Jak mogę podłączyć przełącznik 9-pozycyjny, aby każda pozycja włączała jeszcze jedną diodę LED niż poprzednia?

Mam przełącznik 9-kierunkowy taki jak ten facet:

I próbuję wymyślić, jak mogę włączyć jedną diodę LED w pozycji 1, 2 w pozycji 2, aż do wszystkich 9 w pozycji 9.

Oczywiście mogę powtórzyć całe okablowanie diod LED w każdej pozycji, ale to wydaje się głupie.

Mój pomysł jest taki, że przy układzie takim jak poniżej przełącznik reprezentowałby okrągłą czerwoną linię (pokazaną w pozycji 3), która wydłużałaby się w prawo w każdej kolejnej pozycji, dopóki nie połączy wszystkich świateł. W jaki sposób mogę to zrobić?

Oto rozwiązanie technologiczne wymagające wielu części. Pokazano tylko 4 pozycje, potrzebujesz 9 diod na 9 pozycji.

Sunyskyguy ma sprytne rozwiązanie, jeśli masz dostępne wysokie napięcie.

Używając regulowanego źródła prądu do ich oświetlenia, połącz szeregowo diody LED i zewrzyj segment, który chcesz przyciemnić.

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony za pomocą CircuitLab}

Możesz ewentualnie użyć konwertera buck-boost, aby uzyskać 30 V, jeśli nie masz jeszcze odpowiedniego napięcia.

Oto prosty sposób na zbudowanie go za pomocą modułu LM2596S:

1. Wyjmij potencjometr i oba duże kondensatory
2. Podłącz jeden z odzyskanych kondensatorów pomiędzy + wejściem i wyjściem (dodatnie do + wejście) i zamontuj ceramiczny kondensator 1uF tam, gdzie był kondensator wyjściowy.
3. Podłączyć rezystor 100 omów od wyjścia do środkowego zacisku potencjometru.

Zmodyfikowany w ten sposób wytworzy ujemne napięcie na zaciskach wyjściowych i będzie działał jako odbiornik prądu 12,5 mA na środkowym zacisku potencjometru (ze źródłem przy + wyjściu), jeśli moc zostanie przyłożona pomiędzy + wejściami i + wyjściami.

^{zasymuluj ten obwód}

lub moduł buck-boost XL6009 można zmodyfikować. tym razem po prostu wyjmij potencjometr i dodaj rezystor 100 omów, podłącz 3-30 V do zacisków wejściowych nirmal i podłącz ciąg diod LED do wyjścia i rezystora.

^{zasymuluj ten obwód}

Jeśli nie jesteś przywiązany do konkretnego przełącznika, który posiadasz, zdobądź „obrotowy przełącznik zwarciowy”, aby go wymienić. To działa tak jak twój rysunek.

Jednym ze sposobów na osiągnięcie progresywnego oświetlenia LED podczas obracania przełącznika obrotowego jest użycie zlewu prądu na wspólnej powierzchni przełącznika, a następnie podłączenie diod LED do zacisków przełącznika wyboru, jak pokazano poniżej. Pokazany zlew prądu stałego to tani sposób na uzyskanie zlewu 20mA dla diod LED, dzięki czemu nie występuje zmiana jasności wraz ze zmianą liczby zapalonych diod LED. Ten schemat wymaga wystarczająco wysokiego napięcia zasilania, które przezwycięża spadek napięcia w szeregu szeregowym maksymalnie dziewięciu diod LED.

Oldfart i Mattman944 ​​dają bardzo podobne odpowiedzi dotyczące złożonych sieci diod. Jeśli zmiana jasności jest dopuszczalna, wystarczy prosta drabinka diodowa. Czerwone diody LED zwykle mają spadek napięcia 2 V, a diody mają zwykle spadek napięcia 0,6 V, więc łączny wpływ spadków napięcia diody na drabinie może być znaczący.

Przy akumulatorze 9 V i przełączniku w pozycji 9, rezystor ograniczający prąd dla LED 9 zobaczy 9-2 = 7 V, a rezystor ograniczający prąd dla LED 1 zobaczy 9-2- (0,6 * 8) = 2,2 V, co spowoduje prowadzić do ponad trzykrotnej różnicy prądu przez diody LED, jeśli oporniki ograniczające prąd mają tę samą wartość.

Jeśli nalegasz na równą jasność, konieczne byłoby dołączenie wszystkich diod zalecanych przez Oldfarta i Mattman944, ale za pomocą zaledwie kilku dodatkowych diod możesz złagodzić zmianę jasności do, miejmy nadzieję, niedostrzegalnych poziomów. Dodając jeszcze trzy diody po lewej stronie, jak na powyższym rysunku, upewniamy się, że przy przełączniku w pozycji 9 dioda 5 widzi takie samo napięcie jak dioda 8. Rzeczywiste napięcia na opornikach ograniczających prąd są jak poniżej. Należy zauważyć, że dodatkowa dioda między diodami LED 5 i 2 (nieuwzględniona w poniższej tabeli) poprawiłaby obwód w dalszym ciągu.

LED  Voltage across current limiting resistor
9             7
8    7-0.6   =6.4
7    7-0.6*2 =5.8
6    7-0.6*3 =5.2
5    7-0.6   =6.4
4    7-0.6*2 =5.8
3    7-0.6*3 =5.2
2    7-0.6*4 =4.6
1    7-0.6*5 =4

Innym sposobem zrównoważenia jasności jest zainstalowanie diod w liniach do niektórych diod LED, aby celowo zwiększyć spadek napięcia. Na powyższym rysunku dodatkowa dioda jest włożona do linii od styku przełącznika 1 do diody LED 1, dzięki czemu dioda LED 1 widzi to samo napięcie niezależnie od tego, czy przełącznik znajduje się w pozycji 1 czy 2. Rezystor ograniczający prąd dla diody LED 1 może być następnie mniejsza wartość niż inne w celu zrównoważenia jasności tej diody LED z innymi.

To tylko pomysły - w przypadku tego typu projektów najlepszą równowagę między jasnością a złożonością można najlepiej znaleźć na drodze eksperymentów.

Możesz użyć bufora dla każdej diody LED w ten sposób.

Na tym schemacie R1 do R3 są rezystorami podciągającymi. Zamknięcie któregokolwiek z przełączników spowoduje, że bufor podłączony bezpośrednio do niego przejdzie do 0, co obniży poziom wszystkich buforów poniżej. 4050 ma 6 buforów. Będziesz potrzebował 2 z nich na 9 diod LED.

To rozwiązanie wymaga jedynie napięcia do zasilania 4050 (3 V do 20 V dla CD4050B). Możesz powiązać dowolną liczbę 4050.

Jeśli możesz sobie pozwolić na kolejny spadek 0,5 V, możesz użyć ogromnej liczby diod. Oto przykład z trzema diodami LED, które wymagają 6 diod.
(Przepraszamy za SW, SW2 .., laboratorium obwodów nie ma symbolu przełącznika obrotowego)

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony za pomocą CircuitLab}

To może wydawać się przesadą, ale byłoby mniej części i być może tańsze, niż niektóre inne rozwiązania wykorzystujące mikrokontroler. Wiele płyt Ardunio ma ponad 9 cyfrowych pinów wyjściowych - możesz sterować jedną diodą LED z każdym z dziewięciu pinów. Mając przełącznik wybierający różne punkty dzielnika napięcia i doprowadzając go do jednego styku analogowego, możesz określić położenie przełącznika i zaświecić, co kiedykolwiek zdecydujesz, że powinno się zapalić.

Nie sugerowałbym tego, chyba że jesteś chętny, aby wspiąć się na krzywą uczenia dla układów FPGA (w tym kupując moduł do programowania i radząc sobie z częścią SMT z dużą ilością pinów), ale możesz użyć serii Lattice LCMXO2 z wewnętrzną lampą błyskową i oscylatorem. Obwód wyglądałby tak (plus niektóre połączenia zasilacza, złącze programujące i zaślepki obejścia):

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony za pomocą CircuitLab}

Oprogramowanie do programowania (Lattice Diamond) obsługuje VHDL i Verilog.

Jeśli masz szczęście, możesz ustawić wyjścia na minimalny prąd i pominąć rezystory.

Alternatywnym podejściem jest użycie LM3914 do napędzania diod LED, z zewnętrzną drabinką 10-rezystorową zasilaną z napięcia odniesienia. Następnie przełącznik obrotowy wybiera po prostu napięcie z drabiny, które zaświeci wymaganą liczbę diod LED.

To tylko zarys; na przykład, najwyższy rezystor drabiny zostałby wybrany, aby ustawić napięcia skokowe w granicach tolerancji (co z mojego doświadczenia jest dość ciasne) komparatorów LM3914.

Ponadto całość będzie zasilana napięciem 3,3 V.

Podobnie jak w przypadku metody mikrokontrolera, innym sposobem jest użycie układów scalonych OP amp. Wszystkie dodatnie wejścia są połączone razem i łączą się z potencjometrem, który wytwarza zmienne napięcie, zamiast przełącznika. Połączenia ujemne łączą się z szeregiem rezystorów, aby nadać każdemu z nich inne napięcie. Gdy pokrętło jest obrócone, światła włączają się jeden po drugim.

Ten typ obwodu jest stosowany w falownikach, które mają te 10-segmentowe paski LED, aby powiedzieć, ile amperów wytwarza falownik. Wierzę, że mają wszystkie wzmacniacze OP w jednym układzie scalonym.

Wiem, że nie jest to dokładna odpowiedź na pytanie, ponieważ nie używa przełącznika, ale prawdopodobnie osiąga to, czego chcesz.

Edycja 2: Nadal można używać zwykłego przełącznika, który łączy tylko jeden kontakt na raz. Podłącz wszystkie ujemne wejścia wzmacniacza operacyjnego do niskiego napięcia, takiego jak 1 V. Następnie podłącz każde wyjście przełącznika do każdego pozytywnego wejścia wzmacniacza operacyjnego. Umieść duży rezystor, taki jak 100k, na wejściu przełącznika i podłącz go do dodatniego zasilacza. Musi to być duży rezystor, aby nie przepuścić wystarczającej ilości prądu, aby dioda powyżej wyraźnie się zaświeciła, ponieważ dodatnie wejścia zostaną podłączone do anody LED z innego wzmacniacza OP. Teraz, gdy przekręcisz przełącznik, jedna dioda LED zaświeci się na raz. Aby wszystkie diody LED obok niego również się świeciły, wystarczy podłączyć wyjście każdego wzmacniacza operacyjnego do dodatniego wejścia tego znajdującego się pod nim. Spadek napięcia do przodu diod LED będzie o wiele za duży w porównaniu do napięcia odniesienia 1 V, aby zabrać wystarczające napięcie z dodatniego wejścia wzmacniacza OP znajdującego się pod nim, więc dioda LED nie zapobiegnie włączeniu wzmacniacza OP, ale inne nie Obciążenia LED mogą. Zakłada się, że wzmacniacze OP są tylko typem bieżącego źródła. Nie można użyć źródła prądu i wzmacniacza operacyjnego, ponieważ zapobiegnie to wzrostowi sygnału dodatniego drugiego wzmacniacza operacyjnego. Wiele wzmacniaczy OP jest tylko odbiornikami prądu, więc w takim przypadku diody LED musiałyby być ustawione z katodami podłączonymi do wejść wzmacniacza OP, a reszta obwodu zamieniona. Nie zapomnij użyć rezystorów podwyższających lub obniżających dla wejść wzmacniacza operacyjnego podłączonych do przełącznika. Ta sama wartość rezystora, która została użyta do podłączenia przełącznika do dodatniego napięcia zasilającego, powinna być w porządku.

Edycja 3: Wygląda na to, że ktoś opublikował podobne, ale prostsze rozwiązanie, używając buforujących układów scalonych zamiast wzmacniaczy operacyjnych.