Безопасно питать светодиодную ленту через ESP32 GPIO

esp32 led pins current led-strip

Я хочу перемонтировать светодиодную ленту с батарейным питанием (как показано на рисунке ниже) для питания через вывод GPIO ESP32. У меня есть плата разработки ESP32 NodeMCU, работающая через USB.

Светодиодная лента имеет значение 3,2 В/20 мА для 100 светодиодов. Первоначально он использует три батарейки типа АА. Из того, что я понял, ESP32 должен иметь максимальный выходной ток 40 мА.

Помимо светодиодной ленты, ESP32 использует Wi-Fi и обращается к DHT22.

Цель состояла бы в том, чтобы включить/выключить светодиоды с помощью GPIO, например:

pinMode(4, OUTPUT);
digitalWrite(4, HIGH);
digitalWrite(4, LOW);

LED strip

Будет ли безопасно питать светодиодную ленту через вывод GPIO?

, 👍0


1 ответ


Лучший ответ:

1

Быстрый ответ, вероятно, нет. Почему? Цифры не сходятся:

...3,2 В/20мА для 100 светодиодов...

Отсюда мы находим этот комментарий:

Наиболее распространенные светодиоды требуют прямого рабочего напряжения примерно от 1,2 до 3,6 вольта с номинальным прямым током около от 10 до 30 мА, причем наиболее распространенным диапазоном является от 12 до 20 мА.

(На самом деле сейчас на рынке есть низкоточные светодиоды, для работы которых требуется всего около 3 мА. Давайте предположим, что это то, что у вас есть для наших расчетов.)

Итак, учитывая вышесказанное, и если ваша цепочка светодиодов была параллельна и имела средние характеристики, мы вычисляем ток и напряжение цепочки из 100 светодиодов:

Current: 100 x 3mA = 300mA or 0.3 Amps
Voltage: About 2 Volts. 

(Примечание: При проектировании со светодиодом вы всегда должны ссылаться на спецификацию этого светодиода. Вышеуказанные 30 мА и 2 Вольта - это только предположение.)

Таким образом, даже если ваши светодиоды имеют слаботочный тип, вы можете видеть, что строка из 100 таких светодиодов параллельно превышает начальный ожидаемый ток для всей строки из 100 светодиодов.

Это предполагает, что светодиоды расположены параллельно, а источником питания является постоянное напряжение. Что делать, если светодиоды расположены последовательно? Тогда вам понадобится источник питания постоянного тока. Опять же, предположим, что индивидуальные характеристики светодиодов составляют 2 Вольта и 3 мА. Теперь расчеты могут выглядеть следующим образом:

Ток: около 3 мА.
Напряжение: 100 x 2 Вольта = 200 Вольт

Очевидно, что напряжение намного превышает возможности трех 1,5-вольтовых батарей.

. Bigclivedotcom дает нам некоторое представление в своем видео на YouTube 2017 года о ремонте нескольких вариаций низковольтных светодиодных гирлянд. 3 различных строки, которые он использует в своем видео-обращении, как эти светодиодные строки могут быть сделаны таким образом, чтобы для их питания можно было использовать различные источники напряжения и тока.

В заключение следует отметить, что вполне вероятно, что ваша строка светодиодов потребует большего тока для питания, чем вывод GPIO, максимальный ток которого составляет всего 40 мА.

,

Если вы все еще хотите использовать эту строку LED @emma.maks, я могу расширить ответ, чтобы описать возможный подход. Но это потребует пайки, добавления резисторов и использования измерителя напряжения / тока. Было бы проще купить свободные светодиоды и резисторы. Но это было бы не так весело., @st2000

итак, вы говорите, что рассматриваемая светодиодная гирлянда не будет гореть с помощью 3 батареек типа АА? но это рабочий продукт а не поделка, @Juraj

@st2000 Спасибо за ваш подробный ответ! У меня нет проблем с пайкой и добавлением резисторов! Я также мог бы измерить ток, потребляемый светодиодами при питании от трех батареек типа АА. Одна из альтернатив, которую я вижу, - это использовать вывод питания 3,3 В от ESP32 и управлять питанием с помощью транзистора через GPIO., @emma.makes

@Juraj, я не сомневаюсь, что светодиодная гирлянда в вопросе загорается с помощью 3-х 1,5-вольтовых батарей. Но я не знаю, как соединена цепочка светодиодов. Догадываясь, я мог бы предположить, что они связаны в том, что [BigClive](https://www.youtube.com/watch?v=DoRbHYJAwis) называется Z - аранжировкой. Возможно, 50 параллельных групп из 2 последовательных светодиодов. Это может дать нам около 4 вольт при примерно 150 мА (учитывая, что (опять же, это предположение) каждый светодиод рассчитан на 2 вольта при 3 мА). Такая нагрузка разумна для 3-х последовательно расположенных 1,5-вольтовых аккумуляторов типа АА., @st2000

@emma.makes, это отличная идея - управлять струной из 100 светодиодов с помощью транзистора. Но ESP32 обычно работает на 3,3 вольта. Прежде чем идти по этому пути, подумайте о том, чтобы проверить, загорится ли строка из 100 светодиодов с помощью источника питания 3,3 Вольта. И пока вы это делаете, подумайте о том, чтобы проверить ток, чтобы найти необходимую емкость транзистора, который вы будете использовать для управления цепочкой из 100 светодиодов. (Можете ли вы переключать напряжение выше 3,3 Вольта, например, 3 батарейки типа АА 1,5 вольта? ДА. Вам просто нужно позаботиться о том, как вы проектируете схему.), @st2000

@st2000 Я только что измерил напряжение и ток, взятые из батарей 3xAA. 76,6 мА и 2,72 В. Из таблицы данных Espressif, которую я собрал, видно, что ESP32 имеет кумулятивный выходной ток ввода-вывода не более 1200 мА. Безопасно ли использовать вывод GPIO для питания светодиодов, предпочтителен ли вывод питания 3,3 В или лучше использовать внешний источник питания и переключать светодиоды с помощью транзистора через GPIO? Большое вам спасибо за вашу помощь!, @emma.makes

Это неожиданно низкий ток и напряжение. Три свежие батарейки типа АА последовательно должны вырабатывать 4,5 вольта. А 76,6 мА / 100 светодиодов означает, что каждый светодиод потребляет только 0,7 мА, если все они подключены параллельно. Это удивительно мало. Самые низкие токовые светодиоды, которые я смог найти, рассчитаны на корректную работу при 2 мА. Внимательно посмотрите на проводку и проверьте, расположены ли светодиоды 50P или 25P2S. Кроме того, разве каждый вывод GPIO 32ESP не рассчитан на максимум 40 мА? Так что кажется небезопасным управлять этой светодиодной струной непосредственно с контакта ESP32 GPIO., @st2000

@st2000 это имеет смысл. спасибо за ваши полезные комментарии!, @emma.makes