Bron: deKees

Langzaam knipperlicht

Gepost door Jeroen Vreuls op donderdag 3 juni 2010

Deze schakeling zorgt ervoor dat een lampje langzaam knippert, dat wil zeggen dat de lamp steeds feller gaat branden totdat een maximum is bereikt en dan weer langzaam in sterkte afneemt tot de lamp weer uit is. De schakeling gebruikt puls breedte modulatie, en werkt als volgt:

De driehoek generator

Opamp IC1A is hier gebruikt om een driehoekvormige spanning op te wekken. De opamp fungeert als comparator, dat wil zeggen dat de uitgang volledig uitgestuurd wordt. Als de plus-ingang hoger is dan de min-ingang, dan wordt de uitgang van de opamp hoog, en anders laag.

De weerstand-deler R1/R2 zorgt ervoor dat de halve voedingsspanning op de plus-ingang van de opamp staat, maar R3 staat parallel aan R1 als de uitgang hoog is, en parallel aan R2 als de uitgang laag is. Daardoor schakelt deze ingang steeds tussen 1/3 en 2/3 van de voedingsspanning.

Op de min-ingang staat een condensator naar massa. Die condensator wordt geladen vanuit de uitgang van de opamp, via weerstand R4. De spanning over de condensator neemt dus langzaam toe, totdat die spanning gelijk wordt aan de spanning op de plus ingang. Op dat moment klapt de schakeling om, de uitgang van de versterker wordt laag, en dan wordt condensator ontladen, ook via R4. Ook de referentie spanning op de plus- ingang gaat nu omlaag, zodat het even duurt voordat de condensator voldoende ontladen is. Het resultaat is een ongeveer driehoekvormige spanning over de condensator.

De frequentie hiervan kan ongeveer worden berekend met de formule T = RC, waarbij T de laad-tijd (en ontlaad-tijd) is in seconden, R is weerstand R4 (in Ohm), en C is de capaciteit van C2 in Farad. Hier dus (10.000 * (47 / 1.000.000.000)) = 47 ms. De frequentie van deze driehoekspanning is dan ongeveer 1 kHz.

De amplitude van de driehoek-spanning kan worden aangepast door R3 te wijzigen. Een lagere weerstand levert een hogere driehoeksspanning, maar dan worden de flanken wel iets minder recht. En dat heeft ook invloed op de frequentie.

De pulsbreedte modulator

Opamp IC1C zorgt voor de puls-breedte modulatie. Op de plus-ingang staat de driekhoekspanning uit IC1A, en op de min-ingang staat een referentie spanning. Als de driehoekspanning hoger wordt dan de referentie spanning, dan wordt de uitgang van de opamp hoog, de transistor krijgt dan basisstroom, en de lamp gaat aan.

Langzaam knipperlicht: werking PWMLangzaam knipperlicht: werking PWM

Daalt de driehoek spanning onder de referentiespanning, dan wordt de uitgang van IC1C laag, de transistor spert en de lamp gaat uit. Eigenlijk is dit dus ook al een knipperlicht, maar de knipperfrequentie ligt nu op 1 kHz, dus dat kun je met je ogen niet meer volgen (en de gloeidraad trouwens ook niet).

Door de hoogte van de referentie spanning in te stellen kun je de breedte van de pulsen instellen, terwijl de puls frequentie gelijk blijft. Dat heeft tot gevolg dat de verhouding tussen aan-tijd en uit-tijd kan worden ingesteld, en dus de gemiddelde licht-opbrengst van de lamp. Hoe hoger de referentie spanning (UREF 1), des te smaller de pulsen, en smallere pulsen geven natuurlijk ook minder licht.

Modulator signaal

In deze schakeling komt ook de referentie spanning voor de pulsbreedte modulator komt uit een driehoekgenerator, opgebouwd rond IC1B. De schakeling is dezelfde als de generator rond IC1A, maar de frequentie ligt veel lager omdat een grotere condensator is gebruikt. Het gevolg daarvan is dat de referentie spanning van de pulsbreedte modulator langzaam omhoog gaat (en de pulsen smaller worden en dus minder licht) tot een maximum, en vervolgens weer lager (en de pulsen breder en dus meer licht).

De uitgangstransistor

De uitgangstransistor die hier is getekend is een TIP120. Dat is een flinke darlington die ook een flinke stroom kan schakelen. Een auto lamp van 12 V 10 W zou met deze transistor geen probleem moeten zijn. Een darlington transistor heeft hier de voorkeur, omdat de opamp IC1C niet meer kan leveren dan ongeveer 5 mA. Wel kan het nodig zijn om een lagere waarde te kiezen voor de basisweerstand R9, vooral als de schakeling ook op een lage voedingsspanning moet kunnen werken. Deze darlington transistor heeft namelijk een ingebouwde basisweerstand tussen basis en emitter zodat een minimum basis-stroom nodig is voordat de transistor begint te geleiden.

Voor kleinere lampjes of LED's (vergeet de voorschakelweerstand niet) werkt een BC517 ook goed.

Schema Langzaam knipperlicht

Begroting

Deze schakeling kost ongeveer € 3,00.

Onderdelenlijst

  • R1-R10 = 10 kΩ
  • C1 = 47 nF
  • C2 = 100 µF/35 V
  • T1 = TIP120
  • IC1 = LM324