Question:
Circuit simple et économe en énergie pour faire clignoter une seule LED IR
memyself
2012-12-17 20:58:46 UTC
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J'utilise une LED IR 850nm ( fiche technique), et pour prolonger la durée de vie de ma batterie, j'aimerais faire clignoter la LED (UF 1,9 V, IF 100 mA) .

J'ai trouvé quelques liens 1, 2, 3 mais ils a) nécessitent deux voyants qui clignotent alternance, ou un tas de résistances qui épuiseront probablement ma batterie encore plus rapidement (le seront-elles?).

Donc ma question:

  • le plus simple
  • économe en énergie
  • le plus petit possible fort > (idéalement pas plus grosse que la batterie & LED)
  • idéalement fonctionnant avec 3V ou moins .

circuit pour faire clignoter une LED IR ?

MODIFIER:

  • Je voudrais faire clignoter la LED 10 à 30 fois par seconde. Mais nous pouvons commencer par 2 à 5 fois.
  • la LED doit être allumée pendant 10 ms (au moins) ou 100 ms (au maximum). En fonction de la fréquence de clignotement.
  • J'essaie de rendre le circuit aussi petit que possible (taille et complexité) car je veux l'utiliser pour un dispositif de suivi.
  • Je suis sous tension la LED avec une batterie 3V CR2032 et j'espérais pouvoir prolonger la durée de vie de la batterie en faisant clignoter la LED au lieu de l'avoir allumée tout le temps.
  • Je peux actuellement faire fonctionner la LED IR avec la batterie CR2032 pour 4 heures. Étendre ce délai à 8 ou peut-être même 12 heures serait bien.
La minuterie 555, avec des résistances de grande valeur dans le diviseur de tension, est probablement la meilleure. Il peut avoir besoin d'un transistor supplémentaire pour gérer le 100ma.
@pjc50 pouvez-vous être plus précis? Je n'ai vraiment aucune idée de comment choisir les bonnes résistances. Je me demande également si de grandes résistances déchargeront ma batterie plus rapidement - le feront-elles?
Il peut être utile de savoir à quelle fréquence votre led doit clignoter et combien de temps doit-elle rester allumée. Et vous pouvez ajouter des détails supplémentaires sur votre projet spécifique.
@VladimirCravero J'ai ajouté plus de détails à la fin de mon message.
un récepteur IR ne nécessite-t-il généralement pas une impulsion d'environ 30 kHz sur l'émetteur pour détecter? Je peux me tromper complètement, mais cela sonne une cloche pour une raison quelconque ...
@vicatcu, Je pense qu'il n'utilise pas de récepteurs normaux à 36 kHz, dans mon sens du suivi, vous avez besoin d'une caméra. Moi-même, la durée du clignotement est-elle significative? si 10 ms vous convient, je garderais celui-là, moins la led est allumée, moins la batterie est utilisée. Même chose pour la fréquence de clignotement. Le 555 n'est pas une mauvaise idée, vous devriez faire quelques calculs sur les consommations électriques et vérifier si vous respectez la durée minimale souhaitée.
@vicatcu J'utilise une caméra IR 30Hz pour détecter le signal IR. Par conséquent, 30 Hz ou au plus 60 Hz devraient être suffisants pour voir le signal.
Une approche différente pour prolonger la durée de vie de la batterie est un "Joule Thief", qui vous permet de vider votre batterie bien au-delà du point où vous la remplaceriez normalement. https://en.wikipedia.org/wiki/Joule_thief
Ce serait facile avec un Arduino. [canards]
Attendez, comment obtenez-vous 100mA d'un CR2032? Combien de temps prévoyez-vous de l'alimenter à ce rythme de toute façon? Le cr2032 a une capacité de courant nominale de 250ma ...
Le courant de fonctionnement du 555 est trop important pour être alimenté par un CR2023. Si vous voulez vraiment utiliser un 555, utilisez plutôt 7555, une variante CMOS de la minuterie 555.
Le commentaire ci-dessus est juste. «555» et «écoénergétique» sont comme un poing et un visage. Quand ils se rencontrent, rien de bon ne se passe.
@memyself pouvez-vous donner plus de détails sur le clignotement souhaité? 2-30 Hz est une plage assez large. Ce qui me trouble, c'est qu'à l'extrémité supérieure de cette plage, la LED pourrait tout aussi bien clignoter à 2 GHz. Tout ce qui s'approche de la fréquence d'images apparaîtra comme "toujours activé". Alors, voulez-vous qu'il clignote parce que vous voulez qu'il soit visible par intermittence, ou voulez-vous qu'il clignote parce que vous voulez économiser de l'énergie, tout en restant visible dans chaque image?
@memyself: aussi, qu'entendez-vous par «simple»? Voulez-vous dire un faible nombre de composants? Voulez-vous dire simple à comprendre? Voulez-vous dire simple à assembler? Simple à acheter? Voulez-vous exclure tous les CI? Qu'en est-il des microcontrôleurs?
@memyself - Je suis curieux de connaître votre application - capturer des flashs avec un appareil photo est une façon compliquée de faire les choses, et vous devez être conscient des problèmes (fréquence de Nyquist / aliasing). Il convient également de noter que la plupart des appareils photo ont un effet d'obturation artificiel et peuvent n'échantillonner les données d'image que pendant 0,1 ms dans une période d'image donnée. Nous avons examiné les LED à éclairage pulsé en phase avec une caméra, et c'est un champ de mines.
@PhilFrost par simple je veux dire: le moins de composants. Aussi petit que possible. La taille totale du circuit est cependant plus importante que le nombre de composants.
@JohnU avec des `` caméras '' IR comme le Kinect, vous obtenez 30FPS et vous pouvez intégrer le signal sur des images.
Vous devriez probablement prendre cela pour discuter ou en faire une réponse ... les longues chaînes de commentaires sont généralement déconseillées car il est difficile pour les futurs lecteurs de glaner la réponse réelle.
CR2032 ne peut pas produire plus de 20 mA, vous pouvez cependant obtenir des impulsions de courant élevé en utilisant un condensateur.
Cinq réponses:
Anindo Ghosh
2013-01-08 18:55:20 UTC
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Comme plusieurs des réponses jusqu'à présent se sont dispensées de l'exigence de courant de lecteur de LED de 100 mA, la limitant à la place aux 20 à peut-être 50 mA que les microcontrôleurs typiques absorberont ou fourniront en toute sécurité, voici quelques minimes et à haut rendement solutions dans les mêmes contraintes de courant.

Bowin M34-2H est une pièce à 3 broches qui fera clignoter une LED à 2 Hz avec un courant de 25 mA. Il contient un oscillateur RC interne, avec une tolérance de +/- 20%, donc pas très précis. Le brochage et le circuit d'application de la fiche technique:
M34-2H

Cette pièce offre 2 Hz à 1/8 de cycle de service. Autres pièces de la série:

  • M34-1L ou M34-1H ou M2581: 1 Hz, rapport cyclique 1/8
  • M34-2L ou M34-2H: 2 Hz, rapport cyclique 1/8
  • M34-4L ou M34-4H: 4 Hz, rapport cyclique 1/8
  • M34-8L ou M2585: 8 Hz, service 1/2 cycle

Les parties H conduisent 25 mA, tandis que les parties L sont pour 16 mA.


Alternativement, pour la programmation du motif de clignotement, et même plus efficacité, le NXP PCA9901 est une option: Courant de repos < 0,75 μA !

Cette pièce TSSOP 8 broches peut être «entraîné» avec une séquence de jusqu'à 3 éléments clignotants, et continuera ensuite à clignoter comme entraîné. La connexion de programmation peut être supprimée après l'entraînement, et cette programmation est réalisée via une seule ligne de signal à partir de n'importe quel microcontrôleur standard, en utilisant le protocole 1-Wire.

PCA9901

Le single La résistance dans le schéma définit le courant de commande de LED, entre 1 mA et 20 mA. Il ne transporte pas lui-même un courant significatif (moins de 1 μA) et ne videra donc pas sensiblement la batterie.


Étant donné le choix, la partie NXP serait une recommandation , à la fois parce qu'elle provient d'un grand fabricant et parce que le modèle de clignotement peut être optimisé jusqu'à 1/1024 du cycle de service si nécessaire, et le temps de cycle variait sur une large plage, couvrant toute la plage de taux de clignotement de l'OP. Réduisez le cycle de service, plus la batterie durera plus longtemps .


Mise à jour :

Ajout d'un autre simple, très efficace Clignotant IC au mélange:
NTE876 LED clignotant / oscillateur fonctionne de 1,15 à 6 volts, délivre jusqu'à 2 volts à la LED connectée à jusqu'à 45 mA , et nécessite un courant de fonctionnement de seulement 0,75 mA maximum.

Il s'agit d'un DIP IC à 8 broches, bien que des équivalents SMD soient également disponibles. Il n'a besoin que d'un condensateur externe pour le réglage de la synchronisation, le R de l'oscillateur RC est interne. Le courant du lecteur LED de 45 mA rapproche ce niveau de l'objectif actuel indiqué dans la question.

+1 excellente réponse! Wow, longue piste de commentaires à essayer de suivre, content d'avoir manqué la discussion :)
M34 est une bonne idée mais malheureusement pas disponible aux États-Unis. J'ai essayé de trouver chez Mouser et Digikey, mais pas de chance.
@ChetanBhargava [RapidOnline] (http://www.rapidonline.com/Electronic-Components/LED-Flashing-controller-IC-82-0032) est livré aux États-Unis.
Ajout du NTE876, une autre option de clignotant LED très simple et à haut rendement, qui peut entraîner des LED à une tension plus élevée que son alimentation.
Dave Tweed
2013-01-06 21:10:17 UTC
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Cela ne répond peut-être pas directement aux besoins de votre application, mais si vous voulez des idées de clignotement de LED à très faible puissance, jetez un œil à la fiche technique (le circuit interne, en particulier) pour le LM3909 IC clignotant LED de National Semiconductor. Cette puce était capable de faire clignoter une LED rouge pendant ans sur une seule cellule alcaline D.

Gardez à l'esprit que la durée de vie de votre batterie dépendra principalement du courant que vous passerez dans le LED, et quel est le cycle de service (temps de marche par rapport à temps d'arrêt). Dans votre question, vous avez spécifié des cycles de service assez élevés, vous ne devriez donc pas vous attendre à beaucoup de durée de vie, en particulier des piles bouton.

Le LM3909 a réussi car il utilisait un cycle de service très faible, et très peu de son courant de fonctionnement global gaspillé sur des choses autres que l'éclairage de la LED. Même la plupart de la charge qui entrait dans le condensateur de synchronisation à chaque cycle était déchargée à travers la LED pour l'aider à l'allumer (cela a également aidé à augmenter la tension, de sorte qu'une batterie de 1,5 V puisse allumer une LED de 2 V).

C'est une très bonne idée, mais veuillez noter que, comme je l'ai dit dans ma réponse, les LED IR utilisent beaucoup plus de courant que les LED rouges.
@DaveTweed Comme vous l'avez dit, LM3909 est obsolète. OP ne peut pas l'implémenter dans le projet en cours à moins qu'il ne soit disponible.
@ChetanBhargava: Je pense que vous avez manqué mon point. Le schéma de circuit interne du LM3909 a des idées intéressantes qui pourraient être mises en œuvre avec des pièces discrètes.
@DaveTweed l'a compris :-)
user17592
2013-01-07 13:57:28 UTC
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LED Flasher circuit

Ces schémas fonctionnent sur 3V, je l'ai testé moi-même avec BC547 et BC557 en tant que NPN, PNP, respectivement.

Cela ne nécessite pas de programmation de microcontrôleurs, de circuits intégrés, c'est juste deux transistors + quelques composants RC. Je parie que vous pouvez obtenir cela en un cm ^ 3!

En changeant les valeurs RC (jouez un peu avec ça, avec une LED normale connectée), vous pouvez adapter la fréquence et le rapport cyclique.

Cependant, je dois vous avertir: la CR2032 n'est pas la meilleure batterie que vous puissiez obtenir et l'IR est chaud, donc il utilise du courant. Disons que vous faites clignoter la LED 20 fois par seconde et 20 ms de long. Cela le rend allumé 40% du temps, ce qui vous donne un courant résultant de 40 mA, beaucoup.

Vous pouvez également utiliser le LM3909, comme Dave Tweed l'a déjà mentionné.

-1 pour une conception à faible rendement. Qu'est-ce que cette résistance 22 \ $ \ Omega \ $ fait sinon de la chaleur? À 100 mA, vous y brûlez près de 1/4 W lorsque la LED est allumée. C'est plus de puissance que la LED! Le circuit clignotant consomme certainement également du courant.
Certes, essayer de retirer la résistance est une bonne idée! Je n'ai pas fait le circuit moi-même, donc je ne peux pas le changer.
Si vous retirez la résistance, il n'y aura aucune limitation de courant. Avec des composants idéaux, cela signifie que l'univers explose. Avec de vrais composants, cela signifie probablement que vous utilisez plutôt la résistance interne de la batterie. Cela, et la LED ne clignotera plus.
D'accord, mais cela signifie que la résistance doit être là, alors quel est votre problème?
Non, ça ne doit pas être là. Regardez ma réponse. Il n'y a pas de résistance de limitation de courant. Alternativement, vous pouvez le concevoir de sorte que la LED soit court-circuitée à la batterie et laisser la résistance interne de la batterie (ce qui est inévitable) faire la limitation. La réponse d'Olin adopte cette approche.
Oui, mais ce n'est plus simple, avec un micro. Eh bien, nous verrons ce que pense le questionneur.
alors ce circuit fonctionnera-t-il ou non? Je ne suis malheureusement pas en mesure de faire une supposition éclairée.
@memyself Pas très efficace, la batterie ne durera pas longtemps avec cette conception.
Olin Lathrop
2013-01-07 18:43:23 UTC
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C'est probablement le circuit le plus simple:

Seulement 4 parties, et cela inclut la LED et la batterie. (À propos, la seule raison pour laquelle la batterie semble si étrange avec 5 connexions est parce que c'est ainsi que fonctionne le support de batterie CR2032 que j'ai dans ma bibliothèque. Les trois connexions négatives ne sont en fait que des bosses de soudure sur la carte.)

Ce n'est pas un circuit que je recommande pour une application industrielle où la robustesse est importante. Il joue vite et lâche avec certaines spécifications, mais vous avez demandé "simple". Ce genre de raccourci peut être tout à fait approprié pour un article de consommation jetable, un jouet, etc.

Notez qu'il n'y a pas de résistance en série avec la LED. C'est généralement une mauvaise idée, mais comme je l'ai dit, c'est un raccourci en faveur de la simplicité. Une pile CR2032 a une résistance interne si élevée que le courant sera limité à ce que le micro et la LED peuvent gérer en réalité. Le fait que la LED soit une diode et que son courant diminue rapidement à une certaine tension aidera à empêcher la tension de s'effondrer au point où le micro ne fonctionnera pas, surtout si les impulsions restent courtes.

Pour un meilleur circuit, mettez une résistance en série avec la LED. Vous pouvez continuer et même mettre une petite inductance en série suivie d'un condensateur à la terre pour fournir un réservoir d'énergie local à court terme pour éteindre la LED pendant les impulsions. Celui-ci est ensuite rechargé plus lentement pendant le temps d'arrêt. Pour aller plus loin, vous pouvez ajouter un transistor qui permet plus de courant que la sortie PIC ne peut en absorber. Il y a beaucoup de compromis possibles ici pour favoriser la robustesse et moins d'abus de batterie au détriment de plus de pièces et moins de simplicité.

Le PIC 10F200 est à peu près aussi simple que possible pour fabriquer un oscillateur numérique. Il est petit, bon marché, prend peu d'énergie, vous pouvez avoir n'importe quel type de motif de clignotement que vous voulez et le timing sera précis à quelques pour cent. C'est certainement mieux qu'une minuterie 666.

Si le but de ceci est d'être une balise IR, alors vous n'avez besoin que d'impulsions très courtes avec un faible cycle de service. Il vaut mieux dépenser l'énergie sur une impulsion courte et lumineuse qu'une impulsion plus longue et plus faible. L'impulsion la plus claire aura une meilleure portée. Pour le balisage, vous devez quand même moduler le signal en raison du niveau ambiant potentiellement élevé.

y a-t-il un autre PIC que je pourrais utiliser? Je ne semble pas pouvoir trouver le 10F200. Est-ce que n'importe quel 12FXXX ou 16FXXX ou 18FXXX le ferait, ou ai-je besoin d'un spécial?
Je suppose qu'il est facile d'utiliser un F200 8 broches? http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/41239D.pdf Je suppose qu'il s'agit de connecter le GP0 aux codes PIN GO3 en conséquence?
@memyself: Il existe de nombreux PIC qui peuvent le faire, mais le 10F200 est le plus petit et le moins cher de tous. Ils sont certainement facilement disponibles là-bas. Je commencerais par microchipdirect, mais sûrement beaucoup d'autres le portent aussi. Ce n'est pas une partie obscure.
Non, ce ne sera pas le cas. À partir de la fiche technique liée précédemment: courant maximum de 25 mA sur n'importe quelle broche d'E / S, coulé / source. Voir section 12.0: caractéristiques électriques.
Haha, j'ai parfois besoin d'un [signe de sarcasme] (https://www.youtube.com/watch?v=DF7MroTLDfU) :-)
ce circuit fonctionnera-t-il? la solution suggérée semble avoir été rejetée.
@AnindoGhosh alors quelles sont les ramifications? Désolé, mais malheureusement je ne peux pas suivre tous les arguments ici :(
@memyself Ce circuit ne pourra pas fournir (absorber) les 100 mA que vous avez spécifiés pour votre LED. Il fera fonctionner la LED à 25 mA ou à peu près. Si cela suffit, il existe des solutions plus simples qui ne nécessitent même pas de condensateur. Souhaitez-vous quelques-unes de ces options?
Comme je l'ai dit, le circuit illustré joue vite et librement avec certaines spécifications en faveur de la simplicité, comme l'OP l'a demandé. 100 mA est de toute façon absurde pour une pile bouton, il est donc inutile de s'inquiéter à ce sujet. Vous pouvez lier les trois broches de sortie du PIC en parallèle. J'aurais montré ça si j'y avais pensé à l'époque. Cela ferait certainement de la pile bouton CR2032 le facteur limitant du courant LED.
@AnindoGhosh Je ne pense pas que 25mA allumera la LED. Donc je suppose que ce n'est pas une option. Je pourrais faire fonctionner la LED avec le CR2032 pendant 4 heures jusqu'à présent et je veux vraiment prolonger la durée de vie de la batterie à 8 heures ou peut-être à 12 si possible. D'où le clignotement.
@OlinLathrop, n'hésitez pas à soumettre une autre solution!
@AnindoGhosh Vous trouverez un lien vers la fiche technique dans la première phrase de ma question. J'espère que ça t'as aidé!
@memyself Selon le graphique d'intensité de rayonnement des courbes caractéristiques de la fiche technique, la LED s'allume bien à 10 mA.
@AnindoGhosh pourriez-vous m'expliquer de quel chiffre vous parlez et comment voyez-vous qu'il ne nécessite que 10mA? La valeur la plus basse que j'ai trouvée dans les fiches techniques était de 20 mA. Merci beaucoup!
@memyself Page 7 de la fiche technique, deuxième image à gauche. Cette discussion s'est étendue au-delà de l'objet des commentaires. Le chat EE pourrait être un meilleur endroit pour continuer cela.
Chetan Bhargava
2013-01-07 04:04:01 UTC
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Pour ce type d'application alimentée par batterie, vous pouvez utiliser les microcontrôleurs MSP430 de TI. Ils viennent dans de très petits emballages et consomment très peu d'énergie en raison de ses différents modes de veille. Dans le logiciel, vous pouvez déterminer le taux de clignotement / cycle de service pour économiser l'énergie. Parce qu'il sera contrôlé par logiciel, vous n'êtes pas coincé sur un seul périphérique IC.

Pour piloter la LED, utilisez un MOSFET avec une faible résistance interne. Vous pouvez utiliser un 2N7000 ou un BS170 couramment disponible pour une intensité de courant plus élevée. Ces transistors sont disponibles dans le package SOT23, réduisant ainsi la taille de la conception physique.

Modifier: Voici tout ce dont vous avez besoin pour clignoter un LED à l'aide d'un MSP430. Vous pouvez commencer votre prototypage rapide à l'aide du tableau de bord et une fois votre conception parfaite, implémentez une conception autonome basée sur MSP430. Avec la connaissance du tableau de bord, vous pouvez acquérir d'autres compétences utiles en matière de micro-contrôleur / programmation.

Il veut simple, petit .. ça veut dire pas de micro.
Ce que Camil a dit, utiliser un micro a toujours été exagéré, et cette question concerne petit / simple / minime.
Je ne savais pas que simple signifie pas de micro.
De plus, vous devrez également utiliser un transistor externe.
Les E / S MSP430 ne peuvent pas fournir ou absorber beaucoup de courant comme les E / S PIC ou AVR.


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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