Circuit de llum d’obstrucció LED

Els llums d’obstrucció són llums d’alerta que veiem a la part superior d’estructures altes, com ara torres i gratacels, instal·lats per indicar els avions i altres objectes voladors sobre aquestes obstruccions.

Aquests llums alerten els avions sobre l’alçada mínima que haurien de mantenir per sobre d’aquestes estructures altes per evitar possibles col·lisions i accidents.

Els llums d’obstrucció són majoritàriament de color vermell, de manera que es poden visualitzar des de la màxima distància i fins i tot en condicions de boira. Aquests poden ser un tipus de llum il·luminada contínuament o un parpelleig, far giratori tipus de llum.

En aquest article discutim sobre la fàcil construcció d’un potent sistema de llum d’obstrucció basat en LED, que utilitza parts mínimes i un treball eficient.

Jerry va demanar la idea tal i com es mostra a continuació:

Especificacions del circuit

Tinc una llum d’obstrucció d’intensitat mitjana que s’ha deteriorat. La seva tensió d’entrada és de 48 V CC i la seva potència és de 60 W. Té quatre circuits que tenen 12 LED per circuit. També té un LDR que suposadament apaga la llum durant el dia i s’encén durant la nit.

Ara, a causa dels components danyats que no he pogut trobar amb els seus números ideals, vull que em dissenyis un altre circuit que pugui realitzar la mateixa funció que abans, recorda que parpelleja (s'activa i s'apaga) xanclet . Els quatre circuits diferents tenen el seu subministrament des del 48VDC.

Els quatre circuits suposo que funcionen de dues maneres: la part superior i la part inferior. Dos circuits controlen la part superior mentre que els altres dos controlen la part inferior.

El flaix ha d’estar a l’interval d’uns 2 segons (encès i apagat) que ha de ser continu, també té una fotocèl·lula.

Dissenyeu un circuit que sigui capaç de controlar les parts superior i inferior del sistema alhora i preveure si cal separar la part superior de la part inferior. La potència és de 60W / 48VDC.

Anàlisi de circuits

Analitzant la descripció anterior, podem concloure els supòsits següents.

Sembla que els 4 circuits són 4 controladors de LED separats però idèntics, que s’utilitzen per controlar el corrent dels 4 grups de LEDs per separat. Els controladors independents garanteixen que tots els LED junts no puguin fallar mai en cas de mal funcionament.

La potència de 60 watts és per a tots els LED combinats, per tant, cada grup de 12 LED s’ha de classificar a 5 watts. En altres paraules, el corrent a través de cada corda de 12 LED pot ser de 0,12 amperes, o 120 mA.

La inclusió d'un fitxer LDR i també una fotocèl·lula sembla confusa, de manera que ignorarem la fotocèl·lula i utilitzarem només un LDR per al necessari commutació automàtica nocturna de dia.

Disseny de circuits

Com s'ha explicat anteriorment, els 4 circuits poden ser 4 controladors LED, o per ser precisos circuits de controlador de corrent per protegir els LED de sobrecorrent.

No obstant això, una anàlisi més profunda demostra que un LED de 120 mA pot no necessitar un controlador de corrent especial i que una limitació de corrent resistiva pot ser suficient. Considerem que l’alimentació d’entrada de 48V CC és relativament constant.

Els LED que podem seleccionar per a aquest projecte de circuit de llum d’obstrucció són 2835 LED SMD per obtenir una brillantor òptima. Els detalls tècnics es poden estudiar a partir de les dades:

Especificacions del LED SMD 2835

• Corrent cap endavant: 120 mA a 150 mA
• Tensió directa: 3,1 V CC
• Flux lluminós: de 10 a 15 LM
• Potència: 0,5 watts

Càlcul de la resistència de limitació de corrent

La resistència limitant de corrent per a cadascun dels grups LED de la sèrie 12 es pot calcular a partir de la fórmula següent:

R = Vs: corrent total de caiguda / límit FWD

• on Vs és la tensió d’alimentació = 48 V
• Caiguda total de Fwd = 12 x 3,1 = 37,2
• Corrent límit: 0,12 amperes

Per tant,

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

La potència de les resistències serà ( 48 - 37.2) x 0.12 = 1,2 watts o 1,5 watts arrodonits de.

Utilització d’un transistor Astable per fer parpellejar els LED

Atès que els LED de la llum d’obstrucció han de parpellejar en mode xancla, sembla que una bona opció és un circuit astable transistoritzat. Això es deu al fet que un transistor astable ofereix dues sortides de transistor alternativament oscil·lants que es podrien utilitzar per parpellejar dos conjunts de LEDs per separat.

El diagrama de circuits complet es pot veure a continuació:

Parts

1. R1, R4 = 22 k Ω
2. R2, R3 = 78 k Ω
3. R9, R10, R11 = 6k8
4. R12 = 100 k predefinits
5. R5, R6, R7, R8 = 90 ohms 1,5 watts
6. C1, C2 = 1 μF / 60 V
7. T1, T2, T5 = BC547
8. T3, T4 = IRFD110
9. D1, D2 = 1N4148
10. LDR, fotoresistència = normalment, 30 k de llum diària sota ombra
11. LEDs = Com s'ha comentat anteriorment, 48 núm.
    

Com funciona

El funcionament del circuit de llum d'obstrucció LED proposat es pot entendre amb el següent punt:

Les 4 resistències del centre, juntament amb C1, C2 i T1, T2 formen un circuit multivibrador astable transistoritzat bàsic. La característica principal d’aquest astable és el seu baix cost i el seu ràpid funcionament a prova d’errors tan aviat com s’alimenta. Un cop engegats, T1 i T2 comencen alternativament a canviar a una freqüència de freqüència determinada per les resistències base R2, R3 i els condensadors C1, C2.

Aquests components específics poden ser canviat com es desitgi per alterar la velocitat de commutació del T1 i el T2. Els valors més alts produiran taxes de commutació més lentes i viceversa.

Un altre avantatge d'aquest estable és que es pot dimensionar per funcionar a tensions més altes, com ara 48 V aquí, sense incorporar etapes de regulador de tensions especials. A més, som capaços d’aconseguir dues sortides de commutació alternativa, que potser no seran possibles amb astables basats en IC, tret que s’apliqui un BJT extern.

Els MOSFET T3, T4 s’utilitzen per canviar els LED d’acord amb els senyals parpellejants dels respectius col·lectors BJT.

Els LED es divideixen en 2 grups de 24 LED cadascun, que es poden configurar a la part superior i inferior de l’armari de llum d’obstrucció. A continuació, aquests grups de LEDs continuaran parpellejant xancletes sempre que estiguin alimentats.

L’escenari T5 és el circuit de commutació automàtica de nit. Quan hi ha prou llum disponible durant el dia, el T5 es polaritza a través de la baixa resistència LDR i manté els dos MOSFET apagats posant a terra les seves portes.

A mesura que cau la foscor, augmenta la resistència LDR, que va esgotant gradualment el biaix de la base de T5 i, finalment, l’APAGA.

Quan això passa, els MOSFET s’activen i comencen a canviar els LED alternativament, servint ràpidament la funció prevista d’un llum d’obstrucció.

Durant el dia, el consum màxim del circuit no és superior a 5 mA.