Używanie rezystora zmiennego do przyciemniania diody LED


14

Moje pytanie brzmi: czy mogę użyć rezystora zmiennego do sterowania jasnością diody LED?

Pierwotnie planowałem użyć potencjometru i MCU do sterowania jasnością PWM, ale byłoby to trochę trudniejsze :). Czy mogę po prostu podłączyć diodę LED bezpośrednio do akumulatorów za pomocą rezystora zmiennego, aby kontrolować jasność?


Jaki zakres prądu chcesz różnicować diodą LED?
— jippie

Odpowiedzi:


17

Teoretycznie tak, możesz użyć garnka do kontrolowania jasności diody LED. W praktyce nie tak bardzo.

Na początek załóżmy, że dioda LED ma 2,0 V, 20 mA, a nasz zasilacz ma 5 V. Gdybyśmy chcieli standardowego rezystora ograniczającego prąd, musiałby wynosić 150 omów, aby ograniczyć prąd do 20 mA. VFIF

W przypadku potencjometru chcemy również szeregowy stały rezystor 150 omów. Powodem tego jest to, że pula spadnie do 0 omów, a my nie chcemy niczego wysadzić w tym przypadku. Tak więc, umieszczając tam rezystor 150 omów, maksymalny prąd będzie wynosił 20 mA przez diodę LED.

Powiedzmy również, że chcemy, aby prąd LED spadł do 1 mA. Jeśli doniczka nie ma bardzo wysokiej rezystancji, nie spadnie do 0 mA, a 1 mA wydaje się rozsądną dolną granicą. Aby to zadziałało, nasza pula musi wynosić około 2 kiloomów.

Przechodząc przez matematykę, maksymalne rozproszenie mocy w doniczce występuje, gdy wynosi ona około 8%, a rezystancja wynosi 160 omów. W tym przypadku rozproszenie w puli wynosi około 0,016 watów - co jest dobre dla prawie każdej puli. Mimo to jest to ważny krok, aby upewnić się, że nie spalisz swojej puli.

Ale oto ważna rzecz: ludzkie oko ma logarytmiczną odpowiedź na jasność. Powiedzmy, że mamy 100% mocy przechodzącej przez diodę LED i chcemy ją zmniejszyć. Musi spaść do około 50%, zanim uznamy to za rozsądne. Kolejny krok w dół wynosiłby 25% itd.

Innymi słowy, jeśli nasze pokrętło oznaczono od 1 do 10, to 10 będzie 100%, 9 będzie 50%, 8 = 25%, 7 = 12%, 6 = 6%, 5 = 3% itd.

Problem polega na tym, że standardowa pula tego nie robi. Będzie działać, a dioda LED zostanie przyciemniona. Ale duża część zakresu doniczek (może 50%) będzie zasadniczo bezużyteczna, powodując bardzo małą zmianę jasności.

Być może będziesz mógł użyć puli audio, która ma stożek logarytmiczny, ale zgaduję, że część dziennika jest w złym kierunku. (Przepraszam, mimo że pracuję nad dźwiękiem, nie używam donic stożkowych).

Więc tak, możesz użyć puli. Może to nie dać oczekiwanego efektu.


3
Wow, niesamowite! Mam tylko jedną odpowiedź, a ty napisałeś książkę w tym samym czasie. nie jesteś człowiekiem! +1
— RTOSkit

Wow, dzięki. Wyraźnie jesteś mistrzem elektrycznym.
— Rees,

1
POT zmieni również, w przypadku niektórych diod LED, kolor emisji. Często nie jest to zauważalne, ale może mieć znaczenie dla niektórych aplikacji.
— Lucas,

12

Tak, możesz. David nie myli się, że jeśli miałeś tylko jedną zmienną rezystancję szeregowo z rezystorem, dostosowanie go nie wydawałoby się bardzo liniowe w stosunku do postrzeganej jasności. Ale jeśli wprowadzisz kilka oporników równolegle, obraz się zmieni:

schematyczny

Przetestowałem te wartości z czerwoną diodą LED i działa całkiem nieźle. Możesz wykonać całą matematykę, ale tak naprawdę najłatwiej jest położyć ją na desce i grać z wartościami, aż uzyskasz pożądaną odpowiedź. Działa to, ponieważ wraz ze wzrostem prądu w równoległej kombinacji R2 i D1, rezystancja dynamiczna (to znaczy rezystancja obliczona na podstawie prawa omowego przy napięciu i prądzie obserwowanym w jednym punkcie) D1 zmniejsza się i kradnie więcej prąd z dala od R2. Pomyśl o nich jak o opornikach równoległych. Związek nie jest dokładnie logarytmiczny, ale jest wystarczająco bliski, że nikt nie widzi nieuzbrojonymi oczami.

Całkiem nieźle sobie radzisz, łącząc diodę między wycieraczką R1 i masą, i umieszczając R1 na szynach zasilania. W efekcie połowa R1 staje się R2. Problem polega na tym, że przy niskim zakresie skoku garnka napięcie na wycieraczce nie jest wystarczająco wysokie, aby w ogóle włączyć diodę LED.

Nie martwiłem się, że R1 dojdzie do zera, ponieważ większość pul nie robi tego. Przetestuj swoją pulę i dodaj kolejne w szeregu z R1, jeśli jest to problem.180Ω


Właśnie symulowałem ten TINA TI za darmo i uważam, że to naprawdę interesujące, jak to działa. Planuję użyć tej metody do dostrojenia prądu LED za pomocą potencjometru. Dodałem rezystor szeregowy z diodą LED, aby absolutnie ograniczyć prąd i podoba mi się, jak mogę teraz bezpiecznie kontrolować prąd bez przekraczania bezpiecznej mocy dla potencjometru. Dzięki za to.
— BartmanEH

9

Właśnie narysowałem sterownik LED o regulowanej jasności, który wykorzystuje PWM. Może przesada, ale działa dobrze:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

3 V jest poniżej specyfikacji dla NE555, ale i tak działa. Wybierz wariant CMOS 555, aby obejść ten problem lub użyj napięcia większego niż 3 V.

Ciekawą rzeczą w tym obwodzie jest to, że przynajmniej teoretycznie jest on bardziej wydajny niż prowadzenie diody LED przez rezystor. Rezystor przekształca nadmiar napięcia w ciepło, ale za pomocą induktora można magazynować energię pod jednym napięciem, a następnie uwalniać ją pod innym napięciem (teoretycznie) bez strat.

Oczywiście jest to tylko dowód koncepcji, nie tak starannie opracowany i prawie na pewno o wiele bardziej skomplikowany niż to konieczne, ale pomyślałem, że warto go udostępnić, choćby w celach edukacyjnych.


Nie potrzebujesz obwodu tranzystorowego, gdy jest to zwykła dioda LED.

2
@CamilStaps W rzeczywistości pokazuje, jak zarabiać na sterowaniu, i ma kontrolę przyciemnienia. Wydaje się, że ma zastosowanie, ale nie dla użytkownika, który zapytał, może dla wielu innych.
— Kortuk,

Wiem i to dobre rozwiązanie. Ale możesz także użyć 555 bez tranzystora, podłączając diodę bezpośrednio do OUT. Czy to przy obwodzie tranzystora na pinie 3 zużywa mniej prądu niż przy podłączaniu diody LED bezpośrednio do pinu 3 układu scalonego?

@CamilStaps: tranzystor jest niezbędny w tej aplikacji, ponieważ wyjście 555 będzie zarówno opadać, jak i źródło prądu. Gdyby 555 był podłączony bezpośrednio do L1 i D1, wówczas jego moc wyjściowa walczyłaby o napędzanie obciążenia indukcyjnego. Możesz pozbyć się L1 i zamiast tego ustawić rezystor szeregowo z D1, a następnie napędzać go bezpośrednio 555, ale nie o to chodziło w tym obwodzie. Lub, jeśli 555 miałby wyjście typu otwarty kolektor, można by go uruchomić bez zewnętrznego tranzystora.
— Phil Frost

1
@CamilStaps masz rację i jest to łatwiejsze, ale nie o to chodzi. Rezystor działa poprzez zamianę nadwyżki mocy na ciepło. Induktor przechowuje go, a następnie uwalnia do diody LED. Teoretycznie ten obwód jest bardziej wydajny. Nie mierzyłem wydajności tego obwodu, więc nie wiem, czy tak naprawdę jest, ale koncepcja jest solidna, a przy odpowiednim projekcie wydajność może przekraczać 90%.
— Phil Frost
Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.