Menggunakan resistor variabel untuk meredupkan LED

Pertanyaan saya adalah ini: Dapatkah saya menggunakan resistor variabel untuk mengontrol kecerahan LED?

Saya awalnya berencana menggunakan potensiometer dan MCU untuk mengontrol kecerahan dengan PWM, tapi itu akan sedikit lebih sulit :). Jadi, bisakah saya menghubungkan langsung LED ke baterai saya melalui resistor variabel untuk mengontrol kecerahan?

Secara teoritis, ya Anda bisa menggunakan pot untuk mengontrol kecerahan LED. Dalam praktiknya, tidak terlalu banyak.

Untuk mulai dengan, mari kita asumsikan bahwa LED memiliki dari 2.0v, sebuah I F 20 mA, dan power supply kami memiliki 5V. Jika kita menginginkan resistor pembatas arus standar, maka harus 150 ohm untuk membatasi arus hingga 20 mA. $V_F$$I_F$

Dengan pot, kami juga menginginkan resistor tetap 150 ohm secara seri. Alasan untuk ini adalah bahwa pot akan turun ke 0 ohm, dan kami tidak ingin meledakkan apa pun dalam kasus itu. Jadi dengan meletakkan resistor 150 ohm di sana akan ada arus maksimum 20 mA melalui LED.

Katakan juga kita ingin arus LED turun ke 1 mA. Kecuali pot memiliki ketahanan super tinggi, pot tidak akan turun ke 0 mA, dan 1 mA sepertinya batas bawah yang wajar. Untuk membuatnya bekerja, pot kami harus sekitar 2K Ohm.

Melewati matematika, disipasi daya maksimum pada pot adalah ketika sekitar 8%, dan resistansi 160 ohm. Dalam hal ini pemborosan dalam pot adalah sekitar 0,016 watt - yang baik untuk hampir setiap pot. Meski begitu, ini adalah langkah penting untuk memastikan Anda tidak akan membakar pot Anda.

Tapi ini yang penting: Mata manusia memiliki respons logaritmik terhadap kecerahan. Katakanlah kita memiliki daya 100% melalui LED dan kami ingin mematikannya. Perlu turun menjadi sekitar 50% sebelum kita merasa itu masuk akal. Langkah berikutnya adalah 25%, dll.

Dengan kata lain, jika kenop kami ditandai 1 hingga 10, maka 10 akan menjadi 100%, 9 akan menjadi 50%, 8 = 25%, 7 = 12%, 6 = 6%, 5 = 3%, dll.

Masalahnya adalah pot standar tidak cukup melakukannya. Ini akan bekerja, dan LED akan redup. Tetapi sebagian besar dari kisaran pot (mungkin 50%) pada dasarnya tidak berguna, menghasilkan sedikit perubahan dalam kecerahan.

Anda mungkin dapat menggunakan panci audio, yang memiliki lancip logaritmik, tetapi saya menduga bahwa bagian log berada di arah yang salah. (Maaf, meskipun saya bekerja di audio saya tidak menggunakan pot lancip log.)

Jadi ya, Anda bisa menggunakan pot. Mungkin saja itu tidak memberi Anda efek yang Anda cari.

Ya kamu bisa. David tidak salah bahwa jika Anda hanya memiliki satu variabel perlawanan secara seri dengan resistor, menyesuaikannya tidak akan terlihat sangat linier dalam kaitannya dengan kecerahan yang dirasakan. Tetapi jika Anda memperkenalkan beberapa resistor secara paralel, gambar berubah:

Saya menguji nilai-nilai ini dengan LED merah dan itu bekerja sangat bagus. Anda bisa melakukan semua matematika, tetapi sebenarnya itu paling mudah untuk menempelkannya di papan tempat memotong roti dan bermain dengan nilai-nilai sampai Anda mendapatkan respons yang Anda inginkan. Ini bekerja karena saat arus melalui kombinasi paralel R2 dan D1 meningkat, resistensi dinamis (yaitu, resistensi yang Anda bayangkan berdasarkan hukum ohm pada tegangan dan arus yang mengamati satu titik) dari D1 berkurang, dan mencuri lebih banyak saat ini jauh dari R2. Pikirkan mereka seperti resistor paralel. Hubungannya tidak persis logaritmik, tetapi cukup dekat tidak ada yang bisa tahu dengan mata tanpa bantuan.

Anda juga dapat melakukannya dengan cukup baik dengan menghubungkan dioda antara penghapus R1 dan ground, dan menempatkan R1 melintasi rel listrik. Secara efektif, setengah dari R1 menjadi R2. Masalahnya di sini adalah bahwa pada rentang rendah perjalanan pot, tegangan pada penghapus tidak cukup tinggi untuk menyalakan LED sama sekali.

$180\Omega$

Saya kebetulan telah menggambar driver LED kecerahan yang dapat disesuaikan yang menggunakan PWM. Mungkin berlebihan, tetapi itu bekerja dengan baik:

3V di bawah spesifikasi untuk NE555, tetapi tetap bekerja. Pilih varian CMOS 555 untuk menyiasati ini, atau gunakan lebih dari 3V.

Yang menarik dari rangkaian ini adalah, setidaknya secara teori, ini lebih efisien daripada menggerakkan LED melalui resistor. Sebuah resistor mengubah tegangan berlebih menjadi panas, tetapi dengan menggunakan induktor Anda dapat menyimpan energi pada satu tegangan kemudian melepaskannya pada tegangan berbeda dengan (secara teori) tanpa kehilangan.

Tentu saja ini hanya bukti konsep, tidak direkayasa dengan hati-hati, dan hampir pasti jauh lebih rumit dari yang diperlukan, tetapi saya pikir akan menarik untuk dibagikan, jika hanya untuk tujuan pendidikan.