שלום חברים,

יש לי פרוייקט די גדול ואשמח לעזרה ועצות ממומחי הפורום.

אני מעוניין לבנות מערכת תאורה לחדר על בסיס נורות CCFL (cold-cathode fluorescent lamp) מה שנקרא "קתודה קרה".

הרעיון הכללי הוא מערכת תאורה שכוללת 2-4 יחידות בקרה ו-8 "אשכולות" של נורות R+G+B, כאשר כל המערכת מחליפה צבעים לפי קצב המוזיקה שמתנגנת (בעיקר מוזיקת טראנסים/אלקטרוניקה).

הנה מספר נתונים ראשוניים:

המעגל המיועד מבוסס על מעגל CCFL INVERTER(מהפך) סטנדרטי. למען הפשטות אני אקרא לו מעתה "ממיר".

ממיר סטנדרטי נראה ככה (התמונה לקוחה מויקיפדיה):

[התמונה הבאה מגיעה מקישור שלא מתחיל ב https ולכן לא הוטמעה בדף כדי לשמור על https תקין: http://en.wikipedia.org/wiki/File:CCFL_Inverter_Circuit1.gif]

פה ניתן לראות את הממיר מהדגם שיש ברשותי (יש לי אחד כזה על כל זוג נורות):

[התמונה הבאה מגיעה מקישור שלא מתחיל ב https ולכן לא הוטמעה בדף כדי לשמור על https תקין: http://img268.imageshack.us/img268/641/ccfltagged.png]

כניסת הממיר:

12v DC עם זרם כניסה בעומס מלא של כ- X מיליאמפר (אעדכן אחרי המדדידה)

מוצא הממיר (כניסת הנורות):

זרם חילופין- משרעת 380v RMS בתדירות של בערך 38kHz

*לצערי אלו נתונים לא מדוייקים – בגלל המתח הגבוה חששתי לחבר את המוצא לסקופ, ולכן הנתונים שיש ברשותי הם מרב-מודד בלבד.

כאמור, הממיר (=מהפך) מפעיל זוג נורות מאותו צבע. התכנון הוא לחבר שלושה זוגות של נורות (זוג ירוק, זוג אדום וזוג כחול) ליחידת בקרה, כאשר הבהירות של כל צבע נשלט ע"י יציאת PWM מהבקר וע"י כך הצבעים מעורבלים לצבע הרצוי.

למטה ניתן לראות תרשים של המערכת:

[התמונה הבאה מגיעה מקישור שלא מתחיל ב https ולכן לא הוטמעה בדף כדי לשמור על https תקין: http://img24.imageshack.us/img24/3552/ccfllayout.png]

מטרת הפרוייקט: תכנון וייצור PCB ייעודי לשליטה על מערך הנורות (כאמור שמונה "אשכולות" RGB שהן 24 נורות) וכתיבת תוכנת הפעלה על מיקרו-בקר PIC או ARM(אופציונלי: ממשק חיבור למחשב).

על כל יחידת בקרה: כניסת אודיו ומתח DC. מיקרו-בקר מבצע עיבוד של אות הכניסה ומחשב את "עירבול" הצבעים הרצוי לצבע מסוים וכן את קצב שינוי הצבעים בהתאם למוזיקה. השליטה על כל צבע תתבצע באמצעות PWM מסיבות מובנות.

קונפיגורציות אפשריות:

ארבע לוחות: בקר+ ממיר ל-6 נורות (שני אשכולות: זוג כחולים, ירוקים ואדומים).

שני לוחות: בקר + ממיר ל-12 נורות

הרעיון הוא להעלות קונפיגורציה שונה במעט לכל יחידת בקרה. אופציה נוספת לעתיד היא חיבור SPI/I2C כדי שאוכל להוריד קונפיגורציות ליחידות הבקרה ממחשב.

עכשיו כמה שאלות:

1) שליטת PWM– הכיצד? ההנחה שלי היא שאות ה-PWMמהבקר יפעיל טרנזיסטור הספק כלשהו (FET?) במוצא הממיר. האם יש בעייתיות פה?

2) שליטה על הנורות: הנורות נדלקות כתוצאה מזרם חילופין בכניסה (כרגע 38 kHz, אולי אפשר לשנות?). נדרש שהפולס מה-PWM יהיה מספיק ארוך כדי להעביר כמה אורכי-גל בקתודה (נגיד 10 מינימום?) אך תדירות ההדלקה צריכה להיות גבוהה מקצב השינוי הנראה לעין (לענ"ד זו לא אמורה להיות בעייה בתדר PWM של מעל 60 הרץ).

3) אפשר הסבר קצר על פעולת המתנד?


4) איך אני מתכנן ממיר חדש (קטן ויעיל) להפעלת כל מערך הנורות? האם אפשר להשתמש בשנאי יחיד (עם הספק גבוה יותר מן הסתם) ופשוט לשלוט על הכניסה לכל נורה עם טרנזיסטור הספק מחובר ליציאת PWM מהבקר?

*אין לי שום ידע במערכות הספק ולכן אני שואל שאלות שהן אולי מאוד בסיסיות. אני מעוניין לצמצם את גודל מעגל הממיר ככל הניתן בכדי לחסוך בעלויות הדפסת הלוח.


אני מניח שיהיה עוד שאלות עם התקדמות הפרוייקט. אשמח להצעות או שאלות נוספות.




~סיגמא

כמה נקודות:
1. האינוורטר ל CCFL הוא למעשה מקור זרם (מקור AC לרוב) עם מתח מקסימלי שנע בין כ- 700V ליותר מ 2000V, תלוי בדגם האינוורטר. בזמן ההפעלה, לפני שהגז בנורה מיונן, האינוורטר רואה התנגדות גבוהה ומוציא מתח מקסימלי. מתח זה גורם לינון של הגז (פריצה) והתנגדות הנורה יורדת. במצב זה האינוורטר יוציא זרם קבוע לנורה. לכל נורת CCFL יש לבחור את האינוורטר המתאים לה (מבחינת מתח פריצה ראשוני, זרם במצב מיונן ומתח במצב מיונן).
2. בגלל שהאינוורטר מייצב את הזרם, צריך לכל נורת CCFL אינוורטר נפרד (אלא אם מחברים נורות בטור ודוחפים אותן עם אינוורטר שתוכנן לכך).
3. הדרך לשלוט על עוצמת התאורה היא לא באמצעות "איזה FET" במוצא, אלא ע"י כניסה מיוחדת לאינוורטר (שקיימת בחלק מהדגמים) ששולטת בעוצמת הזרם המיוצב. לרוב מדובר בכניסה אנלוגית (מתח), כאשר הקשר בין מתח הבקרה לעוצמת התאורה הוא לא לינארי.
4. באינוורטר שיש לך, שדוחף שתי נורות במקביל (למעשה, רק כמעט במקביל), אין בקרת זרם. יש רק הגבלת זרם שנובעת מהעכבה של הקבל הטורי (ויש קבל נפרד לכל נורה). בממיר כזה אין דרך לשלוט על עצמת האור.
5. אין טעם לתכנן ולבנות אינוורטר לבד, שכן לא תוכל להשיג שנאים מתאימים (השנאי צריך להיות מותאם לתדר העבודה, מתח המוצא המקסימלי, מתח ההפעלה, זרם והספק הנורה) וגם אם תשיג, השנאים יעלו יותר מאינוורטר שלם. עדיף לבחור ממיר שמתאים לנורות שברשותך ולקנות 24 כאלה. הם לרוב זולים מאוד - דולרים בודדים.

Elim

תודה רבה על התשובות.

בחרתי בעימעום ע"י PWM ולא אנלוגי (מתח) בכדי להימנע מהצורך ב DAC.
מבחינה תיאורטית הבנתי שאין בעיה לעמעם נורות CCFL ע"י PWM (יש מספר מאמרים באינטרנט בנושא). השאלה שלי איפה למקם את הרכיב הממתג: בצד הAC או בצד הDC.

לפי מה שאתה אומר - מעגל הINVERTER (כולל מתח ותדירות המוצא) מותאמים לדגם הספציפי של הנורה. האם יש מניעה עקרונית להעתיק את המעגל הקיים (כולל אותם קבלים/טרנ'/משרנים) ולשכפל אותו על הלוח הייעודי, בתוספת רכיבי מיתוג ובקר?

*הרעיון פה הוא גם להתנסות בתכנון מעגל מודפס מבוסס מיקרו-בקר, כך שגם אם יהיה יותר זול ופשוט לבסס את המערכת על המהפכים הקיימים אני אעדיף לייצר את הלוח.

ועוד שאלה:
כיצד ניתן לאפיין את אות הפריצה הראשוני (TRANSIENT)?
האם מסוכן לחבר סקופ למוצא עם עומס מחובר? מה עוצמת ההנחתה הנדרשת?

1. אין הבדל בין PWM למתח. ע"י נגד קבל פשוטים (רשת low pass) הופכים PWM למתח. גם ללא הנגד קבל - כאשר ה PWM משחק בין הארה מקסימלית (מתח גבוה - "1" לוגי) להארה מינימלית (מתח נמוך - "0" לוגי) - מה שהעין תראה זה הממוצע.
2. "להעתיק" ולהוסיף - המשמעות היא לתכנן מחדש. נראה לי שאתה רחוק מאוד מהידע הדרוש לכך.
3. לדעתי, הפשוט ביותר עבורך הוא לקחת 24 אינוורטרים עם כניסת בקרה ולבנות רק את לוח המיקרו ששולט עליהם (נניח 4 מעגלי מיקרו זהים שלכל אחד 6 יציאות PWM - אחת לכל אינוורטר).
4. לגבי חיבור הסקופ - לא יודע (תלוי בנתוני האינוורטר שלך, בנתון מתח הכניסה המקסימלי של הסקופ שלך ובסוג הפרוב).

Elim

ציטוט:

במקור נכתב על ידי Elim 1 2. "להעתיק" ולהוסיף - המשמעות היא לתכנן מחדש. נראה לי שאתה רחוק מאוד מהידע הדרוש לכך..

אתה צודק בהחלט...אין לי ניסיון או ידע (כמעט) באלקטרוניקה ולכן אני מעוניין ללמוד ע"י ניסוי וטעייה.

ברשותך, כמה שאלות נוספות:

1) ה"סלילים" המסומנים בתמונת המעגל שצירפתי - אלו בעצם דיודות?
ההנחה שלי היתה שהן דיודות אך הסימון (L2,L3 במקום D2,D3) בלבל אותי.
2) האם הכוונה שלך היא לקנות 24 אינוורטרים עם עימעום אנלוגי מובנה? בדקתי קצת באינטרנט ולא מצאתי מוצרים רלוונטים.

בכל מקרה, הכנתי תרשים של המעגל כפי שהבנתי אותו:


[התמונה הבאה מגיעה מקישור שלא מתחיל ב https ולכן לא הוטמעה בדף כדי לשמור על https תקין: http://img845.imageshack.us/img845/680/ccflschematic.png]



מעגל המתנד הוא מסוג "רויאר" (Royer Oscillator).
השנאי (T1)הוא שנאי ייעודי ל-CCFL (עשרים מיקרו-הנרי??) בעל תדר הפעלה גבוה 40-80kHz, כאשר בתוך השנאי קיים יחס השנאה עיקרי של 110 והמשוב לא ידוע.

האם התרשים מדויק?

תודה מראש על העזרה!

מה התועלת במעגל לישום שלך אם אין אפשרות לשלוט על העוצמה?
מעגל לדוגמה עם אפשרות כזו (הרבה יותר מורכב יחסית למעגל שלך, עם רכיב PWM במקום מתנד טרנזיסטורי פשוט):
http://www.microsemi.com/en/sites/d...1617A-12-6x.pdf

Elim

ציטוט:

במקור נכתב על ידי Elim מה התועלת במעגל לישום שלך אם אין אפשרות לשלוט על העוצמה? מעגל לדוגמה עם אפשרות כזו (הרבה יותר מורכב יחסית למעגל שלך, עם רכיב PWM במקום מתנד טרנזיסטורי פשוט): http://www.microsemi.com/en/sites/d...1617A-12-6x.pdf

האם בוודאות לא ניתן לשנות את המעגל הקיים בדרך פשוטה כך שתופעל ע"י אות PWM בלבד (או בתוספת מסנן מעביר נמוכים RC)? מדוע TRIAC בין מוצא השנאי והנורה לא יוכל לעשות את העבודה? או לחילופין, מיתוג כניסת ה-DC ע"י טרנזיסטור הספק.

אפשר לעשות (כמעט) הכל, השאלה היא למה.
אני לא מכיר אפשרות לשליטה בממיר הפשוט שתעבוד בוודאות. כל פתרון צפוי לעורר שלל בעיות שגם איתן תצטרך להתמודד, כך שלא בטוח שתגיע לפתרון סופי (מתח פריצה של הטריאק, הזמן שלוקח למתנד להתעורר מרגע קבלת המתח, המתח המינימלי שבו המתנד הזה בכלל פועל ועוד).
להתחיל תהליך פיתוח, כשמצד אחד הידע שלך לא מספיק ומצד שני יש פתרון זמין ועובד - זה פשוט להכניס ראש בריא למיטה חולה. אני משתדל להימנע מכך.
ובכלל, למה שלא תבנה את המעגל עם לדים? אתה יכול להגיע לעוצמות ופיזור אור דומים ועם שליטה לינארית וטובה יותר על העוצמה של כל לד (עם ה CCFL ככל הנראה לא תוכל להגיע לעוצמות הארה שקרובות לאפס, אלא רק מכמה עשרות אחוזים ומעלה - מה שיגביל את טווח הצבעים).

Elim

ציטוט:

במקור נכתב על ידי Elim ובכלל, למה שלא תבנה את המעגל עם לדים?

התשובה פשוטה: כי כבר יש לי את ה-CCFLים
קניתי סטוק של קתודות בזיל הזול (כ-20 זוגות) וכעת אני מחפש משהו מגניב לעשות איתם.

ציטוט:

במקור נכתב על ידי Elim להתחיל תהליך פיתוח, כשמצד אחד הידע שלך לא מספיק ומצד שני יש פתרון זמין ועובד - זה פשוט להכניס ראש בריא למיטה חולה. אני משתדל להימנע מכך.

אין פה בעיה. הפרוייקט הוא בשביל עצמי, והעלויות היחידות הן הזמן שלי ועלות הרכיבים.
אם אקנה פתרון קיים אולי אצליח לחסוך קצת כסף וזמן אבל אני לא אלמד כלום, וזו הרי המטרה העיקרית של כל פרוייקט שאני עושה.
אני אנסה פתרון פשוט כלשהו...אם יעבוד אז יעבוד, ואם לא אז אני פשוט אנסה פתרון אחר. בסוף זה יעבוד.

טוב, בהצלחה.

Elim

אם חבר הפורום אלי ממליץ לך ללכת על פיתרון שהוא הציע לך על זה.
אתה תחסוך לעצמך הרבה כאב ראש עם פרוייקט שייתכן מאוד שלא יעבוד.

טרנזיסטור

ציטוט:

במקור נכתב על ידי מרק10 אתה תחסוך לעצמך הרבה כאב ראש עם פרוייקט שייתכן מאוד שלא יעבוד.

אם לא טועים, לא לומדים

אתה יכול לנסות לעבוד עם אינוורטר CCFL של מנורת מסך של לפטופ, לרוב הם כוללים כ8 רמות תאורה.

8*3 = 24 צבעים.

אינוורטרים זולים אתה יכול למצא באיבי בדולרים בודדים.

• שיהיה יום נפלא.
• עשוי להכיל בוטנים, חלקי אגוזים, סרקזם, אירוניה, ואף ציניות

אני מקווה להשיג טווח רחב יותר של צבעים.

בנוסף...אני בכל מקרה אצטרך להכין לוח בשביל הבקר+מקור כוח+ממשק מחשב, כך שאני כבר מעדיף להכניס את מעגלי האינוורטר באותו לוח.