Estabilização da tensão dos faróis de feixe baixo

Nos últimos anos, os automobilistas começaram a equipar os seus carros com luzes diurnas permanentes. Embora as regras permitam a utilização de luzes padrão (luzes de nevoeiro, faróis, etc.), muitas pessoas preferem executar os LEDs como unidades separadas. E alguns motoristas são confrontados com o facto de os LEDs com base nos quais as luzes são feitas, se avariarem antes de um ano. Ninguém descobriu a razão de uma vida útil tão curta. Talvez se deva à qualidade dos LED de fabricantes desconhecidos, ou que os fabricantes sobrestimem muito a vida útil dos produtos semicondutores, ou talvez se trate da falta de refrigeração.

Mas há uma forte convicção de que os LEDs falham devido à tensão instável a bordo do carro ou devido a picos de curto prazo no circuito de alimentação, cuja amplitude atinge várias dezenas de volts. Este problema pode ser resolvido com a instalação de um regulador de voltagem para a voltagem de bordo dos LEDs do carro.

Quantos volts deve ter um regulador de voltagem

Se o estabilizador para LEDS é utilizado com luzes industriais, a sua tensão de saída deve ser igual à tensão de alimentação marcada na caixa do dispositivo. Na maioria dos casos, isto é 12 volts. Para um sistema artesanal, considere o seu diagrama esquemático.

Um circuito de lanterna feito a partir de uma cadeia de estabilizadores.

Consiste normalmente em em série de 2 a 4 LEDs em série e uma resistência de têmpera. O LED deve ter a sua tensão nominal a descer sobre ele para poder funcionar correctamente. Por exemplo, para um LED ARPL-Star-3W-BCB, a queda de tensão é de 3,6 V. Para uma cadeia de três elementos, 3,6*3=10,8 volts devem ser fornecidos. Outra pequena queda de tensão deve ser no lastro (o seu valor é determinado no cálculo, 1...2 volts). No total, isto resulta em aproximadamente 12 volts.

Que tipo de reguladores de voltagem estão disponíveis para os LED

Os estabilizadores mais simples e mais baratos são do tipo linear. Eles redistribuem a tensão de rede entre o regulador (transístor) e a carga.

O princípio de funcionamento de um regulador de tensão linear.

Se a tensão de entrada diminuir ou a corrente de carga aumentar, o transístor abre-se e a tensão na carga aumenta. Se a tensão de entrada aumenta ou a corrente de carga diminui, o regulador fecha ligeiramente o elemento de potência e a tensão de carga diminui. Desta forma, a estabilidade é alcançada. As vantagens de tais reguladores são:

• simplicidade;
• baixo custo;
• é possível comprar numa versão integrada para uma voltagem fixa.

As desvantagens são a elevada perda de potência devida à dissipação no elemento regulador (por conseguinte, é necessário um dissipador de calor eficaz) e a necessidade de a tensão de entrada exceder a tensão de saída por uma margem significativa.

Os estabilizadores pulsados estão livres destas desvantagens, distribuem energia ao longo do tempo, mas o seu problema é a complexidade de os fabricar. Precisa de alguns conhecimentos e aptidões para os montar você mesmo.

Como escolher o correcto

Para seleccionar um dispositivo fabricado industrialmente, devem ser especificados os seguintes parâmetros

• tensão de saída;
• corrente de funcionamento;
• A tensão mínima de entrada (a tensão máxima é geralmente algumas dezenas de volts, esta tensão não está disponível na rede eléctrica do automóvel).

Como seleccionar a tensão de saída é descrita acima. A corrente de funcionamento deve exceder a corrente de consumo dos faróis de sinalização (ou lanterna, se o estabilizador for colocado em cada dispositivo separadamente) com uma reserva. É dada pouca atenção a este último parâmetro, que pode ter um impacto crítico no funcionamento de todo o sistema.

Leia também: Como escolher as luzes certas de circulação num carro para não ser multado

Exploração de circuitos reguladores de voltagem populares

A primeira coisa a fazer é escolher o circuito do dispositivo. Há muitas recomendações na Internet para montar tais blocos nos 7812 reguladores de linha integrada (KR142EN8B).

Um diagrama esquemático de um regulador 7812 da Internet (um erro óbvio - a voltagem de entrada deve ser de pelo menos 14,5 volts).

Aqueles que publicam tais esquemas, prestam atenção à sua simplicidade e falta de ajustamento, esquecendo-se completamente de um problema. Para que tal regulador funcione correctamente, pelo menos 2,5 volts devem cair sobre ele - isto está escrito em qualquer folha de dados. Simplesmente, para qualquer estabilização eficaz da saída, a entrada deve ser de pelo menos 14,5 volts. Num carro com um bom alternador não deve existir tal tensão, e com um valor mais baixo não faz sentido utilizar tal circuito. Como compromisso, pode utilizar um estabilizador de nove volts (LM7809), o seu desempenho começará a 11,5 volts na entrada, mas o brilho das luzes cairá. De acordo com GOST, a intensidade luminosa mínima deve ser de 400 cd, e ninguém deve ir abaixo deste limite.

As recomendações para colocar um díodo na entrada parecem ainda mais irrazoáveis.

O esquema da rede é um chip 7812 com um díodo à entrada.

A sua função é bastante questionável - não há necessidade de proteger o circuito da polaridade inversa em montagem estável. Mas a junção p-n de silício deixará cair mais 0,6 volts, e é necessário pelo menos 15 volts para o funcionamento normal.

Circuitos com um CI de 12 volts (com ou sem díodo) só são úteis para cortar picos de alta voltagem no autocarro de +12 volts (se estiverem realmente presentes). Assim, podem servir como uma espécie de "barreira Zener", mas tal barreira pode ser muito mais simples. É necessário ligar em paralelo à cadeia de LEDs um estabilitron Ust, ligeiramente superior à tensão de funcionamento. No modo normal, a sua resistência é elevada, não afectará o funcionamento da luminária. Se a tensão de estabilização for excedida (por exemplo 15 volts), abrirá e "cortará" o excesso.

Ligação de um estabilizador em paralelo com a lanterna.

Os reguladores ligeiramente melhores com chips LDO (baixa saída) funcionam. Estes parecem reguladores lineares típicos mas requerem apenas uma queda de 1,2 volts para obter uma boa regulação e uma regulação eficaz começa já aos 13,2 volts. Isto é melhor, mas ainda não é suficiente para um funcionamento normal. As LM1084 e LM1085 são adequadas para este circuito mas o diagrama de cablagem é um pouco mais complicado.

O diagrama de cablagem da LM1084 da LDO.

A resistência da resistência R1 deve ser de 240 ohms e R2 deve ser de 2,2 kohms para produzir uma tensão de saída de 12 volts. Existe uma barreira fundamental para a continuação do abandono - o regulador é construído sobre um transístor bipolar, e pelo menos 1,2 volts devem cair nas suas junções emissora e colectora. Isto é facilmente contornado utilizando um transístor de efeito de campo como elemento de controlo. Os circuitos integrados baseados neste princípio são difíceis de encontrar, ainda mais difíceis de igualar e mais caros. Por outro lado, mesmo um operador de rádio amador com uma perícia média deve ser capaz de fazer um dispositivo baseado em elementos discretos.

Diagrama esquemático de um regulador linear num transístor de efeito de campo de alta potência.

Os valores dos elementos:

• R1 - 68 kOhm;
• R2 - 10 kOhm;
• R3 - 1 kOhm;
• R4,R5 - 4,7 kOhm;
• R6 - 25 kOhm;
• VD1 - BZX84C6V2L;
• VT1 - AO3401;
• VT2,VT3 - 2N5550.

A tensão de saída é dada pela razão R5/R6. Com as classificações dadas, a saída será de 12 volts, a entrada não precisará de mais de 12,5 volts. Isto é uma melhoria séria. Mas um impulso fundamental só pode ser conseguido através da utilização de uma fonte de alimentação de comutação. Um tal conversor progressivo pode ser construído em torno do chip XL6009.

Circuito step-up baseado em XL6009.

Pode encomendar tal estabilizador de forma pré-embalada em mercados populares on-line. Mas há um problema - os fabricantes fora da economia instalam frequentemente elementos concebidos para uma corrente não superior a 1 A (embora o chip seja capaz de fornecer até 3 A). Ou, por exemplo, os condensadores de óxido de entrada ou de saída podem não ser instalados. Mesmo o diodo Schottky N5824, mencionado na folha de dados, aquece quando as correntes excedem 1,5 A. Em vez disso, deve utilizar um díodo mais potente, por exemplo SR560. Todas estas substituições e simplificações conduzem ao sobreaquecimento do quadro e ao seu fracasso.

O vídeo mostra um exemplo da montagem de um regulador de 12 volts.

Considerações sobre a fabricação

Precisará dos componentes electrónicos para o circuito escolhido. Pode comprá-los em lojas especializadas ou na Internet. Não precisa de um caso para um regulador de linha integrado, mas deve tomar conta de um dissipador de calor. Também precisará de um dissipador de calor ao fazer um elemento discreto governante. Os dispositivos mais complexos devem ser montados em placas de circuitos. As pessoas com tecnologia doméstica são capazes de conceber e gravar a placa de circuito por si próprias. Para outros, é melhor usar uma tábua de pão - cortar as peças necessárias e montar os componentes sobre ela.

Montagem sobre uma tábua de pão.

Deve também seleccionar ou montar o recinto, lembrando-se da dissipação de calor. Colocar a tábua num encolher de calor não é a melhor opção a este respeito. Também precisará de um ferro de soldar com um conjunto de consumíveis.

É difícil dar instruções gerais de fabrico - tudo depende do circuito escolhido e da tecnologia preferida. Mas algumas dicas podem ser dadas para aqueles com pouca experiência na fabricação de dispositivos electrónicos:

• Todas as ligações devem ser cuidadosamente soldadas (tendo o cuidado de não sobreaquecer elementos e condutores no isolamento) - as condições de funcionamento envolverão choques e flutuações de temperatura, e a soldadura de má qualidade far-se-á sentir imediatamente;
• A caixa deve ser concebida para impedir a entrada de água e sujidade - se instalar o dispositivo debaixo da tampa do compartimento do motor, estas substâncias serão suficientes;
• se a caixa não for utilizada, os pontos de soldadura devem ser cuidadosamente isolados - pela mesma razão;
• Após a montagem e verificação de funcionamento não é supérfluo envernizar a placa do lado da solda e secá-la.

Só uma abordagem cuidadosa ao fabrico pode garantir pelo menos alguma durabilidade do dispositivo fabricado em casa em condições difíceis.

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Instalação nas luzes laterais

O estabilizador, independentemente do circuito em que é montado, é instalado na abertura do fio a partir do interruptor ou controlador para as luzes diurnas permanentes. Faça isto em qualquer local conveniente. Se o regulador tiver energia suficiente para lidar com duas luzes, pode ser ligado à linha de alimentação das duas luzes, até ao ponto de divisão. Caso contrário, serão necessários dois dispositivos para cada lâmpada LED.

Ligação de um dispositivo estabilizador.

Lembre-se de ligar o condutor menos ao condutor comum do veículo. Outra questão que surge frequentemente é a instalação de um radiador para o regulador de linha. Há uma ideia de utilizar a carroçaria como um elemento de arrefecimento. A sua área é grande e vai fazer um grande trabalho de dissipação de calor. Desde que haja um bom contacto térmico entre a superfície do chip e a superfície do corpo. E isto exigirá, no mínimo, a remoção da pintura no local de montagem, bem como a perfuração de um furo para o parafuso de montagem. Uma mancha de corrosão irá formar-se rapidamente nesta área. Por conseguinte, isto não é uma boa ideia. É melhor fazer um pequeno dissipador de calor separado de um pedaço de folha de alumínio.

Vídeo: Ligação e teste de estabilizadores L7812CV e LM317T para luzes LED de funcionamento diurno no VAZ-2106.

A questão da utilização de um estabilizador para a iluminação diurna contínua não é tão simples como parece à primeira vista. Para tomar uma decisão sobre a sua utilização e escolher o método de instalação é necessário um certo conhecimento técnico. O material de revisão ajudará a fazer esta escolha.