1W급의 방열판 달린 LED를 위한 정전류 회로를 시도.

 

 미니멀리즘을 추구하기 위해 2N7000을 저항대신 사용했다. 병렬이라 2.5~3옴의 저항을 가진다.

 0.7 / 2.5 = 0.280mA라는 공식으로 이론적인 전류량이 나온다. R13은 그냥 1K로 했다.

 Q10은 아무런 NPN 트랜지스터를 사용하면 된다.

 테스트에서는 대충 300mA대의 전류가 측정.

 

 MJE3055T는 약간 발열이 생기니 방열판을 달아주면 미지근하다. 1W의 LED는 대충 60도 정도의 발열이 있는 것 같다. 

 뜨거워서 오래 못만지고 손을 떼는 정도의 온도가 된다.

 

 수명이 아주 길다고 했는데 얼마나 버티는지 테스트를 해봐야겠다.

 

(편집) 여러가지 테스트를 해보는 중에 효율에 의문이 생겼다. 300mA 1W LED 1개가 밝기는 하나 30mA 0.1W 10개보단 효율이 떨어지는 듯. 일반 전원 아답터에서 다시 정전압 5V로 만드니 총소비 전력이 3W로 찍힌다; 1W LED인데...

 

(편집) FET 게이트 전압 부분을 수정. 전압에 따른 너무 낮은 RDS값이 나오지 않게해서 전류를 낮추도록 했다. 항상 5V이하의 전압이 게이트에 인가된다.

 

(편집) 실패한 OP AMP로 전류를 제한하는 회로.

11m옴의 FET의 D-S 전압값을 전류 측정에 사용하는데 실패했다. 하단에 3W 낮은 저항을 달아서 해야되는 것 같다. 대충 12kHz로 조절 스위칭을 한다. 대충 조절은 되는데 전류값을 지금 내가 가지고 있는 전류 측정기기로 조절하는게 불가능해서 전류가 제한되는지 알 수가 없었다. 그래서 실패한 회로로 남겨두기로 했다.

 

OP AMP 구현에서는 스위칭 off 때 전압이 최대가 되는걸 깜빡해서 지웠다. 말단에 저항을 다는게 가장 이상적인 듯.

 

대충 다시 만든 LED 전류 드라이버 회로.

 R2에 병렬로 연결한 C1는 필수다. C1이 없으면 100kHz넘게 스위칭하는 상태가 나타나는데, 연결해주면 40kHz 정도의 스위칭 상태가 된다. 임계 전류값인 300mA를 0.3 * 3.9 = 1.17로 제한한다. 마침 LED의 전압 강화가 비슷해서 대충 맞출 수 있게 만들었다. R7을 늘려도 주파수가 감소한다.

 3.9 3W를 사용한 이유는 시중의 권선저항 중 제일 싸게 팔고 있다.

 Q2는 FET를 쓰던 TR을 상관없다. FET를 사용할 때 좀 더 낮은 전압에도 동작하게 하려면 논리레벨 FET를 사용하면 된다.

 

완성된 회로. 5V에서는 1.2볼트 정도가 D1 D3에 걸린다. 1.17v을 필요로 하는 부분에 대충 만족. 3W 소비전력 문제는 전원부에 있는 듯. R2값에 따라서 발생하는 주파수에 변화가 있을 수 있다. 이 회로 구성에서는 대충 16kHz로 변화가 생긴다. R2에 병렬로 0.1uF을 달면 13kHz정도로 낮아진다.

 

 결과적으로 LED에 걸리는 전압은 다음과 같다.

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 12F675를 너무 많이 구입한 나머지 또다른 회로를 설계를 했다. 간단히 뭐 만들기엔 최고다. 아직 디자인 단계로 간단히 펌웨어까지 만들었다. 써미스터도 여러개 샀으니 마찬가지로 사용도 할겸해서 만들어졌다랄까.


 




 30도에서 55도정도까지의 팬회전수를 컨트롤 하는데, 기본적으로 30%의 PWM신호가 들어간다. 최대치를 넘으면 100% 그대로 유지된다. 3번에 연결된 스위치는 기본 온도를 10도 낮추어 20~45도까지 작동하도록 해준다.


 효과적인 범위가 있는지 찾아봐야겠지만 아직 실험은 안해봐서 모른다. Q1은 NPN트랜지스터나 N채널 FET를 사용하면 된다. 커넥터의 2번은 RPM신호를 전달하는 선으로 3핀 팬을 위한 연결이나 2핀에서는 필요가 없다. 4핀에서는 커넥터의 PWM선에 커넥터 1번을 연결하면 된다.


 표시 장치가 없지만 뭐 대충 이 정도면 =ㅅ=;


f675-fan-ctl-7.hex.zip



- 30%로 다시 내린 펌웨어로 GP5와 GP2를 각각 접지시키면 50%(GP5)와 75%(GP2)을 기본으로 동작. 둘 모두 접지시키면 30% 그대로. 가장 큰 문제는 PWM 노이즈인데 490Hz를 사용하면 어쩔 수 없다, 트랜지스터의 B와 E에 1~4.7uF 콘덴서를 붙이면 괜찮지만, 그래도 노이즈는 여전. 나중엔 팬소리가 더 커지기도 하고 어느 정도 방향성이 있어서 들리지 않을때도 있다. 가장 좋은 방법은 PWM주파수를 20kHz이상으로 올려 가청 주파수 영역을 벗어나는 방법이 최고. 다른 방법은 소프트웨어로 구현이 불가능한 것 같다.

- 기본 PWM을 40%로 수정. GP2와 GP5를 둘다 접지시키면 30% PWM을 기반으로 하도록 수정.



 몇몇 오류를 잡아냄. B와 E(G와 S)에 붙이는 노이즈 제거용 콘덴서는 2uF이상을 추천. 3.3uF이면 조금 더 적어질거라 추정. 2uF에서 노이즈가 많이 잡히는 것을 확인.



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  1. 까막눈 2014.10.08 09:56 Address Modify/Delete Reply

    혹시 쪽지나 메일로 질문 드려도 될까요?




 저전압 Joule Thief. 통상 만들어지는 트랜지스터의 C와 E를 잇는 방법과는 달리 C와 B를 잇게되면 더 낮은 전압에서 동작할 수 있는 Joule Thief가 된다. 기존의 Joule Thief에서 저항 1킬로오옴을 연결했던걸 낮추거나 제거하면 더 밝아지는데 그 기존의 연결 방법은 그게 한계인 것 같다. 이 새로운 방법은 트랜지스터의 특성도 타는 것 같지만 BC547을 이용해서도 가능할 것 같다고 생각. 더 낮은 전압이라면 FET를 사용해야 되려나.


 페라이트 코어가 있어야 저런 연결이 가능한게 아닐까 싶다. 여튼 핑계이지만 오래된 기판에서 뜯기가 귀찬아서 또 만드는걸 보류 중.


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1.5 배터리로 더 높은 전압이 필요한 주울 티프(뭐 그냥 발음대로 -ㅅ-)를 만들었는데, 나름 신기하다. 최소 0.6볼트면 LED가 커지는 신기한 물건으로 폐 건전지를 이용해도 빛이 난다. 자세한 원리는 모르겠지만 약간의 발진 회로 같은 것 같은데 그것만으론 더 높은 전압이 유기되는 것은 약간 설명이 부족하다.


 코일을 포함해서 4가지 요소로 되어 있는데 가장 중요한 부분은 코일이다. 2 가닥으로 코일을 감아야 하는데 따로 감으면 안되고 2가닥의 코일을 동시에 감아야 효과가 있다. 따로따로 감아서 구성을 해봤는데 아무런 변화가 없었다. 삽질을 하고프면 따로따로 감아도 상관없다. 일단 페라이트 코어가 없기 때문에 트랜스포머(변압코일)에서 나오는 규소강판을 붙어서 코어를 구성했는데 코어 자체는 아무런 효과가 없는 것 같다. 뭐 페라이트 코어를 990냥에 구입할 수 있으나 귀차니즘으로 그냥 구하기 쉬운 재료들로 만들기로 했다. 그래야 진정한 DIY 아닌가 =ㅅ=;


 코일을 칭칭 감아서 4가닥의 코일의 끝이 생기면 서로 다른 코일의 끝 중 한가닥씩을 합친다. 이 합친 1쌍의 선은 전지의 +극에 연결하게 된다. 그리고 나머지 2가닥은 트랜지스터의 Base와 Collector에 연결하게 된다.


 이제 다른 재료인 트랜지스터를 이야기 해보기로 한다. 제작 설명에는 구하기 힘든 2N???? 트랜지스터가 사용되고 있다. 하지만 구하기 어려운 걸루 머리 싸맬 필요는 없다. 트랜지스터 세계에는 대치품이란게 존재한다. 대강 스펙을 보고 찍어서 BC547(548) 트랜지스터와 호환되는 것 같다. 10개 묶음으로 아주 싸게 판다. 다리의 극성은 모델 번호가 보이는 전면에서 봤을 때 왼쪽부터 Collector, Base, Emittor 순이다. Emitter는 전지의 마이너스(-)극과 발광다이오드(LED)의 캐소드(-극, 좀 더 유식한 표현임)에 연결하면 된다. Base는 저항 1k오옴을 통해 코일 중 하나로 연결된다. 납땜질 할 때 열로 망가지지 않도록 빨리 떼야한다는 것 말고는 그리 특이할 사항은 없다.


 저항은 큰 설명이 필요없다. 저항은 100개씩 사면 5원 10개씩 사면 10원이다. =ㅅ=;


 LED는 고휘도를 붙여도 상관없을만큼 나온다. 4다리를 가진 300냥짤 고휘도 백색 LED를 예전에 구입한 것이 있었는데 그걸루 그냥 썼다. 중요한 것은 극성을 잘 파악해야 한다는 것 말곤 없다. 다리가 긴쪽이 몰딩된 단자가 작은 것이 플러스(+)극이다. 고휘도나 청색과 백색의 색상의 LED는 최소 전압이 높은 편으로 2.0V 가까이 필요한 LED도 많다. 이것은 부품사이트의 스펙표를 보면 대강 확인할 수 있다. 하지만 이런 고려를 할 필요없이 아무런 LED나 연결하면 된다. 대충 다 켜지는 것 같다.


 가장 큰 고민은 코일의 감는 횟수였는데, 조금 많이 감아도 적게 감아도 별 차이가 없는 것 같다. 대충 0.3밀리 에나멜선을 1.5미터 정도를 사용해서 감아 만들었던 것 같다. 2개를 만들었는데 살짝 더 많이 감은게 쬐금 더 밝은 것을 봐서 많이 감을수록 살짝 높은 전압이 나오지 않나 추측해본다. 하지만 추측일 뿐이다. =ㅅ=;


 에나멜선을 구하기 어렵다면 오픈마켓을 보면 몇십 미터의 길이를 다양한 길이로 판매하고 있다. 0.3밀리가 가장 많은 것 같은데 9000냥 정도면 쓰고도 남은 코일을 보빈에 말아서 보내준다. 같은 가격의 다른 굵기는 보인에 중량으로 팔기도 한다. 에나멜선이 없으면 가는 전선을 2가닥 돌돌 감아도 된다.


 이상으로 만드는데 다른 주의할 사항은 없다. 만약 트랜지스터를 좀 더 높은 전압에서 보호코자 한다면 base와 Emitter사이에 다이오드를 Base에 캐소드(-), Emitter에 애노드(+)를 연결하면 된다. 좀 더 높은 전압의 주울 띠프를 만든다면 고려해야할 사항이다.


 맥가이버의 영감이 상시 떠나지 않는바 포장용 테잎으로 너무나도 투박하게 만들어서 사진은 차후 찍어서 올려야겠다. 그리고  마지막으로 주울 띠프의 가장 중요한 부분은 회로가 아닌 바로 코일의 감는 방법이라는 것을 다시 한번 강조하고 싶다.


 만드는 자에게 신기함과 영광이 따르기를~


 


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 원리를 설명한 동영상으로 1.5볼트 배터리로 1.85볼트의 LED를 구동한다. 복잡해서 설명은 생략 =_=;


http://www.evilmadscientist.com/2007/weekend-projects-with-bre-pettis-make-a-joule-thief/


 만드는 방법에 대한 웹페이지는 위와 같다.



 캡춰한 이미지 출처 : http://www.evilmadscientist.com/2007/weekend-projects-with-bre-pettis-make-a-joule-thief/


 간단하고 재미있는 전자회로다 +_+





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  1. 나그네 2013.04.05 03:13 Address Modify/Delete Reply

    네 정말 신기하지요. 저 또한 실제 만들어보진 않았지만 신기합니다.
    Joule Thief 로 검색해 보셨으면 아시겠지만 유튜브에 수많은 더 신기한 영상들이 존재합니다.
    심지어 가정에서 쓰는 LED전등까지 켜는 영상도 있으니까요.

    아무튼 저와 관심분야가 비슷하신거 같습니다.

    • 파르셀수스 2013.04.10 14:12 신고 Address Modify/Delete

      실제 만들어봤는데 제대로 동작합니다. 코일 감는 수도 적어서 금방 만들 수 있네요. 고휘도 LED를 붙여서 해봤는데 효과 만점입니다. 최소 0.6~0.8볼트에서 동작할 수 있어서 폐 건전지로도 LED가 들어오는걸 보니 정말 신기했습니다. 전등 켜는 것도 회로도를 저장해두고 만들어볼 예정입니다. 트랜스포머가 구하기 쉽지 않아서 일반 어뎁터를 하나 분해해야겠습니다 ^^;

PIC Progammer 제작.

기타 2012.01.07 11:26 |
 인쇄기판까지 그러놓고 결국엔 만능기판으로 만들었다. 인쇄기판은 여러가지 손이 많이가고 시도해보지 않아 또다른 난관이 있을지도 모른다는 핑계로 이번에는 만류. 사실 회로의 완성도가 부족하다는 이유도 있다.

 일단 만능기판으로 손톱을 태워가며 만들어서 이리저리 고친 후에야 완성을 했다. 의외의 제약들도 있어서 결국엔엔 많이 고쳐야 했다. 아직 해결 못한 부분이 전원부인데 레귤레이터가 많이 따스해진다. 방열판의 도움을 받고 있지만 그정도의 소비전력은 아닌 것 같은데 활활 타오르려 한다.

 

 
 기본 설계는 크게 문제되는 부분이 없는 것 같고 100오옴의 저항들을 출력단에 안전을 위해 배치했는데 3번과 4번, 그리고 5번에는 빼는 것은 좋을 것 같다. SI Prog의 확장 인터페이스들을 이용하는데 트랜지스터의 스위칭 전압이 약간 적어지는 것 같다는 추정.

 설계상에서 많이 변화된 부분은 하나의 출력을 제외한 다른 I/O입출력은 16F627의 B포트를 사용한다. 왜냐면 이 포트가 입력으로 TTL 신호를 받아들이는데 문제가 없다. 포트 A는 슈미트트리커(ST)신호를 입력으로 사용하는데 이는 보다 더 높은 전압을 1(0.8VDD)과 0(0.2VDD)의 구분 신호로 받아들인다. 반면 TTL은 2V 이상이면 1로 인식하기에 더 편하다.

 처음에는 많은 실패가 있었다. 많은 문서를 읽어봤지만 프로그래밍 상태로 들어가는 조건을 엉터리로 명시하고 있었기 때문인데 그 때문에 상당히 오랜 기간동안 고민을 했다. MCLR을 먼저 인가하고 그 다음 VDD를 인가하는 것이 일반적인 순서인데 실제로는 VDD를 인가하고 MCLR을 인가해야만 프로그래밍 모드로 들어간다. 몹쓸 기술 문서들 =_=;

 그 외의 다른 큰 문제들은 없었다.

 내부 펌웨어의 동작은 간단하다. 특정 시간동안 데이터를 받아들이고 혹시 끊기거나 중단되면 VDD인가 전압이 끊어지도록 만들었다. 250밀리초의 무응답 시간을 설정하고 있으며 내부적으로 테스트를 위해 그 기능을 끄는 기능도 포함하고 있다. 입출력은 기본적으로 낮은 비트를 먼저 출력 클럭과 함께 내보내거나 읽으며, 데이터를 읽는 타이밍은 상승엣지와 하강엣지 둘인데 기본적으로는 상승엣지에서 읽도록 되어 있으며 하강 엣지로 설정도 가능하다. 하강엣지에서의 읽는 것은 AVR을 위한 것인데 아직 테스트하지는 못했다.

 일단 PIC를 위한 프로그래밍 툴을 만들고 나서 다른 칩셋들에 대한 적용을 재고해봐야겠다. 

 아래 첨부 파일에는 회로도, 펌웨어, 간단한 테스트 프로그램(16F676으로 실험)을 포함한다.
 

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일일 점점 커진다.

기타 2011.12.03 23:42 |


 어찌하다보니 새로운 회로를 하나 설계. 작동할련지는 미지수.

 인쇄기판을 도안했는데 어떻게 에칭할 것인지가 문제다. 한번도 해본 적이 없기 때문에 새롭다. 이것만 해야되는 것이 아니라 펌웨어도 만들어야 하고 새로운 프로그램도 만들어야 한다. 시간이 상당히 오래 걸릴 것 같은 작업.

 이 회로의 목적은 PIC나 EEPROM 혹은 AVR 등등 마이크로 프로세서나 롬을 기록하거나 읽기 위한 것인데, 기존에 있는 것은 너무나도 하드웨어 의존성이 강해서 조금 더 수월한 작업을 하기 위해서 인터페이스 부분만 디자인해서 새로이 만들려는 것인데 잘될려는지 모르겠다. 도중에 학교 다니면서 살짝 배웠던 트랜지스터의 스위칭에 필요한 저항값을 계산하는 방법에 대해서도 아주 쉽게 알게 되었다. -_-;

 어쨌던 일이 점점 커진다. =_=;




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500W 급 인버터.

하드웨어 2011.07.07 18:46 |


 만들려고 준비 중인 500와트급 인버터.

 PIC를 이용한 회로이지만 PIC는 단순하게 타이밍 클럭을 제공하며 555를 이용한 타이밍보다 정확해서 이렇게 만들었다고 한다.

 12볼트를 입력받아서 220볼트(트랜스포머가 중요) 정도로 변환이 가능한 회로. PIC 부분은 다른 것을 써도 되는 것 같고 중요한 부품 중의 하나가 STP55NF06L이다. 메이져 부품 사이트에서는 찾기 힘들어서 검색을 해보니 대치품 중에 FQP50N06L라는 부품이 다행히 존재했다. 이 FET의 특징은 5V에서도 최대에 가까운 스위칭이 가능해서 문제없이 구동될 수 있다는 점. PIC의 5V출력을 이용하려면 어쩔 수 없는 부분.

 언제 만들지 모르지만 일단 찜.

 출처 : http://www.m0ukd.com/electronics/modified_sine_wave_inverter/


 
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LED 회로 다 만들다.

기타 2011.06.26 17:25 |

Aperture priority | Pattern | 1/8sec | F/5.6 | 0.00 EV | 55.0mm | ISO-800 | Flash did not fire


 우여곡절 끝에 이제서야 회로를 만든다고 투닥투닥. 드디어 완성했다. 하지만 아직 프로그램을 만들어야 하는 일이 남았다. 하드웨어 만드는 것보다 소프트웨어 만드는게 더 힘들 줄이야.

 만능기판이 작아서 LED Array를 살짝 걸친게 흠이라면 흠.

 이제 프로그램을 만들려고 투닥투닥. 어떻게 만들어야 할까 고민고민.

p.s. LOVE 4글자가 표기되는 프로그램을 작성~. LED 매트릭스의 핀번호를 잘못 연결해서 잠시 고생. 그리고 갑자기 완전한 동작을 하지 않은 IC-Prog 때문에 한참 고민. 결국 모두 해결하고 동작하는 모습을 +_+;



 최종 프로그램 코드. gcbasic으로 만들어짐.

더보기


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 열심히 만들어던 회로가 드디어 완성. 그냥 LED가 번갈아서 깜빡거리기만 한다. 프로그램을 컴파일하는데 다른 칩셋으로 했더니 동작이 안되어서 한참 고민. 나중에야 옵션에 잘못 설정한 것을 알았다. 제대로 고치고 컴파일해서 PIC칩에 기록하니 제대로 동작. 1번째치고 큰 고생없이 만들어서 기분이 좋다. ㅎㅎ;





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