Luz de acento LED que se atenúa lentamente cuando se retira de la fuente de alimentación

Todos hemos jugado con diferentes transformadores y fuentes de alimentación que tienen un indicador LED que se atenúa antes de apagarse por completo cuando se desconecta la fuente de alimentación.

Estoy trabajando en el diseño de una luz de acento que involucraría una fuente de luz de cristal translúcido (probablemente hecha de resina o vidrio si puedo encontrar un proveedor barato) que contenga LED y ciertos componentes electrónicos, y una base que suministre corriente eléctrica. Para los jugadores, podría parecer algo así como una Welkynd Stone. Mi pregunta es ¿cuál es la forma más sencilla de hacer que los LED se atenúen lentamente (digamos durante 2 a 10 segundos) cuando se retira el cristal de la base? Similar al transformador desenchufado, pero con una regulación intencionada y controlada.

Acabo de comprar algunos LED y planeo construir un sistema de prueba durante el próximo mes o dos. Estos LED están en una tira de 5 metros dividida en 3 series de LED que se ejecutan en paralelo y tienen una potencia nominal de 12v. No conozco la clasificación de amperios de los LED, pero supongo que en el rango de 20 ma (lo que he leído es promedio para blanco brillante). Probablemente usaré 4 series con un total de 12 LED en la versión de prueba. Enlace de tira de LED

Si tengo el transformador de alimentación de CA integrado en la base, supuse que podría usar varios condensadores en paralelo con una resistencia para almacenar electricidad y descargarla lentamente en los LED. Pero soy un entusiasta autodidacta, así que, sinceramente, no sé si esto realmente funcionaría. Tampoco sé la cantidad y las clasificaciones de capacitores y resistencias que necesitaría.

Si tengo el transformador integrado en el cristal, el transformador y el rectificador retendrían una pequeña cantidad de electricidad, pero no creo que sea suficiente para proporcionar el efecto que estoy buscando, por lo que tendría que ser algo más. agregado para que dure varios segundos.

Una batería de nicad con electrónica de control es, literalmente, mi último recurso para lograr este efecto, y probablemente abandonaré la idea antes de ir a programar mi propia placa de circuito.

Esa es mi pregunta principal. Si alguien quiere lanzar algunas ideas sobre cómo conectar el cristal a la base, estoy abierto a sugerencias. Mi plan original era simplemente tener una conexión directa de cobre a cobre con la base. Pero recientemente he estado considerando un sistema de carga EM (similar a un powermat o estas linternas recargables inalámbricas que tiene mi padre). La preocupación con la conexión inalámbrica es proporcionar energía constante a los LED, aunque es más seguro. También aprendí bastante sobre la construcción de la fuente de alimentación al examinar este sitio SE, pero si alguien tiene alguna sugerencia al respecto, también soy todo oídos. Para la versión de prueba, probablemente lo conectaré a una fuente de alimentación de computadora, o una fuente de alimentación de computadora portátil si puedo encontrar una de 12v en Goodwill o en la tienda local de repuestos electrónicos.

Si logro que el modelo de prueba funcione, planeo construir posiblemente una docena de estos para iluminación de acento en mi casa.

Cuando el suministro de un transformador + puente de diodos pierde potencia, la atenuación gradual de la salida es principalmente una función de los condensadores del depósito después del puente de diodos, no del transformador o del puente en sí. Lo que necesitaría en primer lugar es un condensador de depósito suficientemente grande para contener suficiente energía para la atenuación lenta: en otras palabras, el condensador + la constante de tiempo de carga debe correlacionarse con la duración de atenuación deseada. Esto es imposible de calcular sin datos definitivos o al menos empíricos (utilice un multímetro) sobre la corriente consumida por los LED.
Una vez que tenga el capacitor adecuado para actuar como el almacén de energía, la atenuación básica del decaimiento funcionará de manera inmediata. Para la atenuación controlada, lo típico sería un microcontrolador que genere una señal PWM con un ciclo de trabajo decreciente, impulsando los LED a través de un BJT o MOSFET utilizado como interruptor.
@AnindoGhosh Bueno, los LED llegan el martes (el mismo día en que comienzan las clases de otoño) y tengo un multímetro, por lo que debería poder proporcionar algunos de esos datos en algún momento del miércoles. ¿Debo probar cada serie de 3 LED de forma independiente o 4 a la vez o toda la tira o no importa? Además, estoy abierto a estimaciones aproximadas basadas en promedios.
Pruebe un juego de 3, eso funcionará bien. Realmente no hay promedios con los que trabajar, porque las tiras de LED pueden tener una amplia gama de posibles requisitos de corriente, desde 10 mA hasta 100 mA o más, todo en el factor de forma LED de chip 3528. También debe definir cuántos segundos debe tomar su desvanecimiento deseado.
No soy quisquilloso, de 2 a 10 segundos, pero buscaré 5. ¿Hay alguna ecuación u otro recurso que pueda usar para determinar la clasificación del capacitor para 5 segundos en una carga de X mw? No sé nada sobre las clasificaciones de condensadores en este momento (wikipedia, aquí voy). ¿Cuánto soborno se necesitaría para un diagrama de cableado de muestra del circuito RC (¡nuevo término que acabo de aprender de Ignacio!) para esta aplicación?
Para una atenuación de 2 a 5 segundos sin control fino, debería estar bien usando uno o un par de supercondensadores de audio para automóvil, digamos 0.5 Faradios cada uno, como tapas de depósito y ningún otro circuito. Tenga en cuenta que no son pequeños, son bestias bastante masivas. Busca opciones en sitios como Amazon.
Obviamente hay más gente paciente que yo alrededor. Sin mencionar gamers, cristales, transformadores, bases, piedras o cualquier cosa que creas que pueda ser útil para una solución, ¿puedes decirnos exactamente qué quieres que suceda?
@Andyaka: Objeto en reposo sobre/en pedestal, los LED están completamente encendidos. Objeto retirado del pedestal, los LED se desvanecen a nada durante 2-10 s.

Respuestas (2)

La pregunta despertó mi interés lo suficiente como para montar un experimento. Cambié los parámetros de la pregunta en un aspecto clave: en lugar de una tira de LED con varios LED en serie, conecté 3 LED azules (V f = ~2,8 voltios cada uno) en paralelo , con una sola resistencia de 100 ohmios para limitar la corriente a todos. 3, a un "supercap de placa base" tipo moneda de 0,047 faradios y 5,5 voltios.

Lo sé, compartir una resistencia es realmente una mala práctica, así que solo use resistencias separadas para su propio experimento.

El supercap se cargó con un par de pilas alcalinas AA (~3,12 voltios a través del condensador después de 3 minutos), luego se desconectaron los cables de la batería.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Si bien el efecto de atenuación era un resultado esperado, los resultados fueron sorprendentes: los LED permanecieron encendidos con una intensidad decreciente durante más de un minuto después de desconectar la batería. Aquí está el video que tomé del experimento.

La razón por la que los LED permanecieron encendidos mucho más tiempo de lo esperado es que un LED típico continúa iluminado hasta muy por debajo del 5 % de su corriente nominal. En el caso de los LED que utilicé, alrededor de la marca de 1 minuto eran bastante visibles. , si es tenue, con una simple división de 1 mA entre los tres.

Los LED finalmente se atenuaron hasta quedar en nada después de quizás 15 minutos.

Conclusiones :

  • Se preferiría una capacitancia mucho más pequeña que el supercondensador de 0,047 faradios utilizado aquí para el propósito previsto.
  • Si uno debe usar una tira de LED de 12 voltios y 20 mA, en lugar de LED en paralelo, entonces funcionaría un conjunto de 3 de estos supercondensadores de monedas en serie: la capacitancia resultante de alrededor de 0.0157 Farad proporcionará una duración de atenuación más cercana al objetivo de OP de 2 a 10 segundos, en lugar del insoportablemente largo oscurecimiento de 1 minuto que se observa en el video.
  • La razón por la que algunos cálculos de capacitancia publicados anteriormente, incluido mi propio comentario de 0.5 Farad, estaban muy lejos de la verdad es porque no se tuvo en cuenta la reducción del flujo de corriente debido a la descarga, es decir, el mismo efecto de atenuación que se busca.
  • Para cualquier comentario que pueda surgir sobre la ESR "inaceptablemente alta" de estos supercondensadores de placa base, está claro que la teoría debe respaldarse con experimentación práctica, como se hizo para esta respuesta.

El supercondensador que utilicé se vende por menos de $2 el par , incluido el envío internacional, en eBay:

SuperCap

No exactamente las decenas o cientos de dólares que yo, y otros, habíamos mencionado anteriormente.

Agregado gracias a la discusión con @DavidKessener :

  • Si se usan varios supercondensadores en serie y se cargan a un voltaje más alto para la cadena que el voltaje nominal del capacitor individual, se requieren resistencias de polarización para prolongar la vida útil de los capacitores. Sin estos, los condensadores se cargarán de manera desigual y eventualmente morirán más rápido.
  • Basado en esta nota de Maxwell , y tomando una corriente de fuga por capacitor de 10 uA ( la corriente de fuga real de estas tapas en particular es mucho más baja, por lo que es incluso más segura ), obtenemos un valor de 55 kOhm para que pasen las resistencias de polarización 10 x 10 = 100 uA, así que agregue 3 nuevas Resistencias de 56k como se muestra a continuación, para usar un suministro de 12 voltios y una tira de LED de 12 voltios

esquemático

simular este circuito

¡Guau! ¡Creo que acabas de convertirte en mi héroe! Iba a recoger una gorra de monstruo usada mañana y probarla, pero esta es una solución mucho más práctica. Pediré esas gorras y empezaré a experimentar. Este es un gran esfuerzo para ayudarme, ¡realmente lo aprecio!
Gracias @Tomás. Simplemente disfruto probando cosas, así que esto fue divertido.
Construiré el circuito como lo tienes diseñado y publicaré mis resultados. ¿Habrá algún problema con agregar o quitar segmentos de 3 LED a ese circuito para ajustar el tiempo de atenuación?
@Thomas Publique ese video, hice exactamente eso: agregué 6 LED más en paralelo, momento en el que el tiempo de atenuación se redujo a unos pocos segundos.

El TL494 generalmente se usa en fuentes de alimentación como el mecanismo de control para un conmutador reductor o elevador, pero también se puede usar fácilmente para el control PWM de un LED, ya que cada uno de sus transistores de salida puede absorber 200 mA.

Eche un vistazo al informe de aplicación de TI SLVA001E, "Diseño de reguladores de voltaje de conmutación con el TL494 (Rev. E)", para ver cómo ponerlo en modo de terminación única y usar el DTC para controlar la salida PWM; un circuito RC en el pin DTC debería ser suficiente para reducir gradualmente el ciclo de trabajo al retirar el dispositivo.

Diagrama de bloques TL494

EDITAR:

Aquí hay un circuito no optimizado que se puede usar. Tenga en cuenta que el dispositivo necesitará su propia fuente de alimentación para que funcione.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

S1 puede ser un microinterruptor de palanca o algún tipo de par de contactos puenteados con material conductor. Cuando S1 está cerrado, el DTC se mantiene en 0 V, lo que permite un ciclo de trabajo PWM máximo y, por lo tanto, el brillo del LED. Cuando se desconecta S1, C1 se carga lentamente a través del divisor de voltaje R1/R2, lo que aumenta lentamente el voltaje DTC y, por lo tanto, reduce el ciclo de trabajo PWM hasta un 5 %.

De acuerdo, entonces el chip en realidad proporciona energía modulada, que leí anteriormente es la forma "adecuada" de atenuar los LED. Definitivamente algo que buscaré para mis modelos más refinados. Construir el circuito es un poco complejo para mí en este momento, pero aprendo rápido :)
El chip usa PWM para encender y apagar los transistores; la alimentación se aplica externamente a través de los LEDs + transistores.
Guau, mucho más allá del llamado del deber, publicando el diagrama de bloques. Estoy pensando en usar este chip con el circuito de búfer actual del usuario 27984. La mayoría de los distribuidores en el sitio de TI requieren pedidos mínimos de miles. ¿Este chip es común en algo, digamos fuentes de alimentación de computadora, que podría romper? Trabajo en TI, por lo que las fuentes de alimentación no son suficientes.
No ordene directamente de TI. Distribuidores como Digikey o Mouser le permitirán comprar sencillos.
@Thomas Puede comprar 3 piezas de TL494 por menos de $ 2, incluido el envío internacional gratuito, en eBay.
Sin embargo, es mucho más complejo que la solución basada en condensadores.
Sin embargo, se puede reducir a un generador de diente de sierra y un comparador, si es necesario.
@IgnacioVazquez-Abrams Considere su respuesta desacreditada, para que podamos evitar que cierta persona se agite aún más de lo que ya está: el título de la pregunta dice " cuando se retira de la fuente de alimentación ", reforzado dentro del cuerpo de la pregunta. Chico malo, Ignacio, malo! ¡Travieso! ¡Travieso! :-)
El autor de la pregunta incluso menciona una fuente de alimentación integrada como una posibilidad (pero que no desea explorar por su cuenta), y no hay mucha diferencia entre un súper/ultracondensador de 12-14V y un paquete de baterías LiPo 4S ( o incluso 1S con un regulador de impulso) que no sean el peso, la ESR, la estrategia de carga y, por supuesto, el costo.
Teniendo en cuenta el tamaño del condensador que necesitaría para la solución "simple", sería preferible una batería y un circuito de control. Y gracias a Ignacio, mucho más fácil de lo que pensé al principio. Tenía miedo de que el circuito de control fuera increíblemente complejo, pero esto lo puedo colocar en una placa de prueba con bastante facilidad. Probablemente lo haría funcionar con un par de nicads con la base de cristal actuando como cargador. Ahora, corrígeme si me equivoco, pero cuando cierras S1 nuevamente, C1 se descarga lentamente, dando el efecto de que el LED se enciende lentamente, que era un efecto secundario que quería pero no estaba seguro de cómo hacerlo.
S1 crea un cortocircuito a través de C1, drenándolo casi instantáneamente. Si desea reducir la velocidad, deberá poner una resistencia en serie con... Todavía no estoy muy seguro...
Luz de acento LED que se atenúa lentamente cuando se retira de la fuente de alimentación
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