Neste tutorial, vais aprender a controlar LEDs de potência com o driver LD1500SB e um ESP32. LEDs normais podem ser controlados diretamente a partir de um pino GPIO. No entanto, se quiseres controlar LEDs super brilhantes, como os LEDs Cree da tua lanterna, precisas de um driver de LED.
Vamos começar!
Peças Necessárias
Para este projeto, estou a usar uma placa ESP32 mais antiga (ESP32 lite), que já foi descontinuada, mas ainda podes encontrá-la. É a que está listada abaixo. Existe um modelo sucessor com especificações melhoradas ( link) . Mas qualquer outro ESP32, ESP8266 ou placas Arduino também funcionarão para este projeto.
O link fornecido para o LED de potência é para um LED branco, mas podes obter LEDs de várias cores e diferentes temperaturas de cor (por exemplo, branco quente vs branco frio). O LD1500SB pode até controlar pequenos COB LEDs .
Driver de LED LD1500SB
LED de Alta Potência (Branco)
ESP32 lite
Cabo USB de Dados
Conjunto de Fios Dupont
Breadboard
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LEDs de Alta Potência
O LED de alta potência que vamos usar aqui pode consumir até 700mA e produz até 170 lúmens de luz. Em contraste com um LED padrão, os LEDs de alta potência são muito, muito mais brilhantes (100x ou mais) e podem iluminar uma divisão.
No entanto, também aquecem bastante e podem precisar de arrefecimento extra. A pequena placa de alumínio anexada ao LED de potência é adequada até 100mA. Se usares correntes mais altas por períodos prolongados, deves adicionar um elemento de arrefecimento adicional.
As especificações técnicas do LED de potência acima são as seguintes:
- corrente até 700mA (contínua)
- corrente de pulso de pico 1000mA
com ciclo de trabalho 1/10 e largura de pulso de 0,1ms - tensão: 3,2-3,6V
- potência: 3W
- 170 lúmens a 700mA (típico)
Outra desvantagem de um LED de alta potência é que não podemos controlá-lo diretamente a partir de um pino GPIO do ESP32 ou Arduino, pois a corrente de saída do GPIO é limitada a cerca de 20mA. Precisamos de um driver de LED e na próxima secção vamos analisar o driver LD1500SB mais detalhadamente.
O driver LD1500SB
Drivers de LED fornecem a regulação de potência necessária para LEDs de alta potência. O mais importante é que mantêm um fluxo de corrente constante através do LED para evitar sobreaquecimento. Isto pode acontecer facilmente, pois a resistência dos LEDs muda quando aquecem. Sem regulação de corrente, os LEDs podem ser danificados.
Drivers de LED convertem uma tensão de entrada numa corrente regulada e numa tensão de saída adequada para controlar um ou vários LEDs. Por exemplo, o driver LD1500SB que usamos neste projeto aceita uma tensão DC de entrada de 2,9-6,1V e pode controlar até 16 LEDs. Abaixo estão os detalhes das especificações do driver LD1500SB:
- Tensão de entrada: DC 2,9-6,1V
- Para LEDs de 3V, 3,3V, 3,7V, 5V, 6V
- Corrente de saída: 28-1500mA
- Potência máxima de saída: 8W
- Precisão da corrente de saída: ± 5%
- Baixa tensão de dropout: 0,37V @ 1,5A
- Pode controlar 1-16 LEDs de 2,9-6,1V
- Corrente máxima 1,5A
- Regulação de corrente:
através de resistência ajustável ou controlo PWM
Uma vantagem específica do LD1500SB é a baixa tensão mínima de entrada de 2,9V. Isto significa que podemos usar este driver juntamente com um ESP32 alimentado por uma bateria LiPo (3,7V). Por exemplo, os LD24AJTA e os LD24AJTA_MINI drivers de LED têm uma tensão mínima de entrada de 6V.
Outra vantagem é que a placa é muito pequena e silenciosa. Os drivers LD24AJTA e LD24AJTA _MINI são reguladores comutados que produzem ruído de alta frequência, o que pode ser incómodo.
Uma desvantagem do LD1500SB é que a tensão máxima de entrada de 6,1V é baixa comparada aos 25V do LD24AJTA e LD24AJTA _MINI. Para mais informações sobre outros drivers de LED, LEDs de potência e os LD24AJTA e LD24AJTA _MINI, vê os nossos tutoriais Control Power LEDs with LD24AJTA and Arduino e Dim High-Power LED with Arduino and LD24AJTA_MINI .
CN5711 IC de Regulação de Corrente
Internamente, o LD1500SB usa o CI de regulação de corrente CN5711 e herda a maioria das suas características. Aqui está um link para o CN5711 Datasheet . A placa do driver LD1500SB adiciona essencialmente apenas dois resistores ao CI. Abaixo podes ver o esquema do LD1500SB:
Existe um resistor fixo R ISET de 1KΩ e um resistor variável de 47KΩ que controlam a corrente de saída. Podes ajustar manualmente a corrente máxima de saída usando o resistor variável. A imagem abaixo mostra a localização deste resistor variável na placa LD1500SB:
Note que, ao contrário dos LD24AJTA e LD24AJTA _MINI, o resistor variável sobrepõe o sinal PWM na entrada EN (Enable). Isto significa que tens de ajustar manualmente o resistor e o sinal PWM para regular a corrente de saída.
Pinout do LD1500SB
A imagem abaixo mostra o pinout e o circuito típico de aplicação do driver LD1500SB. A tensão de entrada de 2,9-6,1V deve ser ligada a IN- e IN+, enquanto o sinal PWM deve ser ligado ao pad EN.
Os LEDs são ligados em paralelo às saídas L+ e L- do outro lado da placa. Segundo as especificações, podes ligar até 16 LEDs desde que não ultrapassem a corrente máxima de saída de 1500mA.
Na próxima secção, mostro-te como ligar o LD1500SB ao ESP32 lite para controlar um LED de potência.
Ligação do LD1500SB e ESP32
Ligar o LD1500SB é fácil. No circuito seguinte, estou a usar uma bateria LiPo como fonte de alimentação para o ESP32 lite e o LED de potência.
Primeiro, liga os terminais positivo e negativo da bateria LiPo às entradas de alimentação do ESP32 lite e da placa LD1500SB (fios vermelho e preto).
Note que adicionei uma ligação de terra (G) do ESP32 à LiPo (fio preto) para garantir que a bateria LiPo, a placa e o ESP32 partilham o mesmo terra, mesmo quando o ESP32 está ligado via USB.
De seguida, ligamos o LED de potência. A saída L- do LD1500SB deve ser ligada ao polo negativo do LED e a saída L+ ao polo positivo (fios azul e vermelho). Abaixo podes ver como o circuito fica numa breadboard real:
E é tudo. Agora podes ligar o ESP32 lite ao computador via USB e ele vai carregar a LiPo (e continuar a executar o programa). Se desligares o USB, o ESP32 lite funcionará com a bateria.
Na próxima secção, vou mostrar-te um código de exemplo para controlar o LED.
Código para controlar LEDs de Potência com LD1500SB e ESP32
Controlar o LED de potência através do LD1500SB não requer código especial. Podes usar o programa comum Blink para testar o circuito. No entanto, antes de o fazeres, é melhor verificar se a corrente de saída não está demasiado alta!
Ajustar a corrente de saída
Começa por escrever um valor PWM pequeno, por exemplo 10 via analogWrite() para o pino ao qual o LED está ligado.
const byte ledPin = 5;
void setup() {
pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
void loop() {
analogWrite(ledPin, 10);
delay(1000);
analogWrite(ledPin, 0);
delay(1000);
}
Antes de carregar e executar o código, adiciona um multímetro ao circuito como mostrado abaixo. Precisamos dele para medir e ajustar a corrente de saída que passa pelo LED:
Certifica-te de que o multímetro está ligado e configurado para medir corrente DC. Agora podes carregar e executar o código. Observa o multímetro e mantém a corrente abaixo de 100mA. Se ultrapassares, vais precisar de arrefecimento extra para o LED ou ligá-lo apenas por períodos muito curtos (por exemplo, em modo intermitente).
Tens duas formas de ajustar a corrente de saída. Ou alteras os valores PWM ou ajustas o resistor variável na placa LD1500SB. A melhor forma é aumentar lentamente o valor PWM até ao máximo de 255 e ao mesmo tempo ajustar o resistor variável para manter a corrente de saída abaixo de 100mA.
Depois de ajustares a corrente de saída, podes escrever o mesmo código que normalmente usarias para controlar um LED normal. Na próxima secção, escrevemos código para atenuar o LED de potência.
Atenuar o LED
Assumindo que ajustaste a corrente de saída, podes atenuar o LED com este código. Ele aumenta lentamente o brilho de 0 até ao máximo de 255 e depois desliga o LED por um segundo. Esse ciclo repete-se indefinidamente.
const byte ledPin = 5;
void setup() {
pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
void loop() {
for (int b = 0; b < 255; b++) {
analogWrite(ledPin, b);
delay(100);
}
analogWrite(ledPin, 0);
delay(1000);
}
E é tudo. Agora sabes como usar o driver LD1500SB para controlar LEDs de potência!
Conclusão
Neste tutorial aprendeste a controlar um LED de potência com um ESP32 usando o driver LD1500SB. O mesmo circuito e código funcionariam com um ESP8266 ou Arduino. Mas se quiseres alimentar com uma bateria LiPo, escolhe um microcontrolador que funcione a 3,3V.
A ligação e funcionamento do driver LD1500SB é muito semelhante aos LD24AJTA e LD24AJTA_MINI drivers de LED que usamos em projetos semelhantes. A maior diferença é a tensão de entrada mais baixa de 2,9V. Isto torna-o especialmente adequado para projetos pequenos alimentados por bateria que usam uma única bateria LiPo ou a alimentação de 3,3V ou 5V do microcontrolador.
No entanto, a tensão máxima de entrada relativamente baixa de 6,1V limita as suas aplicações. O LD24AJTA com um máximo de 25V permite uma gama mais ampla de opções de alimentação.
Divirta-te a experimentar LEDs de potência e se tiveres alguma dúvida, não hesites em perguntar!
Perguntas Frequentes
P: Como ligo o driver LD1500SB ao ESP32?
R: Para ligar o driver LD1500SB ao ESP32, simplesmente liga os pinos de entrada e saída conforme o diagrama do circuito fornecido. Garante ligações corretas de alimentação e terra.
P: É possível usar vários drivers LD1500SB para controlar vários LEDs de potência?
R: Sim, podes usar vários drivers LD1500SB para controlar vários LEDs de potência simultaneamente.
P: Como posso proteger o driver do LED de potência contra sobrecorrente ou sobreaquecimento?
R: Para proteger o LED de potência contra sobrecorrente, deves usar um driver de LED de corrente constante. Por exemplo, o LD1500SB que usamos aqui.
Para proteger o LED contra sobreaquecimento, não excedas a corrente máxima para o LED e adiciona um elemento de arrefecimento adicional na parte traseira.
P: O driver LD1500SB suporta funções de atenuação para LEDs de potência?
R: Sim, o driver LD1500SB suporta funções de atenuação através do controlo PWM.
P: Existem precauções de segurança específicas a considerar ao trabalhar com LEDs de alta corrente e o driver LD1500SB?
R: Ao trabalhar com LEDs de alta corrente e o driver LD1500SB, vigia as correntes e assegura que forneces arrefecimento adequado. LEDs de potência podem aquecer bastante!
