es culpar a tus herramientas de tus propias debilidades, ¿qué te hace pensar que se te debe otorgar el privilegio de ser amable?
solo recuerde cuando los dígitos de MUXing usan un promedio de 5 mA y el pico será 4x de 20 mA lo está presionando. Si usa transistores, use un 10% de corriente base para saturar el colector para el controlador de dígitos del cátodo. La ESR del LED es de alrededor de 20 ohmios Su lectura de 100 ohmios debe haber sido un valor R incorrecto, TAMBIÉN el DMM mide Pk y convierte a RMS suponiendo que seno, pero los pulsos MUX serán incorrectos, a menos que haga un LPF a partir del sentido actual R para medir CC pura
@EMFields ¿Cómo voy a ser juez? Publiqué una pregunta con toda la información relevante que pude descifrar por mí mismo y los detalles de lo que había hecho para tratar de descifrar la respuesta por mí mismo, y pedí ayuda. Literalmente, la única razón por la que agregué ese fragmento al final es porque en otra pregunta que hice, cuando mencioné que había rescatado algo y dije "¿qué harías?", alguien respondió con sarcasmo "Lo tiraría de nuevo a la basura". . Quería evitar las respuestas de "compre cosas mejores". No todos pueden.
@EMFields Tampoco "culpé a mis herramientas por mis propias debilidades", sea lo que sea que eso signifique. El medidor apesta, hay una razón por la que cuesta $ 6 o es gratis con un cupón. Literalmente usé 3 diferentes para tomar la misma medida del mismo circuito y obtuve un resultado diferente de cada uno de ellos. Además, si recuerdas, dije que por favor seas amable. No fui un idiota al respecto. No hay nada de grosero en pedirle a la gente que sea amable (o simplemente considere el hecho de que no todos pueden pagar mejores herramientas). Sin embargo, es de mala educación castigar a alguien que está tratando de aprender simplemente por pedirle a la gente que sea considerada.
@BrianDrummond No había pensado en eso. Lo probé, configuré un medidor en la configuración de 2000k y el otro en la configuración de 200mA y... me quedé "fuera de rango". Probé la configuración de 20 mA con el mismo resultado. El único que me dio algo fue la configuración de 10A y obtuve 1.7 ohmios, así que no sé qué hacer ahora.
@TonyStewart.EEsince'75 No estoy seguro de entender. Sin embargo, usaré transistores NPN controlados por arduino para absorber la corriente del cátodo. Y los 100 Ω que mencioné fueron los que usé para convertir la corriente en voltaje. No estoy muxando los LED (aunque lo consideré), solo estoy usando un convertidor reductor de CC-CC para generar 2V para la prueba. Iba a conducirlos directamente desde el arduino, pero pensándolo bien, podría muxarlos para que sea más seguro.

Respuestas (1)

Conduzco la pantalla con un regulador reductor ajustado a 2,2 V para realizar pruebas

No hagas eso. Un LED no es como una resistencia. Una vez superado un determinado umbral de tensión, la corriente aumenta rápidamente, por lo que pequeños cambios en la tensión de alimentación y/o la resistencia del circuito provocarán un gran cambio en la corriente del LED. El siguiente gráfico muestra algunos ejemplos de corriente de LED frente a voltaje. ¡Aquí puede ver que aumentar el voltaje del LED rojo de 1,7 V a 1,85 V (un mero aumento del 9 %) causó un aumento de diez veces (1000 %) en el consumo de corriente!

ingrese la descripción de la imagen aquí

Debe configurar la fuente de alimentación a un voltaje más alto y limitar la corriente con una resistencia en serie. La resistencia reduce la diferencia de voltaje entre la fuente de alimentación y el LED, lo que da como resultado un flujo de corriente de acuerdo con la Ley de Ohm, I = V / R (donde V es Vsupply - Vled).

Para este cálculo, puede suponer que un LED rojo deja caer un voltaje constante de ~ 1.9 V, naranja/amarillo ~ 2 V y verde ~ 2.1 V (lo cual no es del todo cierto ya que el voltaje aumenta a mayor corriente, pero lo suficientemente cerca para la mayoría propósitos). Si desea una mayor precisión, deberá medir la caída de voltaje de sus LED a diferentes corrientes.

Su multímetro puede apestar, pero no debe culparlo por mostrar diferentes lecturas actuales en diferentes rangos. La mayoría de los medidores leen la corriente midiendo el voltaje a través de una resistencia de derivación de bajo valor. Si el voltaje requerido para una lectura de escala completa es el mismo (por ejemplo, 100 mV), entonces el valor de la resistencia de derivación debe ser mayor en los rangos inferiores. Dado que su circuito es muy sensible a la resistencia en serie, incluso la pequeña resistencia de la derivación de su medidor es suficiente para cambiar la corriente.

Cuando insertó una resistencia de 100 Ω y midió el voltaje a través de ella, agregó efectivamente una resistencia de derivación de gran valor. Luego, la corriente cayó muy bajo debido a la pequeña diferencia entre el voltaje de la fuente de alimentación y la caída de voltaje del LED. La respuesta a este problema es mantener la resistencia de gran valor en el circuito y aumentar el voltaje de suministro hasta que obtenga un consumo de corriente razonable.

Gracias por esto, fue muy informativo. Algunas preguntas, si se me permite. Suponiendo 2,1 V para un LED verde y un suministro de 5 V (Arduino), para obtener, digamos, 10 mA en el LED, necesitaría una resistencia (5 - 2,1) / 0,01 = 290 Ω, ¿verdad? Después de leer, planeo multiplexar la pantalla para no obtener más corriente de la que Arduino puede manejar en un momento dado. Sin embargo, realmente no quiero asumir 2.1V, ¿hay alguna forma de determinar con precisión un LED Vf a través de la medición?
Esto es un poco por qué me confundo. Sé que se supone que se usa una fuente de corriente constante para encender los LED, pero no tengo una. Un LED tiene este valor Vf. Para un LED azul de 20 mA, son alrededor de 3,3 V, pero si lo maneja con una fuente de corriente constante de 20 mA, solo usa 2,9 V (según este simulador de circuito). ¿Cómo es eso posible?
Un simulador de circuito es tan preciso como sus modelos. 'Alrededor' de 3,3 V podría ser 2,9 V para un LED en particular con esa corriente, o no, según el LED individual. Determinar con precisión la caída hacia adelante de un LED es fácil: ¡mídalo! Con 290 ohmios, la corriente no debería superar los 10 mA (probablemente un poco menos debido a la resistencia interna del controlador de salida de Arduino). Pero unos pocos mA menos no son motivo de preocupación. La ventaja de la resistencia es que mantiene una corriente relativamente constante "absorbiendo" las pequeñas variaciones en la caída de voltaje del LED y otras resistencias en el circuito.
Ok, lo entiendo ahora. Usé las matemáticas de esta respuesta (y los valores de If vs Vf de una hoja de datos para otra pantalla verde de 7 segmentos y 4 dígitos) para determinar que la resistencia interna es de 20 Ω, por lo que el voltaje intrínseco es en realidad de 1,8 V, que es por qué aunque el Vf es típicamente de 2,2 V para estos LED, a 20 mA solo bajan 1,8 V. Convenientemente, eso es también lo que vi antes en otra simulación. Un mundo perfecto, lo sé, pero me ha ayudado a comprender, al igual que a ti. ¡Gracias!
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