Diskrēts mainīgs analogs LED faderis ar lineāro spilgtuma līkni: 6 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Lielākā daļa no gaismas diodes izbalēšanas/aptumšošanas shēmām ir digitālās shēmas, kurās tiek izmantots mikrokontrollera PWM izeja. Gaismas diodes spilgtumu kontrolē, mainot PWM signāla darba ciklu. Drīz jūs atklājat, ka, lineāri mainot darba ciklu, LED spilgtums nemainās lineāri. Spilgtums sekos logaritmiskai līknei, kas nozīmē, ka intensitāte strauji mainās, palielinot darba ciklu no 0 līdz 70%, un mainās ļoti lēni, palielinot darba ciklu no, piemēram, 70% līdz 100%. Tāds pats efekts ir arī redzams, izmantojot pastāvīgu strāvas avotu un palielinot strāvas lineāro fe uzlādējot kondensatoru ar pastāvīgu strāvu.

Šajā pamācībā es mēģināšu jums parādīt, kā jūs varat izveidot analogo LED faderu, kura spilgtuma izmaiņas cilvēka acij šķiet lineāras. Tas rada jauku lineāru izbalēšanas efektu.

1. solis: teorija aiz ķēdes

Attēlā var redzēt, ka gaismas diodes spilgtuma uztverei ir logaritmiska līkne, pateicoties Vēbera-Fēnera likumam, sakot, ka cilvēka acij, tāpat kā citām maņām, ir logaritmiska līkne. Kad gaismas diode tikko sāk "vadīt", uztveramais spilgtums strauji palielinās, palielinoties strāvai. Bet, tiklīdz "veic", uztveramais spilgtums palielinās lēni, palielinoties strāvai. Tāpēc mums ir jānosūta eksponenciāla mainīgā strāva (skat. Attēlu) caur LED, lai cilvēka acs (ar logaritmisku uztveri) uztver spilgtuma izmaiņas kā lineāras.

Ir 2 veidi, kā to izdarīt:

• Slēgtas cilpas pieeja
• Atvērtās cilpas pieeja

Slēgtas cilpas pieeja:

Rūpīgi aplūkojot LDR (kadmija sulfīda) šūnu specifikācijas, jūs redzēsiet, ka LDR pretestība logaritmiskajā skalā ir uzzīmēta kā taisna līnija. Tātad LDR pretestība mainās logaritmiski ar gaismas intensitāti. Turklāt šķiet, ka LDR logaritmiskās pretestības līkne diezgan tuvu atbilst cilvēka acs logaritmiskajai spilgtuma uztverei. Tāpēc LDR ir ideāls kandidāts, lai linearizētu gaismas diodes spilgtuma uztveri. Tātad, izmantojot LDR, lai kompensētu logaritmisko uztveri, cilvēka aci iepriecinās jaukās lineārās spilgtuma variācijas. Slēgtajā ciklā mēs izmantojam LDR, lai atgriezenisko saiti un kontrolētu LED spilgtumu, tāpēc tas seko LDR līknei. Tādā veidā mēs iegūstam eksponenciāli mainīgu spilgtumu, kas cilvēka acij šķiet lineārs.

Atvērtās cilpas pieeja:

Ja mēs nevēlamies izmantot LDR un vēlamies iegūt lineāru spilgtuma maiņu faderim, mums ir jāpadara strāva caur LED eksponenciāla, lai kompensētu cilvēka acs logaritmisko spilgtuma uztveri. Tātad mums ir nepieciešama ķēde, kas ģenerē eksponenciāli mainīgu strāvu. To var izdarīt ar OPAMP, bet es atklāju vienkāršāku shēmu, kurā tiek izmantots pielāgots strāvas spogulis, ko sauc arī par "pašreizējo kvadrātu", jo ģenerēšanas strāva seko kvadrātveida līknei (daļēji eksponenciāla). Šajā pamācībā mēs apvienojam abus slēgtā cikla un atvērtās cilpas pieeja, lai iegūtu mainīgu izbalējošu LED. tas nozīmē, ka viens gaismas diode izgaist un izdziest, bet otrs izgaismojas un izgaist ar pretēju izbalēšanas līkni.

2. darbība: 1. shēma - trīsstūrveida viļņu formas ģenerators

Mūsu LED faderim mums ir nepieciešams sprieguma avots, kas ģenerē lineāri pieaugošu un pazeminošu spriegumu. Mēs arī vēlamies spēt individuāli mainīt izbalēšanas un izbalēšanas periodu. Šim nolūkam mēs izmantojam simetrisku trīsstūrveida viļņu formas ģeneratoru, kas veidots, izmantojot 2 vecā darba zirga OPAMP: LM324. U1A ir konfigurēts kā schmitt sprūda, izmantojot pozitīvas atsauksmes un U1B ir konfigurēts kā integrētājs. Trīsstūra viļņu formas frekvenci nosaka C1, P1 un R6. Tā kā LM324 nespēj nodrošināt pietiekami daudz strāvas, tiek pievienots buferis, kas sastāv no Q1 un Q2. Šis buferis nodrošina strāvas pieaugumu, kas mums nepieciešams, lai LED ķēdē ievadītu pietiekami daudz strāvas. Atgriezeniskā saite ap U1B tiek ņemta no bufera izejas, nevis no OPAMP izejas. jo OPAMP nepatīk kapacitatīvās slodzes (piemēram, C1). R8 tiek pievienots OPAMP izvadam stabilitātes apsvērumu dēļ, jo emitētāja sekotāji, piemēram, buferī (Q1, Q2), var izraisīt svārstības arī tad, ja tie tiek vadīti no zemas pretestības izejas. Līdz šim tik labi, osciloskopa attēls rāda spriegums pie bufera izejas, ko veido Q1 un Q2.

3. darbība: 2. shēma - slēgtās cilpas LED fadera ķēde

Lai linearizētu gaismas diodes spilgtumu, LDR tiek izmantots kā atgriezeniskās saites elements slēgtās cilpas izkārtojumā. Tā kā LDR pretestība pret gaismas intensitāti ir logaritmiska, tas ir piemērots kandidāts darba veikšanai. Q1 un Q2 veido strāvas spoguli, kas šo trīsstūra viļņu ģeneratora izejas spriegumu pārvērš strāvā caur R1, kas atrodas "atsauces daļā" "no pašreizējā spoguļa. Strāva caur Q1 tiek atspoguļota Q2, tāpēc viena un tā pati trīsstūrveida strāva plūst caur Q2. D1 ir tur, jo trīsstūra viļņu formas ģeneratora izeja pilnībā nepārslēdzas līdz nullei, jo es neizmantoju sliedi-sliedi, bet viegli iegūstams vispārējas nozīmes OPAMP trīsstūrveida viļņu ģeneratorā. Gaismas diode ir savienota ar Q2, bet arī ar Q3, kas ir daļa no otrā strāvas spoguļa. Q3 un Q4 veido pašreizējo avotu. (Skatīt: Pašreizējie spoguļi) LDR tiek ievietots šī pašreizējā avota spoguļa "atskaites kājā", tāpēc LDR pretestība nosaka šī spoguļa radīto strāvu. Jo vairāk gaismas nokrīt uz LDR, jo zemāka ir tā pretestība un jo lielāka būs strāva caur Q4. Strāva caur Q4 tiek atspoguļota Q3, kas ir savienots ar Q2. Tātad tagad mums jādomā strāvās, nevis spriegumos. Q2 nogriež trīsstūra strāvu I1 un Q3 avotu strāvu I2, kas ir tieši saistīta ar gaismas daudzumu, kas nokrīt uz LDR un seko logaritmiskai līknei. I3 ir strāva caur LED, un tas ir lineāras trīsstūrveida strāvas I1 rezultāts mīnus logaritmiskā LDR strāva I2, kas ir eksponenciāla strāva. Un tieši tas mums ir nepieciešams, lai linearizētu gaismas diodes spilgtumu. Tā kā eksponenciālā strāva tiek virzīta caur gaismas diodi, uztvertais spilgtums mainīsies lineāri, un tam ir daudz labāks izbalēšanas/aptumšošanas efekts nekā tikai lineārai strāvai caur LED. Osciloskopa attēlā redzams spriegums virs R6 (= 10E), kas attēlo strāvu caur LED.

4. solis: 3. shēma. Atvērtās cilpas LED fadera ķēde, izmantojot pašreizējo Squarer

Tā kā LED/LDR kombinācijas nav standarta sastāvdaļas, es meklēju citus veidus, kā atvērtā cikla konfigurācijā, izmantojot gaismas diodi, radīt eksponenciālu vai kvadrātveida strāvu. Rezultāts ir atvērtās cilpas ķēde, kas parādīta šajā solī. Q1 un Q2 veido strāvas kvadrāta ķēdi, kuras pamatā ir strāvas nogrimšanas spogulis. R1 pārveido trīsstūra izejas spriegumu, kas vispirms tiek sadalīts, izmantojot P1, par strāvu, kas plūst caur Q1. Bet Q1 emitētājs nav savienots ar zemi caur rezistoru, bet ar 2 diodēm. Divām diodēm būs kvadrātveida ietekme uz strāvu līdz Q1. Šī strāva ir atspoguļota Q2, tāpēc I2 ir vienāda kvadrātā līkne. Q3 un Q4 veido pastāvīgu strāvas grimšanas avotu. LED ir savienots ar šo pastāvīgās strāvas avotu, bet arī ar strāvas nogremdēšanas spoguli Q1 un Q2. Tātad strāva caur LED ir nemainīgas strāvas I1 mīnus kvadrātiskā strāva I2, kas ir daļēji eksponenciāla strāva I3. Šī eksponenciālā strāva caur LED izraisīs jauku gaismas diodes spilgtuma lineāru izbalēšanu. P1 ir jāapgriež, lai gaismas diode nodziest. Osciloskopa attēlā redzams spriegums virs R2 (= 180E), kas apzīmē strāvu I2, kas tiek atņemta no pastāvīgās strāvas I1.

5. solis: 4. shēma - mainīgs LED faders, apvienojot abas shēmas

Tā kā atvērtā cikla ķēdē esošā LED strāva ir apgriezta, salīdzinot ar LED strāvu slēgtās ķēdes ķēdē, mēs varam apvienot abas shēmas, lai izveidotu mainīgu LED faderu, kurā viena gaismas diode izgaist, bet otra izgaist un otrādi.

6. darbība: izveidojiet ķēdi

• Es būvēju ķēdi tikai uz maizes dēļa, tāpēc man nav shēmas shēmas
• Izmantojiet augstas efektivitātes gaismas diodes, jo tām ir daudz lielāka intensitāte pie tādas pašas strāvas nekā vecākām gaismas diodēm
• Lai izveidotu LDR/LED kombināciju, ievietojiet LDR (skat. Attēlu) un LED aci pret aci saraušanās caurulē (skat. Attēlu).
• Ķēde ir paredzēta barošanas spriegumam no +9V līdz +12V.