การใช้ตัวต้านทานผันแปรเพื่อหรี่ไฟ LED

คำถามของฉันคือ: ฉันสามารถใช้ตัวต้านทานผันแปรเพื่อควบคุมความสว่างของ LED ได้หรือไม่?

เดิมทีฉันวางแผนที่จะใช้โพเทนชิออมิเตอร์และ MCU เพื่อควบคุมความสว่างด้วย PWM แต่มันก็ยากกว่า :) ดังนั้นฉันสามารถเชื่อมต่อ LED ตรงไปยังแบตเตอรี่ของฉันผ่านตัวต้านทานผันแปรเพื่อควบคุมความสว่างได้หรือไม่?

ตามหลักวิชาใช่คุณสามารถใช้หม้อเพื่อควบคุมความสว่างของ LED ในทางปฏิบัติไม่มาก

เริ่มต้นด้วยสมมติว่า LED มีของ 2.0v I F 20 mA และแหล่งจ่ายไฟของเรามี 5v ถ้าเราต้องการตัวต้านทาน จำกัด กระแสมาตรฐานมันจะต้องเป็น 150 โอห์มเพื่อ จำกัด กระแสเป็น 20 mA $V_F$$I_F$

ด้วยหม้อเรายังต้องการตัวต้านทานคงที่ 150 โอห์มในซีรีส์ เหตุผลนี้คือหม้อจะลดลงเหลือ 0 โอห์มและเราไม่ต้องการระเบิดอะไรในกรณีนั้น ดังนั้นการใส่ตัวต้านทาน 150 โอห์มเข้าที่นั่นจะมีกระแสสูงสุด 20 mA ผ่าน LED

สมมุติว่าเราต้องการให้กระแสไฟ LED ลดลงเหลือ 1 mA ถ้าหม้อมีความต้านทานสูงมากมันจะไม่ลงไปที่ 0 mA และ 1 mA ดูเหมือนจะเป็นขีด จำกัด ล่างที่สมเหตุสมผล เพื่อให้การทำงานนั้นหม้อของเราต้องมีค่าประมาณ 2K Ohms

เมื่อผ่านทางคณิตศาสตร์การกระจายพลังงานสูงสุดในหม้อคือเมื่ออยู่ที่ประมาณ 8% และความต้านทานคือ 160 โอห์ม ในกรณีนี้การกระจายตัวในหม้อประมาณ 0.016 วัตต์ - ซึ่งดีสำหรับเกือบทุกหม้อ ถึงกระนั้นมันเป็นขั้นตอนสำคัญที่จะทำให้แน่ใจว่าคุณจะไม่ทำให้หม้อของคุณไหม้

แต่นี่คือสิ่งสำคัญ: ดวงตามนุษย์มีการตอบสนองลอการิทึมต่อความสว่าง สมมติว่าเรามีพลังงาน 100% ที่จะผ่าน LED และเราต้องการที่จะเปิดมันลง มันต้องลงไปประมาณ 50% ก่อนที่เราจะรู้สึกว่ามันสมเหตุสมผล ขั้นตอนต่อไปจะอยู่ที่ 25% เป็นต้น

ใส่วิธีอื่นถ้าปุ่มของเราถูกทำเครื่องหมาย 1 ถึง 10 ดังนั้น 10 จะเป็น 100%, 9 จะเป็น 50%, 8 = 25%, 7 = 12%, 6 = 6%, 5 = 3% ฯลฯ

ปัญหาคือหม้อมาตรฐานไม่ได้ทำอย่างนั้น มันจะทำงานและ LED จะหรี่ลง แต่ส่วนใหญ่ของช่วงหม้อ (อาจจะ 50%) เป็นหลักจะไร้ประโยชน์ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในความสว่างน้อยมาก

คุณอาจจะสามารถใช้หม้อเสียงซึ่งมีเรียวลอการิทึม แต่ฉันเดาว่าส่วนของบันทึกนั้นอยู่ในทิศทางที่ผิด (ขออภัยแม้ว่าฉันจะทำงานด้วยเสียงฉันไม่ได้ใช้หม้อเรียวเล็ก)

ใช่คุณสามารถใช้หม้อได้ มันอาจไม่ให้ผลที่คุณต้องการ

ใช่คุณสามารถ. เดวิดไม่ผิดที่ถ้าคุณมีความต้านทานแปรผันแบบเดียวกับตัวต้านทานการปรับจะไม่เชิงเส้นมากเมื่อเทียบกับความสว่างที่รับรู้ แต่ถ้าคุณแนะนำตัวต้านทานแบบขนานภาพจะเปลี่ยน:

ฉันทดสอบค่าเหล่านี้ด้วย LED สีแดงและใช้งานได้ดีมาก คุณสามารถทำคณิตศาสตร์ได้ทั้งหมด แต่จริงๆแล้วมันง่ายที่สุดที่จะติดมันบนเขียงหั่นขนมและเล่นกับค่าจนกว่าคุณจะได้คำตอบที่คุณต้องการ มันทำงานได้เพราะเมื่อกระแสผ่านการรวมกันแบบขนานของ R2 และ D1 เพิ่มขึ้นความต้านทานแบบไดนามิก (นั่นคือความต้านทานที่คุณจะคิดตามกฎของโอห์มที่แรงดันและกระแสที่สังเกตได้ที่จุดหนึ่ง) ของ D1 ลดลงและขโมยมากกว่า ปัจจุบันห่างจาก R2 คิดว่าพวกเขาชอบตัวต้านทานแบบขนาน ความสัมพันธ์ไม่ได้เป็นลอการิทึม แต่มันอยู่ใกล้พอที่จะไม่มีใครสามารถบอกด้วยตาเปล่า

คุณสามารถทำได้ดีเพียงแค่เชื่อมต่อไดโอดระหว่างที่ปัดน้ำฝนของ R1 และกราวด์และวาง R1 ผ่านรางพลังงาน อย่างมีประสิทธิภาพครึ่งหนึ่งของ R1 กลายเป็น R2 ปัญหาตรงนี้ก็คือในช่วงการเดินทางต่ำหม้อแรงดันไฟฟ้าที่ที่ปัดน้ำฝนไม่สูงพอที่จะเปิดไฟ LED ได้เลย

$180\Omega$

ฉันเพิ่งเกิดขึ้นได้วาดไดร์เวอร์ LED ความสว่างที่ปรับได้ซึ่งใช้ PWM อาจ overkill แต่มันทำงานได้ดี:

3V นั้นต่ำกว่ามาตรฐานสำหรับ NE555 แต่มันทำงานได้ เลือกตัวแปร CMOS 555 เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้หรือใช้มากกว่า 3V

สิ่งที่น่าสนใจเกี่ยวกับวงจรนี้คืออย่างน้อยในทางทฤษฎีแล้วมันมีประสิทธิภาพมากกว่าการขับ LED ผ่านตัวต้านทาน ตัวต้านทานจะแปลงแรงดันไฟฟ้าส่วนเกินเป็นความร้อน แต่ด้วยการใช้ตัวเหนี่ยวนำคุณสามารถเก็บพลังงานไว้ที่แรงดันหนึ่งแล้วปล่อยมันที่แรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันโดยไม่มีการสูญเสีย (ในทางทฤษฎี)

แน่นอนว่านี่เป็นเพียงข้อพิสูจน์ของแนวคิดไม่ได้ออกแบบมาอย่างรอบคอบและมีความซับซ้อนเกินกว่าที่จำเป็นจริงๆ แต่ฉันคิดว่ามันน่าสนใจที่จะแบ่งปันหากมีวัตถุประสงค์เพื่อการศึกษาเท่านั้น