DIY Wake-up Light

[derrick]

Na enig wat knutselen op mijn kamer wil ik de setup nog net wat meer verbeteren. Mijn huidige wake-up light bestaat uit een tweetal lampen die elk aan één van mijn bedzijdes vol in mijn gezicht schijnen zodra de tijdschakelaar de stroomtoevoer doorlaat. Leuk idee, maar nogal 'n pittige manier om op te staan heb ik gemerkt. Doordat de lichtintensiteit net een tandje terug kan wil ik verder knutselen. Mijn doel is om de tijdschakelaar te koppelen aan een circuit die vervolgens ervoor zorgt dat twee lampen, waarvan één aan elke bedzijde, van volledig uit tot volledig aan gaan in een tijdsverloop van ongeveer 10 a 15 minuten.

Nu ben ik het volgend ontwerp tegengekomen wat me interessant lijkt.

(Kort filmpje van 2:43 minuten)

https://www.youtube....eJXBvdanA#t=137

Hierin laat degene het circuit en grafiek zien die hieraan toegevoegd zijn.

Het circuit en betreffende grafieken van het filmpje:

Circuit:

http://postimg.org/image/4gjlf82k1/

Het opladen van de condensator:

http://postimg.org/image/7dv3qx3a5/

Grafiek waar ik weinig van begrijp:

http://postimg.org/image/fklwuktez/

Ik begrijp de werking van de condensator icm transistor hierbij niet.

Tot zo ver wat ik zelf weet:

Zo ver ik heb geleerd in mijn tijd op school laadt de condensator op in de vorm van een grote hoeveelheid elektronen aan één van de polen doordat het aangesloten is op de minpool van een spanningsbron die qua hoeveelheid lading afvlakt door een alsmaar toenemende weerstand. Hierdoor zal een positieve lading ontstaan aan de andere kant (in dit geval de bovenkant in de schematische weergave).

Verder heb ik geleerd dat zodra een transistor op de Basis een stroom krijgt, dat dit vervolgens leidt tot een stroom die loopt over de Emitter en Collector.

Wat ik dan niet begrijp aan dit circuit, is hoe een lading op de condensator leidt tot een stroom op de basis van de transistor. Verder begrijp ik ook niet waarom een veriabele weerstand is aangesloten vóór de condensator (te zien in de schematische weergave). Ik heb ook geen idee of degene in het filmpje werkt met AC of DC, maar met enig kennis over de werking van dit circuit denk ik dat dat wel af te leiden is. Als iemand de tweetal grafieken met daarin de 'forward current vs forward voltage' en 'relative intensity vs forward current' zou kunnen toelichten, dan zou dat ook enorm helpen denk ik. Hopelijk kunnen jullie me daar ook bij helpen

Zouden jullie aan een leek als ik kunnen uitleggen hoe dit werkt?

Alvast vriendelijke bedankt.

Vriendelijke groeten

[klazon]

Om te beginnen is de transistor geen gewone transistor, maar een z.g. field effect transistor (FET).

Daarbij wordt geen stroom in de basis gestuurd, maar er komt spanning op de gate (G). Daardoor gaat er stroom lopen tussen D en S. Hoe meer spanning, hoe meer stroom.

Het tweede plaatje geeft de toename van de spanning op de condensator als functie van de tijd. Het verloop van die toename is afhankelijk van de grootte van C (1000uF) en de weerstand (1Mohm). Een belangrijk punt in deze grafiek is het punt bij tau. Daar is de spanning opgelopen tot 63,2% van de maximale waarde. Tau wordt de tijdconstante genoemd en is het produkt van de weerstandswaarde en de condensatorwaarde.

In dit geval 1000uF x 1M = 1000 seconden.

[Benm]

Dit potmeter aan de linkerkant dient ertoe om te zorgen dat het licht beteen zwak begint te branden zodra je de stroom aansluit. Zou die er niet zitten dat moet je eerst wachten tot de spanning over de elco groot genoeg is om de FET uberhaupt een beetje te laten geleiden, volgens de grafiek vergt dat 2.6 volt.

Het is dus zaak de potmeter zo in te stellen dat de spanning op de loper ongeveer 2.6 volt is. Als je een iets hogere spanning instelt zal het licht direct iets feller zijn - gewoon uitproberen.

[derrick]

Top! Bedankt. Jullie hebben me al meteen geleid tot wat specifiekere google searches waarmee ik uit de voeten kan. Ik heb ook meteen even mn oude Cutnell & Johnson physics boek erbij gepakt. Daar staat ook wel het één en ander over condensatoren en weerstanden in.

Als ik het goed begrijp wat jullie zeggen en wat ik zo nalees vanuit andere bronnen:

Onder het kopje "Charging a capacitor" van de site http://electronicsclub.info/capacitance.htm lees ik het volgende:

Bij t=1 bereik je een voltage van 63,2%. De tijd t wordt berekend met R*C (waarbij t in seconden, R in ohm en C in farad). Precies wat klazon ook stelt.

Nu kan ik natuurlijk ook dezelfde waardes aannemen voor de RC circuit van 1M en 1000uF, 1000 seconden is een mooie tijd om op 63,2% van de spanning te komen.

Het lijkt me daarbij logisch te kijken naar wat voor lampen ik aansluit om te bepalen welke voltage geschikt is.

Als ik halogeenlampen aansluit lijkt 230V geschikt.

Ik heb hier al dimbare halogeenlampen op mijn kamer die ik graag door een dergelijk circuit zou willen laten branden. Ik vrees alleen dat 230V nogal hoog is voor de onderdelen genoemd in dit circuit. Het lijkt me namelijk dat de genoemde FET al meteen doorfikt als zoveel volt erop staat, wat net zo geldt voor de condensator.

Is het dan een idee om te zoeken naar soortgelijke onderdelen die wel die hoeveelheid spanning aankunnen? Zo ja, waar moet ik dan op letten? Anderzijds kan ik mijn plan van 230V over halogeenlampen meteen overboord gooien en voor een 5V circuit met parallel geschakelde LED lampjes gaan zoals in dit circuit gedaan wordt. Is dat een beter idee? Ook daarbij de vraag, waar moet ik dan op letten?

Bedankt!!

[klazon]

De getoonde schakeling is niet geschikt voor 230V. Die spanning is veel te hoog voor de FET, en een FET is alleen maar geschikt voor gelijkstroom.

Gezien de componentwaarden denk ik dat de schakeling bedoeld is om te werken op 5V.

Als je met 230V lampen wil gaan werken, dan kun je beter een spanningsgestuurde dimmer aanschaffen. Daarbij biedt je op de ingang een spanning aan die kan variëren tussen 0 en 10V gelijkspanning. En die spanning kun je dan weer halen van je RC combinatie.

[Benm]

Het lijkt inderdaad gebouwd voor 5 volt of iets in die orde, en voor 'standaard' 5mm ledjes.

Je zou voor de leds natuurlijk zwaardere exemplaren kunnen kiezen (bijv 1 of 3 watt witte) waarbij je lagere weerstanden nodig hebt, en mogelijk ook iets meer dan 5 volt voedingspanning. Let wel dat je de FET dat waarschijnlijk moet koelen, want deze werkt hier hiet als harde schakelaar en verstookt dus flink wat vermogen tijdens het langzaam aan gaan.

[derrick]

Dus, zonder dat ik een fan oid op de FET zet om te koelen lijkt het erop dat de FET door de warmte ontwikkeling een minder geschikte kanditaat is voor rustig wakker worden (tenzij het wakker worden met het huis in brand als the next best DIY wake-up light beschouwd mag worden )

Ik heb meteen even gezocht naar een geschikte spanningsgestuurde dimmer. Het eerst wat ik tegenkom is de Velleman K8064. Sowieso heb ik al vaker Velleman aangeraden gekregen voor vorige projecten, dus het lijkt me leuk om hun advies nu maar eens op de proef te stellen.

Hier de link naar de spanningsgestuurde dimmer AKA Velleman K8064:

http://www.okaphone.com/artikel.asp?id=176600

Wat mij hier meteen aan opvalt, is dat ik een DC spanning zal moeten plaatsen op de Velleman die verloopt van 0V tot 12V. Dat wil dus zeggen dat ik 230V AC zal moeten omzetten naar 12V DC die vervolgens geleid wordt door de RC circuit richting de Velleman.

Ik lees vanuit meerdere posts dat een dergelijke adapter zèlf bouwen een slecht plan is gezien het gevaar wat het met zich meebrengt. Misschien toch een beter plan om dat onderdeel dan maar kant en klaar aan te schaffen.

Als ik ga werken met een 12V ipv 5V circuit, kan ik dan beter een andere weerstand en condensator kiezen voor de RC circuit weergegeven?

(Nogmaals het circuit: http://postimg.org/image/4gjlf82k1/)

[Benm]

Nouja, zo snel vliegt het niet in brand hoor, maar je hebt bij die FET wel een koelblokje nodig (wellicht zonder fan) als je er een aantal watts aan leds mee wilt aansturen. Probleem zal eerder zijn dat de FET kapot gaat als je dat niet doet - het is niet zo dat de vlammen eruit schieten.

Die regelbare dimmer lijkt me een goede oplossing als je er 230 volt gloei- of halogeenlampen mee wilt aansturen. De stuurspanning kun je nog steeds maken met een elco en een weerstand. Ik weet alleen niet wat de ingangsimpedantie van die kit is - als die niet zeer hoog is moet er nog een transistortje (of 2) tussen, maar dat is niet bijster moeilijk.