Как подключить 9-позиционный переключатель, чтобы в каждой позиции включался на один светодиод больше, чем предыдущий?

27

У меня есть 9-позиционный переключатель, как этот парень:

9-позиционная

И я пытаюсь выяснить, как я могу включить один светодиод с позицией 1, 2 с позицией 2, вплоть до всех 9 в позиции 9.

Очевидно, что я могу повторить всю проводку для светодиодов в каждой позиции, но это кажется глупым.

Моя идея состоит в том, что при расположении, подобном приведенному ниже, переключатель будет отображать обведенную кружком красную линию (показана в позиции 3), которая будет вытягиваться вправо в каждой последующей позиции до тех пор, пока он не соединит все источники света. Как я могу это сделать?

схематический

Исаак Любов
источник
4
Какое рабочее напряжение требует каждый светодиод, какой ток потребляет каждый светодиод и какое напряжение питания?
Брюс Эбботт
Ваша логика определяет логику ввода ИЛИ для каждого светодиода, но проще: tinyurl.com/y38aomlp
Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75
@BruceAbbott идея состояла в том, чтобы использовать батарею на 9 В, но если мне нужно, я могу использовать источник питания постоянного тока, который подходит для переключающего гнезда типа 9 В. Светодиоды потребляют около 25-30 мА, но они справляются даже с половиной яркости, поэтому здесь есть место для маневра.
Исаак Любов
1
С землей сверху и снизу ваша схема выглядит так, будто она из загробной жизни :)
Дмитрий Григорьев
@DmitryGrigoryev Это странно? Я привык видеть схемы гитарных педалей, где они просто приклеиваются к земле, куда бы они ни
подходили

Ответы:

9

Вот низкотехнологичное решение, которое требует много деталей. Только 4 позиции показаны, вам нужно 45 диодов на 9 позиций.

У Sunyskyguy есть умное решение, если у вас есть высокое напряжение.

введите описание изображения здесь

Mattman944
источник
1
Можете ли вы сделать это с меньшим количеством диодов, если вы приведете каждый из них раньше (слева от $ над ним?)
Боб Якобсен
1
Вы можете убрать горизонтальные диоды, если небольшое изменение яркости это терпимо. При высоком напряжении батареи (9В) это, вероятно, не будет заметно.
Mattman944
Единственный ответ, который на самом деле отвечает на этот вопрос.
abligh
@ mattman944 ​​подумал, что вам может понравиться увидеть это решение в действии ... instagram.com/p/BxaSo5BgA3U
Исаак Любов
Здесь есть аккуратная проблема оптимизации, где диоды могут быть опущены за счет некоторого изменения яркости. Существует очевидное 8-диодное решение, а также 37-диодное решение Мэттмана, но затем можно было бы ввести некоторые из «пропускающих диодов», чтобы сократить отклонения в 8-диодном решении.
Эндрю Макрэй
64

Используя регулируемый источник тока, чтобы зажечь их, подключите светодиоды последовательно и закоротите сегмент, который вы хотите быть темным.

схематический

смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab

Вы можете использовать понижающий повышающий преобразователь для создания 30 В, если у вас еще нет подходящего напряжения.

Вот простой способ построить его с помощью модуля LM2596S:

  1. Снимите потенциометр и оба больших конденсатора
  2. Подключите один из спасенных конденсаторов между + входом и + выходом (положительный к + входу) и установите керамический конденсатор емкостью 1 мкФ там, где был выходной конденсатор.
  3. Подключите 100-омный резистор от выхода к центральной клемме потенциометра.

Модифицированный таким образом, он создаст отрицательное напряжение на клеммах -out и будет действовать как потребляющий ток 12,5 мА на клемме центрального потенциометра (с источником на + out), если питание подается между + in и + out.

схематический

смоделировать эту схему

или модуль повышенной прочности XL6009 можно модифицировать. на этот раз просто снимите потенциометр и добавьте резистор 100 Ом, подключите 3-30 В к клеммам входного разъема и подключите светодиодную цепочку к выходу и резистору.

схематический

смоделировать эту схему

Jasen
источник
7
Или же, вместо заземления, подключите переключатель между анодами и источником тока. Таким образом, энергопотребление не будет происходить, когда светодиоды не горят, и будет проще прокладывать маршрут, если вы хотите, чтобы полоса светодиодов росла по часовой стрелке / вправо, когда переключатель повернут по часовой стрелке.
TooTea
Могу ли я сделать это с LM317, как этот mouser.com/ProductDetail/ON-Semiconductor/… ?
Исаак Любов
1
@ IsaacLubow, да, это подходит.
Ясен
Можете ли вы указать мне схему, где LM317 превращает 9 В постоянного тока в постоянный ток, необходимый для этой установки?
Исаак Любов
@IsaacLubow Это не может - это может только сделать напряжение ниже. Вам нужно как минимум 20 вольт, чтобы загорелись светодиоды, но, скорее всего, больше (поэтому даже нельзя использовать две батареи по 9 В). Посмотрите на опцию LM2596S, она хорошо работает и со входом 9В.
труба
15

Если вы не подключены к конкретному имеющемуся у вас переключателю, замените его «поворотным переключателем с постепенным закорачиванием». Это работает так же, как ваш рисунок.

Боб Якобсен
источник
Это решает гораздо меньшую из моих двух проблем, да - оказывается, что их питание - это другое препятствие.
Исаак Любов
15

Один из способов обеспечить прогрессивное свечение светодиодов при повороте поворотного переключателя - это использовать сток тока на общем переключателе, а затем подключить светодиоды к клеммам селекторного переключателя, как показано ниже. Показанный приемник постоянного тока - это недорогой способ получить потребляемую мощность 20 мА для светодиодов, чтобы не было изменений яркости при изменении количества светящихся светодиодов. Эта схема требует достаточно высокого напряжения питания, которое преодолевает прямое падение напряжения последовательной цепочки до девяти светодиодов.

введите описание изображения здесь

Майкл Карас
источник
Можно ли это сделать с 9VDC? Я не знаком с LM358 или транзистором на вашей схеме ... любая документация будет признательна!
Исаак Любов
@IsaacLobow - Нет, это невозможно сделать с 9 В для девяти светодиодов. Если у каждого светодиода падение напряжения на 2 В, то у девяти в цепочке есть общее число
Майкл Карас,
Капля 18В. Самому нижнему току потребляется также несколько вольт. 9 В может работать на три красных светодиода
Майкл Карас
Могу ли я получить модуль преобразователя, который превратит 9 В постоянного тока в постоянный ток, который мне нужен при напряжении, которое мне нужно?
Исаак Любов
1
Для поддержания эффективной работы схемы можно использовать постоянное повышение тока или резервное питание независимо от того, сколько светодиодов включено.
Алекс Кэннон
14

Oldfart и Mattman944 ​​дают очень похожие ответы, касающиеся сложных диодных сетей. Если допустимо изменение яркости, достаточно простой диодной лестницы. Красные светодиоды, как правило, имеют падение напряжения 2 В, а диоды, как правило, имеют падение напряжения 0,6 В, поэтому суммарный эффект падения напряжения на диодах в цепочке может быть значительным.

При 9-вольтовой батарее и переключателе в положении 9 резистор ограничения тока для светодиода 9 будет отображать 9-2 = 7 В, а резистор ограничения тока для светодиода 1 - 9-2- (0,6 * 8) = 2,2 В, что привести к более чем трехкратной разнице в токе через светодиоды, если ограничивающие ток резисторы имеют одинаковое значение. введите описание изображения здесь

Если вы настаиваете на равной яркости, необходимо включить все диоды, рекомендованные Oldfart и Mattman944, но только с несколькими дополнительными диодами вы можете уменьшить колебания яркости до, возможно, незаметных уровней. Добавляя еще три диода слева, как показано на рисунке выше, мы обеспечиваем, чтобы с переключателем в положении 9 светодиод 5 видел то же напряжение, что и светодиод 8. Фактические напряжения на резисторах, ограничивающих ток, соответствуют приведенным ниже. Обратите внимание, что дополнительный диод между светодиодами 5 и 2 (не рассмотрен в таблице ниже) улучшит схему.

LED  Voltage across current limiting resistor
9             7
8    7-0.6   =6.4
7    7-0.6*2 =5.8
6    7-0.6*3 =5.2
5    7-0.6   =6.4
4    7-0.6*2 =5.8
3    7-0.6*3 =5.2
2    7-0.6*4 =4.6
1    7-0.6*5 =4

Другой способ уравновесить яркость - это установить диоды в линии на некоторые светодиоды, чтобы намеренно увеличить падение напряжения. На приведенном выше рисунке дополнительный диод вставлен в линию от контакта 1 переключателя до светодиода 1, так что светодиод 1 видит одно и то же напряжение независимо от того, находится ли переключатель в положении 1 или 2. Тогда резистор ограничения тока для светодиода 1 может быть меньшее значение, чем у других, чтобы сбалансировать яркость этого светодиода с остальными.

Это всего лишь идеи - для этого типа проекта наилучший баланс между яркостью и сложностью может быть наилучшим образом найден экспериментально.

Уровень реки St
источник
Это великолепно, спасибо! Я не возражаю против небольшого изменения яркости между положениями переключателей, и я не против использовать светодиоды на половинной мощности - они ОЧЕНЬ яркие.
Исаак Любов
1
@IsaacLubow нет проблем! Еще пара советов: приобретите диоды Шоттки, если вы можете получить их по разумной цене, у них будет меньше падение напряжения. И не получайте самые маленькие диоды, которые вы можете найти. uk.rs-online.com/web/p/rectifier-diodes-schottky-diodes/6527359 является примером. Да, это диод на 1 ампер! Обратите внимание, что у него типичное падение напряжения чуть более 0,3 В при 0,1 А, но примерно 0,5 В при его номинальном токе 1 А. Максимальное падение напряжения при 0,1 А составляет 0,55 В. Падение напряжения для диода Шоттки с тем же номинальным током может удвоить эти значения. Всегда читайте таблицу данных.
Уровень Река St
1
Зачем использовать дополнительные диоды, чтобы уменьшить изменение яркости? Почему бы не сделать это в резисторах?
Харпер - Восстановить Монику
@Harper Цена на диод на пару центов больше, чем на резистор, поэтому было бы сэкономлено очень мало денег, если бы вместо этого использовались резисторы. Это может быть возможно сделать с резисторами, но это потребовало бы подробного расчета балансировки по 9 возможным положениям переключателя, плюс получение резисторов с различными значениями, вместо того, чтобы захватывать кучу одинаковых резисторов, которые должны быть под рукой, и о правильном значении. Время и усилия обойдутся вам дороже, чем экономия по частям в таком проекте.
Уровень Река St
Вы можете использовать диоды одинакового значения для всего, если вы не большой поклонник математики ...
Исаак Любов
5

Вы можете использовать буфер для каждого светодиода, как это.

диаграмма

На этой схеме R1-R3 являются нагрузочными резисторами. Закрытие любого из переключателей приведет к тому, что непосредственно связанный с ним буфер станет равным 0, что приведет к снижению всех буферов ниже него. 4050 имеет 6 буферов. Вам понадобится 2 из них на 9 светодиодов.

Это решение требует только напряжения для питания 4050 (от 3 до 20 В для CD4050B). Вы можете связать столько 4050-х, сколько захотите.

kbrgrty3
источник
4

Если вы можете позволить себе еще 0,5 В падение, вы можете использовать массив диодов. Вот пример с тремя светодиодами, для которых требуется 6 диодов.
(Извините за SW, SW2 .., схема лаборатории не имеет символа поворотного переключателя)

схематический

смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab

Oldfart
источник
4

Это может показаться излишним, но это будет меньше частей, и, возможно, дешевле, чем некоторые другие решения для использования микроконтроллера. Многие платы Ardunio имеют более 9 выводов цифрового выхода - вы можете управлять одним светодиодом с каждым из девяти выводов. Имея переключатель, выбирающий различные точки делителя напряжения и подающий его на один аналоговый вывод, вы можете определить положение переключателя и высветить то, что, по вашему мнению, должно быть освещено.

Джордж Уайт
источник
Я думал об использовании регулятора напряжения, как они объясняют здесь - allaboutcircuits.com/technical-articles/…, а затем о последовательном подключении светильников - кажется хорошим компромиссом.
Исаак Любов
1
Выполнение: сбросьте 9-позиционный переключатель и используйте вместо него поворотный энкодер.
Соломон Медленный
1
Это то, что вдохновило проект, но не в этот раз!
Исаак Любов
или используйте LM3918 и цепочку резисторов на переключателе
Jasen
А ATMega на это? И все еще используете выключатель? Overkill это шутка. Для этого есть простая IC.
Диего С Насименто
2

Я бы не советовал этого делать, если вы не хотите подняться по кривой обучения для ПЛИС (включая покупку модуля программирования и работу с SMT-компонентом с большим количеством контактов), но вы можете использовать серию Lattice LCMXO2 с внутренней вспышкой и генератором. Схема будет выглядеть следующим образом (плюс некоторые разъемы питания, разъем для программирования и заглушки байпаса):

схематический

смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab

Программное обеспечение для программирования (Lattice Diamond) поддерживает VHDL и Verilog.

Если вам повезет, вы можете установить выходы на минимальный ток привода и пропустить резисторы.

Спехро Пефхани
источник
1

Альтернативный подход заключается в использовании LM3914 для управления светодиодами, с помощью внешнего резистора 10-лестницы с питанием от опорного напряжения. Затем поворотный переключатель просто выбирает напряжение на лестнице, которое подсвечивает необходимое количество светодиодов.

Это всего лишь набросок; например, самый верхний резистор лестницы будет выбран для установки ступенчатых напряжений в пределах допуска (который, по моему опыту, довольно жесткий) компараторов LM3914.

Кроме того, все это будет работать от источника питания 3,3 В

henros
источник
1

Аналогично методу микроконтроллера, другой способ заключается в использовании интегральных схем с усилителем. Все положительные входы соединены вместе и соединены с потенциометром, который выдает переменное напряжение, вместо переключателя. Отрицательные соединения соединяются с рядом резисторов, чтобы дать каждому различное напряжение. Когда ручка повернута, свет включается один за другим.

Этот тип цепи используется в силовых преобразователях, которые имеют эти 10-сегментные светодиодные ленты, чтобы сообщить вам, сколько ампер выводит инвертор. Я считаю, что они имеют все операционные усилители в одной микросхеме.

Я знаю, что это не точный ответ на вопрос, поскольку он не использует переключатель, но, скорее всего, он выполняет то, что вы хотите.

Изменить 2: все еще возможно использовать обычный переключатель, который подключает только один контакт за раз. Подключите все отрицательные входы операционного усилителя к низкому напряжению, например, 1 В. Затем подключите каждый выход переключателя к каждому положительному входу операционного усилителя. Поместите большой резистор типа 100 кОм на вход переключателя и подключите его к положительному источнику питания. Это должен быть большой резистор, чтобы не пропустить достаточный ток для заметного включения вышеуказанного светодиода, поскольку положительные входы будут подключены к аноду светодиода от другого операционного усилителя. Теперь, когда вы включаете выключатель, одновременно загорается один светодиод. Чтобы включить все светодиоды рядом с ним, просто подключите выход каждого операционного усилителя к положительному входу под ним. Прямое падение напряжения на светодиодах будет слишком велико по сравнению с опорным напряжением 1 В, чтобы отвести достаточное напряжение от положительного входа операционного усилителя под ним, поэтому светодиод не будет препятствовать включению операционного усилителя, но другие Светодиодные нагрузки могут. Это предполагает, что операционные усилители относятся только к типу источника тока. Операционные усилители источника тока и приемника не могут быть использованы, так как это предотвратит усиление положительного входа другого операционного усилителя. Многие операционные усилители потребляют только ток, поэтому в этом случае светодиоды должны быть расположены так, чтобы катоды подключались к входам операционного усилителя, а остальная цепь переключалась. Не забудьте использовать подтягивающие или понижающие резисторы для входов операционного усилителя, которые подключены к коммутатору. То же значение резистора, которое использовалось для подключения переключателя к положительному напряжению, должно быть в порядке

Редактировать 3: Похоже, кто-то другой опубликовал аналогичное, но более простое решение с использованием буферных ИС вместо операционных усилителей.

Алекс Кэннон
источник