Discrete Alternating Analog LED Fader Na May Linear Brightness Curve: 6 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Karamihan sa mga circuit na kumupas / lumabo ng isang LED ay mga digital na circuit na gumagamit ng isang PWM na output ng isang microcontroller. Ang liwanag ng LED ay kinokontrol ng pagbabago ng duty cycle ng PWM signal. Sa lalong madaling panahon natuklasan mo na kapag linear na binabago ang cycle ng tungkulin, ang liwanag ng LED ay hindi nagbabago ng linear. Susundan ang ningning sa isang logarithmic curve, nangangahulugan na ang tindi ay nagbabago nang mabilis kapag pinapataas ang cycle ng tungkulin mula sa 0 upang masabing 70% at nagbabagal nang masyadong mabagal kapag pinapataas ang cycle ng tungkulin mula sa sabihin nating 70% hanggang 100%. Ang eksaktong parehong epekto ay din nakikita kapag gumagamit ng isang pare-pareho kasalukuyang mapagkukunan at pagtaas ng kasalukuyang linear fe sa pamamagitan ng singilin ang isang kapasitor na may isang pare-pareho na kasalukuyang.

Sa itinuturo na ito ay susubukan kong ipakita sa iyo kung paano ka makakagawa ng isang analog LED fader na may isang pagbabago sa ningning na lilitaw na linear sa mata ng tao. Nagreresulta ito sa isang magandang linear fading effect.

Hakbang 1: Teorya sa Likod ng Circuit

Sa figure, maaari mong makita na ang pang-unawa ng liwanag ng isang LED ay may isang logarithmic curve dahil sa batas ng Weber-Fechner, na sinasabing ang mata ng tao, tulad ng iba pang mga pandama, ay may isang logarithmic curve. Kapag sinimulan lamang ng LED ang "pagsasagawa" ng pinaghihinalaang ningning na tataas nang mabilis sa pagtaas ng kasalukuyang. Ngunit sa sandaling "pagsasagawa", ang pinaghihinalaang ningning ay nagdaragdag ng mabagal sa pagtaas ng kasalukuyang. Kaya kailangan nating magpadala ng isang exponential na kasalukuyang pagbabago (tingnan ang larawan) sa pamamagitan ng LED upang ang mata ng tao (na may isang pang-unawa na logarithmic) ay nakikita ang pagbabago ng liwanag bilang isang linear.

Mayroong 2 mga paraan upang magawa ito:

• Closed loop diskarte
• Open loop diskarte

Closed loop na diskarte:

Kapag tinitingnan nang mabuti ang mga pagtutukoy ng cell ng LDR (cadmium sulphide), makikita mo na ang paglaban ng LDR ay iginuhit bilang isang tuwid na linya sa isang logarithmic scale. Kaya't ang paglaban ng LDR ay binabago ang logarithmic na may ilaw na intensidad. Bukod dito, ang curve ng paglaban ng logarithmic ng isang LDR ay tila tumutugma sa pang-unawa ng logarithmic na ilaw ng mata ng tao na malapit na malapit. Iyon ang dahilan kung bakit ang LDR ay isang perpektong kandidato upang mapaglagay ang pang-unawa ng ilaw ng isang LED. Kaya kapag gumagamit ng isang LDR upang mabayaran ang pang-unawa ng logarithmic, ang mata ng tao ay nalulugod sa magandang pagkakaiba-iba ng linear brightness. Sa closed loop, ginagamit namin isang LDR upang puna at makontrol ang LED brightness, kaya sumusunod ito sa LDR curve. Sa ganitong paraan nakakakuha kami ng isang exponential pagbabago ng ilaw na lilitaw na maging linear sa mata ng tao.

Buksan ang loop diskarte:

Kapag hindi namin nais na gumamit ng isang LDR at nais na makakuha ng isang linear na pagbabago ng kaliwanagan para sa fader, kailangan naming gawin ang kasalukuyang sa pamamagitan ng LED exponential upang mabayaran ang pang-unawa ng logarithmic na ilaw ng mata ng tao. Kaya kailangan namin ng isang circuit na bumubuo ng isang exponential pagbabago ng kasalukuyang. Magagawa ito sa OPAMP, ngunit natuklasan ko ang isang mas simpleng circuit, na gumagamit ng isang adapted kasalukuyang salamin, na tinatawag ding "kasalukuyang squarer" dahil ang kasalukuyang pagbuo ay sumusunod sa isang square curve (semi-exponential). Sa itinuturo na ito, pinagsasama namin ang parehong closed loop at ang bukas na loop na diskarte upang makakuha ng isang alternating fading LED. nangangahulugang ang isang LED ay kumukupas habang papalabas habang ang iba pang mga LED ay kumukupas at palabas na may kabaligtaran na kurba na kumukupas.

Hakbang 2: Schematic1 - Triangular Waveform Generator

Para sa aming LED fader, kailangan namin ng isang mapagkukunan ng boltahe na bumubuo ng isang linear na pagtaas at pagbawas ng boltahe. Nais din naming mabago ang fade in at fade out period nang paisa-isa. Para sa layuning ito gumagamit kami ng isang simetriko triangular waveform generator na itinayo gamit ang 2 OPAMP ng isang lumang workhorse: LM324. Ang U1A ay naka-configure bilang isang schmitt trigger na gumagamit ng positibong feedback at U1B ay naka-configure bilang isang integrator. Ang dalas ng triangular waveform ay natutukoy ng C1, P1 at R6. Dahil ang LM324 ay hindi maihatid ang sapat na kasalukuyang, isang buffer na binubuo ng Q1 at Q2 ay idinagdag. Nagbibigay ang buffer na ito ng kasalukuyang pakinabang na kailangan namin upang maghimok ng sapat na kasalukuyang sa LED circuit. Ang loop ng puna sa paligid ng U1B ay kinuha mula sa output ng buffer, sa halip na mula sa output ng OPAMP. dahil ang mga OPAMP ay hindi gusto ng capacitive load (tulad ng C1). Ang R8 ay idinagdag sa output ng OPAMP para sa mga kadahilanang katatagan, dahil ang mga tagasunod ng emitter, tulad ng ginamit sa buffer (Q1, Q2) ay maaari ding maging sanhi ng mga oscillation kapag hinihimok mula sa isang mababang output ng impedance. Sa ngayon, napakahusay, nagpapakita ng larawan ng oscilloscope ang boltahe sa output ng buffer na nabuo ng Q1 at Q2.

Hakbang 3: Schematic2 - Closed Loop LED Fader Circuit

Upang mapantay ang liwanag ng isang LED, ang isang LDR ay ginagamit bilang isang elemento ng feedback sa isang pagsara ng loop. Dahil ang paglaban ng LDR kumpara sa light intensity ay logarithmic, ito ay isang angkop na kandidato upang gawin ang trabaho. Ang Q1 at Q2 ay bumubuo ng isang kasalukuyang salamin na nagko-convert ng output voltage ng triangular waveform generator sa isang kasalukuyang sa pamamagitan ng R1, na nasa "reference leg "ng kasalukuyang salamin. Ang kasalukuyang sa pamamagitan ng Q1 ay nakasalamin sa Q2, kaya ang parehong kasalukuyang tatsulok na daloy ay dumadaloy sa pamamagitan ng Q2. D1 ay naroroon dahil ang output ng tatsulok na generator ng form ng alon ay hindi ganap na naka-swing sa zero, dahil hindi ako gumagamit ng isang rail-to-rail ngunit isang madaling makuha ang pangkalahatang layunin na OPAMP sa triangular waveform generator. Ang LED ay konektado sa Q2, ngunit din ang Q3, na bahagi ng pangalawang kasalukuyang salamin. Ang Q3 at Q4 ay bumubuo ng isang kasalukuyang sourcing mirror. (Kita ng: Kasalukuyang mga salamin) Ang LDR ay inilalagay sa "leg ng sanggunian" ng kasalukuyang salamin sa pag-sourcing, kaya't tinutukoy ng paglaban ng LDR ang kasalukuyang nabuo ng salamin na ito. Ang mas maraming ilaw ay nahuhulog sa LDR, mas mababa ang paglaban nito at mas mataas ang kasalukuyang sa pamamagitan ng Q4. Ang kasalukuyang sa pamamagitan ng Q4 ay makikita sa Q3, na konektado sa Q2. Kaya ngayon kailangan nating mag-isip sa mga alon at hindi na sa mga voltages. Ang Q2 ay lumulubog ng isang tatsulok na kasalukuyang I1 at Q3 na mapagkukunan ng isang kasalukuyang I2, na direktang nauugnay sa dami ng ilaw na nahuhulog sa LDR at sumusunod sa isang logarithmic curve. Ang I3 ay ang kasalukuyang sa pamamagitan ng LED at ang resulta ng linear triangular kasalukuyang I1 na minus ang logarithmic LDR kasalukuyang I2, na kung saan ay isang exponential kasalukuyang. At iyon mismo ang kailangan namin upang maiparehistro ang ningning ng isang LED. Dahil ang isang exponential kasalukuyang ay hinihimok sa pamamagitan ng LED, ang pinaghihinalaang ningning ay magbabago sa isang linear na paraan, na may isang mas mahusay na pagkupas / dimming epekto kaysa sa pagpapatakbo lamang ng isang kasalukuyang linear sa pamamagitan ng LED. Ipinapakita ng larawan ng oscilloscope ang boltahe sa R6 (= 10E), na kumakatawan sa kasalukuyang sa pamamagitan ng LED.

Hakbang 4: Schematic3 - Buksan ang Loop LED Fader Circuit Gamit ang Kasalukuyang Squarer

Dahil ang mga kumbinasyon ng LED / LDR ay hindi karaniwang mga sangkap, naghanap ako ng iba pang mga paraan upang mag-geneate ng isang exponential o squaring current sa pamamagitan ng isang LED sa isang bukas na pagsasaayos ng loop. Ang resulta ay ang bukas na loop circuit na ipinapakita sa hakbang na ito. Ang Q1 at Q2 ay bumubuo ng isang kasalukuyang squaring circuit na batay sa isang kasalukuyang sink na lumulubog. Ang R1 ay nagko-convert ng triangular output voltage, na unang hinati gamit ang P1, sa isang kasalukuyang, na dumadaloy sa Q1. Ngunit ang emitter ng Q1 ay hindi konektado sa lupa sa pamamagitan ng isang risistor, ngunit sa pamamagitan ng 2 diode. Ang 2 diode ay magkakaroon ng isang parisukat na epekto sa kasalukuyang pamamagitan ng Q1. Ang kasalukuyang ito ay makikita sa Q2, kaya't ang I2 ay may parehong squaring curve. Ang Q3 at Q4 ay bumubuo ng isang pare-pareho na kasalukuyang mapagkukunan ng paglubog. Ang LED ay konektado sa patuloy na kasalukuyang mapagkukunan na ito ngunit din sa kasalukuyang paglulubog na salamin na Q1 at Q2. Kaya't ang kasalukuyang sa pamamagitan ng LED ay ang resulta ng pare-pareho ang kasalukuyang I1 na minus ang squaring kasalukuyang I2, na kung saan ay isang semi-exponential kasalukuyang I3. Ang exponential kasalukuyang sa pamamagitan ng LED ay magreresulta sa isang magandang linear fading ng pinaghihinalaang ningning ng LED. Ang P1 ay dapat na payatin kaya't ang LED ay papatayin lamang kapag nawawala. Ipinapakita ng larawan ng oscilloscope ang boltahe sa paglipas ng R2 (= 180E), na kumakatawan sa kasalukuyang I2, na ibabawas mula sa patuloy na kasalukuyang I1.

Hakbang 5: Schematic4 - Alternating LED Fader sa pamamagitan ng Pagsasama-sama ng Parehong Circuits

Dahil ang kasalukuyang LED sa bukas na loop ng loop ay inverted kung ihahambing sa kasalukuyang LED sa closed loop circuit, maaari naming pagsamahin ang parehong mga circuit upang lumikha ng isang alternating LED fader kung saan ang isang LED ay kumukupas habang ang iba pang mga fades out at vise versa.

Hakbang 6: Buuin ang Circuit

• Binubuo ko lamang ang circuit sa isang breadboard, kaya wala akong layout ng PCB para sa circuit
• Gumamit ng isang mataas na kahusayan na LEDs sapagkat ang mga ito ay may mas mataas na kasidhian sa parehong kasalukuyang kaysa sa mas matandang mga LED
• Upang gawin ang kombinasyon ng LDR / LED, ilagay ang LDR (tingnan ang larawan) at LED nang harapan sa isang pag-urong ng tubo (tingnan ang larawan).
• Ang circuit ay idinisenyo para sa supply boltahe mula + 9V hanggang + 12V.