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Mini lampada LED con PIR - Guida al calcolo dei parametri.

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[51] Re: Mini lampada LED con PIR - Guida al calcolo dei parametr

Messaggioda Foto Utentestefanopc » 7 apr 2021, 11:06

Buongiorno
Anche io ho la versione con goccia di stagno per le due modalità.
Non ho controllato la resistenza SMD che valore abbia.
Per fare la misura semplicemente colleghi tra uscita e massa la resistenza da 10 kohm e misuri la tensione ai suoi capi quando l'uscita è "on".
Poi togli la resistenza e fai la stessa misura a vuoto.
Da queste due prove risulta facile calcolare la resistenza interna.
Ciao e buona giornata.
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[52] Re: Mini lampada LED con PIR - Guida al calcolo dei parametr

Messaggioda Foto UtenteTurk182 » 9 apr 2021, 12:26

Aggiorno il post con le nuove revisioni del circuito.

PIR_LED_Lamp_A__v02.png
PIR_LED_Lamp_A__v02.png (6.38 KiB) Osservato 1424 volte

PIR_LED_Lamp_B__v02.png
PIR_LED_Lamp_B__v02.png (8.3 KiB) Osservato 1424 volte

Ho effettuato la prova suggerita da Foto Utentestefanopc, misurando la tensione di uscita dei moduli PIR:

Old PIR: Tensione a vuoto = 3,25 V - Con carico (10K res.) = 2,80 V
New PIR: Tensione a vuoto = 3,37 V - Con carico (10K res.) = 2,91 V
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[53] Re: Mini lampada LED con PIR - Guida al calcolo dei parametr

Messaggioda Foto Utentestefanopc » 10 apr 2021, 16:24

Calcolo resistenza interna Pir Old

Ir=\frac{Vr}{R} = \frac{2.8}{10k}= 0.28 mA

Ri =\frac{V0-Vr}{Ir} = \frac{3.25-2.8}{0.28}= 1.6 K\Omega

Sono le prime volte che uso LaTeX
Ciao ora devo andare a lavorare
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[54] Re: Mini lampada LED con PIR - Guida al calcolo dei parametr

Messaggioda Foto UtenteTurk182 » 13 apr 2021, 10:13

Ciao Foto Utentestefanopc, scusa il ritardo #-o e grazie per i calcoli di esempio per la resistenza interna del PIR.

A dispetto dei due circuiti appena presentati, sto cercando di rileggere e combinare le sezioni precedenti, per decidere "con cognizione di causa" quale circuito tra quelli descritti, sia il più adatto a questa applicazione.

Ancora Grazie ad Foto Utenteelfo per il link al sito di Rod Elliott (che già conoscevo), ma quella guida non l'avevo mai letta. Comunque è un sito fantastico, tra guide e progetti ci si può perdere per settimane.
Ad esempio, al momento ho in cantiere il suo progetto 88 (https://sound-au.com/project88.htm).


Tornando ai circuiti in oggetto, ho capito che quello con coppia Sziklai è preferibile perché significativamente più stabile della versione con Darlington.
Il terzo possibile, quello descritto da Foto Utenteelfo come: "Mezzo Diamond Buffer", sembra esserlo ancora di più, ma mi pare comporti calcoli più complessi e competenza, per trovare il giusto bilanciamento dei componenti.

Quello che invece non mi è chiaro, è quanto potrebbero essere evidenti (o meno), i limiti, i vantaggi o gli svantaggi di ciascun circuito, all'interno di un normale, ripetitivo utilizzo, in interni.
Magari si tratta semplicemente di fugare dei dubbi, come per la mia domanda (in sospeso), sul confronto tra tipologie di condensatori (post 42):
Per fare un esempio, se un decente condensatore elettrolitico della durata di 2000 ore, potrebbe farla funzionare per un ventennio prima di mostrare i suoi limiti, un analogo al tantalio (mediamente più costoso di 2-3 volte), si limiterebbe ad estendere questo periodo, oppure oltre a questo, garantirebbe un funzionamento più stabile fin dall'inizio?"

Anche per questo, la mia "Road Map" attuale è:
1 - Fugare dubbi sparsi
2 - Raggruppare calcoli e formule necessarie al dimensionamento del circuito (per un certo carico / tensione di alimentazione), per ciascuna tipololgia.
3 - Preparare il calcolatore (su foglio elettronico), per ciascun circuito intenda impiergare.
4 - Realizzare i relativi prototipi e testarli.

Nel frattempo, per alternare il facile al difficile, ho preparato il PCB del circuito in versione Sziklai.
Lo allego in due versioni:
Versione A - Con disposizione libera dei componenti. La versione che sceglierei per la stampa del PCB.
Versione B - Stesso circuito, con componenti tutti posizionati in griglia 2,54 mm.
Utile come traccia guida, per approntare un prototipo su basetta millefori.

Sziklai, versione A:
PIR_LED_Lamp_v01A_Sziklai_group.png

Sziklai, versione B:
PIR_LED_Lamp_v01B_Sziklai_group.png

Ho fatto un ordine per i BC557C. Appena li ricevo, passerò ai prototipi su millefori.

Ps: Se qualcuno fosse interessato a stampare il PCB, basta chiederlo via "pm" e gli invio i file Gerber.
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[55] Re: Mini lampada LED con PIR - Guida al calcolo dei parametr

Messaggioda Foto Utentestefanopc » 13 apr 2021, 10:41

Molto interessante.
Sto montando una piccola cnc per realizzare i PCB.
Quando l'avrò completata ne realizzo sicuramente almeno due esemplari utilizzando il tuo gerber.
Ciao
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[56] Re: Mini lampada LED con PIR - Guida al calcolo dei parametr

Messaggioda Foto UtenteTurk182 » 13 apr 2021, 10:51

Ciao Stefano (può essere il tuo nome?),
Anche io ho in cantiere da anni, 3 versioni di CNC più o meno complesse. E uno dei prossimi argomenti che mi piacerebbe approfondire è proprio lo stadio di alimentazione principale (quello dei driver).
Qualche mese fa, dopo aver conosciuto il sito "theremino.com", avevo iniziato a preparare un shield CNC per moduli Master-DIL. Ma per una serie di motivi e valutazioni successive, ho temporaneamente sospeso il lavoro.
(Fine OT)

Comunque si, ti preparo i file Gerber zippati e te li invio via PM. Vuoi entrambe le versioni, o basta la "A"?
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[57] Re: Mini lampada LED con PIR - Guida al calcolo dei parametr

Messaggioda Foto Utentestefanopc » 13 apr 2021, 11:04

Si è il mio nome.
Io spero di finire a breve.
Ho almeno una decina di progetti realizzati in modo sommario (wire wrapp la maggior parte ).
Siccome mi rifiuto di realizzare su millefiori non vedo l'ora di partire con la fresetta.
Speriamo bene.
Se li mandi entrambi per me va bene.
Pensa che io di solito li disegno in autocad versione 13.
Eagle cad lo uso da 5 anni circa ma saltuariamente.
Ciao
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[58] Re: Mini lampada LED con PIR - Guida al calcolo dei parametr

Messaggioda Foto UtenteTurk182 » 30 apr 2021, 12:25

Aggiorno il post con gli ultimi lavori svolti.
Ma prima vorrei ringraziare Foto Utentestefanopc per la disponibilità a chiarire dubbi e dare consigli, anche in forma privata.
Ancora suo, il suggerimento di misurare la Vf effettiva dei led, con un semplice circuito di prova.

LED_Vf_Test_circuit.png
LED_Vf_Test_circuit.png (18.01 KiB) Osservato 1130 volte

Test effettuato su due lotti di Led Verdi (Produttori e specifiche diverse).
Per tutti, alimentazione a 12V e corrente a circa 15 mA (due resistenze in serie da 330 ohm = 660 ohm).

Vf_LED_Test_.JPG

Primo gruppo (Vf Led):
LED Inolux INL-5AG30 (23000 mcd / 30°)
1 = 2,62 V
2 = 2,63 V
3 = 2,63 V
4 = 2,63 V
5 = 2,63 V
6 = 2,62 V
7 = 2,61 V
8 = 2,63 V
9 = 2,63 V
10 = 2,62 V

Secondo gruppo (Vf Led):
Led OVLFG3C7 (16000 mcd / 30°)
1 = 2,95 V
2 = 2,95 V
3 = 2,95 V
4 = 2,95 V
5 = 2,93 V
6 = 2,94 V
7 = 2,93 V
8 = 2,86 V
9 = 2,94 V
10 = 2,81 V

I risultati sono interessanti.
A parte un paio di anomalie comunque contenute, si assestano tutti vicini ad un certo valore, che è 2,6 V per il primo gruppo, 2,9 V per il secondo.

Questi i datasheet:
https://www.mouser.it/datasheet/2/180/I ... 488281.pdf
https://www.mouser.it/datasheet/2/414/O ... 545461.pdf
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[59] Re: Mini lampada LED con PIR - Guida al calcolo dei parametr

Messaggioda Foto UtenteTurk182 » 30 apr 2021, 12:36

Realizzazione prototipi dei circuiti in prova.

Nel post 52 ho pubblicato le versioni finali del circuito (Darlington e Sziklai), che riporto sotto per comodità:

PIR_LED_Lamp_Circuits_Dar-Szi_.png

Riassumo i parametri comuni ad entrambi:

- PIR Sensor: HC-SR501 (due versioni, con tensione di uscita lievemente differente.
I valori misurati sono riportati alla fine del post 52).
- filtro RC a costante di tempo, fissato a circa 1 secondo (R1 = 220K, C1 = 4,7 µF).
- Tensione di alimentazione DC, compresa tra 5 e 18 V.

PIR_HC-SR501_Old_New.jpg

Per le prove dei circuiti ho usato nuovi Led appena acquistati.
Questo il datasheet:
https://www.tme.eu/Document/1f31d792c4e ... A-1-Z3.pdf

Di quest'ultimo tipo, mi sono limitato a misurare la Vf dei 3 Led usati per il test (2,50 V, 2,49 V, 2,50 V) e partendo da questa, ho provato a calcolare un caso reale:

Lampada composta da 3 Led Verdi posti in serie (Vf Led = 2,50 V).


Circuito Darlington:
-----------------------
(Transistor: T1, T2 = BC547C)

Vce = 1 V
Vbe = 0.7 V
Corrente ILed = 19 mA

Calcolo tensione minimo:
Vmin = (Vout - 2*Vbe) + Vce + n*VLed
Vmin = (3.3 - 1.4) + 1 + (3 * 2.5) = 1.9 + 1 + 7.5 = 10.4 V
tensione standard adeguato: 12 V

Calcolo Resistenza Led (R2):
R2 = (Vout – 2*Vbe) / Iled
R2 = (3.3 - 1.4) / 0.019 = 100 ohm


Circuito Sziklai:
--------------------
(Transistor: T1 = BC547C, T2 = BC557C)

Vce (T2) = 1.5 V
Vbe (T2) = 0.7 V
Corrente ILed = 19 mA.

Calcolo tensione minimo:
Vmin = (Vout - Vbe) + Vce + n*VLed
Vmin = (3.3 - 0.7) + 1.5 + (3 * 2.5) = 2.6 + 1.5 + 7.5 = 11.6 V
tensione standard adeguato: 12 V

Calcolo Resistenza Led (R3):
R3 = (Vout – Vbe) / Iled
R3 = (3.3 - 0.7) / 0.019 = 136.8 ohm (valore arrotondato a 140 ohm)

I prototipi sono su millefori standard (passo 2,54 mm.) e il circuito occupa una matrice da 6x6 fori per il Darlington, 7x7 per lo Sziklai.

Darlington_Sziklai__Circuits.jpg

Ho provato a calcolare la potenza dissipata di T2 e la relativa temperatura raggiunta in ambiente.
Entrambi i circuiti, se alimentati a 12 V (e con questa specifica configurazione di Led) presentano una bassa Vce in eccesso (1.6 V e 0.4 V), quindi la potenza finale impiegata e dissipata è più o meno quella minima possibile e ampiamente al di sotto dei 100 mW (max) dei transistor.

Collaudo dei circuiti:

All'accensione, il PIR richiede un tempo di inizializzazione di 30 - 60 secondi.
Per maggior sicurezza, ho effettuato i test con entrambi i PIR (vecchia e nuova serie), ma non ho riscontrato particolari differenze di funzionamento.

Il circuito con il Darlington funziona bene.
Il filtro RC a costante di tempo sembra avere la stessa durata sia in fase "On" che in fase "Off".
In modalità On, la luce dei Led appare stabile e dopo un paio di minuti di funzionamento continuo, il transistor T2 è solo poco più che tiepido. Credo una temperatura compresa tra i 30 e i 40 °C.

Il circuito con lo Sziklai è tutta un'altra storia.
Apparentemente sembra funzionare, ma non come dovrebbe.


Quando il PIR è in fase "On" i Led si accendono quasi subito, mentre in fase "Off" i Led si spengono molto lentamente, arrivando a richiedere anche 20 secondi per uno spegnimento "quasi" completo.
Dico quasi, perché si rimane nel dubbio che i Led si siano effettivamente spenti.
Ma guardando meglio, non lo sono. Lo si capisce facendo attivare nuovamente il PIR.
I Led (finalmente) si spengono completamente per una frazione di secondo, poi tornano all'intensità massima.
E questo ciclo: "Salita rapida in ON - Discesa lenta in Off... - (attivazione PIR) spegnimento - salita rapida", si ripete ogni volta.

Ho provato lo Sziklai su entrambi i PIR, ma il comportamento è il medesimo.
Ho ricontrollato più volte anche il circuito, ma non sembra abbia fatto errori di connessione o di altro tipo.

perché lo Sziklai fa i capricci?
Qualcuno ha un'idea?
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[60] Re: Mini lampada LED con PIR - Guida al calcolo dei parametr

Messaggioda Foto UtenteTurk182 » 30 apr 2021, 12:39

Darlington_circuit_ON.JPG
Circuito con Darlington, stato "ON"

Darlington_circuit_Off.JPG
Circuito con Darlington, stato "OFF"
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