Jump to content
Alexandr Sorokin

Как побороть просадку яркости индикатора при кратковременном включении мощного потребителя?

Recommended Posts

Собираю простой измеритель CO2 на ардуинке и датчике MHZ-19b. Чтобы было поинтереснее, добавил экранчик, пару кнопок, пищалку и фотодиод. Питание устройства - USB компьютера или маломощный телефонный зарядник. Для индикации использую сегментный индикатор:
indicator.jpg.ceeadf5c92a377e680d76dcc97c21766.jpg

Включением сегментов на индикаторе заведует сдвиговый регистр 74HCT164, яркость регулируется с помощью ШИМ на ардуине на основе показаний фотодиода. На индикаторе каждый сегмент - отдельный диод. Яркость зеленых сегментов почему-то оказалась на порядок выше, пришлось на них поставить резисторы побольше.

Собрал все на бредборде, написал прошивку, все работает! Однако глаз не радует - есть проблема. Во время измерений (когда включается датчик co2), яркость индикатора на долю секунды просаживается.

Видео. От реальности далеко - камера не справляется, но проблему видно. На самом деле гораздо заметнее, яркость падает наполовину, и это бесит неимоверно!


На осциллографе момент выглядит так:
oscill.jpg.148b2b6ab78454efd81389c7c28fa228.jpg

Предполагаю, что проблема в том, что датчик кушает относительно большой ток. Согласно даташиту, https://www.winsen-sensor.com/d/files/infrared-gas-sensor/mh-z19b-co2-ver1_0.pdf
Average current < 60mA(@5V)
Peak current 150mA (@5V)

Общая схема устройства примерно такая (немного не полная, извиняюсь, но смысл, думаю, передает). BAR1 - это тот самый злополучный индикатор.
scheme.png.8d4ee25e61516269fed95b85d06b54c3.png

Пытался бороться разными способами, но каждый шаг вообще никак не повлиял на проблему.
- Питание на датчик и на сдвиговый регистр провел напрямую с USB, а не с 5v ардуинки.
- Выкинул все "лишнее" - ШИМ, фотодиод, пищалку.
- Добавил электролиты побольше на датчик и регистр.
- Попробовал повтыкать китайский стабилизатор напряжения в разные места - до устройства, на датчик, на регистр.
stab.jpg.3db3df341ca4020edbe1153afe735c4e.jpg

Затем решился на кардинальные изменения. Выкинул сдвиговый регистр со всей обвязкой и заменил их на Constant Current LED Driver MBI5001CN (даташит http://malibor.by/sitedocs/08276.pdf) И опять полный провал! Хуже того, зеленый моргает при просадке заметно сильнее остальных т.к пришлось его по яркости выравнивать дополнительным резистором...

 

За сим идеи закончились, пришло время идти на поклон к старшим товарищам и просить помощи. Посоветуйте, пожалуйста, куда копать и как можно решить проблему.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

На сколько помню потребление датчика около не меньше 100мА это точно, не помню сколько но мерял там было что-то в пределах 100-350мА, датчик то этот с нагревательным элементом и спираль разогревается естественно за счет протекающего тока через него, кстати этот датчик после включения на разогрев программно прописывается 30с задержка, после которых и включай индикацию, так как разогрев составляет приблизительно около 22с., и в это время и потребление больше и на выходе датчика фигня.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Изготовление 2-х слойных плат от 2$, а 4-х слойных от 5$!

Быстрое изготовление прототипа платы всего за 24 часа! Прямая доставка с нашей фабрики!

Смотрите видео о фабрике JLCPCB: https://youtu.be/_XCznQFV-Mw

Посетите первую электронную выставку JLCPCB https://jlcpcb.com/E-exhibition чтобы получить купоны и выиграть iPhone 12, 3D-принтер и так далее...

И ещё - на этих "бредбордах" контакты выполнены хорошо, если из лужёной жести и на больших токах могут вести себя непредсказуемо. Плюс куча переходных сопротивлений от перемычек.
Кстати, почему напряжение питания ещё до просадки всего 4,6 Вольта, может сам источник или кабель питания некачественный?

зы. Схема практически "не читается", т.е. бесполезна, зачем так рисовать? 


"Я не знаю какой там коэффициент, я просто паять умею. "

Share this post


Link to post
Share on other sites

Высокая надежность SiC! Как они этого добились?

За несколько лет кропотливых исследований и совершенствования технологии компания Infineon смогла довести показатели надежности и стабильности параметров высоковольтных и быстродействующих карбид-кремниевых транзисторов линейки CoolSiC практически до уровня их кремниевых собратьев.

Подробнее

On 9/23/2020 at 3:57 AM, Alexandr Sorokin said:

яркость индикатора на долю секунды просаживается

Так и должно быть. При падении напряжения питания с 4,62 до 3,93В ток через, например, зеленый светодиод индикатора уменьшается почти в  два раза. И это еще не все.

Тип индикатора вы не указали, а зря. Сомнительно, что номинальный ток сегментов индикатора  должен быть около 0,5 мА. Скорее, 10 мА. Для kyx-b10rygb, например, номинальный ток 20мА. Уменьшите резисторы раз в 20 и будет вам счастье. Как нибудь так для 5В:

 

bar.png

Edited by _abk_
дополнил

Share this post


Link to post
Share on other sites

Материалы вебинара «STM32L5. Секреты оценки энергопотребления»

Опубликованы запись и материалы вебинара КОМПЭЛ, посвященного первому семейству МК STM32L5 на ядре Cortex-M33. На вебинаре было рассказано о самых распространенных ошибках при расчете энергопотребления микроконтроллеров и о специальном тесте ULPMark, позволяющем дать наиболее объективную оценку энергоэффективности. Измерения проводились на демонстрационной платформе STM32L562E-DK.

Подробнее

А не проще для начала определить место, где падает напряжение? Если непосредственно на выходе источника питания, то источник заменить на более мощный. Если на источнике нормально, то искать в схеме длинные провода, плохие контакты, смотреть разводку общего провода. Китайские провода могут преподнести много сюрпризов, у меня есть провод 2 банана-2 крокодила длиной 1 метр с сопротивлением 3 Ом и явно выраженными магнитными свойствами.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Снижена цена на AC/DC и DC/DC преобразователи Mornsun в Компэл!

Компэл и компания Mornsun снизили цены на преобразователи AC/DC-преобразователи семейств LS и LDE. По привлекательной цене также предлагаются DC/DC-преобразователи изолированных семейств поколений R2 и R3 различного конструктивного исполнения.

Подробнее

5 часов назад, _abk_ сказал:

Скорее, 10 мА. Для kyx-b10rygb, например, номинальный ток 20мА. Уменьшите резисторы раз в 20 и будет вам счастье. Как нибудь так для 5В:

Тут согласен, по 200Ом резисторы в самый раз, вот только вытянет ли такой ток сдвиговый регистр когда загорится вся линейка, ведь это получится около 100мА( а макс. ток питания регистра 50мА,, значить максимальный выходной ток для корпуса не больше 40-45мА может выдержать) , я бу поставил после регистра либо транзисторы, либо такое image.png.0c738df85d8829d24ef91be91072fb80.png

Либо резисторы по 470Ом, тогда ток конечно будет в пределах 4-6мА, для разных сегментов, но по идее регистр возможно останется жив, и индикатор хоть-как-то будет более менее моргать. 

Edited by Электронщик

Share this post


Link to post
Share on other sites

Склоняюсь к тому, что засад в программе. Как вариант - затык интерфейса с 595-ой в момент обращения к датчику.


Я не раздаю удочки. Я продаю рыбу.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ну у него вроде как напряжение проседает, хотя непонятно где. Программа такого дать не должна.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Напряжение не то чтобы проседает, а подается "0" на короткое время.

23.09.2020 в 00:57, Alexandr Sorokin сказал:

На осциллографе момент выглядит так:

Куда тыкнулся?


Я не раздаю удочки. Я продаю рыбу.

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 hours ago, LazyEd said:

А не проще для начала определить место, где падает напряжение?

Для начала надо правильно включать индикатор. Если не усложнять ничего, хватит и 5...8 мА. Но никак не 0,4 мА. А пть сегментов с резисторами из таблицы не дотянут и до 45 мА общего тока через НСТ164.

Share this post


Link to post
Share on other sites

их десять сегментов, и не понятно сколько он их юзает

ДА и он уже ж поставил Constant Current LED Driver MBI5001CN, которая может до 90мА тянуть

Share this post


Link to post
Share on other sites
17 hours ago, Электронщик said:

он уже ж поставил... MBI5001CN 

Значит, неправильно ток задал. Можно только гадать, т.к. информации недостаточно. ТС себя этим не утруждает.

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 9/24/2020 at 10:05 PM, Электронщик said:

на разогрев программно прописывается 30с задержка, после которых и включай индикацию, так как разогрев составляет приблизительно около 22с., и в это время и потребление больше и на выходе датчика фигня.

Если выключать индикатор на время измерений, то моргать он будет еще заметнее, так что не вариант. Однако согласен с вами насчет 30с минимум между измерениями. Сейчас поставил меньшее значение просто для тестов, в финальной версии интервал обязательно сделаю больше.

 

On 9/25/2020 at 4:27 AM, Dr. West said:

И ещё - на этих "бредбордах" контакты выполнены хорошо, если из лужёной жести и на больших токах могут вести себя непредсказуемо. Плюс куча переходных сопротивлений от перемычек.
Кстати, почему напряжение питания ещё до просадки всего 4,6 Вольта, может сам источник или кабель питания некачественный?

зы. Схема практически "не читается", т.е. бесполезна, зачем так рисовать? 

Согласен, контакты на "бредбордах" - большая печаль. Однако экспериментальная сборка навесным монтажем дала примерно такой же результат.

Источник - usb компьютера, в зависимости от используемого кабеля и порта получается небольшой разброс - от 4.6 до 4.8в.

Схема в таком виде проще редактируется, да и была изначально сделана не для показа кому-нибудь, а лишь для последующей разводки платы. За замечание спасибо, в следующий раз буду делать по-другому.

 

On 9/25/2020 at 5:22 AM, _abk_ said:

При падении напряжения питания с 4,62 до 3,93В ток через, например, зеленый светодиод индикатора уменьшается почти в  два раза.

До вашего замечания почему-то ожидал практически линейной зависимости. Но теперь сходил посмотрел на ВАХ внимательнее, и да, сам дурак.

On 9/25/2020 at 5:22 AM, _abk_ said:

Тип индикатора вы не указали, а зря. Сомнительно, что номинальный ток сегментов индикатора  должен быть около 0,5 мА. Скорее, 10 мА. Для kyx-b10rygb, например, номинальный ток 20мА. Уменьшите резисторы раз в 20 и будет вам счастье. Как нибудь так для 5В:

К сожалению, ни на самом индикаторе, ни на странице китайского продавца нет никакой маркировки. Однако картинка в моем посте по внешнему виду соответствует тому что у меня на руках. Сделал замеры, получил такие данные (R - сопротивление подключенного токоограничительного резистора):

1514166121_2020-09-2612_37_57-Book1-Excel.png.8311035d18dd3e2dbfea4cca8bf4af17.png

 

On 9/25/2020 at 11:00 AM, Электронщик said:

Тут согласен, по 200Ом резисторы в самый раз, вот только вытянет ли такой ток сдвиговый регистр когда загорится вся линейка, ведь это получится около 100мА( а макс. ток питания регистра 50мА,, значить максимальный выходной ток для корпуса не больше 40-45мА может выдержать) , я бу поставил после регистра либо транзисторы, либо такое 

Спасибо за наводку! По результатам изысканий выходит что меньше 30мА на сегмент подавать - плохой вариант, и транзисторная сборка будет в самый раз.

On 9/25/2020 at 11:40 AM, солар said:

Склоняюсь к тому, что засад в программе. Как вариант - затык интерфейса с 595-ой в момент обращения к датчику.

С программой все хорошо. Подключение индикатора напрямую к питанию (без мк и даже без сдвигового регистра, только с резисторами) дает аналогичный результат.

On 9/25/2020 at 12:43 PM, солар said:

Куда тыкнулся?

Выход источника питания - напрямую в usb порт.

On 9/25/2020 at 1:35 PM, _abk_ said:

Для начала надо правильно включать индикатор. Если не усложнять ничего, хватит и 5...8 мА. Но никак не 0,4 мА. А пть сегментов с резисторами из таблицы не дотянут и до 45 мА общего тока через НСТ164.

Подобрал резисторы под ток ~10 мА, замеряя показания мультиметром. Результат тот же - яркость прыгает.

On 9/25/2020 at 1:52 PM, Электронщик said:

их десять сегментов, и не понятно сколько он их юзает

Используется 6 сегментов (3 цвета - красный, оранжевый, зеленый).

7 hours ago, _abk_ said:

Значит, неправильно ток задал. Можно только гадать, т.к. информации недостаточно. ТС себя этим не утруждает.

Вариант с лед-драйвером был тупиковым, я его просто от безысходности проверил, поэтому и не описывал детально. Тот драйвер что у меня на руках и без шима (для общей яркости), и без раздельной регулировки каналов. А значит ни выровнять яркость отдельных сегментов между собой не получится, ни общую яркость менять по данным фотодиода не выйдет - не соответствует изначальным пожеланиям. Может оно и реально, но не на моем текущем уровне развития : )

Проверял варианты, когда драйвер выдает токи приблизительно 10, 20 и 30, все выдали внешне похожий результат, изначальная проблема присутствовала. Ток на сегменте контролировал мультиметром, токозадающий резистор подбирал брутфорсом, токоограничительные резисторы на каждый сегмент не ставил (только на зеленый пробовал добавить) - подключал на прямую к драйверу .

============================================================================================================================

По советам (всем большое спасибо за участие!) осознал что в общем-то небольшое падение напряжения вызывает серьёзное снижение тока и, соответственно, яркости. Для эксперимента выкинул сдвиговый регистр из схемы, оставив только резистор и индикатор.

[питание от usb, осциллограф показывает напряжение на usb, мультиметр - ток на сегменте в мА]

Для желтого сегмента проблема с миганием ушла, когда минимальный ток стал больше 30ма (подключен через пару резисторов, дающих в сумме 68 ом):

image.png.694fe555bb38b596c32f4d405863b04e.png

С зеленым даже на большем токе все еще заметно (резистор 27ом):

image.png.57edbcd6a22ba43be60bf6c66a75dd98.png

ezgif-3-9331099108e7.gif.34364a3437be40a923158054b7fa0cb3.gif

В реальности заметно гораздо сильнее. Полагаю, что тут надо тупо пробовать еще больший ток, но стало страшновато. Даташита к моему индикатору у меня нет, не знаю как много можно подать на сегмент без риска его убить. Приблизительно похожий док говорит так так: 

 image.png.2e4053cccb928a473c61befb002d8a52.png

что я понимаю как "нормально до 30, но кратковременно можно до 150". Но насколько кратковременно, и насколько часто можно давать peak - черт его знает.

Ну и вторая проблема - даже на фотках видно что яркость зеленого на порядок выше желтого (даже если подавать одинаковый ток, все равно на порядок будет отличие). Раньше я думал выравнивать яркость подбором резисторов, но теперь очевидно, что это не вариант. Добавлять что ли отдельный шим специально для зеленого?

 

===================================

Промежуточный итог

===================================

Получил новые знания:

- Осознал что, зависимость тока на светодиоде от напряжения  куда более нелинейная и непредсказуемая чем кажется на первый взгляд при беглом изучении графиков.

- Попытки применения закона Ома для расчета тока в моей ситуации у меня постоянно заканчиваются провалом и результаты вычислений не соответствуют практическим измерениям. Поработаю над этим моментом.

- Узнал про транзисторные сборки

- Буду уделять больше внимания схемам перед показом их людям.

Приблизился к решению проблемы:

Желтый и красный сегменты работают правильно (без мигания) при обеспечении минимального тока в 30 мА. Для питания всех индикаторов ограничиться только сдвиговым регистром не выйдет, но как решать этот вопрос - понятно.

Оставшиеся вопросы, по которым прошу помощи:

1. Зеленый сегмент все еще мигает даже при токе 40мА, больше давать страшновато. Как узнать безопасный максимум если нет даташита и маркировки чтобы его сгуглить?

2. Зеленый гораздо ярче желтого и красного при одинаковых токах, но регулировать яркость током - нельзя, т.к. при его снижении ниже некоторого порогового значения получаем проблему с миганием, да и яркость начиная с определенного значения меняться перестаёт. Городить отдельный шим специально для зеленого (еще не факт что поможет) или есть еще варианты?

Edited by Alexandr Sorokin

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 часов назад, Alexandr Sorokin сказал:

Если выключать индикатор на время измерений, то моргать он будет еще заметнее, так что не вариант. Однако согласен с вами насчет 30с минимум между измерениями.

Это не между измерениями, а сразу как подал питание на датчик ждешь 25-30с., пока разогреется спираль, а потом меряешь когда спираль разогрета.

 

7 часов назад, Alexandr Sorokin сказал:

В реальности заметно гораздо сильнее. Полагаю, что тут надо тупо пробовать еще больший ток, но стало страшновато. Даташита к моему индикатору у меня нет, не знаю как много можно подать на сегмент без риска его убить. Приблизительно похожий док говорит так так: 

Так даже там максимальный ток казан 30мА, это уже может привести к выходу из строя(потому больше 20мА для обычных светодиодов не рекомендуется)

 

7 часов назад, Alexandr Sorokin сказал:

1. Зеленый сегмент все еще мигает даже при токе 40мА, больше давать страшновато. Как узнать безопасный максимум если нет даташита и маркировки чтобы его сгуглить?

2. Зеленый гораздо ярче желтого и красного при одинаковых токах, но регулировать яркость током - нельзя, т.к. при его снижении ниже некоторого порогового значения получаем проблему с миганием, да и яркость начиная с определенного значения меняться перестаёт. Городить отдельный шим специально для зеленого (еще не факт что поможет) или есть еще варианты?

, а 150мА, это какие-то микросекунды, это же пиковый ток. Это если просто подать через резистор питание, или с выхода МК?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Не понятно эти провалы напряжения есть на входе питания схемы?

Share this post


Link to post
Share on other sites
23.09.2020 в 00:57, Alexandr Sorokin сказал:

Питание устройства - USB компьютера или маломощный телефонный зарядник

У зарядника напряжение выхода может меняться от нагрузки . Проверяли ?

А если питание МК перевести на 3.3В через стабилизатор с низким падением .

    Всю тему не читал, если невпопад написал - сорри .

Share this post


Link to post
Share on other sites
21 hours ago, Alexandr Sorokin said:

Зеленый гораздо ярче желтого и красного при одинаковых токах,

Особенности человеческого зрения и восприятия длины волны. Подберите резисторы. Как писали - может на проводах падает или БП не успевает отработать вовремя этот пик потребления с учетом длины/индуктивности проводов. Как вариант - подавать питание на плату вольт 8, а на ней установить стабилизатор на 5В или пару - на питание схемы и датчика отдельно.

Edited by KomSoft

Настоящему коту и в декабре март!

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 часа назад, KomSoft сказал:

Как вариант - подавать питание на плату вольт 8, а на ней установить стабилизатор на 5В или пару - на питание схемы и датчика отдельно.

Так на плате ардуино нано и так стабилизатор есть на 5В, вот только не факт что он подал питание через него. Хотя там и стоит 1117, но в корпусе SOT223, да и охлаждение от подложки никакое, так что датчик можно конечно туда тоже прицепить, но думаю не желательно.

Edited by Электронщик

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Loading...

  • Сообщения

    • Проблема в том, что в этой ссылке описывается другая модификация устройства :-( Автор пишет: "трех контактный разъем — это подача питания и подача измеряемого напряжения." А у меня напряжение питания прибора подаётся на двухконтактный
    • Если там и есть импульсы, то они понятное дело не доходят, т.к управляющий транзистор закрыт, на его базе 0 вольт, а вот почему, это другой вопрос, пока что он не найден, Инструкция-Микропроцессорное-зарядное-устройство-GYS-BATIUM-7-24-6-12-24-В-7-А (1).pdf
    • Его пытали ?  С мультиметрами у меня так) vc свежий, а 832 жизнь потрепала( Когда-то при измерении анодного пошел дым, думал все, прощай ацп, и потом ищи его планарную версию. Оказалось, что небольшое обугливание между дорожками переключателя (такое исполнение зло, с дорожками на печатке), и - резистор. С первым проблему решил зачисткой и лаком, вместо резистора припаял подстроечник, и подкрутил потом при подключенном прецизионном резисторе 0,05%. Пьезу на кусочек скотча из фикс прайс, и решил проблему с вхождением штекеров щупов в развалившиеся от старости гнезда)  Думал о стационарном мультиметре, в7-40 или 46, но пока не на что(
    • жаль оборудование дорогое, можно было бы и научится) 
    • Здравствуйте. Скромно так спрошу, а нет ли у вас (или может ткнете носом где) схемы такого dc-dc преобразователя с развязкой земли? Я видел, на али такие 1205, но ко мне они будут идти месяцев 6. Может можно собрать? Я новичек в этом деле, но думаю там же не что-то гениальное.
    • Пойди туда - не знаю куда, принеси то - не знаю что. Русская народная сказка.
    • Судя по формулировке вопроса: - третий вариант. А если устройство не работает, то и перспективы первого весьма туманны.

  • Блоки питания DC5V2A; DC12V/1A; DC24V/0.5A

×
×
  • Create New...