Регулятор яркости светодиодов: Регулировка яркости светодиодов

Регулировка яркости светодиодов

Если упустить подробности и объяснения, то схема регулировки яркости светодиодов предстанет в самом простом виде. Такое управление отлично от метода ШИМ, который мы рассмотрим чуть позже.
Итак, элементарный регулятор будет включать в себя всего четыре элемента:

• блок питания;
• стабилизатор;
• переменный резистор;
• непосредственно лампочка.

И резистор, и стабилизатор можно купить в любом радиомагазине. Подключаются они точно так, как показано на схеме. Отличия могут заключаться в индивидуальных параметрах каждого элемента и в способе соединения стабилизатора и резистора (проводами или пайкой напрямую).

Собрав своими руками такую схему за несколько минут, вы сможете убедиться, что меняя сопротивление, то есть, вращая ручку резистора, вы будете осуществлять регулировку яркости лампы.

В показательном примере аккумулятор берут на 12 Вольт, резистор на 1 кОм, а стабилизатор используют на самой распространенной микросхеме Lm317. Схема хороша тем, что помогает нам сделать первые шаги в радиоэлектронике. Это аналоговый способ управления яркость. Однако он не подойдет для приборов, требующих более тонкой регулировки.

Необходимость в регуляторах яркости

Теперь разберем вопрос немного подробнее, узнаем, зачем нужна регулировка яркости, и как можно по-другому управлять яркостью светодиодов.

• Самый известный случай, когда необходим регулятор яркости для нескольких светодиодов, связан с освещением жилого помещения. Мы привыкли управлять яркостью света: делать его мягче в вечернее время, включать на всю мощность во время работы, подсвечивать отдельные предметы и участки комнаты.
• Регулировать яркость необходимо и в более сложных приборах, таких как мониторы телевизоров и ноутбуков. Без нее не обходятся автомобильные фары и карманные фонарики.
• Регулировка яркости позволяет экономить нам электроэнергию, если речь идет о мощных потребителях.
• Зная правила регулировки, можно создать автоматическое или дистанционное управление светом, что очень удобно.

В некоторых приборах просто уменьшать значение тока, увеличивая сопротивление, нельзя, поскольку это может привести к изменению белого цвета на зеленоватый. К тому же увеличение сопротивления приводит к нежелательному повышенному выделению тепла.

ШИМ управление

Выходом из, казалось бы, сложной ситуации стало ШИМ управление (широтно-импульсная модуляция). Ток на светодиод подается импульсами. Причем значение его либо ноль, либо номинальное – самое оптимальное для свечения. Получается, что светодиод периодически то загорается, то гаснет. Чем больше время свечении, тем ярче, как нам кажется, светит лампа. Чем меньше время свечения, тем лампочка светит тусклее. В этом и состоит принцип ШИМ.

Управлять яркими светодиодами и светодиодными лентами можно непосредственно с помощью мощных МОП-транзисторов или, как их еще называют, MOSFET. Если же требуется управлять одной-двумя маломощными светодиодными лампочками, то в роли ключей используют обычные биполярные транзисторы или подсоединяют светодиоды напрямую к выходам микросхемы.

Вращая ручку реостата R2, мы будет регулировать яркость свечения светодиодов. Здесь представлены светодиодные ленты (3 шт.), которые присоединили к одному источнику питания.

Зная теорию, можно собрать схему ШИМ устройства самостоятельно, не прибегая к готовым стабилизаторам и диммерам. Например, такую, как предлагается на просторах интернета.

NE555 – это и есть генератор импульсов, в котором все временные характеристики стабильны. IRFZ44N – тот самый мощный транзистор, способный управлять нагрузкой высокой мощности. Конденсаторы задают частоту импульсов, а к клеммам «выход» подсоединятся нагрузка.

Поскольку светодиод обладает малой инертностью, то есть, очень быстро загорается и гаснет, то метод ШИМ регулирования является оптимальным для него.

Готовые к использованию регуляторы яркости

Регулятор, который продается в готовом виде для светодиодных ламп, называются диммером. Частота импульсов, создавая им, достаточно велика для того, чтобы мы не чувствовали мерцания. Благодаря ШИМ контролеру осуществляется плавная регулировка, позволяющая добиваться максимальной яркости свечения или угасания лампы.

Встраивая такой диммер в стену, можно пользоваться им, как обычным выключателем. Для исключительно удобства регулятор яркости светодиодов может управляться радио пультом.

Способность ламп, созданных на основе светодиодов, менять свою яркость открывает большие возможности для проведения световых шоу, создания красивой уличной подсветки. Да и обычным карманным фонариком становится значительно удобнее пользоваться, если есть возможность регулировать интенсивность его свечения.

Простейший регулятор яркости светодиодов | Сделай сам своими руками

Простейшая схема регулятора яркости светодиодов, представленная в этой статье, с успехом может быть применена в тюнинге автомобилей, ну и просто для повышения комфорта в машине в ночное время, например для освещения панели приборов, бардачков и так далее. Чтобы собрать это изделие, не нужно технических знаний, достаточно быть просто внимательным и аккуратным.

Напряжение 12 вольт считается полностью безопасным для людей. Если в работе использовать светодиодную ленту, то можно считать, что и от пожара вы не пострадаете, так как лента практически не греется и не может загореться от перегрева. Но аккуратность в работе нужна, что бы ни допустить короткого замыкания в смонтированном устройстве и как следствие пожара, а значит сохранить своё имущество.

Транзистор Т1, в зависимости от марки, может регулировать яркость светодиодов общей мощностью до 100 ватт, при условии, что он будет установлен на радиатор охлаждения соответствующей площади.

Работу транзистора Т1 можно сравнить с работой обыкновенного краника для воды, а потенциометра R1 – с его рукояткой. Чем больше откручиваешь – тем больше течёт воды. Так и здесь. Чем больше откручиваешь потенциометр – тем больше течёт ток. Закручиваешь – меньше течёт и меньше светят светодиоды.

Схема регулятора

Для этой схемы нам понадобятся не многочисленные детали.

Транзистор Т1. Можно применить КТ819 с любой буквой. КТ729. 2N5490. 2N6129. 2N6288. 2SD1761. BD293. BD663. BD705. BD709. BD953. Эти транзисторы нужно выбирать в зависимости от того, какую мощность светодиодов вы планируете регулировать. В зависимости от мощности транзистора находится и его цена.

Потенциометр R1 может быть любого типа сопротивлением от трёх до двадцати килоом. Потенциометр сопротивлением три килоома лишь немного снизит яркость светодиодов. Десять килоом — убавит почти до нуля. Двадцать – будет регулировать со средины шкалы. Выбирайте, что вам подходит больше.

Если вы будете использовать светодиодную ленту, то вам не придётся заморачиваться с расчётом гасящего сопротивления (на схеме R2 и R3) по формулам, потому что эти сопротивления уже вмонтированы в ленту при изготовлении и всё, что нужно, это подключить её к напряжению 12 вольт. Только нужно купить ленту именно на напряжение 12 вольт. Если подключаете ленту, то сопротивления R2 и R3 исключить.

Выпускают так же светодиодные сборки, рассчитанные на питание 12 вольт, и светодиодные лампочки для автомобилей. Во всех этих устройствах при изготовлении встраивают гасящие резисторы или драйверы питания и их напрямую подключают к бортовой сети машины. Если вы в электронике делаете только первые шаги, то лучше воспользоваться именно такими устройствами.

Итак, с компонентами схемы мы определились, пора приступать к сборке.

Прикручиваем на болтик транзистор к радиатору охлаждения через теплопроводящую изолирующую прокладку (чтобы не было электрического контакта радиатора с бортовой сетью автомобиля, во избежание короткого замыкания).

Нарезаем провод на куски нужной длинны.

Зачищаем от изоляции и лудим оловом.

Зачищаем контакты светодиодной ленты.

Припаиваем провода к ленте.

Защищаем оголённые контакты при помощи клеевого пистолета.

Припаиваем провода к транзистору и изолируем из термоусадочным кембриком.

Припаиваем провода к потенциометру и изолируем их термоусадочным кембриком.

Собираем схему с применением контактной колодки.

Подключаем к аккумулятору и опробуем в работе на разных режимах.

Всё работает хорошо.

Смотрите видео работы регулятора

Основы Arduino: настройка яркости светодиодов

Первоначально опубликовано 5 февраля 2020 г.

Содержание

1. Введение
2. Яркость не регулируется цифровым способом
3. Изменение яркости светодиода с помощью цифрового выхода
4. Регулировка яркости с помощью ШИМ
5. Постепенное мигание светодиода
6. Связанные статьи

Введение

Эта статья была переведена на английский язык и первоначально опубликована для deviceplus.jp.

Компания Device Plus представила множество приложений и примеров Arduino, но базовые знания по-прежнему важны, независимо от того, что вы делаете!
В этой статье мы познакомим вас с «ключевыми» основами электроники Arduino, позволив Arduino регулировать яркость светодиодов.

◆

Вы можете легко включать и выключать светодиод между ВЫСОКИМ (5 В) и НИЗКИМ (0 В) состояниями, подключив его к цифровым выходным клеммам Arduino. Однако, поскольку цифровой выход может выводиться только в одном из двух состояний, вы не можете регулировать такие элементы управления, как яркость.
Вместо этого для этой цели можно использовать выход «ШИМ». ШИМ можно использовать для регулировки яркости светодиода путем многократного переключения между ВЫСОКИМ и НИЗКИМ состояниями.
В этой статье мы узнаем, как использовать ШИМ для регулировки яркости светодиода. Мы также узнаем, как написать программу, которая использует выход ШИМ для постепенного включения светодиода.

Яркость не регулируется цифровым способом

Как мы объясняли в прошлый раз, яркость светодиода меняется в зависимости от протекающего тока. Сравнивая резистор 330 Ом с резистором 10 кОм, подключенным для регулировки величины тока, подключенного к светодиоду, например, больший ток протекает через 330 Ом с меньшим сопротивлением, что заставляет светодиод светиться ярче. В качестве альтернативы, протекающий ток также изменяется, если вы изменяете напряжение источника питания, подключенного к светодиоду.

Если применяются 5 В и 3,3 В, 5 В делают светодиод ярче. Если вы хотите, чтобы светодиод светился еще ярче, вы либо «уменьшаете сопротивление», либо «увеличиваете напряжение», как объяснено в предыдущей формуле зависимости между током, протекающим через светодиод, и сопротивлением.

Однако цифровой выход Arduino имеет только два состояния: ВЫСОКИЙ (5 В) или НИЗКИЙ (0 В), что означает, что значения напряжения и сопротивления не могут быть изменены, даже если схема подключена как есть. Таким образом, яркость светодиода не может регулироваться. Хотя есть только два состояния выхода, ВЫСОКИЙ и НИЗКИЙ, яркость светодиода можно изменить с некоторой изобретательностью.

Изменение яркости светодиода с помощью цифрового выхода

Давайте изменим яркость светодиода, используя только цифровой выход. Яркость можно отрегулировать, заставив светодиод мигать. На самом деле управляйте светодиодом шаг за шагом, чтобы увидеть, как меняется яркость. Подключите светодиод к контакту 5 Arduino, как показано ниже:

Затем создайте программу, как показано ниже, и запишите ее в Arduino. Светодиод должен мигать с интервалом в одну секунду.

В программе светодиод загорается при «цифровой записи (LED_PIN, HIGH)» (строка 11) с выходом HIGH, а затем ожидает в течение времени, указанного «задержкой (ON_TIME)» (строка 12). Длительность указывается в миллисекундах; если вы укажете 1000, светодиод будет гореть в течение одной секунды.

Затем светодиод выключается при «цифровой записи (LED_PIN, LOW)» (строка 14) с выходом LOW, а затем остается выключенным на время, указанное «delay (OFF_TIME)» (строка 15). Светодиод мигает, повторяя эту программу.

Далее уменьшим время включения и выключения. Продолжительность включения можно изменить с помощью «const int ON_TIME» (строка 3), а продолжительность отключения можно изменить с помощью «const int OFF_TIME» (строка 4). Измените оба значения на «500» и напишите программу для проверки состояния светодиода. Скорость мигания должна увеличиться. По мере уменьшения значений до «250», «100», «75», «50» и т. д. мигание должно становиться быстрее. При значении около «10» светодиод горит постоянно. Если он мигает слишком быстро, человеческий глаз не успевает за ним уследить, в результате чего кажется, что свет горит постоянно.

Теперь давайте изменим продолжительность включения и выключения света. Установите для «ON_TIME» и «OFF_TIME» значение «10». Далее последовательно меняем значение «ON_TIME» на «9», «8», «7»… «1», и проверяем состояние свечения светодиода. По мере уменьшения значения вы можете видеть, что светодиод становится темнее.

Светодиод выглядит темнее, потому что сокращается продолжительность свечения и уменьшается количество люминесценции. Другими словами, вы можете регулировать яркость светодиода, изменяя «длительность освещения». Этот метод позволяет вам управлять яркостью светодиода с помощью цифрового выхода Arduino, оснащенного только функциями включения и выключения.

Регулировка яркости с помощью ШИМ

Как описано выше, вы можете регулировать яркость, регулируя соотношение ВЫСОКИЙ и НИЗКИЙ, заставляя светодиод мигать с коротким циклом. Однако создавать собственную программу для контроля продолжительности мигания нецелесообразно. Если для обработки других программ требуется время, интервал мигания сместится, изменяя яркость.

Arduino обеспечивает ШИМ (широтно-импульсную модуляцию), который может периодически выводить ВЫСОКИЙ и НИЗКИЙ. Функция PWM, периодически переключающаяся между ВЫСОКИМ и НИЗКИМ с заданной скоростью, может использоваться для регулировки яркости светодиода, как описано ранее.

Однако выводы, которые можно использовать для ШИМ, фиксированы в Arduino. Выход PWM доступен только для контактов, которые имеют знак «~» рядом с номером (то есть 3, 5, 6, 9, 10 и 11). Обратите внимание, что другие контакты не поддерживают вывод ШИМ.

Преимущество ШИМ заключается в стабильном выходе, не влияющем на работу программы, поскольку ШИМ генерируется на микрокомпьютере Arduino.
Теперь подключите светодиод к контакту 5, чтобы попробовать операцию. Заранее подключите светодиод, как в схеме, показанной ранее.
Далее напишите программу, как показано ниже, и перенесите ее в Arduino. Светодиод должен светиться немного тусклее.

Для вывода с ШИМ установите целевой вывод в режим вывода с помощью «pinMode()» (строка 6). Фактический вывод происходит с помощью «analogWrite()» (строка 10). Укажите номер целевого контакта, а затем установите соотношение HIGH в диапазоне от 0 до 255. «0» всегда выводит LOW, а «255» всегда выводит HIGH. «127» одинаково выводит как ВЫСОКИЙ, так и НИЗКИЙ.

В этой программе вы можете указать коэффициент ШИМ в «const int DUTY» (строка 3). Измените значение, чтобы увидеть, как меняется яркость.

Постепенное мигание светодиода

Выход с использованием ШИМ расширяет способ свечения светодиода. Теперь давайте постепенно изменим ШИМ, чтобы реализовать эффект постепенного увеличения яркости светодиода. Напишите программу, как показано ниже

Во время обработки (строка 14) значение увеличивается с приращением, заданным STEP, пока i не достигнет 255. Увеличенное значение выводится с помощью AnalogWrite() (строка 15) для изменения яркости светодиода. Кроме того, ему предписывается ждать в течение времени, указанного параметром WAITTIME, каждый раз при изменении выхода ШИМ (строка 16).

Когда коэффициент ШИМ достигает 255, он уменьшается до тех пор, пока не достигнет 0 для постепенного затемнения светодиода (строки 21-25). Вы можете изменить скорость мигания, изменив значение WAITTIME (строка 3) или STEP (строка 4).

На этот раз мы научились управлять яркостью светодиода. До встречи в другой статье!

Всегда есть что узнать об Arduino! Взгляните на некоторые из наших других статей:

1. Как создать генератор азбуки Морзе с помощью Arduino
2. Как управлять освещением с помощью датчика внешней освещенности
3. Регулятор громкости USB с Arduino

Посетите нас в социальных сетях

Регулировка яркости | Все о светодиодах

Сохранить Подписаться

Пожалуйста, войдите, чтобы подписаться на это руководство.

После входа в систему вы будете перенаправлены обратно к этому руководству и сможете подписаться на него.

В завершение мы представим еще одну деталь, которая находится в вашей сумке. это потенциометр (иногда также называемый потенциометром , потому что слово потенциометр просто ужасно длинное)

Вспомните, как много часов назад мы говорили о наличии волшебного резистора, который мы могли изменить от 0 Ом до бесконечности Ом и использовал это, чтобы думать о том, как сопротивление изменило яркость светодиода? Ну, в конце концов, это не такая уж воображаемая вещь, на самом деле они довольно распространены. Потенциометры представляют собой резисторы, которые регулируются ручкой. Мы поговорим о потенциометрах более подробно в следующем уроке, так что считайте это легким введением!

Потенциометры, как и резисторы, имеют сопротивление в Омах. Например, этот потенциометр имеет номинал

2 кОм (он напечатан вверху). Потенциометры имеют три контакта, два «внешних» и один «средний». Средний штифт иногда называют дворником.

Вы можете понять, почему он называется стеклоочистителем, открыв горшок, он буквально похож на стеклоочиститель! Черно-коричневый материал, который занимает 3/4 окружности, представляет собой материал резистора, сопротивление от одного конца до другого, скажем, 9.0021 2кОм для этого парня. По мере того, как дворник (тройной штырь) перемещается от одного конца к другому, сопротивление между этим штифтом и правым или левым штифтом изменяется, чем ближе дворник к боковому штифту, тем меньше сопротивление. Когда потенциометр повернут до упора влево , сопротивление между левым и средним штифтами составляет

ноль Ом , а сопротивление между средним и правым штифтами составляет 2 кОм (или любое максимальное значение этого потенциометр. Когда потенциометр повернут полностью вправо, все наоборот. 0003

Сопротивление между двумя внешними контактами всегда одинаково. Сопротивление между средним контактом и левым или правым контактом меняется!

Быстрый тест!

Для потенциометра 2 кОм здесь, если ручка находится прямо посередине, каково сопротивление между средним и левым штифтами?

В середине будет 1/2 от максимального, 1кОм

Какое сопротивление между средним штырем и правым штырем?

Также 1 кОм

Схематическое обозначение потенциометра выглядит так, вроде как есть резистор, а стрелка, указывающая посередине, — это дворник. Маленькая стрелка слева указывает, в какую сторону перемещается стеклоочиститель, когда потенциометр поворачивается по часовой стрелке (это не так уж важно, если вы ошибетесь на макетной плате, просто поверните потенциометр.

Конечно, мы только что так много узнали об использовании резисторов для регулировки тока, проходящего через светодиод, что можем использовать ручку потенциометра как физический способ управления светодиодом.

Используйте для этого упражнения потенциометр 10K, найдите такой, на котором напечатано 103 (это то же самое, что 10 (первые две цифры) с тремя нулями после = 10 000).

Обратите внимание, что мы подключаемся к дворнику и одному концу, , а не к обоим концам. Также у нас есть резистор на 100 Ом между потенциометром и светодиодом.

Попробуйте собрать эту схему, убедитесь, что светодиод тускнеет и загорается при повороте потенциометра.

100 Ом получают , добавленное к сопротивлению потенциометра !

Быстрый тест!

Если подключение резистора 100 Ом, как показано на схеме, означает, что сопротивления складываются, каково общее сопротивление, когда потенциометр 10K повернут до упора «вниз»?

В выключенном состоянии сопротивление потенциометра между средним и левым контактами равно нулю Ом. 0 + 100 = всего 100 Ом.

Каково общее сопротивление, когда потенциометр 10K полностью повернут вверх?

Когда потенциометр повернут до упора, сопротивление составит 10 кОм = 10 000 Ом. добавление 100 Ом дает 10 100 Ом.

А если посередине?

1/2 или 10 кОм равно 5 кОм, поэтому 5000 Ом + 100 Ом = 5100 Ом.

Зачем нам вообще эти 100 Ом? Разве мы не можем просто отрегулировать потенциометр, чтобы получить любое сопротивление, которое мы хотим? Да, но подумайте о том, что произошло бы, если бы у нас не было резистора на 100 Ом, и мы уменьшили бы потенциометр… сопротивление было бы равно нулю! Нулевое сопротивление — это то же самое, что и отсутствие сопротивления, и мы знаем, что отсутствие сопротивления — это очень плохо для светодиода, потому что ему нечему

ограничение тока, протекающего через светодиод. По этой причине у нас есть дополнительный резистор на 100 Ом. Это удерживает сопротивление от падения ниже 100 Ом.

Последняя короткая викторина!

Какой ток протекает через светодиод, если потенциометр выключен? Прямое напряжение светодиодов составляет 2,2 В.

(5 — 2,2 В) / 100 Ом = 28 мА.