Fader LED Analog Alternativ Diskret me Kurbën e Ndriçimit linear: 6 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:24

Shumica e qarqeve për të zbehur/zbehur një LED janë qarqe dixhitale duke përdorur një dalje PWM të një mikrokontrolluesi. Shkëlqimi i LED -së kontrollohet duke ndryshuar ciklin e funksionimit të sinjalit PWM. Së shpejti ju zbuloni se kur ndryshoni në mënyrë lineare ciklin e punës, shkëlqimi LED nuk ndryshon linear. Shkëlqimi do të ndjekë një kurbë logaritmike, që do të thotë se intensiteti ndryshon shpejt kur rritet cikli i punës nga 0 në le të themi 70% dhe ndryshon shumë ngadalë kur rritet cikli i punës nga le të themi 70% në 100%. Efekti i njëjtë i saktë është gjithashtu e dukshme kur përdorni një burim konstant të rrymës dhe rritni fe aktuale lineare duke ngarkuar një kondensator me një rrymë konstante.

Në këtë udhëzues do të përpiqem t'ju tregoj se si mund të bëni një fader LED analog që ka një ndryshim shkëlqimi që duket të jetë linear për syrin e njeriut. Kjo rezulton në një efekt të bukur të zbehjes lineare.

Hapi 1: Teoria Prapa Qarkut

Në figurë, mund të shihni që perceptimi i shkëlqimit të një LED ka një kurbë logaritmike për shkak të ligjit Weber-Fechner, duke thënë se syri i njeriut, ashtu si shqisat e tjera, ka një kurbë logaritmike. Kur LED sapo fillon të "përçojë" shkëlqimi i perceptuar rritet shpejt me rritjen e rrymës. Por sapo "përçohet", shkëlqimi i perceptuar rritet ngadalë me rritjen e rrymës. Pra, ne duhet të dërgojmë një rrymë eksponenciale në ndryshim (shiko figurën) përmes LED, në mënyrë që syri i njeriut (me një perceptim logaritmik) të perceptojë ndryshimin e shkëlqimit si linear.

Ka 2 mënyra për ta bërë këtë:

• Qasja me lak të mbyllur
• Qasja e lakut të hapur

Qasja e lakut të mbyllur:

Kur shikoni nga afër specifikimet e qelizave LDR (sulfidi i kadmiumit), do të shihni që rezistenca LDR është tërhequr si një vijë e drejtë në një shkallë logaritmike. Pra, rezistenca LDR ndryshon logaritmike me intensitetin e dritës. Për më tepër, kurba e rezistencës logaritmike të një LDR duket se përputhet me perceptimin logaritmik të shkëlqimit të syrit të njeriut shumë afër. Kjo është arsyeja pse LDR është një kandidat i përsosur për të linearizuar perceptimin e shkëlqimit të një LED. Pra, kur përdorni një LDR për të kompensuar perceptimin logaritmik, syri i njeriut do të jetë i kënaqur nga ndryshimi i bukur i shkëlqimit linear. Në lakin e mbyllur, ne përdorim një LDR për të reaguar dhe kontrolluar shkëlqimin e LED, kështu që ndjek kurbën LDR. Në këtë mënyrë ne marrim një ndriçim eksponencial që ndryshon që duket të jetë linear për syrin e njeriut.

Qasja e lakut të hapur:

Kur ne nuk duam të përdorim një LDR dhe duam të marrim një ndryshim linear të shkëlqimit për zbehjen, ne duhet të bëjmë rrymën përmes LED eksponenciale për të kompensuar perceptimin logaritmik të shkëlqimit të syrit të njeriut. Pra, ne kemi nevojë për një qark që gjeneron një rrymë eksponenciale që ndryshon. Kjo mund të bëhet me OPAMP, por unë zbulova një qark më të thjeshtë, që përdor një pasqyrë të përshtatur të rrymës, e quajtur edhe "katror aktual" sepse rryma e gjeneruar ndjek një kurbë katrore (gjysmë eksponenciale). Në këtë udhëzues, ne i kombinojmë të dyja lak i mbyllur dhe qasja e lakut të hapur për të marrë një LED alternativ që venitet. do të thotë që një LED zbehet brenda dhe jashtë ndërsa LED tjetër zbehet brenda dhe jashtë me kurbën e kundërt të zbehjes.

Hapi 2: Skematike1 - Gjenerator trekëndësh i formës së valës

Për zbehjen tonë LED, ne kemi nevojë për një burim tensioni që gjeneron një tension linear në rritje dhe ulje. Ne gjithashtu duam të jemi në gjendje të ndryshojmë periudhën e zbehjes dhe të zbehjes individualisht. Për këtë qëllim ne përdorim një gjenerator simetrik të formës së valëve trekëndore që është ndërtuar duke përdorur 2 OPAMP të një kali të vjetër pune: LM324. U1A është konfiguruar si një shkas schmitt duke përdorur reagime pozitive dhe U1B është konfiguruar si integrues. Frekuenca e formës valore trekëndore përcaktohet nga C1, P1 dhe R6. Për shkak se LM324 nuk është i aftë të japë rrymë të mjaftueshme, shtohet një tampon i përbërë nga Q1 dhe Q2. Ky tampon siguron fitimin aktual që na nevojitet për të futur rrymë të mjaftueshme në qarkun LED. Cikli i reagimit rreth U1B merret nga dalja e tamponit, në vend të daljes së OPAMP. sepse OPAMP -të nuk i pëlqejnë ngarkesat kapacitive (të tilla si C1). R8 i shtohet daljes së OPAMP për arsye stabiliteti, sepse ndjekësit emetues, të tillë si të përdorur në tampon (Q1, Q2) gjithashtu mund të shkaktojnë lëkundje kur nxiten nga një dalje e ulët e rezistencës. Deri më tani, aq mirë, tregon fotografia e oshiloskopit tensioni në daljen e tamponit të formuar nga Q1 dhe Q2.

Hapi 3: Skematike2 - Qarku Fader LED i Lakit të Mbyllur

Për të linearizuar shkëlqimin e një LED, një LDR përdoret si një element reagimi në një aranzhim me lak të mbyllur. Për shkak se rezistenca LDR kundrejt intensitetit të dritës është logaritmike, është një kandidat i përshtatshëm për të bërë punën. Q1 dhe Q2 formojnë një pasqyrë aktuale që konverton atë tension dalës të gjeneratorit të formës valore trekëndore në një rrymë nëpërmjet R1, e cila është në "këmbën e referencës" "të pasqyrës aktuale. Rryma përmes Q1 pasqyrohet në Q2, kështu që e njëjta rrymë trekëndore kalon përmes Q2. D1 është atje sepse dalja e gjeneratorit të formës valore trekëndore nuk rrotullohet plotësisht në zero, sepse unë nuk jam duke përdorur një hekurudhë në hekurudhë, por një lehtësisht e arritshme OPAMP me qëllim të përgjithshëm në gjeneratorin e valës trekëndore. LED është e lidhur me Q2, por edhe Q3, që është pjesë e një pasqyre të dytë aktuale. Q3 dhe Q4 formojnë një pasqyrë burimi aktual. (Shih: Pasqyrat aktuale) LDR vendoset në "këmbën e referencës" të kësaj pasqyre burimi aktual, kështu që rezistenca e LDR përcakton rrymën e gjeneruar nga kjo pasqyrë. Sa më shumë dritë të bjerë mbi LDR, aq më e ulët është rezistenca e tij dhe aq më e lartë do të jetë rryma përmes Q4. Rryma përmes Q4 pasqyrohet në Q3, e cila është e lidhur me Q2. Pra, tani duhet të mendojmë në rryma dhe jo më në tensione. Q2 fundos një rrymë trekëndore I1 dhe Q3 buron një rrymë I2, që lidhet drejtpërdrejt me sasinë e dritës që bie mbi LDR dhe ndjek një kurbë logaritmike. I3 është rryma përmes LED dhe është rezultat i rrymës lineare trekëndore I1 minus rrymën logaritmike LDR I2, e cila është një rrymë eksponenciale. Dhe kjo është pikërisht ajo që na nevojitet për të linearizuar shkëlqimin e një LED. Për shkak se një rrymë eksponenciale drejtohet përmes LED, shkëlqimi i perceptuar do të ndryshojë në një mënyrë lineare, e cila ka një efekt zbehje/zbehje shumë më të mirë sesa thjesht kalimi i një rryme lineare përmes LED. Fotografia e oshiloskopit tregon tensionin mbi R6 (= 10E), që përfaqëson rrymën përmes LED.

Hapi 4: Skematik3 - Qarku Fader LED me lak të hapur duke përdorur Squarer aktuale

Për shkak se kombinimet LED/LDR nuk janë përbërës standardë, unë kërkova mënyra të tjera për të gjeneruar një rrymë eksponenciale ose katrore përmes një LED në një konfigurim të lakut të hapur. Rezultati është qarku i lakut të hapur i treguar në këtë hap. Q1 dhe Q2 formojnë një qark katror të rrymës që bazohet në një pasqyrë aktuale që fundoset. R1 konverton tensionin trekëndësh të daljes, i cili së pari ndahet duke përdorur P1, në një rrymë, që kalon përmes Q1. Por emetuesi i Q1 nuk lidhet me tokën nëpërmjet një rezistori, por përmes 2 diodave. 2 diodat do të kenë një efekt katror në rrymën përmes Q1. Kjo rrymë pasqyrohet në Q2, kështu që I2 ka të njëjtën kurbë katrore. Q3 dhe Q4 formojnë një burim konstant të fundosjes së rrymës. LED është e lidhur me këtë burim të vazhdueshëm aktual, por edhe me pasqyrën aktuale fundore Q1 dhe Q2. Pra, rryma përmes LED është rezultat i rrymës konstante I1 minus rrymën katrore I2, e cila është një rrymë gjysmë eksponenciale I3. Kjo rrymë eksponenciale përmes LED do të rezultojë në një zbehje të mirë lineare të shkëlqimit të perceptuar të LED. P1 duhet të shkurtohet në mënyrë që LED thjesht të fiket kur zbehet. Fotografia e oshiloskopit tregon tensionin mbi R2 (= 180E), që përfaqëson rrymën I2, e cila zbritet nga rryma konstante I1.

Hapi 5: Skematik4 - Alternimi i Zbehësit LED duke Kombinuar të dy Qarqet

Për shkak se rryma LED në qarkun e lakut të hapur është e përmbysur kur krahasohet me rrymën LED në qarkun me lak të mbyllur, ne mund t'i kombinojmë të dy qarqet për të krijuar një zbehës alternativ LED në të cilin njëra LED zbehet ndërsa tjetra zbehet dhe anasjelltas.

Hapi 6: Ndërtoni qarkun

• Unë e ndërtoj qarkun vetëm në një pjatë, kështu që nuk kam një plan urbanistik PCB për qarkun
• Përdorni një LED me efikasitet të lartë sepse këto kanë një intensitet shumë më të lartë në të njëjtën rrymë sesa LED -të e vjetër
• Për të bërë kombinimin LDR/LED, vendosni LDR (shiko figurën) dhe LED ballë për ballë në një tub që zvogëlohet (shiko figurën).
• Qarku është krijuar për tension të furnizimit nga +9V në +12V.