Erillinen vuorotteleva analoginen LED -häivytin lineaarisella kirkkauskäyrällä: 6 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Suurin osa LEDien himmentämiseen/himmentämiseen tarkoitetuista piireistä on digitaalisia piirejä, joissa käytetään mikro -ohjaimen PWM -lähtöä. LEDin kirkkautta säädetään muuttamalla PWM -signaalin toimintajaksoa. Pian huomaat, että kun käyttöjaksoa muutetaan lineaarisesti, LED -valon kirkkaus ei muutu lineaariseksi. Kirkkaus seuraa logaritmista käyrää, mikä tarkoittaa, että voimakkuus muuttuu nopeasti, kun käyttöjaksoa nostetaan 0: sta 70%: iin ja muuttuu hyvin hitaasti, kun käyttöjaksoa nostetaan 70%: sta 100%: iin. näkyvä käytettäessä jatkuvaa virtalähdettä ja lisäämällä nykyistä lineaarista fe lataamalla kondensaattorin tasavirralla.

Tässä ohjeessa yritän näyttää sinulle, kuinka voit tehdä analogisen LED -häivytyksen, jonka kirkkauden muutos näyttää olevan lineaarinen ihmissilmälle. Tämä johtaa mukavaan lineaariseen häipymiseen.

Vaihe 1: Teoria piirin takana

Kuvasta näet, että LED-valon kirkkaushavainnolla on logaritminen käyrä Weber-Fechner-lain takia, sanomalla, että ihmissilmällä, kuten muillakin aisteilla, on logaritminen käyrä. Kun LED vain alkaa "johtaa", havaittu kirkkaus kasvaa nopeasti virran kasvaessa. Mutta "johtamisen" jälkeen havaittu kirkkaus kasvaa hitaasti virran kasvaessa. Joten meidän on lähetettävä eksponentiaalinen muuttuva virta (katso kuva) LED -valon kautta, jotta ihmissilmä (logaritmisella havainnolla) havaitsee kirkkauden muutoksen lineaariseksi.

Voit tehdä tämän kahdella tavalla:

• Suljetun silmukan lähestymistapa
• Avoimen silmukan lähestymistapa

Suljetun silmukan lähestymistapa:

Kun tarkastelet tarkasti LDR (kadmium -sulfidi) -solujen teknisiä tietoja, huomaat, että LDR -vastus on piirretty suorana viivana logaritmisella asteikolla. Joten LDR -vastus muuttaa logaritmista valon voimakkuuden mukaan, ja lisäksi LDR: n logaritminen vastuskäyrä näyttää sopivan melko lähelle ihmissilmän logaritmista kirkkauskäsitystä. Siksi LDR on täydellinen ehdokas lineaarisoimaan LED -valon kirkkauden havainto. LDR palauttaa ja ohjaa LED -kirkkautta, joten se seuraa LDR -käyrää. Näin saamme eksponentiaalisen muuttuvan kirkkauden, joka näyttää olevan lineaarinen ihmissilmälle.

Avoimen silmukan lähestymistapa:

Kun emme halua käyttää LDR: ää ja haluamme saada lineaarisen kirkkauden muutoksen häivytykselle, meidän on tehtävä LEDin läpi kulkeva virta eksponentiaaliseksi kompensoimaan ihmissilmän logaritminen kirkkaus. Tarvitsemme siis piirin, joka tuottaa eksponentiaalisen muuttuvan virran. Tämä voidaan tehdä OPAMP-laitteilla, mutta löysin yksinkertaisemman piirin, joka käyttää mukautettua virtapeiliä, jota kutsutaan myös "nykyiseksi neliöksi", koska generointivirta seuraa neliökäyrää (puolieksponentiaalinen). Tässä ohjeessa yhdistetään suljetun silmukan ja avoimen silmukan lähestymistapa saadakseen vuorotellen häipyvän LED -valon. Tämä tarkoittaa, että yksi LED -valo sammuu ja sammuu, kun taas toinen LED -valo sammuu ja sammuu vastakkaisen häipymiskäyrän kanssa.

Vaihe 2: Kaavio1 - Kolmion muotoinen aaltomuodon generaattori

Tarvitsemme LED -häivytyksellemme jännitelähteen, joka tuottaa lineaarisesti nousevan ja laskevan jännitteen. Haluamme myös pystyä muuttamaan häivytys- ja häivytysaikaa yksilöllisesti. Tätä tarkoitusta varten käytämme symmetristä kolmionmuotoista aaltomuodon generaattoria, joka on rakennettu käyttämällä 2 OPAMP: ia vanhasta työhevosesta: LM324. U1A on määritetty schmitt -laukaisijaksi positiivisen palautteen avulla ja U1B on määritetty integraattoriksi. Kolmiomaisen aaltomuodon taajuus määräytyy C1, P1 ja R6. Koska LM324 ei kykene tuottamaan tarpeeksi virtaa, lisätään puskuri, joka koostuu Q1: stä ja Q2: sta. Tämä puskuri tarjoaa virran vahvistuksen, joka meidän on ajettava tarpeeksi virtaa LED -piiriin. U1B: n ympärillä oleva takaisinkytkentäsilmukka otetaan puskurin lähdöstä OPAMP: n ulostulosta. koska OPAMPit eivät pidä kapasitiivisista kuormista (kuten C1). R8 lisätään OPAMP: n lähtöön vakaussyistä, koska emitterin seuraajat, kuten puskurissa (Q1, Q2) käytetyt, voivat myös aiheuttaa värähtelyjä alhaisen impedanssin lähdöstä ajettaessa. Toistaiseksi niin hyvä jännite Q1: n ja Q2: n muodostaman puskurin ulostulossa.

Vaihe 3: Kaavio2 - Suljetun silmukan LED -häivytyspiiri

LEDin kirkkauden linearisoimiseksi LDR: ää käytetään palaute -elementtinä suljetussa silmukkajärjestelyssä. Koska LDR -vastus valon voimakkuuteen nähden on logaritminen, se on sopiva ehdokas tekemään työtä. Q1 ja Q2 muodostavat virtapiirin, joka muuntaa kolmion aaltomuodon generaattorin lähtöjännitteen R1: n kautta olevaan virtaan, joka on "nykyisestä peilistä. Virta Q1: n kautta heijastuu Q2: een, joten sama kolmionmuotoinen virta kulkee Q2: n läpi. helposti saatavana oleva yleiskäyttöinen OPAMP kolmionmuotoisessa aaltomuodon generaattorissa. (Katso: Nykyiset peilit) LDR asetetaan tämän virtalähteen peilin "vertailujalaan", joten LDR: n vastus määrittää tämän peilin tuottaman virran. Mitä enemmän valoa putoaa LDR: ään, sitä pienempi on sen vastus ja sitä suurempi on Q4: n kautta kulkeva virta. Q4: n kautta kulkeva virta heijastuu Q3: een, joka on kytketty Q2: een. Joten nyt meidän on ajateltava virroissa eikä jännitteissä enää. Q2 upottaa kolmionmuotoisen virran I1 ja Q3 lähtee virran I2, joka liittyy suoraan LDR: lle putoavan valon määrään ja seuraa logaritmista käyrää. I3 on LEDin läpi kulkeva virta ja se on seurausta lineaarisesta kolmionmuotoisesta virrasta I1 miinus logaritminen LDR -virta I2, joka on eksponentiaalinen virta. Koska eksponentiaalinen virta kulkee LED -valon läpi, havaittu kirkkaus muuttuu lineaarisesti, jolloin häivytys/himmennys on paljon parempi kuin vain lineaarisen virran käyttäminen LED -valon läpi. Oskilloskooppikuva näyttää jännitteen R6 (= 10E), joka edustaa virtaa LED -valon kautta.

Vaihe 4: Kaavio3 - Avoimen silmukan LED -häivytyspiiri nykyisen Squarerin avulla

Koska LED/LDR -yhdistelmät eivät ole vakiokomponentteja, etsin muita tapoja tuottaa eksponentiaalinen tai neliövirta LEDin kautta avoimen silmukan kokoonpanossa. Tuloksena on tässä vaiheessa esitetty avoimen silmukan piiri. Q1 ja Q2 muodostavat virran neliöintipiirin, joka perustuu virran upotuspeiliin. R1 muuntaa kolmion muotoisen lähtöjännitteen, joka ensin jaetaan P1: llä, Q1: n läpi virtaavaksi virtaksi. Mutta Q1: n emitteriä ei ole kytketty maahan vastuksen kautta, vaan kahden diodin kautta. Näillä kahdella diodilla on neliöintivaikutus virtaan Q1: n kautta. Tämä virta heijastuu Q2: een, joten I2: lla on sama neliöintikäyrä. Q3 ja Q4 muodostavat jatkuvan virran uppolähteen. LED on kytketty tähän vakiovirtalähteeseen, mutta myös virran upotuspeiliin Q1 ja Q2. Joten LEDin kautta kulkeva virta on seurausta vakiovirrasta I1, josta on vähennetty neliöintivirta I2, joka on puolieksponentiaalinen virta I3. P1 on leikattava niin, että LED sammuu vain, kun se sammuu. Oskilloskooppikuva näyttää jännitteen yli R2 (= 180E), joka edustaa virtaa I2, joka vähennetään vakiovirrasta I1.

Vaihe 5: Kaavio4 - Vuorotteleva LED -häivytys yhdistämällä molemmat piirit

Koska avoimen silmukan piirin LED -virta on käänteinen verrattuna suljetun silmukan piirin LED -virtaan, voimme yhdistää molemmat piirit luodaksemme vuorottelevan LED -häivytyksen, jossa yksi LED -valo sammuu ja toinen sammuu ja päinvastoin.

Vaihe 6: Rakenna piiri

• Rakennan piirin vain leipälevylle, joten minulla ei ole piirilevyasettelua piirille
• Käytä tehokkaita LED -valoja, koska niillä on paljon suurempi intensiteetti samalla virralla kuin vanhemmilla LEDeillä
• Jos haluat tehdä LDR/LED -yhdistelmän, aseta LDR (katso kuva) ja LED kasvotusten kutistuvaan putkeen (katso kuva).
• Piiri on suunniteltu syöttöjännitteelle +9V - +12V.