Lineer Parlaklık Eğrisi ile Ayrık Alternatif Analog LED Fader: 6 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Bir LED'i solduran/kısan devrelerin çoğu, bir mikro denetleyicinin PWM çıkışını kullanan dijital devrelerdir. LED'in parlaklığı, PWM sinyalinin görev döngüsü değiştirilerek kontrol edilir. Çok geçmeden, görev döngüsünü doğrusal olarak değiştirirken LED parlaklığının doğrusal olarak değişmediğini keşfedersiniz. Parlaklık, logaritmik bir eğri izleyecektir, yani, görev döngüsü 0'dan diyelim ki %70'e yükseltildiğinde yoğunluğun hızla değiştiği ve görev döngüsünü diyelim ki %70'ten %100'e yükselttiğinde çok yavaş değiştiği anlamına gelir. Tam olarak aynı etki de aynı etkidir. sabit bir akım kaynağı kullanırken ve mevcut lineer fe'yi arttırırken görünür bir kondansatörü sabit akımla şarj ederek.

Bu talimatta, insan gözüne doğrusal gibi görünen bir parlaklık değişimine sahip bir analog LED fader'ı nasıl yapabileceğinizi göstermeye çalışacağım. Bu, güzel bir doğrusal solma etkisi ile sonuçlanır.

Adım 1: Devrenin Arkasındaki Teori

Şekilde, bir LED'in parlaklık algısının Weber-Fechner yasasına göre logaritmik bir eğriye sahip olduğunu ve insan gözünün de diğer duyular gibi logaritmik bir eğriye sahip olduğunu görebilirsiniz. LED "iletmeye" başladığında, artan akımla birlikte algılanan parlaklık hızla artar. Ancak bir kez "iletken" olduğunda, algılanan parlaklık artan akımla yavaş yavaş artar. Bu yüzden LED üzerinden üstel değişen bir akım (resme bakın) göndermemiz gerekir, böylece insan gözü (logaritmik bir algı ile) parlaklık değişimini doğrusal olarak algılar.

Bunu yapmanın 2 yolu vardır:

• Kapalı döngü yaklaşımı
• Açık döngü yaklaşımı

Kapalı döngü yaklaşımı:

LDR (kadmiyum sülfür) hücre özelliklerine yakından baktığınızda, LDR direncinin logaritmik ölçekte düz bir çizgi olarak çizildiğini göreceksiniz. Böylece LDR direnci, ışık yoğunluğu ile logaritmik olarak değişir. Ayrıca, bir LDR'nin logaritmik direnç eğrisi, insan gözünün logaritmik parlaklık algısına oldukça yakın görünüyor. Bu nedenle LDR, bir LED'in parlaklık algısını doğrusallaştırmak için mükemmel bir adaydır. Bu nedenle, logaritmik algıyı telafi etmek için bir LDR kullanırken, insan gözü güzel doğrusal parlaklık değişiminden memnun olacaktır. Kapalı döngüde, LED parlaklığını geri beslemek ve kontrol etmek için bir LDR, böylece LDR eğrisini takip eder. Bu şekilde, insan gözüne doğrusal gibi görünen üstel değişen bir parlaklık elde ederiz.

Açık döngü yaklaşımı:

Bir LDR kullanmak istemediğimizde ve fader için doğrusal bir parlaklık değişikliği elde etmek istediğimizde, insan gözünün logaritmik parlaklık algısını telafi etmek için LED üzerinden akımı üstel yapmamız gerekir. Bu yüzden üstel değişen bir akım üreten bir devreye ihtiyacımız var. Bu OPAMP'larla yapılabilir, ancak uyarlanmış bir akım aynası kullanan daha basit bir devre keşfettim, aynı zamanda "akım kareleyici" olarak da adlandırılır, çünkü üretilen akım bir kare eğriyi izler (yarı üstel). Bu talimatta, her ikisini de birleştiriyoruz. alternatif bir sönen LED elde etmek için kapalı döngü ve açık döngü yaklaşımı. yani bir LED'in açılıp kapanması, diğer LED'in ise ters sönme eğrisi ile açılıp kapanması anlamına gelir.

Adım 2: Şematik1 - Üçgen Dalga Biçimi Oluşturucu

LED fader'ımız için doğrusal artan ve azalan voltaj üreten bir voltaj kaynağına ihtiyacımız var. Ayrıca solma ve yavaşlama periyodunu ayrı ayrı değiştirebilmek istiyoruz. Bu amaçla eski bir beygirden 2 OPAMP kullanılarak oluşturulan simetrik üçgen dalga formu üreteci kullanıyoruz: LM324. U1A, pozitif geri besleme kullanılarak bir schmitt tetikleyici olarak yapılandırılmıştır. ve U1B bir entegratör olarak yapılandırılmıştır. Üçgen dalga formunun frekansı C1, P1 ve R6 ile belirlenir. LM324 yeterli akım iletme kabiliyetine sahip olmadığı için Q1 ve Q2'den oluşan bir tampon eklenir. Bu tampon, LED devresine yeterli akımı sürmek için ihtiyaç duyduğumuz akım kazancını sağlar. U1B etrafındaki geri besleme döngüsü, OPAMP'ın çıktısı yerine arabelleğin çıktısından alınır. çünkü OPAMP'ler kapasitif yükleri sevmez (C1 gibi). OPAMP'ın çıkışına kararlılık nedenleriyle R8 eklenir, çünkü tamponda (Q1, Q2) kullanılan gibi emitör takipçileri de düşük empedans çıkışından sürüldüğünde salınımlara neden olabilir. Şimdiye kadar, çok iyi, Osiloskop resmi gösteriyor Q1 ve Q2 tarafından oluşturulan tamponun çıkışındaki voltaj.

Adım 3: Schematic2 - Kapalı Döngü LED Fader Devresi

Bir LED'in parlaklığını doğrusallaştırmak için, bir kapalı döngü düzenlemesinde bir geri besleme elemanı olarak bir LDR kullanılır. Işık yoğunluğuna karşı LDR direnci logaritmik olduğundan, işi yapmak için uygun bir adaydır. Q1 ve Q2, üçgen dalga formu üretecinin çıkış voltajını "referans ayağındaki R1 aracılığıyla bir akıma dönüştüren bir akım aynası oluşturur. "Mevcut aynanın. Q1'den geçen akım Q2'ye yansıtılır, bu nedenle aynı üçgen akım Q2. D1'den akar çünkü üçgen dalga formu üretecinin çıkışı tamamen sıfıra dönmez, çünkü bir raydan raya kullanmıyorum ama bir Üçgen dalga formu üretecinde kolay elde edilebilir genel amaçlı OPAMP. LED, Q2'ye, aynı zamanda ikinci bir akım aynasının parçası olan Q3'e bağlıdır. Q3 ve Q4, bir akım kaynak aynası oluşturur. (Bakınız: Akım aynaları) LDR, bu akım kaynak aynasının "referans ayağına" konur, dolayısıyla LDR'nin direnci bu ayna tarafından üretilen akımı belirler. LDR'ye ne kadar fazla ışık düşerse, direnci o kadar düşük olur ve Q4'ten geçen akım o kadar yüksek olur. Q4'ten geçen akım, Q2'ye bağlı olan Q3'e yansıtılır. O halde şimdi artık gerilimlerde değil akımlarda düşünmeliyiz. Q2 üçgen bir akım I1 batırır ve Q3 bir akım I2 sağlar, bu LDR'ye düşen ışık miktarıyla doğrudan ilişkilidir ve logaritmik bir eğri izler. I3, LED üzerinden geçen akımdır ve lineer üçgen akım I1 eksi logaritmik LDR akımı I2'nin sonucudur, ki bu üstel bir akımdır. Ve bir LED'in parlaklığını doğrusallaştırmak için tam olarak ihtiyacımız olan şey budur. LED üzerinden üstel bir akım sürüldüğü için, algılanan parlaklık lineer bir şekilde değişecektir ve bu, LED üzerinden lineer bir akım çalıştırmaktan çok daha iyi bir solma/karartma etkisine sahiptir. Osiloskop resmi, voltajı R6 (=10E) üzerinde gösterir.), bu LED üzerinden akımı temsil eder.

Adım 4: Şematik3 - Akım Karesini Kullanan Açık Döngü LED Fader Devresi

LED/LDR kombinasyonları standart bileşenler olmadığı için, açık döngü konfigürasyonunda bir LED aracılığıyla üstel veya karesel bir akım oluşturmanın başka yollarını aradım. Sonuç, bu adımda gösterilen açık döngü devresidir. Q1 ve Q2, bir akım batan aynaya dayalı bir akım kareleme devresi oluşturur. R1, ilk önce P1 kullanılarak bölünen üçgen çıkış voltajını Q1 üzerinden akan bir akıma dönüştürür. Ancak Q1'in emitörü toprağa bir direnç üzerinden değil, 2 diyot üzerinden bağlanır. 2 diyot, Q1 boyunca akım üzerinde kare alma etkisine sahip olacaktır. Bu akım Q2'ye yansıtılır, bu nedenle I2 aynı kareleme eğrisine sahiptir. Q3 ve Q4, sabit bir akım batan kaynağı oluşturur. LED, bu sabit akım kaynağına ve aynı zamanda mevcut batan ayna Q1 ve Q2'ye bağlıdır. Bu nedenle, LED'den geçen akım, sabit akım I1 eksi, yarı üstel bir akım olan I2 kare akımının sonucudur. LED'den geçen bu üstel akım, LED'in algılanan parlaklığında hoş bir doğrusal sönümleme ile sonuçlanacaktır. P1 kırpılmalıdır, böylece LED sönerken söner. Osiloskop resmi, sabit akım I1'den çıkarılan I2 akımını temsil eden R2 üzerindeki voltajı (=180E) gösterir.

Adım 5: Şematik4 - Her İki Devreyi Birleştirerek Alternatif LED Fader

Açık döngü devresindeki LED akımı, kapalı döngü devresindeki LED akımıyla karşılaştırıldığında ters çevrildiği için, bir LED'in sönerken diğerinin söndüğü alternatif bir LED fader oluşturmak için her iki devreyi birleştirebiliriz ve bunun tersi de geçerlidir.

Adım 6: Devreyi Oluşturun

• Devreyi sadece bir devre tahtası üzerinde yapıyorum, bu yüzden devre için bir PCB düzenim yok
• Yüksek verimli LED'ler kullanın, çünkü bunlar aynı akımda eski LED'lerden çok daha yüksek yoğunluğa sahiptir.
• LDR/LED kombinasyonunu yapmak için, LDR'yi (resme bakın) ve LED'i daralan bir tüpe (resme bakın) yüz yüze yerleştirin.
• Devre +9V ile +12V arası besleme gerilimi için tasarlanmıştır.