Intelli-Torch - 50% Ghetto MEN med uC.

[squiz3r]

Tjena. Jag har ägnat kvällen åt att påbörja ett nytt projekt, trots att jag har alldeles för många! Detta projektet är en ficklampa, men en Power LED, som jag ska ha bla. när jag cyklar. (Blir en hel del cyklande ute i skogarna mörka vinternätter!)

Anledningen till att den är intelligent är att det sitter (ska sitta) en PIC-processor i den. PIC'en ska ha två uppgifter, den ska fungera som step-down converter och se till att LED'n (Luxeon Rebel) bara får 0,7A, och sen ska den hålla koll på batterispänningen och varna när den börjar bli låg för att sedan stänga av när det två celliga LiPo batteriet närmar sig 6v (typ 7v eller liknande). Eventuellt ska jag lägga in funktion så att man kan styra ljusstyrkan.

Okej, slut på snacket. Nu ska det bli lite bilder, men först måste jag berätta varför det är 50% ghetto, detta projektet kommer nämligen innehålla en hel del smältlim .

Jag började med att limma på en lins (gjord för en SSC P4) på min Rebel-diod.


Den är lite mindre än en P4...


Sen plockade jag fram mitt PIC-labbkort (18F4620) och min Wisp628A...


Men efter några timmar utan att jag ens kunde få strömmen konstant oberoende av inspänning insåg jag att det inte är så lätt...


Mera imorrn!...

Mvh. Danne

[squiz3r]

Det var inte mycket som hade hänt här, men här kommer lite mer info om elektroniken i alla fall. Om någon ser något som jag gjort fel eller kan förbättra så säg gärna till! (Om jag ska lyckas med detta verkar det som om jag behöver all hjälp jag kan få)..

Som sagt har jag en PIC processor som ska styra allt. Kringelektroniken har jag kopplat såhär:

Jag testade även att sätta en induktans från ett switchat nätagg efter transistorn, men utan förbättring...

Mjukvaran i PIC'en är så enkel den kan vara... Om strömmen genom LED'n (lasten) är 0,7A kommer det bli 0,273v över effektmotståndet. Så jag läser helt enkelt in den spänningen med ADC'n, men en 5v referens så blir det decimalt 56 som motsvarar den spänningen. Om ADC värdet är högre än så sätter jag utgången hög vilket leder till att transistorn stänger och spänningen (därmed strömmen) över LED'n sjunker. När det är mindre än 56 (dvs. 0,273v) så drar jag utgången låg så att transistorn öppnar och släpper igenom ström.

Borde den här tekniken fungera, eller har jag tänkt fel? Är en uC klockad till 8 MHz för långsam?

Tacksam för alla åsikter och all hjälp!

Jag kan i alla fall säga att LED'n med linsen fungerar riktigt bra!

Mvh. Danne

[AndLi]

Min första känsla är att kondingen krånglar till det för dig, den bör tillföra en fördröjning i din reglering vilket sällan är trevligt.

Min approach på det hela skulle nog ha varit att lägga en pwm på utgången som går kontinuerligt och sen ändrat dutycyclen beroende på mätvärdet man får in på ADn.
Beroende på hur stabil din 12V är så borde ju en vald PWM kunna gälla under ganska lång tid, med ett batteri som inte används till annat föreställer jag mig minst minuter, efter insjustering. Det gäller ju bara att den inte börjar självsvänga...

[vfr]

Vad som behövs är ett lågpassfilter på AD-ingången som filtrerar PWM-signalen och ger en mätbar spänning beroende på medelströmmen.

[squiz3r]

AndLi:
"Min första känsla är att kondingen krånglar till det för dig,"
Om man plockar bort den kommer ju LED'n få inspänningen när transistorn öppnar, vilket ger en VÄLDIGT hög ström (som jag inte kan tänka mig att LED'n tycker om) och sen kommer den ju inte få något alls när transistorn stänger. Visst blir det så?

Så som det är nu ser ju kondingen till att spänningen över LED'n är nästan konstant oavsett om transistorn är öppen eller stängd?

vfr:
Okej, ska jag sätta den mellan mätpunkten på schemat och AD ingången? Vad kan vara lämpliga värden?

[Icecap]

Detta kommer aldrig att fungera ordentligt!

Orsak: Uppladdningen av kondensatorn beror dels på den inre motstånd i spänningskällan och dels på de andra inblandade inre motståndar. Effektiviteten kommer att vara lika usel som att bara koppla på en konstantströmkälla, värmen fördelas dock till kondensator, transistor och spänningskälla.

Är det för att vinna effektivitet är en induktans omöjlig att komma ifrån.

[squiz3r]

Okej, nu lade jag till ett lågpassfilter gjort av en 10k resistor och en 220nF konding.

Resultatet blev detta, men utströmmen ändrade sig fortfarande beroende på inspänning.
Den nedre är IO pinnen på PIC'en och den övre är ADC'n (efter lågpass filtret).


Men sen satte jag en annan transistor (NPN, BC547) mellan PIC'en och PNP transistorn. Det gjorde att utströmmen blev samma oavsett inspänning .


Här är feedback signalen innan lågpassfiltret. Så det gör lite nytta i alla fall. Utströmmen varierar mellan 460mA och 580mA så det är helt okej.


Sen satte jag på LED'n istället för resistorn som jag hade innan. Det gjorde att strömmen började variera mer, men fortfarande godkänt för mig .


Nu är problemet bara att fördelen med en step-down converter är ju att inströmmen blir lägre än utströmmen... Men i detta fall är inströmmen alltid 0,6A och utströmmen 0.53A.

Om man har en inspänning på 10v blir det:
Effekt in är 6w
Effekt ut är 1,87w
Så det blir 320% mer effekt in än ut!! (Verkningsgrad: 23% ??)

Om man har 6v in, då blir det:
Effekt in 3,6w
Effekt ut 1,87w
Så då blir det bara 100% mer effekt in än ut.. Alltså en verkningsgrad på 50%

Jag tror att den energin försvinner i PNP transistorn, den blev nämligen *lite* varm.. (Så att man kunde bränna sig på den)

Hur ska jag fixa till detta nu då?

Mvh. Danne

Edit: Icecap: Du hade alltså helt rätt..

[AndLi]

Ja, den borde ju definitivt inte få någon ström när transistorn är stängd.
Och jo, strömmen borde bli hög när du öppnar den

[Icecap]

Såklart att jag har rätt!!

Inget till hinder för att du styr en riktig step-down med µC'n men en kompis som specialiserade sig på switch-mode hade kollat och regler-loopen är alldeles för långsam till att det fungerar OK.

MEN (finns ju alltid) du kan göra en switch-regulator med t.ex. en lämplig "Simple Switcher" och återmata precis som du mäter i schemat men då "lägga till" lite från µC vid att ta en PWM-utgång genom ett filter och gjort en motstånds-blandare på feedback'en. Detta gör att ju högre PWM som skickas ut från µC'n ju lägre ström får LED'n. Rätt dimensionerat kan du få ett bra område att reglera på.

Tar du sedan en diod i serie med ett mindre motstånd kan du stänga av regulatorn vid att "ösa på" med '1' på feedback'en eller välja en regulator med avstängning.

[squiz3r]

Hmm.. Tanken med detta var att nu när jag ändå har en uC i ficklampan så skulle jag slippa en massa extra komponenter. Men det verkar som att det rimligaste är att göra en step-down converter separat .

Jag har ett antal LM2596s -adj liggandes. Dock har jag varken skottcydiod eller lämplig spole hemma ... Finns det någon möjlighet att man skulle kunna få igång en sån ändå med någorlunda rimlig effektivitet som konstantströmdrivare utan dem sakerna? Utspänningen behöver ju inte vara särskilt fin... Som jag sa, Ghetto projekt, jag vill få det färdigt nu! Inga vänte tider på att beställa komponenter .

[Mindmapper]

Prova att lägg ca 200uH mellan transistorn och LED.
Så slår du till transistorn till strömmen blir 0,7A. Så kan du göra en egen step-down.

[Icecap]

Och utan en lämplig diod blir det sylt ändå...

[squiz3r]

Jag hade 100uH hemma, men inte 200. Men jag testade i alla fall med 100uH, och då fick jag en fyrkantsvåg som var lite rundad där den gick uppåt, men spikrak neråt. Och den gick upp till långt över 700mA, snarare upp till 1,4A eller så... Sen testade jag parallellkoppla två stycken, och det enda som hände då var att strömmen gick upp ännu mer på topparna... Är induktansen för låg eller hög då? Eller är det något annat fel?

Nu kör jag bara i 8MHz, ska jag klocka upp den till 20MHz?

Edit:
IceCap: Vad har dioden för funktion?

[Electricguy]

8MHz???? det är ganska mycket

[Icecap]

Tja... du ser ju på oscilloskopen varför den behövs...

Men OK, lite förklaring: när man slår på strömmen via spolen laddas den upp med ett magnetfält, det blir alltså en viss mängd energi. När drivtransistorn sedan slås av ska den energi ta vägen någonstans, enklast för induktansen är att det blir en sjuhelvetes spänningsspik (håll ett par fingrar mellan spolbenen på ett 12V relä, mata in 12V och bryt det sedan abrupt...) och den energi är borta.

Men sätt dioden rätt (mellan kollektor och GND, katod mot kollektor) och den energi fösas ut i LED'n och plötsligt får du "dubbla" strömpulser.