Używanie rezystora zmiennego do przyciemniania diody LED

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?

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. $V_F$$I_F$

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.

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:

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.$180\Omega$

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

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.