LED-obstructielichtcircuit

Obstructielichten zijn waarschuwingslichten die we zien aan de bovenkant van hoge constructies zoals torens en wolkenkrabbers, geïnstalleerd om de vliegtuigen en andere vliegende objecten rond deze obstakels aan te geven.

Deze lichten waarschuwen de vliegende vliegtuigen over de minimumhoogte die ze boven deze hoge constructies moeten houden om mogelijke botsingen en ongevallen te voorkomen.

Obstructielampen zijn meestal rood van kleur, zodat ze vanaf maximale afstand en zelfs tijdens mistige omstandigheden zichtbaar zijn. Dit kunnen een continu verlicht type lamp zijn of een knipperende, draaibaar baken type lamp.

In dit artikel bespreken we een eenvoudige constructie van een krachtig op LED gebaseerd obstakelverlichtingssysteem, met een minimum aan onderdelen en efficiënt werken.

Het idee werd aangevraagd door de heer Jerry zoals hieronder weergegeven:

Circuitspecificaties

Ik heb een obstructielicht van gemiddelde intensiteit dat defect is geraakt. De ingangsspanning is 48 VDC en het vermogen is 60 W. Hij heeft vier circuits met 12 LED's per circuit. Het heeft ook een LDR die het licht overdag uit en 's nachts AAN moet schakelen.

Nu, vanwege de beschadigde componenten waarvan ik hun ideale aantal niet kon vinden, wil ik dat je een ander circuit voor mij ontwerpt dat dezelfde functie kan vervullen als voorheen, onthoud dat het knippert (het gaat aan en uit) flip-flop . De vier verschillende circuits worden gevoed door de 48VDC.

De vier circuits werken volgens mij op twee manieren: het bovenste gedeelte en het onderste gedeelte. Twee circuits besturen het bovenste gedeelte terwijl de andere twee het onderste gedeelte besturen.

De flitser moet een interval van ongeveer 2 seconden hebben (aan en uit), dat moet continu zijn, hij heeft ook een fotocel.

Ontwerp een circuit dat de bovenste en onderste delen van het systeem tegelijkertijd kan besturen en maak een voorziening als het nodig is om het bovenste deel van het onderste deel te scheiden. Het vermogen is 60W / 48VDC.

Circuitanalyse

Bij analyse van de bovenstaande beschrijving kunnen we de volgende veronderstellingen concluderen.

Het lijkt erop dat de 4 circuits 4 afzonderlijke maar identieke LED-stuurprogramma's zijn, die worden gebruikt om de stroom voor de 4 LED-groepen afzonderlijk te regelen. De losse drivers zorgen ervoor dat alle leds samen nooit kunnen uitvallen bij een storing.

Het vermogen van 60 watt is voor alle LED's gecombineerd, daarom moet elke 12 LED-groep een vermogen van 5 watt hebben. Met andere woorden, de stroom door elke 12 LED-string kan 0,12 ampère of 120 mA zijn.

De opname van een LDR en ook een fotocel lijkt verwarrend, dus we negeren de fotocel en gebruiken alleen een LDR voor de vereiste automatische dag / nacht-omschakeling.

Circuit ontwerp

Zoals hierboven uitgelegd, kunnen de 4 circuits 4 LED-drivers zijn, of om precies te zijn huidige controller circuits ter bescherming van de leds tegen overstroom.

Een diepere analyse toont echter aan dat een 120 mA LED mogelijk geen speciale stroomregelaar nodig heeft, en een weerstandsstroombegrenzing kan voldoende zijn. We beschouwen de ingangsspanning 48V DC als relatief constant.

De LED die we kunnen selecteren voor dit obstructielichtcircuitproject zijn 2835 SMD LED's voor optimale helderheid. De technische details kunnen worden bestudeerd uit de gegevens van:

2835 SMD LED-specificaties

• Voorwaartse stroom: 120 mA tot 150 mA
• Voorwaartse spanning: 3,1 V DC
• Lichtstroom: 10 tot 15 LM
• Vermogen: 0,5 watt

Berekenen van stroombegrenzende weerstand

De stroombegrenzende weerstand voor elk van de 12-serie LED-groepen kan worden berekend met de volgende formule:

R = Vs - Total FWD Drop / Limiting Current

• waarbij Vs de voedingsspanning = 48 V is
• Totale daling Fwd = 12 x 3,1 = 37,2
• Beperkende stroom: 0,12 ampère

Daarom

R = 48 - 37,2 / 0,12 = 90 Ohm

Het wattage van de weerstanden is ( 48 - 37,2) x 0,12 = 1,2 watt of 1,5 watt afgerond.

Een transistorstabiel gebruiken om de LED's te laten knipperen

Aangezien de LED's van het obstakellampje moeten knipperen in een flip-flop-modus, lijkt een getransistoriseerde astabiele schakeling een goede keuze te zijn. Dit komt doordat een op transistor gebaseerde astable twee afwisselend oscillerende transistoruitgangen biedt die kunnen worden gebruikt om twee sets LED's afzonderlijk te laten knipperen.

Het volledige schakelschema is hieronder te zien:

Onderdelen

1. R1, R4 = 22 k Ω
2. R2, R3 = 78 k Ω
3. R9, R10, R11 = 6k8
4. R12 = 100 k voorinstelling
5. R5, R6, R7, R8 = 90 Ohm 1,5 watt
6. C1, C2 = 1 μF / 60 V
7. T1, T2, T5 = BC547
8. T3, T4 = IRFD110
9. D1, D2 = 1N4148
10. LDR, fotoresistor = typisch 30 k bij daglicht in schaduw
11. LEDs = Zoals hierboven besproken, 48 nrs.
    

Hoe het werkt

De voorgestelde werking van het LED-obstructielichtcircuit kan worden begrepen met het volgende punt:

De 4 weerstanden in het midden vormen samen met C1, C2 en T1, T2 een basis getransistoriseerd astabiel multivibratorcircuit. Het belangrijkste kenmerk van deze astable is de lage kosten en de snelle, storingsvrije werking zodra deze wordt ingeschakeld. Wanneer ze eenmaal zijn ingeschakeld, beginnen T1 en T2 afwisselend te schakelen met een frequentie die wordt bepaald door de basisweerstanden R2, R3 en de condensatoren Cl, C2.

Deze specifieke componenten kunnen zijn gewijzigd zoals gewenst voor het wijzigen van de schakelsnelheid van de T1 en T2. Hogere waarden zorgen voor langzamere schakelsnelheden en vice versa.

Een ander voordeel van deze astabiel is dat deze kan worden gedimensioneerd om te werken met hogere spanningen, zoals hier 48 V, zonder speciale spanningsregelaarstrappen op te nemen. Bovendien zijn we in staat om twee afwisselend schakelende uitgangen te realiseren, wat misschien niet mogelijk is met IC-gebaseerde astables, tenzij een externe BJT wordt toegepast.

De MOSFET's T3, T4 worden gebruikt voor het schakelen van de LED's in overeenstemming met de knipperende signalen van de respectievelijke stabiele BJT-collectoren.

De leds zijn verdeeld in 2 groepen van elk 24 leds, die aan de boven- en onderkant van de obstructielichtkast kunnen worden geconfigureerd. Deze groepen van de LED's gaan dan continu flip-flop knipperen zolang ze worden gevoed.

De T5-trap is het automatische schakelcircuit voor dag en nacht. Als er overdag voldoende licht beschikbaar is, wordt de T5 vooringenomen door de lage weerstand van de LDR en blijven de twee MOSFET's uitgeschakeld door hun poorten te aarden.

Als de duisternis valt, neemt de LDR-weerstand toe, waardoor de basisvoorspanning van T5 geleidelijk wordt uitgeput en uiteindelijk wordt uitgeschakeld.

Wanneer dit gebeurt, worden de MOSFET's ingeschakeld en beginnen ze de LED's afwisselend te schakelen, waardoor ze snel de beoogde functie van een obstructielamp vervullen.

Overdag is het maximale verbruik van het circuit niet meer dan 5 mA.