Question:
Circuit simple pour faire disparaître une LED (pas de MCU)
Joshua Burns
2014-08-09 00:11:52 UTC
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Quel est le circuit le plus simple que vous puissiez créer pour faire passer une LED d'éteint à brillant, sans utiliser de processeur ou de MCU? Un inducteur serait-il utile ici?

Eh bien, comment alimentez-vous la LED?Si c'est à partir d'une tension avec une résistance pour limiter le courant.Ensuite, un inducteur assez grand en série avec la résistance fonctionnerait.Il aurait une constante de temps L / R, et je suppose que vous auriez besoin d'un sacré gros inducteur pour qu'il s'allume en une seconde environ.
Je pensais à une batterie 9V, alimentant une LED avec un objectif de 1,9V @ 10mA, avec une résistance de 750 ohms.
OK, donc avec un 750 ohms, vous auriez besoin d'un inducteur de 750 Henry pour une constante de temps d'une seconde.Je pense que vous feriez mieux d'allumer lentement la tension.Alors que diriez-vous de votre batterie, une résistance série de 100 ohms, puis un gros bouchon à la terre (moins la batterie) Pendant 1 seconde, vous auriez besoin de 10 mF.puis votre résistance de 750 ohms à la LED.(C'est toujours un gros condensateur.)
Il y a une contrainte à utiliser un transistor?Juste une résistance et un condensateur pour former une rampe exponentielle à la base / grille du transistor.
Je ne suis pas complètement contre un transistor, le but était de le garder le plus primitif possible, en utilisant les types de pièces les plus accessibles.
Le problème sans transistor est que 750 \ $ \ Omega \ $ est très faible pour atteindre une constante de temps de 1s.
Voulez-vous une solution qui soit la moins chère, la plus facile à construire ou la plus simple / le plus petit nombre de pièces quel que soit le coût?
Cinq réponses:
#1
+10
Phil Frost
2014-08-09 03:52:50 UTC
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Un inducteur serait-il utile ici?

Oui! Tout comme un condensateur résiste aux changements de tension, un inducteur résiste aux changements de courant. La luminosité étant fonction du courant, si vous changez lentement le courant, vous changez lentement la luminosité. Vous pouvez faire ceci:

schematic

simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab sup >

Ici, R1 est juste la résistance de limitation de courant habituelle, calculée comme d'habitude. D2 est nécessaire pour que lorsque SW1 est ouvert, il y ait toujours un chemin pour que le courant circule, de sorte que la LED puisse s'éteindre.

Maintenant, la fonction de définition d'un inducteur idéal est:

$$ v (t) = L \ frac {\ mathrm di} {\ mathrm dt} $$

En anglais, la tension aux bornes de l'inductance est égale au taux de variation du courant (en ampères par seconde) fois l'inductance (en henrys).

Maintenant, disons que nous voulions que la LED passe de marche à arrêt (ou de marche à marche) sur une durée d'environ 1 seconde. Nous pourrions résoudre cette équation différentielle, mais c'est un peu pénible car à mesure que le courant à travers L1 augmente, le courant à travers R1 augmente également. Selon la loi d'Ohm, cela signifie que la tension aux bornes de R1 augmente également, et comme la tension aux bornes de D1, R1 et L1 au total doit être de 9V, plus de tension sur R1 signifie moins de tension sur L1.

Heureusement, juste comme pour les circuits résistance-condensateur, les circuits résistance-inductance ont une constante de temps. C'est le temps qu'il faut au courant pour atteindre 63% de sa valeur finale (qui est définie par R1, que vous avez probablement choisi pour rendre le courant final inférieur à 20 mA, selon les spécifications de votre LED).

La constante de temps correspond simplement à l'inductance multipliée par la résistance. Au détriment d'une certaine précision, nous allons ignorer la diode pour simplifier les choses. Disons que nous voulons que la LED prenne environ 1 seconde pour effectuer la transition. Cela signifie que nous avons besoin de quelque chose de l'ordre de:

$$ L_1 \ cdot R_1 = 1 \: \ mathrm s $$

Donc, si nous voulons 15mA dans notre LED, R1 doit être (encore une fois, des approximations ignorant D1) de l'ordre de \ $ 9 \: \ mathrm V / 0.015 \: \ mathrm A = 600 \: \ Omega \ $. Arrondissez à la valeur standard suivante: 680Ω. Donc:

$$ L_1 \ cdot 680 \: \ Omega = 1 \: \ mathrm s \\ L_1 = 1.47 \: \ mathrm {mH} $$

C'est entièrement faisable, mais un bon ingénieur sait qu'un inducteur avec cette inductance, qui ne saturera pas à 15 mA de courant, est gros et coûteux. Les inducteurs sont généralement une douleur dans le cul. C'est bien que ce circuit soit de simples composants entièrement passifs, mais même si nous incorporons des composants actifs, le résultat final sera probablement moins cher si cela signifie que nous pouvons utiliser des condensateurs à la place.

Présentation: le gyrator. C'est un concept intéressant qui peut faire beaucoup de choses, mais une application et une implémentation très courantes est l ' inducteur simulé. Il prend un condensateur et le fait ressembler à une inductance, comme ceci:

gyrator equivalent circuit

Nous avons déjà calculé que nous voulons \ $ R_L = 680 \: \ Omega \ $ et \ $ L = 1,47 \: \ mathrm {mH} \ $, donc nous pouvons résoudre pour \ $ RC \ $:

$$ 1,47 \: \ mathrm {mH} = (680 \: \ Omega ) RC \\ RC = 2.16 \ cdot 10 ^ {- 6} $$

Nous pouvons choisir n'importe quelle résistance et n'importe quel condensateur de telle sorte que leur constante de temps soit \ $ 2,16 \ cdot 10 ^ {- 6} \ $. Cela nous donne beaucoup de flexibilité. Cela signifie également que nous n'avons même pas besoin d'un gros condensateur électrolytique. Nous pouvons utiliser un condensateur céramique bon marché.

Disons simplement, parce que nous en avons beaucoup dans notre tiroir de pièces, que nous voulons \ $ R = 10 \: \ Omega \ $. Ensuite:

$$ (10 \: \ Omega) C = 2.16 \ cdot 10 ^ {- 6} \\ C = 216 \: \ mathrm {nF} $$

Arrondissons cela à la valeur standard la plus proche de 220 nF. Donc, le circuit final ressemble à ceci:

schematic

simuler ce circuit

Si vous avez un ampli opérationnel idéal , ce circuit fonctionnera exactement de la même manière que la version à inductance ci-dessus. Le plus gros problème que vous aurez avec un vrai ampli opérationnel est que leurs sorties ne peuvent pas aller jusqu'aux rails d'alimentation. Alors, choisissez une variété de rail à rail qui peut être au moins suffisamment proche du rail positif pour éteindre la LED. Si cela facilite la sélection de votre ampli-op, vous pouvez également déplacer la LED pour qu'elle soit sur la sortie de l'ampli-op, alors l'ampli-op doit se rapprocher du rail négatif pour éteindre la LED.

Vraiment, ce n'est pas une solution idéale, mais j'espère qu'elle est au moins éducative. Vous pouvez bien sûr accomplir quelque chose comme cet inducteur simulé avec à peu près n'importe quoi avec gain, comme un seul BJT. En fait, cela peut présenter certains avantages: cela peut être plus simple et vous ne risquez pas de vous heurter au problème du rail à rail. Ce circuit donne un aperçu de la façon dont un dispositif actif peut faire ressembler un condensateur à une inductance par rétroaction. En fait, si vous examinez certaines des autres solutions BJT dans d'autres réponses, elles peuvent avoir des configurations de rétroaction similaires.

#2
+9
ACD
2014-08-09 01:24:16 UTC
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Avec une simple constante de temps RC, vous pouvez allumer lentement la LED en chargeant un gros condensateur.

Pour utiliser le moins de composants, l'interrupteur d'alimentation serait simplement si la batterie 9V était connectée ou non. La constante de temps est calculée par R * C. Donc, dans mon exemple, cela prendrait approximativement:

$$ 710 \: \ Omega \ cdot 47 \: \ mathrm {\ mu F} = 33.4 \: \ mathrm {ms} $$

enter image description here

Pour avoir plus de contrôle sur la constante de temps, vous pouvez utiliser un BJT et faire quelque chose de similaire comme ceci:

enter image description here

Vous êtes maintenant libre d'utiliser un R plus grand au lieu de doubler le limiteur de courant LED. En augmentant lentement le courant de base BJT, le courant du collecteur s'allumera lentement, environ 1 s dans cet exemple.

Votre solution a besoin d'une résistance sur C1 pour désactiver ce BJT dans un laps de temps limité
OP n'était pas exactement détaillé avec les exigences dont il avait besoin, mais je suis d'accord.J'ai fouetté cela rapidement.
Ouais, j'ai été rapide en commentant aussi, je sais que j'ai l'air un peu dur parfois, j'aime juste améliorer les réponses, les miennes ou non.
@VladimirCravero, Comment une résistance à travers C1 aurait-elle un impact sur la constante de temps pour charger le condensateur ?
Eh bien, vous devriez résoudre le net et le découvrir.S'il y a une résistance de valeur zéro, le temps de charge ira à l'infini, si la valeur de R est l'infini, le temps de charge sera de 3 \ $ \ tau \ $, où le temps de charge est quelque chose comme "charger C à 90%".Donc, si 0
@sherrellbc s'il vous plaît voir ma réponse modifiée sur la constante de temps
La constante de temps est simplement R * C (et non R * C * .63), et c'est le temps qu'il faut à la tension pour atteindre 63% de la valeur finale.Votre solution est également compliquée par le D1 non linéaire.Si vous regardez votre première simulation, le courant de la diode parcourt la majeure partie de sa plage en environ 2 ms.Intuitivement, une grande partie du «retard» fourni par la charge du condensateur est consacrée à charger le condensateur jusqu'à la tension directe de la diode, et pendant tout ce temps, la LED est effectivement éteinte.
Sans savoir exactement ce que le PO voulait votre commentaire en non constructif.Son seul objectif déclaré était d'être «primitif que possible, en utilisant les types de pièces les plus accessibles».Quoi de plus simple et accessible qu'une résistance et un capuchon.Certainement pas un inducteur et un amplificateur opérationnel.Je suis également en désaccord avec votre commentaire RC.L'article wiki indique spécifiquement que la constante de temps est "le temps nécessaire pour charger le condensateur, à travers la résistance, de ≈ 63,2% de la différence entre la valeur initiale et la valeur finale"
@ACD oui, c'est exactement ce qu'il dit.La constante de temps (R * C) est le temps nécessaire pour charger le condensateur, à travers la résistance, de ≈ 63,2% de la différence entre la valeur initiale et la valeur finale.Ce que vous avez dit, c'est que la constante de temps est (R * C * .63), soit soixante-trois pour cent de la constante de temps.
@Phil Je vois maintenant.Vous avez raison.Cela fait un moment que je n'ai pas utilisé une constante de temps RC comme délai haha.
#3
+5
Vladimir Cravero
2014-08-09 01:18:40 UTC
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Vous pouvez atteindre votre objectif avec ce circuit:

schematic

simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab

Je l'ai fait sans rien dimensionner, il y a donc place à l'amélioration, mais avec les valeurs indiquées, la LED s'allume complètement en environ 1s (simulez-la!).

Lorsque V1 devient haut, le transistor est désactivé, donc la LED est éteinte. Un certain courant commence à circuler dans R3, chargeant C2. Veuillez noter que tant que la tension à l'extrémité supérieure de C2 n'est pas inférieure à environ 0,7 V, le transistor ne peut pas être activé, le courant dans R4 est donc nul. Vous pouvez utiliser ces informations pour résoudre l'équation différentielle et calculer combien de temps faut-il pour que la tension atteigne 0,7 V, rappelez-vous que R2 vole du courant ralentissant quelque peu le processus.

Lorsque Vc2 devient environ 0,7 V, le le transistor commence à s'allumer, veuillez noter qu'il ne s'allume pas seulement complètement, il commence dans la région active. Puisque l'IR4 augmente lentement, parce que la tension sur C2 augmente lentement, le courant dans la LED augmente également lentement et vous avez votre faible.

Les joueurs sont donc:

  • R3 , C2: ils décident du temps nécessaire à l'allumage de la LED: plus il est gros, plus longtemps.
  • R2: décharge C2 lorsque l'alimentation est coupée. Une valeur plus petite serait meilleure et ralentirait le temps d'activation, permettant un C2 plus petit, mais notez que la tension aux bornes de R2 doit être suffisamment élevée pour allumer le BJT.
  • R4 limite le courant de base du BJT devrait Vc2 va plus haut que 0.7V (il le fait)
  • R1 limite le courant de la LED
  • D1 est la led bien sûr
  • Q1 peut être n'importe quel petit signal bjt

Cela vient du fond de mon esprit, cela devrait fonctionner mais laisse place à quelques améliorations.

Deuxième itération

Je pensais juste que déplacer le bjt en haut de la série R-LED-Q de sortie rendrait le circuit plus simple:

schematic

simuler ce circuit

Quoi de mieux maintenant? Eh bien tout d'abord, la tension d'activation sur la base a augmenté depuis que la LED et la résistance de limitation sont fixées sur la base du transistor. Vous n'avez plus besoin d'une résistance de base car il y a R3 et il n'est pas nécessaire que la tension sur le condensateur augmente au-dessus de ce que le transistor permet, avant que nous en ayons besoin car le transistor autorisait 0,7V, maintenant c'est quelque chose comme le plein 9V.

Les valeurs dans mon schéma sont assez brutes: vous devriez diminuer un peu R1 car vous voulez que 0,2V tombe sur le transistor, R2 est dimensionné en fonction de "beaucoup plus grand que R1" et est là pour se décharger le condensateur. Ce sont de bonnes valeurs de départ de toute façon et devraient vous donner quelques 1 de fondu.

Addendum final

Un utilisateur a posé cette question dans les commentaires, mais maintenant il semble tout est parti, de toute façon voici ce qui arrive à la constante de temps lorsqu'une résistance est ajoutée en parallèle avec le condensateur:

i'm no artist

à propos de la partie mathématique magique regardez ici

C'est assez intelligent.
Merci @NickWilliams mais ce n'est pas du tout intelligent.Le bjt devrait aller du côté supérieur et le circuit deviendrait tellement meilleur
Je me trompe peut-être, mais est-ce que C1 manque?
@JYelton qui se produit lorsque vous supprimez et lisez un cap.C'est juste une mauvaise annotation
Je ne l'aurais pas évoqué sauf que votre texte fait référence à la fois à C1 et à C2 dans différentes parties.
Désolé, je corrige ma réponse en ce moment.
Lorsque le signal d'entrée est faible, C1 ne se déchargerait-il pas via R2 * et * R3?
@sherrellbc oui, ou mieux, cela dépend.Si le signal d'entrée est un interrupteur, je suppose que ce ne sera pas un SPDT, donc "faible" équivaudrait à "ouvert".L'onde carrée n'est là que pour la simulation.
Est-ce que supposer l'existence d'une source d'onde carrée lente n'est pas plutôt tricher?Si vous avez cela, vous pouvez probablement appuyer sur un bouton pour le faire produire une forme d'onde en rampe et utiliser un simple amplificateur de courant à transistor.
@JamieHanrahan l'onde carrée est là juste pour simuler la pression sur le bouton.Je ne comprends pas ce que vous entendez par «appuyer sur un bouton» mais je pense que vous faites référence à un générateur de fonctions: ce n'est pas ce que représente ce générateur d'onde carrée.
#4
+2
Roddy
2018-02-19 03:21:38 UTC
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Cela fait partie d'un circuit que j'ai inventé pour des LED dans un motif de rayons permettant ce qu'on appelle un effet de traînée de comète.Le circuit complet se compose de 10 rayons pilotés par un compteur à décades (4017B) à travers des transistors (MPSA42) pour isoler le 12 v du compteur.Le signal d'horloge est généré à partir d'un PIC.L'affichage complet ressemble à ceci.Ici, il est rétro-éclairé pour afficher toutes les LED. enter image description here LED Ray Fader

Votre schéma ne coïncide pas vraiment avec votre texte.- Votre texte seul est une bonne information.
Cela ne répond pas à la question du PO sur le contrôle automatique de l'intensité d'une LED.Si votre réponse incluait le PIC comme générateur de modèles d'intensité variable, votre réponse serait bien meilleure.Sur ce site, ces détails comptent.
#5
  0
Conundrum
2018-10-10 13:40:09 UTC
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Une sorte de déphasage ou d'oscillateur Twin-T.

J'essaierais quelque chose comme un 2N3904 et peut-être cinq composants discrets, si vous utilisez une alimentation limitée actuelle telle qu'une pile bouton 3V, cela simplifierait beaucoup les choses.

Mettez la LED rouge ou orange en série avec le transistor pour un effet maximum.De plus, si vous le faites correctement, le bouton peut démarrer votre oscillateur et l'arrêter avec la bonne configuration de synchronisation.

Une variante de ceci est en fait utilisée dans les LED scintillantes, IIRC, en utilisant une méthode de rétroaction afin de sélectionner l'un des n oscillateurs en fonction de l'état d'entrée.



Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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