Výber rezistorov pre osvetlenie rc auta

[recon]

Zdravím, ako úplný amatér by som potreboval poradiť s výberom a zapojením rezistorov pre stavbu led osvetlenia rc auta.
Mám tieto ledky.

Prvý okruh:
Biela 2,8V - 3,8V 20mA - 2x
Červená 1,6V - 2,5V 20mA - 2x
Tieto by mali svietiť skôr menej (niečo ako obrysové svetlá) a napájanie by bolo zo 7,4V batérie, ktorá slúži aj na pohon samotného modelu.

Druhý okruh:
To isté, len budú to už klasické svetlá, teda predné viac jasu ( zadné menej) a napájanie na 9V batériu - ak je to teda reálne.

Tretí okruh:
Svetelná rampa na streche - 6x biele ledky (tie isté hodnoty), napájanie na tú istú 9V batériu, prípadne samostatnú ak to je potrebné.

Viem si vypočítať hodnotu odporu pre jednu led-ku, no nerozumiem ako to určiť pre viac kusov (2+2 a 6) a hlavne ako skombinovať rôzne farby a spôsob zapojenia jednotlivých okruhov.
Vďaka za vysvetlenie.

 

[Rami6711]

1. Bateria nema 7.4V ale +/- podla nabitia a podla pripadneho obmedzujuceho obvodu 6V az 8.4V, ta 9V bateria je na tom podobne akurat ze to napatie nie je o moc vacsie ako tych nominalnych 9V, iba mensie. Ak tam das taky ten akumulator 9V co s anabija z USB, tak tazko povedat co tam je.

2. LEDky su rozne a ak si nenapisal, aku maju svietivost pri akych podmienkach, tak tazko povedat ako bude svietit viac a ako menej - to proste treba skusit. Pustis jej 10mA a uvidis.

3. Na bielu LED ak by som ratal 3V tak teoreticky mozes skusit dat dve biele do serie na 7V4 bateriu, ale bude to citlive na stav akumulatora. Radsej by som daval ku kazdej LEDke jeden rezistor a pocitat (8.4V-3V)/10mA = 560R (najblizsi vacsi z rady).

3. Cervene rataj na zaciatok 2V a 10mA. Ak das dve do serie tak mas 4V na LEDkach a zbytok na rezistore (470R skus). Tri uz su zasa ako tiedve biele prilis vela na 7V4 akumulator.
Teda takto, aby som neklamal, dalo by sa ist aj na doraz, ale s prudovym zdrojom a to asi nechces.

Mas merak? Treba skusit a odmerat napatie na rezistoroch, aby si vedel kolko im davas (I = U/R). LEDiek je milion a parametre maju rozne. Takze treba skusat, merat a naladit na to co chces. Len treba stale kontrolovat aby si neprekrocil tych 20mA.

 

[recon]

Dík za odpoveď...biele LEDky majú svietivosť 3000-16000mcd a červené 460-750mcd. Niekde som našiel túto schému, to by mohlo byť ok? Len stále nechápem spôsob zapojenia tých 6x biela LEDka...

Musíte sa zaregistrovať, aby ste mohli vidieť obrázky

 

[Rami6711]

No ano, mozes to takto dat, R1 das 110R (radsej by som dal 120R) ale R2 urcite vyssi - 220R, inak budes pri nabitom akumulatore pretazovat cervene LEDky.
6x biela LED urobis 3 krat tu cast s bielimy LEDkami. Seriovo 6 LEDiek by potrebovalo aspon 18V.

 

[StefanNz]

... napájanie na 9V batériu ...

Tých 9V, to je aká batéria (alebo akumulátor)?
Akú má kapacitu mAh?

 

[recon]

Tých 9V, to je aká batéria (alebo akumulátor)?
Akú má kapacitu mAh?

Chcel som tam dať klasickú nabíjateľnú NiMH, len tá má 170 mAh, neviem, či to nebude málo...

 

[Rami6711]

Chcel som tam dať klasickú nabíjateľnú NiMH, len tá má 170 mAh, neviem, či to nebude málo...

Klasicka 9V bateria nema ovela viac.
Spocitaj si dokopy prudy vsetkych vetiev a vypocitas.
T[h] = 170mA / Itotal[mA]
Cize povedzme 5 vetiev po 20mA je 100mA, cize 1.7 hodiny svietenia. Vela/malo? Sam zvaz.

 

[recon]

Ok, vďaka za info a pomoc. Môžem ešte použiť nabíjateľnú NiMh 1200mAh, tá sa tam zmestí v pohode. Takže idem nakúpiť rezistory a testovať. Ešte raz vďaka.

 

[Rami6711]

A preco to cele nedas na 7.4V akumulator? Ten musi mat riadnu kapacitu, ked napaja motorky. Tie LEDky ho az tak moc nezatazia.

 

[recon]

Áno, ten má 5200mAh. K nemu napojím ten prvý okruh - aj z dôvodu, že tie svetlá aj aku sú na podvozku. Tie zvyšné dva okruhy chcem riešiť samostatným napájaním z dôvodu, že svetlá sú na karosérií a nechcem to prepájať káblom s podvozkom kvôli jednoduchšej manipulácií. a tiež som si nebol istý, či to už nebude príliš veľa, keďže chcem aby batéria vydržala čo najdlhšie.

 

[StefanNz]

A preco to cele nedas na 7.4V akumulator? Ten musi mat riadnu kapacitu, ked napaja motorky. Tie LEDky ho az tak moc nezatazia.

Pripájam sa k tomuto návrhu. Je to jednoduchšie riešenie, ako zapájať ďalšiu jednu alebo dve batérie a riešiť aj jej nabíjanie alebo výmenu.

Aby si nevaril len z vody, "trebalo by" s konečnou platnosťou určiť:
- aké LED potrebuješ (vysokosvietivé/normálne - majú rozdielne parametre), difúzne/číre, uhol vyžarovania 30o ​alebo 120-150o​, nízkoprúdové/normálne, atď.
- aké budú minimálne použiteľné prúdy jednotlivých LED, pre jednotlivé účely? Iste nepotrebuješ, aby biele reflektory svietili do vzdialenosti 1m.
- aká bude spotreba prúdu na hodinu prevádzky auta (nie všetky LED svietia stále).
- predpokladajme napájanie z centrálneho akumulátora: Ak by sme obetovali na osvetlenie 1/5 kapacity akumulátora, na koľko hodín to vydrží? Je to porovnateľné s dobou prevádzky auta (motorov)?
- skús rôzne LED a rôzne prúdy, najlepšie priamo prichytené na vozidle, aby si mal v tomto jasno. Lebo napájanie LED z batérie/akumulátora je predovšetkým energetický problém.

Keď bude rozhodnuté o LED, potom môžeš zvažovať, aké potrebuješ napájanie, či treba prúdový zdroj, aby lampy svietili rovnako aj pri vybitej batérii, ...

 

[recon]

LEDky v podstate už mám, hoci v prípade potreby to nie je veľká položka na ich výmenu. Biele majú uhol 30°, červené 60°, ostatné parametre sú vyššie.

Tie červené - tam jas potrebujem dosť utlmiť, nech to nesvieti do očí, no biele by mali imitovať svetlá ozajstného auta, čiže by mali aj osvetliť určitý priestor pred autom. Nemusí to byť až na vzdialenosť 1m, no rozhodne svietiť musia "dosť".

Ak obetujem 1/5 kapacity aku, prídem cca o jeden až dva dni jazdy (cca 90 min denne v ťažšom teréne). To už skôr uprednostním druhý zdroj na LEDky z okruhu 1 a 2 - aj z dôvodu manipulácie a prístupu k hlavnej aku. Druhý zdroj by bol na streche zamaskovaný, a čo je hlavné, s jednoduchým prístupom na nabíjanie. Na prístup k hlavnému zdroju potrebuje vždy zhodiť karosériu, čo je pomerne otravné. Preto by som uprednostnil dve batérie. Aj keď je pravda, že svetlá nebudú svietiť stále.

Mne príde ako jednoduchšie práve riešiť pre okruhy v karosérií druhú batériu...ak v tom teda nie je iný technický problém, ktorý mne uniká.

 

[StefanNz]

Ak obetujem 1/5 kapacity aku, prídem cca o jeden až dva dni jazdy ...

Na prístup k hlavnému zdroju potrebuje vždy zhodiť karosériu, čo je pomerne otravné. ...

Mne príde ako jednoduchšie práve riešiť pre okruhy v karosérií druhú batériu...ak v tom teda nie je iný technický problém, ktorý mne uniká.

Ten odhad 1/5 kapacity aku, bol len taký tip, kedy by sa oplatilo použiť jednu spoločnú batériu:
* V jednoduchosti je krása riešenia - jedna spoločná batéria = nič netreba riešiť ohľadom druhej batérie. Vzniknuté zníženie disponibilného času pre jazdu z 10 dní na 8 dní asi nepreváži jednoduchosť používania. (Naviac je možné, že 1/5 kapacity nebude nestačiť - nedal si dosť údajov pre aký-taký odhad skutočnej potreby)
* Dve batérie - treba ďalšiu nabíjačku mať so sebou. Používanie zdielanej nabíjačky je ďalším obmedzením komfortu používania- treba nabíjať na dvakrát.

Ak sa rozhodneš pre dve batérie, odporúčam použiť s rovnakou technológiou. Ak je hlavná baterka lítiová, aj druhá by mala byť lítiová. Asi by bolo výhodou použiť aj na rovnaké napätie, t.j. 7,4V. Kapacita druhej batérie by mala byť taká, aby vydržala zhruba rovnako dlho, ako hlavná batéria, t.j. pre 10 dní po 90min. Najlepšie by bolo, ak by sa dala použiť rovnaká nabíjačka pre obe batérie. Či budeš potrebovať dve nabíjačky, uvidíš v praxi.

Kapacita druhej batérie:
Nemáš urobený žiaden odhad spotreby LED.
* Ak zoberiem maximálny odhad, potom:
1.okruh: 2x20mA + 20mA(red)= 60mA
2.okruh: 2x20mA + 2x15mA = 70mA
3.okruh: 6x20mA = 120mA
spolu: 250mA
* Ako dlho bude treba v priemere svietiť? Nemáš urobený žiaden odhad. Alebo je dobre utajený.
Ak by sme svietili celý čas jazdy, treba 250mA po dobu 90min/deň x 10dní, t.j. kapacitu druhej batérie 3,75Ah. To je maximálny odhad.
Asi sa svietiť nebude celý čas, treba urobiť myšlienkovú simuláciu počas jednej jazdy, koľko asi budeš svietiť pri takej priemernej jazde: 30%, alebo 60% alebo 80% a patrične znížiť odhad pre kapacitu batérie. Pri odhade doby svietenia treba uvažovať každý okruh zvlášť.
Tiež je možné že 1. a 2. okruh sa navzájom vylučujú - ak svietia hlavné svetlá, nesvietia obrysové a naopak.
* Ak budeš mať tieto odhady energetickej bilancie hotové, dá sa aj ľahšie rozhodovať, ako ďalej.

Pozn.: Zaujala ma tvoja poznámka, že "Na prístup k hlavnému zdroju potrebuje vždy zhodiť karosériu, čo je pomerne otravné." To znamená, že pre nabíjanie batérie treba zhodiť karosériu, alebo je zvonku prístupný nabíjací konektor?

 

[recon]

Ćo sa týka nabíjania druhej batérie, v tom problém nebude, mám nabíjačku, ktorou môžem nabíjať rôzne druhy. Hlavná aku je Li-Pol, druhá by bola NiMh z jednoduchého dôvodu. Mám ju doma nevyužitú a druhá vec, že ďalšiu Li-Pol s rovnakou alebo približnou kapacitou tam už nezmestím (nehovoriac už o zbytočnej investícií). Na strechu by síce vošla, no vzhľadom k jej váhe výrazne zmením ťažisko a auto nebude také stabilné v bočnom náklone. K druhému zdroju bude prístup v pohode a môže sa nabíjať jednoducho kedykoľvek po príchode domov, to ma vôbec nebude obmedzovať.

Doba svietenia:
Ťažko to nejak všeobecne povedať. V zime bude svietiť pomerne často, určite cez 80% času jazdy. V lete skôr minimálne, len príležitostne, odhad je cca 10% času.
Ale ak sa bude svietiť tak okruh 1. bude svietiť vždy, okruh 2. tiež, okruh 3. cca 40% jazdy. Nebudú sa navzájom vylučovať, tzn. môžu svietiť aj naraz všetky spolu. Inak niekde som čítal, že je dobré pri plánovaní rezistorov rátať s tým aby LEDky neboli zaťažené na max. Teda ak je LEDka 20mA, treba počítať s hodnotou 15mA.

Nabíjanie hlavnej aku:
Áno, ak chcem nabíjať, musím zhodiť karosériu. To je tak jednoducho konštrukčne vyriešené, napájací konektor je zároveň aj nabíjací. A ono je dobré raz za čas tú karosériu zhodiť a vyčistiť motor, regulátor a vôbec všetky časti, ktoré sú od prachu, blata, často tam sú steblá trávy a drobné konáriky.

Aby som to zhrnul:
Okruh 1. bude napájaný z hlavnej aku s kapacitou 5200mAh (slabší jas, aby auto bolo len videné)
Okruh 2. + 3. NiMh s kapacitou 1200mAh (predné plnohodnotné svetlá, zadné červené samozrejme slabšie)
Každý okruh bude mať svoj vypínač.
No a k tomu potrebujem vhodné rezistory.

 

[StefanNz]

Aby som to zhrnul: ...

Ak to vychádza na optimálne riešenie, potom OK.

Ešte než začnem k tomu druhému akumulátoru a zapojeniu LED, mal by som tri otázky.
1. Akú máš školu (murár, pekár, strojár, nedajbože niečo elektro)? Aby sme vedeli používať zrozumiteľný jazyk pre komunikáciu a nevysvetľovali zbytočne, čo je už jasné.
2. Ako máš ďaleko do najbližšieho súčiastkového obchodu, keďže si neuviedol svoje bydlisko.
3. Máš aj nejaké šuflíkové zásoby (rezistory, výkonové tranzistory, potenciometer a pod.)? Alebo pre meranie a overovanie, napr. LED, treba pre všetko chodiť do obchodu.

 

[recon]

mal by som tri otázky.

1. Vzdelanie mám úplne mimo elektro, takže vysvetľuj prosím ako úplnému amatérovi
2. Elektroobchod mám takmer "za rohom" + internet, v tom nie je problém
3. Nemám žiadne zásoby, okrem spomínaných LEDiek, multimeter si viem požičať

 

[StefanNz]

Ďakujem za odpoveď.
Až teraz sa mi podarilo pokračovať ... A možno to už máš aj vyriešené ...

Ak nie, potom ďalšia otázka je, ako si predstavuješ riešenie:

a) rýchle riešenie - z dostupných údajov vypočítať/odhadnúť hodnotu rezistora, kúpiť taký rezistor + 2 hodnoty nad a 2 hodnoty pod, odskúšať a vybrať hodnotu, s ktorou to bude svietiť podľa tvojich predstáv a je to.

b) pomalšie riešenie, pri ktorom sa viac naučíš a budeš vedieť o obmedzeniach daného zapojenia:
- odmerať parametre tvojich LED, t.j. napätie pre daný prúd.
- praktickou skúškou už na modeli auta určiť prúd potrebný pre "správne" osvetlenie.
- stanoviť parametre batérie: napätie maximálne (po nabití), minimálne (vybitá baterka), nominálne (stred).
- vybrať vhodné zapojenie, spočítať rezistory, zapojiť všetko a používať.

Výber vhodného zapojenia:
1. rezistor + LEDky = jednoduché, svietivosť môže závisieť od stavu vybitia batérie.
2. zdroj prúdu + LEDky (nie je to nič zložité) = svietivosť nezávisí od stavu vybitia batérie.
3. spínaný zdroj pre LEDky = stabilná svietivosť, vyššia účinnosť, dlhšia výdrž batérie. Problémom môže byť nájdenie vhodného modulu pre tak malé výkony s dobrou účinnosťou a spoľahlivosťou od neznámych čínskych dodávateľov.

Skús si zvážiť postup a) alebo b), čo by ti lepšie vyhovovalo.
Pre zapojenie so spínaným zdrojom si netrúfam radiť. Možno niekto, kto má praktické skúsenosti. Alebo to nechať na ďalšiu verziu svetiel, ak by to bolo výhodné.

 

[recon]

Nie, nemám to ešte vyriešené...
Riešenie b) sa mi vcelku pozdáva, no nie som si istý, či budem schopný všetko "vypočítať" Čo sa týka výberu vhodného zapojenia, uprednostňujem samozrejme rovnakú svietivosť, ktorá nebude kolísať podľa stavu batérie.
A neviem, čo si mám predstaviť pod pojmom "spínaný zdroj"

 

[StefanNz]

Nie, nemám to ešte vyriešené...
Riešenie b) sa mi vcelku pozdáva, no nie som si istý, či budem schopný všetko "vypočítať" Čo sa týka výberu vhodného zapojenia, uprednostňujem samozrejme rovnakú svietivosť, ktorá nebude kolísať podľa stavu batérie.
A neviem, čo si mám predstaviť pod pojmom "spínaný zdroj"

Začnem od konca: Spínaný zdroj = menič napätia. Na vstupe máš nejaké jednosmerné napätie (napr. batéria) a na výstupe máš požadované výstupné napätie (iné ako na vstupe). Pre LED sú aj meniče, ktoré dávajú na výstupe požadovaný (nastavený) výstupný prúd. Moderné meniče sa vyznačujú vysokou účinnosťou, napr. 90%. Pre malé prúdy však treba menič s nízkou vlastnou spotrebou, aby sa účinnosť podstatne neznížila.

Čo sa týka riešenia s rezistormi, začnime napätím batérie:
Batéria (správne akumulátor) v tvojom modeli má nominálne napätie 7,4V.
Napätie po nabití býva 8,4V (záleží od typu a nastavenia nabíjačky).
Neviem, ako to máš s vybíjaním, či baterka má nejakú automatiku, a prestane dodávať prúd (vypne sa), keď napätie poklesne pod stanovenú úroveň. Alebo je to riešené len tak, že keď batéria "nestačí" a motor viditeľne stráca výkon, je čas na nabitie. Tento druhý spôsob je síce lacný, ale neprospieva životnosti batérie, lebo batéria sa batéria sa môže vybíjať pod hranicu stanovenú výrobcom.

Úloha:
Pre tvoju Li-Ion batériu:
- odmeraj napätie batérie po nabití nabíjačkou
- odmeraj napätie batérie, keď ju považuješ za vybitú a mala by isť na nabíjačku.
Pre tvoju druhú batérie (spomínal si, že to bude NiMH):
- odmeraj napätie po nabití nabíjačkou
- uveď, akú má kapacitu mAh
- min. napätie, kedy sa batéria považuje za vybitú, nájdeme v katalógovom liste akumulátora (ak by sme ho našli), alebo z údajov podobných typov.

Keď budeme vedieť viac o akumulátoroch, prejdeme na zmeranie vlastností LED.

Pozn.: Je dobré, ak si vieš multimeter požičať. Ak ťa to bude už otravovať (alebo vlastníka multimetra), kúp si multimeter. Stačí taký lacný z tesca (alebo z tvojho súčiastkového obchodu) do 10-15€. Drahší ti na začiatky netreba. Multimeter využiješ aj neskôr, nielen teraz na LED. Na meranie napätí (aj striedavé), prúdov o odporov.

Pozn.2: O výpočty sa neboj. Je to všetko na úrovni fyziky 9.triedy ZŠ alebo základov stredoškolskej fyziky. Ak vieš dosadiť do vzorca.

 

[recon]

Super, jasné a podrobné vysvetlenie.
Takže menič napätia zatiaľ asi riešiť nebudeme.
S batériou je to tak ako píšeš, keď napätie klesne na nejakú (neviem akú) úroveň, vypne sa automaticky. Práve som pozeral len tak zo zvedavosti multimetre a ak píšeš, že mi stačí v tej cenovej relácií, nie je o čom...

K úlohám - ok, daj mi nejaký čas, cca 7-10 dní, nech môžem zmerať batérie aj vybité, potom sa ozvem, dúfam už aj s údajmi.

...a vďaka za tvoj čas...