დისკრეტული ალტერნატიული ანალოგი LED Fader ხაზოვანი სიკაშკაშის მრუდით: 6 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

სქემების უმეტესობა, რომელიც ანათებს/ანათებს LED- ს, არის ციფრული სქემები მიკროკონტროლერის PWM გამომუშავების გამოყენებით. LED სიკაშკაშე კონტროლდება PWM სიგნალის მოვალეობის ციკლის შეცვლით. მალე აღმოაჩენთ, რომ მოვალეობის ციკლის ხაზოვანი შეცვლისას, LED სიკაშკაშე არ იცვლება ხაზოვანი. სიკაშკაშე მოჰყვება ლოგარითმულ მრუდს, რაც იმას ნიშნავს, რომ ინტენსივობა სწრაფად იცვლება, როდესაც მოვალეობის ციკლი 0 -დან 70% -მდე იზრდება და ძალიან ნელა იცვლება მოვალეობის ციკლის გაზრდისას ვთქვათ 70% -დან 100% -მდე. ზუსტად იგივე ეფექტია ასევე ხილული მუდმივი მიმდინარე წყაროს გამოყენებისას და მიმდინარე ხაზოვანი fe- ის გაზრდისას კონდენსატორის მუდმივი დენით დატენვით.

ამ ინსტრუქციურად მე შევეცდები გაჩვენოთ, თუ როგორ შეგიძლიათ გააკეთოთ ანალოგური LED fader, რომელსაც აქვს სიკაშკაშის ცვლილება და როგორც ჩანს, ხაზოვანია ადამიანის თვალისთვის. ეს იწვევს ლამაზ წრფივ ეფექტს.

ნაბიჯი 1: თეორია სქემის მიღმა

ფიგურაში თქვენ ხედავთ, რომ LED- ის სიკაშკაშის აღქმას აქვს ლოგარითმული მრუდი ვებერ-ფეხნერის კანონის გამო და ამბობს, რომ ადამიანის თვალს, ისევე როგორც სხვა გრძნობებს, აქვს ლოგარითმული მრუდი. როდესაც LED უბრალოდ იწყებს "გამტარობას" აღქმული სიკაშკაშე სწრაფად იზრდება მიმდინარეობის მატებასთან ერთად. მაგრამ ერთხელ "ჩატარების", აღქმული სიკაშკაშე იზრდება ნელ -ნელა მზარდი. ამრიგად, ჩვენ უნდა გავაგზავნოთ ექსპონენციალური ცვალებადი მიმდინარეობა (იხ. სურათი) LED- ის საშუალებით, რათა ადამიანის თვალი (ლოგარითმული აღქმით) აღიქვას სიკაშკაშის ცვლილება, როგორც ხაზოვანი.

ამის 2 გზა არსებობს:

• დახურული მარყუჟის მიდგომა
• ღია მარყუჟის მიდგომა

დახურული მარყუჟის მიდგომა:

LDR (კადმიუმის სულფიდის) უჯრედის მახასიათებლების ახლოდან დაკვირვებისას ნახავთ, რომ LDR წინააღმდეგობა შედგენილია როგორც სწორი ხაზი ლოგარითმული მასშტაბით. ასე რომ, LDR წინააღმდეგობა ცვლის ლოგარითმულს სინათლის ინტენსივობით. გარდა ამისა, LDR ლოგარითმული წინააღმდეგობის მრუდი, როგორც ჩანს, ემთხვევა ადამიანის თვალის ლოგარითმული სიკაშკაშის აღქმას საკმაოდ ახლოს. ამიტომაც LDR არის სრულყოფილი კანდიდატი, რათა განისაზღვროს LED სიკაშკაშის აღქმა. ასე რომ, LDR– ის გამოყენებისას ლოგარითმული აღქმის კომპენსაციის მიზნით, ადამიანის თვალი იქნება სასიამოვნო ხაზოვანი სიკაშკაშის ვარიაციით. დახურულ მარყუჟში ჩვენ ვიყენებთ LDR უკუკავშირისთვის და LED სიკაშკაშის გასაკონტროლებლად, ასე რომ ის მიჰყვება LDR მრუდს. ამ გზით ჩვენ ვიღებთ ექსპონენციალურ ცვალებად სიკაშკაშეს, რომელიც, როგორც ჩანს, ხაზოვანია ადამიანის თვალისთვის.

ღია მარყუჟის მიდგომა:

როდესაც ჩვენ არ გვსურს LDR- ის გამოყენება და გვინდა მივიღოთ წრფივი სიკაშკაშე fader– ისთვის, ჩვენ უნდა გავხადოთ დენი LED– ის ექსპონენციალური გზით, რათა ანაზღაურდეს ადამიანის თვალის ლოგარითმული სიკაშკაშის აღქმა. ასე რომ, ჩვენ გვჭირდება წრე, რომელიც წარმოქმნის ექსპონენციალურ ცვალებად დენს. ეს შეიძლება გაკეთდეს OPAMP– ით, მაგრამ აღმოვაჩინე უფრო მარტივი წრე, რომელიც იყენებს ადაპტირებულ მიმდინარე სარკეს, რომელსაც ასევე უწოდებენ "მიმდინარე კვადრატს", რადგან დენის გამომუშავება მიჰყვება კვადრატულ მრუდს (ნახევრად ექსპონენციალური). ამ ინსტრუქციურად, ჩვენ ვაერთიანებთ ორივე დახურული მარყუჟი და ღია მარყუჟის მიდგომა ალტერნატიული ჩამქრალი LED- ის მისაღებად. რაც იმას ნიშნავს, რომ ერთი LED ქრებოდა შიგნით და გარეთ, ხოლო მეორე LED ქრებოდა შიგნით და გარეთ საპირისპირო გამუქების მრუდით.

ნაბიჯი 2: სქემატური 1 - სამკუთხა ტალღის ფორმის გენერატორი

ჩვენი LED fader– ისთვის ჩვენ გვჭირდება ძაბვის წყარო, რომელიც წარმოქმნის წრფივ გაზრდის და შემცირების ძაბვას. ჩვენ ასევე გვინდა, რომ შევძლოთ ინდივიდუალურად შეცვალოთ ქრებოდა და ქრებოდა პერიოდი. ამ მიზნით ჩვენ ვიყენებთ სიმეტრიულ სამკუთხა ტალღის გენერატორს, რომელიც აგებულია ძველი სამუშაო ცხენის 2 OPAMP– ის გამოყენებით: LM324. და U1B არის კონფიგურირებული როგორც ინტეგრატორი. სამკუთხა ტალღის ფორმის სიხშირე განისაზღვრება C1, P1 და R6. იმის გამო, რომ LM324- ს არ შეუძლია საკმარისი დენის მიწოდება, ემატება ბუფერი, რომელიც შედგება Q1 და Q2. ეს ბუფერი უზრუნველყოფს მიმდინარე მოგებას, რომელიც ჩვენ გვჭირდება იმისათვის, რომ საკმარისი დენი შევიყვანოთ LED წრეში. U1B– ის გარშემო უკუკავშირის მარყუჟი აღებულია ბუფერის გამოსვლიდან, ნაცვლად OPAMP– ის გამომავალიდან. რადგან OPAMP– ებს არ მოსწონთ capacitive დატვირთვები (როგორიცაა C1). R8 ემატება OPAMP– ის გამომავალს სტაბილურობის მიზეზების გამო, რადგან ემისი მიმდევრებს, როგორიცაა ბუფერში გამოყენებული (Q1, Q2), ასევე შეუძლიათ გამოიწვიონ რხევები დაბალი წინაღობის გამომუშავებიდან გამომდინარე. ჯერჯერობით, კარგია, ოსცილოსკოპის სურათი გვიჩვენებს ძაბვა Q1 და Q2 წარმოქმნილი ბუფერის გამომუშავებაზე.

ნაბიჯი 3: სქემატური 2 - დახურული მარყუჟის LED Fader Circuit

LED- ის სიკაშკაშის ხაზოვანი ფორმირებისათვის LDR გამოიყენება როგორც უკუკავშირის ელემენტი დახურული მარყუჟის მოწყობაში. იმის გამო, რომ LDR წინააღმდეგობა სინათლის ინტენსივობის მიმართ არის ლოგარითმული, ეს არის შესაფერისი კანდიდატი სამუშაოს შესასრულებლად. Q1 და Q2 ქმნიან მიმდინარე სარკეს, რომელიც გარდაქმნის სამკუთხა ტალღის გენერატორის ამოსავალ ძაბვას დენად R1– ით, რომელიც არის „საცნობარო ფეხი“"ახლანდელი სარკის. მიმდინარეობა Q1– ში აისახება Q2– ზე, ამიტომ იგივე სამკუთხა დენი მიედინება Q2– ში. D1 არის იქ, რადგან სამკუთხა ტალღის გენერატორის გამომუშავება სრულად არ ნულდება ნულამდე, რადგან მე არ ვიყენებ სარკინიგზო-სარკინიგზო მაგისტრალს, არამედ მარტივი მისაღები ზოგადი დანიშნულების OPAMP სამკუთხა ტალღის გენერატორში. LED უკავშირდება Q2- ს, არამედ Q3- ს, რომელიც მეორე მიმდინარე სარკის ნაწილია. Q3 და Q4 ქმნიან მიმდინარე წყაროს სარკეს. (იხილეთ: მიმდინარე სარკეები) LDR მოთავსებულია ამ წყაროს სარკის "საცნობარო ნაწილში", ამიტომ LDR- ის წინააღმდეგობა განსაზღვრავს ამ სარკის მიერ გამომუშავებულ დენს. რაც უფრო მეტი შუქი ეცემა LDR- ზე, მით უფრო დაბალია მისი წინააღმდეგობა და უფრო მაღალი იქნება დენი Q4– ის გავლით. Q4– ის გავლით არის ასახული Q3– ზე, რომელიც დაკავშირებულია Q2– თან. ასე რომ, ახლა ჩვენ უნდა ვიფიქროთ დენებზე და არა ძაბვებზე. Q2 იძირება სამკუთხა დენის I1 და Q3 წყაროებიდან მიმდინარე I2, რომელიც პირდაპირ კავშირშია სინათლის რაოდენობასთან, რომელიც მოდის LDR- ზე და მიჰყვება ლოგარითმულ მრუდს. I3 არის მიმდინარე LED- ის საშუალებით და არის შედეგი წრფივი სამკუთხა დენის I1 მინუს ლოგარითმული LDR მიმდინარე I2, რომელიც არის ექსპონენციალური დენი. და ეს არის ზუსტად ის, რაც ჩვენ გვჭირდება LED სიკაშკაშის ხაზოვანი ხაზის გასაზომად. იმის გამო, რომ ექსპონენციალური დენი ამოძრავებს LED- ს, აღქმული სიკაშკაშე შეიცვლება წრფივი გზით, რომელსაც აქვს ბევრად უკეთესი გამქრალი/დაბინდვის ეფექტი, ვიდრე მხოლოდ LED- ის ხაზოვანი მიმდინარეობა. ოსცილოსკოპის სურათი გვიჩვენებს ძაბვას R6- ზე (= 10E), რომელიც წარმოადგენს მიმდინარეობას LED- ის საშუალებით.

ნაბიჯი 4: Schematic3 - Open Loop LED Fader Circuit Using Current Squarer

იმის გამო, რომ LED/LDR კომბინაციები არ არის სტანდარტული კომპონენტები, მე ვეძებდი სხვა გზებს, რათა წარმოქმნილიყო ექსპონენციალური ან კვადრატული დენი LED- ის საშუალებით ღია მარყუჟის კონფიგურაციაში. შედეგი არის ღია მარყუჟის წრე ნაჩვენები ამ ნაბიჯში. Q1 და Q2 ქმნიან მიმდინარე კვადრატულ წრეს, რომელიც ემყარება მიმდინარე ჩაძირვის სარკეს. R1 გარდაქმნის სამკუთხა გამომავალ ძაბვას, რომელიც პირველად იყოფა P1– ის გამოყენებით, დენად, რომელიც მიედინება Q1– ით. მაგრამ Q1- ის გამცემი არ არის დაკავშირებული მიწასთან რეზისტორის საშუალებით, არამედ 2 დიოდის საშუალებით. 2 დიოდი ექნება კვადრატულ გავლენას მიმდინარეზე Q1– ის გავლით. ეს დენი აისახება Q2– ზე, ამიტომ I2– ს აქვს იგივე კვადრატული მრუდი. Q3 და Q4 ქმნიან მუდმივი დენის ჩაძირვის წყაროს. LED უკავშირდება ამ მუდმივ მიმდინარე წყაროს, არამედ მიმდინარე ჩაძირვის სარკეს Q1 და Q2. ამრიგად, LED– ის მიმდინარეობა არის მუდმივი მიმდინარე I1– ის კვადრატული მიმდინარე I2– ის შედეგი, რომელიც არის ნახევრად ექსპონენციური მიმდინარე I3. ეს ექსპონენციალური მიმდინარეობა LED– ით გამოიწვევს LED– ის აღქმული სიკაშკაშის ლამაზ ხაზოვან გაქრობას. P1 უნდა იყოს გათლილი ისე, რომ LED უბრალოდ ჩაქრება, როდესაც ქრება. ოსცილოსკოპის სურათი გვიჩვენებს ძაბვას R2- ზე (= 180E), რომელიც წარმოადგენს მიმდინარე I2- ს, რომელიც გამოკლებულია მუდმივი I1– დან.

ნაბიჯი 5: სქემატური 4 - ალტერნატიული LED Fader ორივე სქემის გაერთიანებით

იმის გამო, რომ ღია მარყუჟის მიკროსქემის LED დენი გადაბრუნებულია დახურულ მარყუჟში ჩართულ LED დენთან შედარებით, ჩვენ შეგვიძლია გავაერთიანოთ ორივე სქემა, რათა შევქმნათ ალტერნატიული LED fader, რომელშიც ერთი LED ჩაქრება, ხოლო მეორე ქრება და პირიქით.

ნაბიჯი 6: შექმენით წრე

• მე მხოლოდ სქემას ვაშენებ პურის დაფაზე, ასე რომ მე არ მაქვს სქემის PCB განლაგება
• გამოიყენეთ მაღალი ეფექტურობის LED- ები, რადგან მათ აქვთ გაცილებით მაღალი ინტენსივობა იმავე დენზე, ვიდრე ძველ LED- ებს
• LDR/LED კომბინაციის შესაქმნელად, LDR (იხ. სურათი) და LED პირისპირ ჩასვით შემცირებად მილში (იხ. სურათი).
• წრე შექმნილია ძაბვისთვის +9V– დან +12V– მდე.