Использование переменного резистора для затемнения светодиода

У меня такой вопрос: могу ли я использовать переменный резистор для управления яркостью светодиода?

Первоначально я планировал использовать потенциометр и микроконтроллер для управления яркостью с помощью ШИМ, но это было бы немного сложнее :). Итак, могу ли я просто подключить светодиод прямо к моим батареям через переменный резистор для контроля яркости?

Теоретически, да, вы можете использовать горшок для управления яркостью светодиода. На практике не так уж и много.

Для начала предположим, что светодиод имеет 2,0 В, значение I F 20 мА, а наш источник питания имеет 5 В. Если бы нам нужен был стандартный резистор для ограничения тока, он должен быть 150 Ом, чтобы ограничить ток до 20 мА. $V_F$$I_F$

В случае кюветы мы также хотим последовательно подключить 150-омный резистор. Причина этого в том, что банк снизится до 0 Ом, и в этом случае мы не хотим ничего взрывать. Таким образом, при подключении резистора 150 Ом максимальный ток через светодиод будет составлять 20 мА.

Скажем также, что мы хотим, чтобы ток светодиода снизился до 1 мА. Если горшок не обладает сверхвысоким сопротивлением, он не опустится до 0 мА, а 1 мА кажется разумным нижним пределом. Чтобы это работало, наш горшок должен быть около 2K Ом.

Если перейти к математике, то максимальная рассеиваемая мощность в горшке составляет около 8%, а сопротивление составляет 160 Ом. В этом случае рассеяние в банке составляет около 0,016 Вт, что хорошо почти для каждого сосуда. Тем не менее, это важный шаг, чтобы убедиться, что вы не будете сжигать свой горшок.

Но вот важная вещь: человеческий глаз имеет логарифмическую реакцию на яркость. Скажем, у нас 100% мощности, проходящей через светодиод, и мы хотим выключить ее. Это должно снизиться примерно до 50%, прежде чем мы почувствуем, что это разумно. Следующим шагом будет 25% и т. Д.

Иными словами, если наша ручка была помечена от 1 до 10, то 10 будет 100%, 9 будет 50%, 8 = 25%, 7 = 12%, 6 = 6%, 5 = 3% и т. Д.

Проблема в том, что стандартный банк этого не делает. Это будет работать, а светодиод будет тусклым. Но большая часть диапазона горшков (возможно, 50%) будет по существу бесполезной, производя очень небольшое изменение в яркости.

Возможно, вы сможете использовать аудио банк, который имеет логарифмическую конусность, но я предполагаю, что часть журнала находится в неправильном направлении. (Извините, несмотря на то, что я работаю в аудио, я не использую банки с конусом журнала)

Так что да, вы можете использовать горшок. Это может не дать вам того эффекта, который вы ищете.

Да, ты можешь. Дэвид не ошибается, если бы у вас было только одно переменное сопротивление последовательно с резистором, его настройка не была бы очень линейной по отношению к воспринимаемой яркости. Но если вы введете несколько резисторов параллельно, картина изменится:

Я проверил эти значения с красным светодиодом, и он работает довольно хорошо. Вы можете сделать всю математику, но на самом деле проще всего положить ее на макет и поиграть со значениями, пока не получите желаемый ответ. Это работает потому, что при увеличении тока через параллельную комбинацию R2 и D1 динамическое сопротивление (то есть сопротивление, которое вы бы рассчитывали на основе закона Ома при напряжении и токе, наблюдаемом в одной точке) D1 уменьшается, и оно воровает больше ток от R2. Думайте о них как о параллельных резисторах. Отношения не совсем логарифмические, но они достаточно близки, что никто не может сказать невооруженным глазом.

Вы также можете сделать это очень просто, просто подключив диод между стеклоочистителем R1 и землей и подключив R1 к силовым шинам. Фактически, половина R1 становится R2. Проблема здесь в том, что в низком диапазоне хода горшка напряжение на стеклоочистителе недостаточно высоко, чтобы вообще включить светодиод.

$180\Omega$

Просто я нарисовал драйвер светодиода с регулируемой яркостью, который использует ШИМ. Может быть, излишним, но это работает хорошо:

3 В ниже спецификации для NE555, но все равно работает. Выберите вариант CMOS 555, чтобы обойти это, или используйте более 3В.

Интересной особенностью этой схемы является то, что, по крайней мере в теории, она более эффективна, чем управление светодиодом через резистор. Резистор преобразует избыточное напряжение в тепло, но с помощью индуктора вы можете накапливать энергию при одном напряжении, а затем отпускать его при другом напряжении без (теоретически) без потерь.

Конечно, это всего лишь подтверждение концепции, не настолько тщательно разработанной и почти наверняка гораздо более сложной, чем необходимо, но я подумал, что было бы интересно поделиться, хотя бы в образовательных целях.