Luce d'accento a LED che si attenua lentamente quando viene rimosso dalla fonte di alimentazione

Abbiamo suonato tutti con diversi trasformatori e alimentatori che hanno un indicatore a LED che si attenua prima di spegnersi completamente quando l'alimentazione è scollegata.

Sto lavorando alla progettazione di una luce d'accento che implichi una fonte di luce di cristallo traslucida (probabilmente fatta di resina o vetro se trovo un fornitore economico) contenente LED e alcuni componenti elettronici e una base che fornisce corrente elettrica. Per i giocatori, potrebbe sembrare un po 'come una pietra di Welkynd. La mia domanda è qual è il modo più semplice per far sì che i LED si oscurino lentamente (diciamo per 2-10 secondi) quando il cristallo viene rimosso dalla base? Simile al trasformatore scollegato, ma con un oscuramento intenzionale e controllato.

Ho appena acquistato alcuni LED e ho intenzione di costruire un sistema di test nel prossimo mese o due. Questi LED sono in una striscia di 5 metri divisa in 3 serie di LED che funzionano in parallelo e hanno una potenza nominale di 12v. Non conosco la valutazione dell'amplificazione dei LED, ma sto indovinando nella gamma di 20ma (quello che ho letto è nella media per il bianco brillante). Probabilmente userò 4 serie per un totale di 12 LED nella build di test. Collegamento a strisce LED

Se avessi il trasformatore di corrente alternata incorporato nella base, immaginavo di poter usare un numero di condensatori in parallelo con un resistore per immagazzinare elettricità e scaricarla lentamente nei LED. Ma sono un appassionato autodidatta, quindi onestamente non so se funzionerebbe davvero. Né conosco il numero e le classificazioni di condensatori e resistori di cui avrei bisogno.

Se avessi il trasformatore incorporato nel cristallo, il trasformatore e il raddrizzatore conserverebbero una piccola quantità di elettricità, ma non penso che sarebbe abbastanza per fornire l'effetto che sto cercando, quindi qualcos'altro dovrebbe essere aggiunto per farlo durare per alcuni secondi.

Una bella batteria con elettronica di controllo è letteralmente la mia ultima risorsa per ottenere questo effetto, e probabilmente mi arrenderò all'idea prima di andare a programmare il mio circuito.

Questa è la mia domanda principale. Se qualcuno vuole riflettere su come collegare il cristallo alla base, sono aperto ai suggerimenti. Il mio piano originale era semplicemente quello di avere un collegamento diretto rame-rame con la base. Ma recentemente ho preso in considerazione un sistema di ricarica EM (simile a un powermat o queste torce ricaricabili wireless che mio padre ha). La preoccupazione per il wireless è fornire un'alimentazione costante ai LED, sebbene sia più sicura. Ho anche imparato un bel po 'già sulla costruzione dell'alimentatore sfogliando questo sito SE, ma se qualcuno ha qualche suggerimento anche per questo, sono tutto orecchi. Per la costruzione del test probabilmente lo collegherò a un alimentatore per computer o a un alimentatore per laptop se ne trovo uno da 12 V presso Goodwill o nel negozio di componenti elettronici locale.

Se riesco a far funzionare il modello di test, ho intenzione di costruirne forse una dozzina per l'illuminazione d'accento intorno alla mia casa.

La domanda ha suscitato il mio interesse abbastanza da avviare un esperimento. Ho modificato i parametri della domanda in un aspetto chiave: invece di una striscia LED con più LED in serie, ho collegato 3 LED blu (V _f = ~ 2,8 Volt ciascuno) in parallelo , con un singolo resistore da 100 Ohm per limitare la corrente a tutti 3, a 0,047 Farad, tipo di moneta da 5,5 Volt "scheda madre supercap".

Lo so, condividere una resistenza è davvero una brutta pratica, quindi usa resistori separati per il tuo esperimento.

Il supercap è stato caricato da una coppia di celle alcaline AA (~ 3,12 Volt sul condensatore dopo 3 minuti), quindi i cavi alla batteria sono stati estratti.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Mentre l'effetto dimmer era un risultato atteso, i risultati erano sorprendenti: i LED sono rimasti accesi a intensità decrescente per oltre un minuto dopo aver scollegato la batteria. Ecco il video che ho preso dell'esperimento.

Il motivo per cui i LED sono rimasti accesi così a lungo del previsto è che un tipico LED continua ad essere illuminato fino a ben al di sotto del 5% della sua corrente nominale - Nel caso dei LED che ho usato, a circa 1 minuto erano abbastanza visibili , se debole, con una divisione di 1 mA tra tutti e tre.

I LED si sono finalmente oscurati nel nulla dopo forse 15 minuti.

Conclusioni :

• Una capacità molto più piccola rispetto al supercapacitore di Farad 0,047 qui utilizzato sarebbe preferita allo scopo previsto.
• Se si deve usare una striscia LED da 12 Volt 20 mA, anziché LED in parallelo, allora funzionerebbe un set di 3 di queste supercaps in serie: la capacità risultante di circa 0,0157 Farad fornirà una durata di attenuazione più vicina all'obiettivo del PO di Da 2 a 10 secondi, anziché l'oscuramento insopportabilmente lungo 1 minuto osservato nel video.
• Il motivo per cui alcuni calcoli di capacità pubblicati in precedenza, incluso il mio commento di Farad 0,5 erano lontani dal punto di vista, è dovuto al fatto che il flusso di corrente di riduzione dovuto alla scarica, ovvero l'effetto di attenuazione molto ricercato, non era stato preso in considerazione.
• Per eventuali commenti che potrebbero sorgere sull'ESR "inaccettabilmente alto" di queste supercaps di schede madri, è chiaro che la teoria deve essere supportata da una sperimentazione pratica, come fatto per questa risposta.

Il supercondensatore che ho usato è venduto a meno di $ 2 al paio , compresa la spedizione internazionale, su eBay:

Non proprio le decine o le centinaia di dollari che io e altri avevamo già menzionato.

Addeddum grazie alla discussione con @DavidKessener :

• Se si utilizzano più supercap in serie e caricate a una tensione più elevata per la stringa, rispetto alla tensione nominale del singolo condensatore, sono necessarie resistenze di polarizzazione per prolungare la durata dei condensatori. Senza questi, i condensatori si caricheranno in modo non uniforme e alla fine moriranno più velocemente.
• Sulla base di questa nota Maxwell , e prendendo una corrente di dispersione per condensatore di 10 uA ( la corrente di dispersione effettiva di questi tappi particolari è molto più bassa, quindi anche più sicura ), otteniamo un valore di 55 kOhm per far passare i resistori di polarizzazione 10 x 10 = 100 uA, quindi aggiungi 3 nuovi Resistori da 56k come di seguito, per l'utilizzo di un'alimentazione a 12 Volt e una striscia LED a 12 Volt

^{simula questo circuito}

Il TL494 viene solitamente utilizzato negli alimentatori come meccanismo di controllo per un commutatore buck o boost, ma può essere facilmente utilizzato anche per il controllo PWM di un LED, poiché ciascuno dei suoi transistor di uscita può assorbire 200 mA .

Dai un'occhiata al rapporto sull'applicazione TI SLVA001E, "Progettazione di regolatori di tensione di commutazione con TL494 (Rev. E)", per vedere come metterlo in modalità single-ended e come utilizzare il DTC per controllare l'uscita PWM; un circuito RC sul pin DTC dovrebbe essere sufficiente per ridurre gradualmente il ciclo di lavoro alla rimozione del dispositivo.

MODIFICARE:

Ecco un circuito non ottimizzato che può essere utilizzato. Notare che l'apparecchiatura avrà bisogno del proprio alimentatore per funzionare.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

S1 può essere un microinterruttore a leva o una sorta di coppia di contatti a ponte con materiale conduttivo. Quando S1 è chiuso, DTC viene mantenuto a 0 V consentendo il massimo ciclo di lavoro PWM e quindi la luminosità del LED. Quando S1 viene disattivato, C1 si carica lentamente attraverso il divisore di tensione R1 / R2, aumentando lentamente la tensione DTC e riducendo così il ciclo di lavoro PWM fino al 5%.