Circuito de luz de obstrução LED

Luzes de obstrução são luzes de advertência que vemos no topo de estruturas altas como torres e arranha-céus, instaladas para indicar as aeronaves e outros objetos voadores sobre essas obstruções.

Essas luzes alertam as aeronaves voadoras quanto à altura mínima que devem manter acima dessas estruturas altas para evitar uma possível colisão e acidentes.

As luzes de obstrução são em sua maioria vermelhas, de modo que podem ser visualizadas a uma distância máxima e mesmo em condições de neblina. Podem ser um tipo de lâmpada continuamente iluminada ou piscando, farol giratório tipo de lâmpada.

Neste artigo, discutimos sobre uma construção fácil de um poderoso sistema de luz de obstrução baseado em LED, usando peças mínimas e funcionamento eficiente.

A ideia foi solicitada pelo Sr. Jerry conforme abaixo:

Especificações do circuito

Tenho uma luz de obstrução de média intensidade que está com defeito. Sua tensão de entrada é 48 VCC e sua potência é 60 W. Possui quatro circuitos com 12 LEDs por circuito. Também possui um LDR que supostamente apaga a luz durante o dia e acende durante a noite.

Agora, por causa dos componentes danificados que não consegui encontrar em seus números ideais, quero que você projete outro circuito para mim que será capaz de realizar a mesma função de antes, lembre-se que pisca (liga e desliga) flip flop . Os quatro circuitos diferentes são alimentados a partir de 48 VCC.

Acho que os quatro circuitos funcionam de duas maneiras: a parte superior e a parte inferior. Dois circuitos controlam a parte superior, enquanto os outros dois controlam a parte inferior.

O flash deve ter um intervalo de cerca de 2 seg (ligado e desligado) que deve ser contínuo, ele também possui uma fotocélula.

Projete um circuito que seja capaz de controlar as partes superior e inferior do sistema ao mesmo tempo e faça uma provisão caso haja necessidade de separar a parte superior da parte inferior. A potência é 60W / 48VDC.

Análise de Circuito

Analisando a descrição acima, podemos concluir as seguintes suposições.

Parece que os 4 circuitos são 4 drivers de LED idênticos, mas separados, empregados para controlar a corrente para os 4 grupos de LED separadamente. Os drivers separados garantem que todos os LEDs juntos nunca falhem em caso de mau funcionamento.

A potência de 60 watts é para todos os LEDs combinados, portanto, cada grupo de 12 LEDs deve ser avaliado em 5 watts. Em outras palavras, a corrente através de cada string de 12 LEDs pode ser 0,12 amperes ou 120 mA.

A inclusão de um LDR e também uma fotocélula parecem confusos, então vamos ignorar a fotocélula e usar apenas um LDR para o necessário comutação automática de dia para noite.

Projeto de Circuito

Conforme explicado acima, os 4 circuitos podem ser 4 drivers de LED, ou para ser mais preciso circuitos do controlador de corrente para proteger os LEDs de sobrecorrente.

No entanto, uma análise mais profunda mostra que os LEDs de 120 mA podem não exigir um controlador de corrente especial e uma limitação de corrente resistiva pode ser suficiente. Consideramos a alimentação de entrada de 48 Vcc relativamente constante.

O LED que podemos selecionar para este projeto de circuito de luz de obstrução são 2835 LEDs SMD para brilho ideal. Os detalhes técnicos podem ser estudados a partir dos dados:

Especificações de LED SMD 2835

• Corrente direta: 120 mA a 150 mA
• Tensão direta: 3,1 V DC
• Fluxo luminoso: 10 a 15 LM
• Potência: 0,5 watt

Calculando o Resistor de Limitação de Corrente

O resistor limitador de corrente para cada grupo de LED da série 12 pode ser calculado a partir da seguinte fórmula:

R = Vs - Queda FWD total / Corrente limite

• onde Vs é a tensão de alimentação = 48 V
• Queda total de Fwd = 12 x 3,1 = 37,2
• Limitando a corrente: 0,12 amperes

Portanto,

R = 48 - 37,2 / 0,12 = 90 Ohm

A potência dos resistores será ( 48 - 37,2) x 0,12 = 1,2 watts ou 1,5 watts arredondado de.

Usando um transistor astável para piscar os LEDs

Como os LEDs da luz de obstrução precisam piscar no modo flip-flop, um circuito astável transistorizado parece ser uma boa escolha. Isso ocorre porque um astável baseado em transistor oferece duas saídas de transistor oscilantes alternadamente que podem ser usadas para piscar dois conjuntos de LEDs separadamente.

O Diagrama de Circuito Completo pode ser visto abaixo:

Peças

1. R1, R4 = 22 k Ω
2. R2, R3 = 78 k Ω
3. R9, R10, R11 = 6k8
4. R12 = 100 k predefinido
5. R5, R6, R7, R8 = 90 Ohms 1,5 watt
6. C1, C2 = 1 μF / 60 V
7. T1, T2, T5 = BC547
8. T3, T4 = IRFD110
9. D1, D2 = 1N4148
10. LDR, fotoresistor = tipicamente, 30 k na luz do dia sob a sombra
11. LEDs = Conforme discutido acima, 48 nos.
    

Como funciona

O funcionamento do circuito de luz de obstrução LED proposto pode ser entendido com o seguinte ponto:

Os 4 resistores no centro, junto com C1, C2 e T1, T2 formam um circuito multivibrador astável transistorizado básico. A principal característica deste astável é seu baixo custo e rápido funcionamento à prova de falhas assim que é ligado. Uma vez ligado, T1 e T2 alternadamente começam a comutar a uma taxa de frequência determinada pelos resistores de base R2, R3 e os capacitores C1, C2.

Esses componentes específicos podem ser alterado como desejado para alterar a taxa de comutação de T1 e T2. Valores mais altos produzirão taxas de comutação mais lentas e vice-versa.

Outra vantagem deste astável é que ele pode ser dimensionado para operar em tensões mais altas, como aqui 48 V, sem incorporar estágios reguladores de tensões especiais. Além disso, somos capazes de obter duas saídas de chaveamento alternadas, o que pode não ser possível com as tabelas baseadas em IC, a menos que um BJT externo seja aplicado.

Os MOSFETs T3, T4 são usados ​​para comutar os LEDs de acordo com os sinais intermitentes dos respectivos coletores BJT astáveis.

Os LEDs são divididos em 2 grupos de 24 LEDs cada, que podem ser configurados na parte superior e inferior do gabinete da luz de obstrução. Esses grupos de LEDs ficam piscando no flip-flop continuamente enquanto estiverem energizados.

O estágio T5 é o circuito comutador automático de dia e noite. Quando há luz suficiente disponível durante o dia, o T5 é polarizado por meio da baixa resistência do LDR e mantém os dois MOSFETs DESLIGADOS, aterrando seus portões.

À medida que escurece, a resistência LDR aumenta, o que esgota gradualmente a polarização de base de T5, finalmente desligando-a.

Quando isso acontece, os MOSFETs são ativados e começam a alternar os LEDs, atendendo rapidamente à função pretendida de uma lâmpada de obstrução.

Durante o dia, o consumo máximo do circuito não é superior a 5 mA.