Настройка яркости | Все о светодиодах | Система обучения Adafruit

Device Plus представил 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 состояниями HIGH (5V) и LOW (0V), 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.

логика создания большего тока

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:

Читайте также:
Как отремонтировать потолок из гипса

Схема светодиода

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 ждет 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, давайте сократим продолжительность включения и выключения света. 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.

Далее 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.

высокая продолжительность и яркость

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 управлять яркостью, регулируя соотношение HIGH и LOW, заставляя светодиод мигать коротким циклом. Однако создавать собственную программу для контроля продолжительности мигания нецелесообразно. Если для обработки других программ требуется время, интервал мигания сместится, изменяя яркость.

Читайте также:
Асинхронный двигатель: конструкция, работа, отличия и применение

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.

контакты, которые поддерживают выход PWM

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

Вышеприведенная программа сохраняет коэффициент ШИМ в переменной «i», используемой в функции loop(), чтобы она могла увеличивать значение, чтобы светодиод постепенно становился ярче.

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).

Читайте также:
Передача электроэнергии

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

Статьи по теме

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

Все о светодиодах

После входа в систему вы будете перенаправлены обратно к этому руководству, а затем сможете подписаться на это руководство.

leds_LEDrainbow.jpg

В этом уроке мы рассмотрим такие замечательные мигающие штуки, как светодиоды. Мы собираемся рассказать, как рассчитать ток, проходящий через светодиод, а пока познакомимся с двумя важными законами электроники: Закон напряжения Кирхгофа и Закон Ома. Мы начнем с проведения экспериментов, которые продемонстрируют, как напряжение и сопротивление влияют на ток, а затем подтвердим эти результаты с помощью небольшой математики.

В этом упражнении не требуется кодирование, и, хотя мы используем Arduino в изображениях, вам не нужно это делать. Мы предлагаем какой-нибудь другой источник питания, чтобы вы могли попробовать эксперименты, но вы можете использовать даже батарейки в держателе!

Что такое светодиод?

Кто не любит светодиоды? Они бывают яркими и мерцающими или мягкими и элегантными. Они праздничные! Они красочные! Они везде и они очень веселые. Мы любим светодиоды, когда пишем учебники, потому что большая часть хакерских операций с электроникой скрыта в чипах или работает очень быстро, и мы не можем увидеть или почувствовать это без дорогого оборудования. Но светодиоды легко увидеть всем — так мы можем визуально определить, что происходит внутри нашего микроконтроллера.

Начнем с урока анатомии…Части светодиода!

leds_leddetail.jpg

Светодиоды настолько распространены, что бывают десятков различных форм и размеров. Светодиоды, которые вы, скорее всего, будете использовать, через отверстие Светодиоды с двумя ножками. Есть много светодиодов, которые маленькие и их трудно паять, но их легко использовать с макетной платой, потому что они имеют длинные провода, в которые мы можем воткнуть. Прозрачная или прозрачная лампочка — это то, что защищает излучатель света (вот где происходит волшебство). На самом деле, первые две буквы LED стоять за Светоизлучающий.

Что действительно приятно в светодиодах, так это то, что они очень просты. В отличие от некоторых чипов, которые имеют десятки контактов с названиями и специальными назначениями, светодиоды имеют только два провода. Один провод это анод (положительный) и другой катод (отрицательный). Два провода имеют разные имена, потому что светодиоды работают только в одном направлении, и нам нужно отслеживать, какой контакт какой. Один идет к положительному напряжению, а другой идет к отрицательному напряжению. Электронные детали, которые работают только в одном направлении, называются Диоды, вот что последняя буква LED обозначает.

Читайте также:
75 идей цветочных клумб, которые вам понравятся — декабрь 2022 г. | Хоузз

leds_ledac.png

  • Компания дольше вывод идет к более положительному напряжению
  • Ток идет в одном направлении, от анод (положительно) к катод (отрицательный)
  • Светодиоды, расположенные «наоборот», не будут работать, но и не сломаются.

Все это немного запутанно – нам часто приходится думать, что есть что. Поэтому, чтобы упростить задачу, вам нужно помнить только одну вещь: светодиод не загорится, если вы вставите его задом наперед. Если у вас когда-нибудь возникнут проблемы со светодиодами, когда они не светятся, просто переверните их. Очень сложно повредить светодиод, вставив его задом наперед, так что не бойтесь, если вы это сделаете.

Если это поможет, вернитесь к этим фотографиям и схемам или распечатайте их для справки.

leds_ledcolors.jpg

Светодиоды 5мм! Зеленый, красный, синий (в прозрачном футляре) и инфракрасный (в голубоватом футляре)

Одна из лучших особенностей современных светодиодов — это все цвета, которые они имеют. Раньше светодиоды были только красными или, может быть, желтыми и оранжевыми, поэтому в ранней электронике 70-х и 80-х годов были только красные светодиоды. Цвет, излучаемый светодиодом, зависит от типа материала, из которого он изготовлен. Например, красный цвет получают из арсенида галлия. С тех пор ученые экспериментировали со многими другими материалами и выяснили, как получить другие цвета, такие как зеленый и синий, а также фиолетовый и белый. (Вы можете увидеть обширную таблицу всех различных материалов, используемых для изготовления светодиодов, на странице в Википедии)

Когда мы впервые начали производить электронику в конце 90-х, мы купили несколько 5-миллиметровых синих светодиодов, и они стоили 3 доллара. каждый. Теперь вы можете легко получить дюжину светодиодов по этой цене. Жизнь хороша!

leds_LEDrainbow.jpg

Светодиоды также бывают разных размеров. Вот фото, демонстрирующее 3мм , 5мм и 10мм ВЕЛ. размер «миллиметр» относится к диаметр светодиода. Например, если вам нужно просверлить отверстие в коробке для мигающего светодиода диаметром 5 мм, размер отверстия должен быть 5 мм, и для его изготовления вам понадобится сверло диаметром 5 мм. 5 мм — самый распространенный размер, который вы увидите, и они могут быть очень яркими!

Читайте также:
Обои | Настенное покрытие | Архипродукты

размер светодиода.jpg

Зеленые 3 мм, красные 5 мм и белые 10 мм светодиоды

  • 5mm светодиоды могут быть настолько яркими, что их часто используют как освещение (подсветив что-нибудь, например фонариком, об этом мы поговорим далее).
  • 3mm светодиоды не такие яркие, но меньше и подходят для индикация (как светодиод, который говорит вам, что что-то включено). Они не так хороши для освещения, потому что освещают меньшую площадь.
  • 10mm светодиоды немного реже, они огромные и коренастые, но обычно это всего лишь 5-миллиметровые светодиоды с большим корпусом, поэтому они не ярче. Они могут быть хорошими индикаторами, но мы редко видим их в качестве иллюминаторов.

Для чего используются светодиоды?

Светодиоды в основном используются для двух целей: освещение и индикация . Это технические слова, но их полезно понять, потому что, если вы хотите светодиод для одной вещи, а покупаете не ту вещь, вы будете очень обделены.

leds_2005_winter_road_full_beam.jpg

Освещение означает «светить на что-то» — например, фонарик или фары. Вы хотите, чтобы ваши фары были чертовски яркими.

leds_taillight.jpg

Стоп-сигналы должны быть достаточно яркими, чтобы видеть, но не обязательно освещать дорогу!

индикация означают «указать что-то» — например, сигнал поворота или стоп-сигналы на автомобиле. Вы же не хотите, чтобы сигнал поворота вашего автомобиля ослеплял людей!

Если вы выберете неправильный тип фонарика, вы можете получить тусклый самодельный фонарик или панель управления, которая выжигает людям глаза!

диффузный Светодиоды действительно хороши в индикации, они выглядят мягкими и однородными, и их хорошо видно под любым углом.

Очистить Светодиоды действительно хорошо освещают, свет прямой и мощный, но их плохо видно под углом, потому что свет идет только вперед.

Давайте проверим это. На этой макетной плате я подключил два светодиода, один красный рассеянный и один чистый ярко-синий светодиод. Оба имеют одинаковый резистор (что означает, что они в основном используют одинаковое количество энергии). Вы должны следовать за ним, подключая по одному из каждого. Используйте резистор 1.0 кОм или около того от катода (более короткий контакт) к земле и подключите анод (более длинный контакт) к + 5 В.

Читайте также:
Колода Вулькрафта

leds_cleardiff.jpg

Когда он горит, вы увидите, что рассеянный светодиод мягко светится, а синий светодиод — резкий и очень яркий.

leds_cleardifflit.jpg

Если вы посмотрите сбоку, то увидите, что рассеянный светодиод выглядит почти так же. Синий светодиод, однако, не такой яркий сбоку, если вы внимательно посмотрите, то сможете увидеть тонкий «конус» яркого света от чашки, которая удерживает кусок кремния от линзы.

leds_cleardiffside.jpg

Один из способов узнать, насколько яркий ваш светодиод, прежде чем купить его, — это посмотреть на милликандела рейтинг, иногда сокращается до мкд . Немного сложно объяснить, насколько что-то яркое с помощью текста или даже фотографий (поскольку вживую это выглядит иначе). Вместо этого мы собираемся дать вам несколько приблизительных цифр того, насколько яркими светодиоды будут казаться большинству людей.

Милликандела яркость 10 “Тусклый” индикатор, примерно яркость крохотного рассеянного индикатора на дешевой электронной игрушке.

Таким образом, сверхъяркий светодиод может рекламировать себя как «5000 милликандела!») — это максимальная яркость, которую вы можете от него получить. Как правило, чем ярче светодиод, тем он дороже.

Итак, теперь мы знаем о прозрачных и рассеянных светодиодах и немного о яркости. Сейчас самое время сообщить вам, что если вы купили у нас Arduino Starter Pack или ARDX, рассеянные зеленые или красные светодиоды имеют световой поток около 500 мкд, а яркие прозрачные светодиоды — около 5000 мкд. Это немного приблизительно, так как мы иногда получаем светодиоды с разных заводов.

Давайте вернемся к нашей базовой схеме светодиодов: один светодиод и один резистор, подключенный от 5 В к земле. На этот раз мы продублируем его, чтобы у нас было три светодиода, за исключением того, что каждый резистор будет другим. Светодиод № 1 будет иметь резистор 100 Ом (коричневый черный коричневый), светодиод № 2 будет иметь 1.0 кОм (коричневый черный красный), а светодиод № 3 будет использовать 10 кОм (коричневый черный оранжевый).

Яркость светодиодов

Светоизлучающие диоды, или светодиоды, находятся в авангарде современного освещения для всех мыслимых целей благодаря их высокой эффективности, длительному сроку службы, возможностям быстрого переключения и возможностям яркого цветового спектра. С каждым годом разрабатываются светодиоды все меньше и меньше, которые производят все больше и больше света в зависимости от потребляемой мощности. Высокий потенциал яркости является одной из основных причин, по которой многие автопроизводители заменяют лампы накаливания на светодиодные версии, будь то третий стоп-сигнал, задние фонари, внутреннее освещение или даже фары.

Читайте также:
Планировка кухни-столовой | Бесплатное программное обеспечение – Planner 5D

На этой странице мы в первую очередь будем обсуждать светодиоды, то есть сами светодиоды, которые иногда называют «микросхемами». При чтении имейте в виду, что «светодиодный лампа” представляет собой полную электрическую цепь, включающую несколько светодиодов и другие компоненты, которая затем крепится к основанию. Пожалуйста, посетите страницу «Конструкция светодиодов» для получения дополнительной информации о том, как светодиодные чипы конструируются в светодиодные лампы.

SMD-светодиод размером 5050

Измерение яркости

Люмен. Яркость света обычно измеряется в люменах или общем количестве генерируемого света. Люмены получают из светового потока, который представляет собой общую мощность света, поэтому лампы высокой мощности иногда называют «высокопотоковыми». Для измерения люменов светодиод помещается внутрь герметичной отражающей сферы, известной как интегрирующая сфера. , и его свет отражается во всех направлениях в сфере (интегрируется), поэтому его поток можно измерить в одной точке и рассчитать в люменах на основе размера сферы. Светодиоды сильно различаются по своему потенциалу яркости, и их можно «затемнить», работая при более низком токе. (Примечание: причина, по которой некоторые коммерческие светодиоды Луковицы не может быть затемнен из-за контроллера мощности в лампе, а не самих светодиодов. Все светодиоды можно затемнить с помощью правильного источника питания.)

Канделас. Вы можете увидеть некоторые светодиоды, измеряемые в мкд или милликанделах. Кандела — это мера общего количества света, генерируемого и сфокусированного в одном конкретном направлении. Вот почему вы можете увидеть фонарик, оцененный в канделах, а не в люменах — полезнее знать, сколько света сфокусировано фонариком, а не общий свет, который включает в себя некоторое количество света, рассеянного во всех направлениях.

Люкс. Другим измерением света является люкс, или свет, измеренный на 1 квадратном метре выходной площади. Например, если вы отметите один квадратный метр в своем гараже и измерите весь свет, попадающий в эту область, когда ваш автомобиль находится ровно в 10 футах от него, вы получите измерение в люксах на 10 футах, прямо на твои фары. Однако, как вы можете видеть, довольно сложно измерить люкс на конкретном выходе, и вы должны учитывать, как далеко находится источник света. Оценки уровня люкс полезны для производителей легкого жилья, поскольку они хотят, чтобы самый высокий люкс был доступен прямо на дороге, чтобы освещать дорогу впереди, но они также хотят, чтобы некоторое количество люкс измерялось вниз непосредственно на дороге.

Читайте также:
Как подключить трехходовой выключатель к нескольким источникам света. HomeServe США

Люмен против Люкс: все дело в корпусе

Тот факт, что лампочка имеет более высокий световой поток, не означает, что она будет казаться ярче, когда вы смотрите прямо на нее. Глядя прямо на источник света, вы узнаете люкс или количество света, которое достигает вашего глаза. Некоторые светодиодные лампы спроектированы с прожекторами, которые фокусируют свет в одном направлении, и это сделает их очень яркими в одном направлении или с высоким уровнем освещенности, но под другим углом яркость резко уменьшится.

Люкс не является хорошим показателем для использования в автомобиле, потому что автомобильные корпуса предназначены для использования с лампами накаливания, которые равномерно распределяют свет во всех направлениях. Ваши различные корпуса предназначены для разных целей — например, фара будет собирать и фокусировать свет вперед, а боковой маркер будет собирать и рассеивать свет на максимально возможную площадь. Поскольку корпус может изменить световой путь лампы, одна и та же лампа может выглядеть совершенно по-разному в двух разных корпусах.

Большинство старых светодиодов имеют высокую освещенность в одном направлении, поскольку свет сфокусирован, но они не «заполняют» корпус. Я уверен, что мы все видели на дорогах плохо спроектированные светодиодные лампы, в которых вы можете видеть высокий уровень освещенности, но низкий общий уровень люменов. Помните, только потому, что лампочка «выглядит яркой», не означает, что она будет работать лучше.

Иногда высокая освещенность хороша: вы можете увидеть, как мы называем светодиодную лампу со встроенной фокусирующей линзой «высокой освещенностью», что может быть полезно для приложений резервного освещения, когда вам просто нужен свет, направленный позади вашего автомобиля. Однако для большинства запасных ламп они должны равномерно распределять свет, как и заводские лампы накаливания. Таким образом, световой корпус может выполнять свою работу и распределять общий свет так, как он спроектирован. Высокая освещенность не всегда выгодна, но всегда лучше иметь как можно больше люменов!

Поскольку продукты Diode Dynamics предназначены для замены ламп в корпусах различных производителей, мы предоставляем только измерения светового потока для наших продуктов, чтобы дать нашим клиентам лучшее представление об общей светоотдаче. У нас есть научная интегрирующая сфера, чтобы обеспечить точные измерения для наших клиентов.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: