Световые эффекты на транзисторах и микросхемах / Хабр
Привет, Хабр! Сегодня изучим и соберём несколько простых схем, которые можно использовать в новогодней иллюминации, для украшения вывесок и витрин, а также в играх и игрушках. То есть получим шанс отвлечься от житейских трудностей и при этом смастерить что-нибудь уникальное (если это уникально оформить).
Для самых ленивых и занятых любителей, у кого нет возможности или желания травить печатные платы, возиться с макетками и разыскивать необходимые детали, выпускается огромный ассортимент наборов для сборки по весьма скромной цене.
Каждый из эффектов, что мы сегодня рассмотрим, можно реализовать и на Ардуино или более современной микропроцессорной платформе. Но зачем тратить микроконтроллер, когда достаточно пары-тройки транзисторов? И на мой взгляд, интереснее разобраться, как работают простые аналоговые и цифровые схемы.
▍ Симметричный мультивибратор
Самый простейший световой эффект — электронная мигалка, в которой передают друг другу эстафету пара светодиодов или их групп.
Авторы этого китайского конструктора с Алиэкспресс предлагают собрать «неправильный» мультивибратор. Неправильность заключается в том, что на схеме не нарисовано активных сопротивлений в коллекторных цепях транзисторов, куда напрямую подключены светодиоды.
Иметь в цепи только P-N переходы и источник питания — это не очень хорошая идея. Потому что P-N переход светодиода функционирует как стабистор, удерживая напряжение на уровне, свойственном данному светодиоду. Для красного светодиода это примерно 1.7 вольта.
А биполярный транзистор имеет параметр Uкэ — напряжение между коллектором и эмиттером в режиме насыщения. Для транзистора S9014, или КТ3102 (BC547, 2SC2675), кому как больше нравится, это 300 милливольт или даже меньше.
Выходит, что светодиод и транзистор задают напряжение 2 вольта, а источник питания в виде двух мизинчиковых батареек ААА обеспечивает 3 В.
Сила тока ничем не ограничивается, светодиоды и транзисторы должны сгореть.
Реальная жизнь отличается от идеализированной схемы. Каждый из элементов цепи, включая батарейки и проводники, имеет омическое сопротивление. В итоге «неправильная» схема прекрасно, стабильно и долго работает. Главное только выбрасывать разряженные батарейки не куда попало, а в специальные ящики в супермаркетах.
Если отсутствие последовательного резистора всё же не даёт вам покоя, можно его добавить: по одному на каждый светодиод или общий последовательно с источником питания.
На экзамене за такую схему без резисторов можно получить плохую оценку. Многие преподаватели не любят, когда студенты умничают, потому проще заранее нарисовать один резистор, а лучше два.
Как же работает мультивибратор? Он представляет собой два каскада с общим эмиттером, выход каждого из которых соединён со входом другого через конденсатор.
Такие каскады ещё называют транзисторными инверторами, потому что высокий логический уровень на входе даёт низкий на выходе, и наоборот.Это изменение не полярности, а уровня напряжения относительно общего провода схемы.
Это изменение не полярности, а уровня напряжения относительно общего провода схемы.Ток с плюса питания через резистор в цепи базы открывает NPN транзистор. Считаем, что прямое смещение эмиттерного перехода составляет 700 милливольт. Тогда на сопротивлении 68 кОм напряжение составит 2.3 вольта, а ток по закону Ома 34 микроампера.
Транзисторы в наборе с буквенным индексом С, что означает коэффициент усиления по току от 200 до 600. При максимальном Hfe ток коллектора составит 34 * 600 / 1000 = 20 миллиампер. Это как раз максимальный допустимый ток большинства обычных 5-миллиметровых светодиодов.
Итак, мы «оправдали» схему. Транзисторы в данном мультивибраторе работают не в режиме насыщения, а в режиме усиления по току. Ток светодиода задаётся коэффициентом усиления транзистора, напряжением питания и сопротивлением резистора в цепи базы.
Резисторы последовательно светодиодам тут действительно не нужны.
При 5 вольтах питания, чтобы получить ток базы 34 микроампера при 5 – 0.7 = 4.3 вольтах, понадобятся резисторы сопротивлением 130 килоом.
Напряжение на коллекторе открытого транзистора будет составлять 5 – 1.7 = 3.3 вольта. При токе 20 мА на транзисторе будет выделяться 3.3 * 20 / 2 = 33 милливатта тепла. Корпус SOT23 рассеивает до 200 милливатт, так что наши 33 не превышают пределов нормы.
Почему 33, а не 66? Потому что скважность импульсов меандра, выдаваемого симметричным мультивибратором, равна 2. Половину времени открыт один транзистор и светит его диод, половину — второй.
Вместо каждого из светодиодов можно спаять светодиодную ёлочку. Те, что спаяла я, тоже «неправильные», потому что в них напрямую параллельно соединены светодиоды разных цветов.
Мне просто повезло, что в распоряжении оказались зелёные и жёлтые светодиоды с почти одинаковым рабочим напряжением. Измерить это напряжение можно мультиметром в режиме проверки P-N переходов.
▍ Бегущие огни
Транзисторный мультивибратор может иметь не только два, но и три или больше каскадов. Получается эффект бегущих огней, одним из примеров которого является популярный радиоконструктор «светодиодное сердце».
Здесь мультивибратор уже нормальный. Транзисторы работают в режиме насыщения, а ток через группы параллельных светодиодов задаётся последовательными резисторами.
▍ Электронный жучок
Этот шестиступенчатый мультивибратор тоже собран на транзисторных инверторах, только на этот раз в виде не дискретных транзисторов, а микросхемы 74HC04, она же К561ЛН2.
Благодаря чему можно воспользоваться компактными и дешёвыми керамическими дисковыми конденсаторами 0.1 мкФ вместо дорогих и относительно крупногабаритных электролитических либо многослойных керамических.Последовательность, в которой загораются и гаснут светодиоды, имитирует движение лапок жука. Эту электронную игрушку все почему-то упорно называют паучком, но у реального паука восемь ног, а у жука шесть.
Наверное, такое название придумали, чтобы не путать световой эффект с устройством тайного прослушивания переговоров, потому что «жучком» давно принято называть компактный замаскированный микрофон с радиопередатчиком и автономным источником питания.
Либо без источника питания и не очень компактный, но замаскированный, как эндовибратор «Златоуст», что когда-то разработал Лев Сергеевич Термен.
Все инверторные мультивибраторы работают по одному принципу. В момент открытия транзистора или вакуумного триода, потенциал его коллектора или анода становится ближе к общему проводу («земле» схемы).
Возникает отрицательный (в случае радиолампы, N-P-N биполярного или N-канального полевого транзистора) импульс, который передаётся конденсатором на вход следующего инвертора и вызывает закрытие транзистора или триода.
Далее конденсатор заряжается через времязадающий резистор, и ключ инвертора снова открывается, посылая закрывающий импульс на следующий каскад.
Термин «мультивибратор» был предложен голландским физиком Ван дер Полем, потому что в спектре колебаний этого генератора много гармоник, в отличие от «моновибратора», производящего синусоидальные колебания.
Слева на фото ламповый мультивибратор, созданный Генри Абрахамом и Евгеном Блохом в 1919 году. Его гармоники использовались для калибровки волномера (на снимке он в центре)
Также инвертор, а, соответственно, мультивибратор, можно собрать на операционном усилителе. На схеме ОУ работает в режиме компаратора. Неинвертирующий вход подключён к делителю R1R2 с выхода ОУ.
При высоком логическом уровне на выходе компаратора — точке с — будет напряжение, близкое к плюсу питания, при низком — близкое к минусу питания. Точные значения зависят от параметров выходного каскада микросхемы. Напряжение в точке а, то есть на неинвертирующем входе, равняется части выходного, определяемой соотношением сопротивлений плеч делителя.
Когда напряжение на инвертирующем входе (точка б) ниже напряжения на неинвертирующем, на выходе высокий логический уровень, и конденсатор С заряжается с выхода ОУ через резистор R.
Как только напряжение в точке б превысит половину выходного (точка а), компаратор переключится в низкий уровень на выходе, и конденсатор начнёт разряжаться через резистор R, до тех пор, пока напряжение в точке б не станет ниже напряжения точки а.
Чего никогда не произойдёт, если питание операционного усилителя однополярное, и символ земли означает минус питания. Доля выходного напряжения будет ниже его полного значения, ниже которого не сможет разрядиться конденсатор.
Потому очевидно, что символ земли здесь означает искусственную среднюю точку, равную половине напряжения однополярного питания, либо настоящую среднюю точку двухполярного питания операционного усилителя.
Изучать схемы следует внимательно. На схеме транзисторного мультивибратора не подписан буквенный индекс транзистора, потому непонятно, чему будет равняться ток светодиода. Схема на компараторе не уточняет особенности питания ОУ, о которых следует догадаться самим. Иначе при попытке воплощения конструкции первый мультивибратор сгорит, а второй не будет работать.
Когда конденсатор разрядится до напряжения ниже, чем в средней точке делителя R1R2, компаратор переключится в состояние высокого уровня на выходе, и процесс повторится.
▍ Колесо фортуны
Следующая схема бегущих огней использует как раз такой мультивибратор на компараторе, реализованный с помощью таймера NE555.
Резистор между катодами светодиодов и землёй авторы схемы снова забыли. На этот раз зря, однако схема работает.
Разрядка времязадающего конденсатора С1 происходит через вывод 7 микросхемы таймера, а заряжается он посредством ИТУН — источника тока, управляемого напряжением, реализованного на транзисторе Q1.
Q1 включён по схеме с общим коллектором, она же эмиттерный повторитель. Напряжение на делителе R2R3 равняется напряжению базы минус прямое падение на эмиттерном переходе транзистора.
Если нажать кнопку, конденсатор С2 практически мгновенно зарядится до напряжения питания. При отпущенной кнопке он медленно разряжается через резистор R1. То есть ток заряда конденсатора С1, являющегося времязадающим для мультивибратора на NE555, будет сначала высоким, затем снижаться.
Соответственно, частота колебаний мультивибратора будет сначала выше, затем снижаться вплоть до полной остановки, когда конденсатор С2 разрядится.
Импульсы с выхода мультивибратора поступают на счётчик-дешифратор CD4017 (К561ИЕ8), к каждому из десяти выходов которого подключены светодиоды.
В результате при нажатии кнопки светодиоды поочерёдно загораются и гаснут по кругу. Скорость движения бегущего огонька постепенно снижается, и наконец он останавливается в одном из положений.
Такой эффект имитирует движение колеса фортуны или шарика в рулетке, и может быть использован в качестве генератора случайных чисел для новогодних азартных игр.
▍ Что дальше?
Также на базе счётчика-дешифратора можно сделать интересную ёлочную гирлянду. Если взять двухцветные или RGB-светодиоды с общим катодом, получится ещё интереснее.
Можно собрать музыкальную шкатулку, если к выходам счётчика-дешифратора подключить через обычные импульсные диоды или светодиоды времязадающие резисторы мультивибратора.
Если десяти ступеней секвенсора (так в электронной музыке называется прибор, генерирующий последовательность напряжений, задающих высоту тона) недостаточно, микросхемы CD4017 можно соединять последовательно.
Когда текущий счётчик досчитает до десяти, он перестаёт считать, потому что с десятого выхода получает запрещающий сигнал CP1. Это продолжится до тех пор, пока он не получит сигнал сброса MR.
Следующий счётчик получит тактирующий сигнал СP0 только в случае, если предшествующий досчитал до десяти и находится в режиме запрета тактирования. За это отвечает логический элемент И.
Немного жаль, что разработчики микросхемы не встроили в неё этот очень полезный во многих случаях элемент. Потребовалось бы добавить два вывода, и у микросхемы было бы 18 ножек. Один из входов элемента И можно соединить с входом запрета тактирования внутри микросхемы.
Спасибо за внимание! Напишите в комментариях, какие световые и звуковые эффекты, в том числе с применением микроконтроллеров и Ардуино, вы собирали и хотели бы собрать.
Играй в нашу новую игру прямо в Telegram!
Arlight — идеальный свет | Производитель светодиодного оборудования
Производство
Завод с самыми современными технологиями и высоким уровнем автоматизации
Новинки месяца
Дайджест о светотехнических трендах и стильных новинках
Комплектатор
Подберите решение (ленту, профиль, блок питания) с помощью нашего сервиса
Торговым Организациям
Дилерам и партнерам
Дизайнерам и архитекторам
Электромонтажникам
Системным интеграторам (проектировщикам)
Каталог Весь каталог
Светодиодные ленты
Посмотреть Скачать каталоги
Источники питания
Посмотреть Скачать каталоги
Управление светом
Посмотреть Скачать каталоги
Алюминиевые профили
Посмотреть Скачать каталоги
Светодиодные светильники
Посмотреть Скачать каталоги
Системы освещения
Посмотреть Скачать каталоги
Наружное освещение
Посмотреть Скачать каталоги
Товар месяца
Посмотреть в каталоге
Академия Arlight Академия
4 марта 2023, 11:00
Санкт-Петербург
Тренды и ошибки светодизайна.
Анализ проектов.
Приглашаем вас на мастер-класс для дизайнеров.
Подробнее
14 марта 2023, 10:00
Москва
Курс «Управление освещением по протоколу DALI. Интеграция в KNX»
Приглашаем на очный курс «Управление освещением по протоколу DALI. Интеграция в KNX»
Подробнее
14 марта 2023, 15:00
Владикавказ
Создание биодинамического освещения своими руками с помощью протокола TUYA и голосовых помощников
Приглашаем вас на мероприятие для дизайнеров.
Подробнее
14 марта 2023, 17:00
Online
Проектирование освещения DIALux EVO
Приглашаем вас пройти дистанционное обучение DIALux EVO
Подробнее
Видео Все видео
Открытие шоурума дилера Arlight, компании «СветитLED», в г.
Курск
2 февраля состоялось торжественное открытие, на котором гости не только вблизи ознакомились с оборудованием Arlight, но и узнали все о светодизайне.
Видеообзор фасадного освещения на Майкопском пивоваренном заводе, г. Майкоп
В данном проекте были использованы источники освещения с теплым белым свечением, в котором лучше всего раскрывается кирпичный цвет стен.
Сервисные услуги Arlight
Мы запустили для вас полный комплекс услуг по инженерному и техническому сопровождению оборудования.
Видеообзор гирлянд ARDECOLED
Задайте ритм вашему празднику с гирляндами Ardecoled
Воркшоп «Освещение в интерьере: тренды, приемы, ошибки»
2 ноября в Новой Третьяковке состоялся воркшоп для дизайнеров
Проекты Все проекты
Жилой
Москва
Частный интерьер, Москва
Глубокий синий цвет в сочетании со светлой текстурой дерева создает в интерьере легкую и воздушную атмосферу
Ландшафтный
Москва
Фестиваль Ландшафтного дизайна «Сады и люди», Москва
В последние дни лета на ВДНХ прошел VIII Московский международный фестиваль ландшафтного искусства «Сады и люди», в рамках которого состоялась выставка авторских садов.
Торговый (Офисный)
Москва
Офис «ЛЛК-Интернешнл» («Лукойл»), Москва
Интерьер просторного современного офиса «ЛЛК-Интернешнл» воплощает в себе гармонию цветов и оттенков.
Общественный
г. Новосибирск
Рестобар TRAVA, г. Новосибирск
В интерьере активно применяются разноцветные световые линии и контурная подсветка.
Торговый (Офисный)
Санкт-Петербург
Бизнес-центр Ponomarev Center, Санкт-Петербург
Благодаря конструктивным особенностям атриума свет от многочисленных источников освещения отражается от стеклянной поверхности, что визуально расширяет пространство.
Жилой
Ленинградская область
Частный дом, курорт «Охта Парк», Ленинградская область
Интерьер не перегружен деталями, однако каждый светильник и каждый элемент мебели находятся на своем месте.
ТОП Торговый (Офисный)
г. Ярославль
Магазин элитной женской одежды MARGO, г. Ярославль
Благодаря грамотно подобранному освещению в магазине создается располагающая атмосфера премиальности.
Архитектурный
г. Майкоп
Майкопский пивоваренный завод, г. Майкоп
В данном проекте были использованы источники освещения с теплым белым свечением, в котором лучше всего раскрывается кирпичный цвет стен.
Общественный
Москва
Многопрофильная реабилитационная клиника «Сад Здоровья», Москва
Так как в диагностическом центре множество отражающих поверхностей, освещение тщательно продуманно во избежание слепящих бликов.
Общественный
Санкт-Петербург
Гостиница Piter Inn, Санкт-Петербург
Линии света, переходящие с потолка на стены, обеспечивают основное освещение.
Жилой
Москва
Частный интерьер, Москва
Глубокий синий цвет в сочетании со светлой текстурой дерева создает в интерьере легкую и воздушную атмосферу
Ландшафтный
Москва
Фестиваль Ландшафтного дизайна «Сады и люди», Москва
В последние дни лета на ВДНХ прошел VIII Московский международный фестиваль ландшафтного искусства «Сады и люди», в рамках которого состоялась выставка авторских садов.
Торговый (Офисный)
Москва
Офис «ЛЛК-Интернешнл» («Лукойл»), Москва
Интерьер просторного современного офиса «ЛЛК-Интернешнл» воплощает в себе гармонию цветов и оттенков.
Общественный
г. Новосибирск
Рестобар TRAVA, г. Новосибирск
В интерьере активно применяются разноцветные световые линии и контурная подсветка.
Торговый (Офисный)
Санкт-Петербург
Бизнес-центр Ponomarev Center, Санкт-Петербург
Благодаря конструктивным особенностям атриума свет от многочисленных источников освещения отражается от стеклянной поверхности, что визуально расширяет пространство.
Жилой
Ленинградская область
Частный дом, курорт «Охта Парк», Ленинградская область
Интерьер не перегружен деталями, однако каждый светильник и каждый элемент мебели находятся на своем месте.
ТОП Торговый (Офисный)
г. Ярославль
Магазин элитной женской одежды MARGO, г. Ярославль
Благодаря грамотно подобранному освещению в магазине создается располагающая атмосфера премиальности.
Архитектурный
г. Майкоп
Майкопский пивоваренный завод, г. Майкоп
В данном проекте были использованы источники освещения с теплым белым свечением, в котором лучше всего раскрывается кирпичный цвет стен.
Общественный
Москва
Многопрофильная реабилитационная клиника «Сад Здоровья», Москва
Так как в диагностическом центре множество отражающих поверхностей, освещение тщательно продуманно во избежание слепящих бликов.
Общественный
Санкт-Петербург
Гостиница Piter Inn, Санкт-Петербург
Линии света, переходящие с потолка на стены, обеспечивают основное освещение.
Жилой
Москва
Частный интерьер, Москва
Глубокий синий цвет в сочетании со светлой текстурой дерева создает в интерьере легкую и воздушную атмосферу
Ландшафтный
Москва
Фестиваль Ландшафтного дизайна «Сады и люди», Москва
В последние дни лета на ВДНХ прошел VIII Московский международный фестиваль ландшафтного искусства «Сады и люди», в рамках которого состоялась выставка авторских садов.
Торговый (Офисный)
Москва
Офис «ЛЛК-Интернешнл» («Лукойл»), Москва
Интерьер просторного современного офиса «ЛЛК-Интернешнл» воплощает в себе гармонию цветов и оттенков.
Общественный
г. Новосибирск
Рестобар TRAVA, г. Новосибирск
В интерьере активно применяются разноцветные световые линии и контурная подсветка.
Торговый (Офисный)
Санкт-Петербург
Бизнес-центр Ponomarev Center, Санкт-Петербург
Благодаря конструктивным особенностям атриума свет от многочисленных источников освещения отражается от стеклянной поверхности, что визуально расширяет пространство.
Жилой
Ленинградская область
Частный дом, курорт «Охта Парк», Ленинградская область
Интерьер не перегружен деталями, однако каждый светильник и каждый элемент мебели находятся на своем месте.
ТОП Торговый (Офисный)
г. Ярославль
Магазин элитной женской одежды MARGO, г. Ярославль
Благодаря грамотно подобранному освещению в магазине создается располагающая атмосфера премиальности.
Архитектурный
г. Майкоп
Майкопский пивоваренный завод, г. Майкоп
В данном проекте были использованы источники освещения с теплым белым свечением, в котором лучше всего раскрывается кирпичный цвет стен.
Общественный
Москва
Многопрофильная реабилитационная клиника «Сад Здоровья», Москва
Так как в диагностическом центре множество отражающих поверхностей, освещение тщательно продуманно во избежание слепящих бликов.
Общественный
Санкт-Петербург
Гостиница Piter Inn, Санкт-Петербург
Линии света, переходящие с потолка на стены, обеспечивают основное освещение.
Техподдержка
Поможем с выбором
Калькуляторы для расчета и подбора элементов системы освещения
BIM-модели
Новые возможности программирования и удобство разработки ваших проектов освещения
Плагин Arlight для DIALux
Эффективный инструмент для работы над проектами с применением продукции Arlight
3D-модели
Используйте для визуализаций светильников в своих проектах
Использовать транзисторы для управления двумя светодиодами
спросил
Изменено 4 года, 7 месяцев назад
Просмотрено 6к раз
\$\начало группы\$
Я уверен, что это довольно простой вопрос, но я хотел задать его вам, ребята, прежде чем создавать свою плату.
Я хочу иметь на плате два светодиода для индикации глобального состояния платы. Когда на плату подается питание, но MCU не находится в активном режиме, я хочу, чтобы красный светодиод загорался, а когда MCU устанавливает высокий уровень, я хочу, чтобы красный светодиод был заменен зеленым светодиодом.
Я хочу решить проблему с помощью простой электроники, а не RGB светодиодов и т.д.
Моя идея состоит в том, чтобы использовать два транзистора. Один нормально закрытый (зеленый) и один нормально открытый (красный), а затем включать/выключать их с помощью сигнала от MCU.
Имеет ли смысл следующая схема?
Редактировать: здесь много хороших предложений. MCU представляет собой Teensy 3.2 с выходным напряжением 3,3 В и максимальным током 25 мА на цифровых выводах GPIO. На плате есть источники питания 3,3 В и 5 В.
- транзисторы
\$\конечная группа\$
3
\$\начало группы\$
Здесь можно использовать транзистор в качестве переключателя.
смоделируйте эту схему — схема создана с помощью CircuitLab
Таким образом, когда GPIO имеет низкий или нулевой уровень, транзистор находится в области отсечки и горит зеленый светодиод, а когда GPIO составляет 3,3 В, красный светодиод светится, так как транзистор переходит в состояние насыщения, зеленый светодиод гаснет.
Значения резисторов подобраны таким образом, чтобы транзистор работал как переключатель.
РЕДАКТИРОВАТЬ : Написание KVL позволит вам узнать значения резисторов.
Пусть 0,7 В на переходе база-эмиттер, когда 3,3 В подается на вывод GPIO, 1,8 В на красном светодиоде. Пусть напряжение на переходе коллектор-эмиттер в состоянии насыщения равно 0 В, поэтому при этом напряжении зеленый светодиод не будет светиться.
Также пусть Ib будет током, обычно равным 20 мА для обычного 5-мм светодиода Нам требуется около 20 мА для красного светодиода, поэтому R1 = 40 Ом
Когда транзистор находится в состоянии отсечки, т. е. напряжение на выводе GPIO отсутствует, а напряжение на коллекторе составляет около 5 В, поэтому KVL на переходе C-E транзистора: $$5V-2V-I_3R_3-I_CR_2=0$$
2 В = прямое напряжение зеленого светодиода, и пусть для зеленого светодиода требуется ток 20 мА, поэтому R2 + R3 = 150 Ом, I3 = Ic = 20 мА, при условии, что через транзистор не протекает ток, поскольку Vc = 0 В.
Поэтому выберите R2 = 100 Ом и R3 = 50 Ом
Примечание : мы выбираем R2 равным 100, потому что мы не хотим, чтобы большой ток протекал через цепи на коллекторе, когда транзистор закрыт.
\$\конечная группа\$
4
\$\начало группы\$
Должно работать что-то вроде этого:
смоделируйте эту схему — схема создана с помощью CircuitLab
Если сигнал от MCU низкий, загорится красный светодиод, если высокий, загорится зеленый светодиод.
NPN-транзистор (например, 2N3904) будет проводить ток, когда база более положительна, чем эмиттер. Транзистор PNP (2N3906) будет проводить, когда база более отрицательна, чем эмиттер. Резисторы необходимы в выводе базы для ограничения тока базы.
\$\конечная группа\$
4
\$\начало группы\$
Когда MCU переходит в ВЫСОКИЙ уровень (5 В), транзистор NPN включается, PNP выключается и загорается красный светодиод.
Когда MCU переходит в НИЗКИЙ уровень (0 В), транзистор PNP включается, NPN выключается и загорается зеленый светодиод.
При отсутствии входного сигнала от MCU (средняя точка плавает до 2,5 В) оба транзистора (и светодиоды) включаются.
РЕДАКТИРОВАТЬ ДОПОЛНИТЕЛЬНО: Для MCU 3V3 уменьшите верхний резистор 4k7 (E-B PNP) до 2k2.
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
имитация этой схемы – Схема создана с помощью CircuitLab
Показание 0,9 В получено при выключенном GPIO. Показание 1,1 В при включенном GPIO. Рис. 2. Версия с переключением на отрицательный рельс.
Я не проверял это, но теория такова…
- При выключенном GPIO D1, КРАСНЫЙ, горит. Падение напряжения на D3 и D1 будет примерно 0,6 + 1,8 = 2,4 В.
- Когда GPIO получает высокий уровень D2, горит ЗЕЛЕНЫЙ. Падение напряжения на зеленом светодиоде будет около 2,0 В. Поскольку это меньше, чем требуется для D1/D3, ток на КРАСНОМ светодиоде упадет, и он станет совсем тусклым. Я предположил некоторое падение напряжения, когда GPIO подает ток.
Эту схему можно инвертировать, если предпочтительнее низкий уровень GPIO. Никаких транзисторов.
\$\конечная группа\$
3
\$\начало группы\$
Это схема инвертора. Я использовал эту схему, чтобы ответить на другие вопросы, и она отлично работает. Резистор в середине должен быть около 1KΩ .
\$\конечная группа\$
3
\$\начало группы\$
Я попробовал схему Питера Беннета, и у меня, как и у Антонио, постоянно горел красный светодиод. Сначала я попробовал модификацию схемы Антонио, но потом понял, что это неправильно (хоть и работало). Ниже моя модификация схемы. Я заменил BC547 NPN и BC557 PNP, потому что это то, что у меня было. Я изменил R2 на 8,5 кОм и добавил 2 подтягивающих резистора (R5 и R6). Когда микроконтроллер замыкает базы обоих транзисторов на землю, зеленый светодиод гаснет, а красный загорается. Я знаю, что это был старый пост, но я решил добавить его, так как он мне немного помог.
имитация этой схемы — схема создана с помощью CircuitLab
\$\конечная группа\$
2
\$\начало группы\$
Ух ты, ответы на это сложные. Но ваша схема уже довольно близка. То, что вы описываете, на самом деле является простой дифференциальной / ltp-схемой. Просто отключите одну из баз и подключите ее к делителю напряжения на 2,5В. Когда транзистор, подключенный к MCU, низкий, он не будет обеспечивать ток, и весь ток будет перенаправлен на другой транзистор. Когда MCU имеет высокий уровень, этот транзистор будет потреблять весь ток, а другой транзистор выключится (поскольку на резисторе с общим эмиттером дифференциала / ltp будет напряжение выше, чем Vbe второго транзистора).
Однако вам также может понадобиться переместить светодиоды на коллекторы, поскольку падение напряжения может вызвать проблемы с дифференциальным действием.
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Следующая схема должна работать хорошо при условии, что вывод MCU имеет достаточный ток. И чипы Microchip PIC, и чипы Atmel AVR имеют выводы с достаточным током.
смоделируйте эту схему — Схема создана с помощью CircuitLab
Я предполагаю, что вы используете сверхъяркие светодиоды.
Типичный зеленый сверхъяркий светодиод падает примерно на 3 В постоянного тока и ослепляет при работе от 5 В постоянного тока с резистором 10 кОм.
Типичный красный сверхъяркий светодиод падает примерно на 1,7 В постоянного тока и достаточно яркий при работе на 5 В постоянного тока с резистором 2 кОм.
Работа чрезвычайно проста: если вывод MCU имеет высокий импеданс (установлен как вход) или низкий, красный светодиод горит, а зеленый светодиод НЕ горит.
Когда вывод MCU переходит в состояние Hi, зеленый светодиод горит, а уровень Hi поднимает катод красного светодиода настолько высоко, что он НЕ горит.
Эта схема хорошо работает с микроконтроллерами PIC 16f, которые я использую.
\$\конечная группа\$
2
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
led — С транзистором (в качестве переключателя) имеет ли значение порядок частей?
Да, это имеет значение, и (A) неправильный порядок для приложения переключения.
Схема (B) — единственная, в которой транзистор действует как переключатель насыщения, как вы, вероятно, и предполагали. Маловероятно, что он будет поврежден, если вы не превысите максимальный ток коллектора транзистора , а имеет достаточный ток базового привода, чтобы поддерживать его в насыщении.
В схеме (A) транзистор находится в линейной области и будет рассеивать довольно много энергии. Более тяжелые нагрузки могут его разрушить, а полноценно такие нагрузки все равно включить не получится. Благополучие транзистора требует изучения графика SOA — Safe Operating Area — в техпаспорте.
Бывает так, что на этом же сайте у вас уже есть все инструменты, чтобы ответить на свой вопрос!
Давайте установим обе цепи рядом. Не забудьте про базовый резистор, который вы не указали на схеме!
смоделируйте эту схему — схема создана с помощью CircuitLab
Теперь мы можем построить график зависимости тока светодиода от значения последовательного резистора и сравнить поведение обоих вариантов, когда сопротивление нагрузки изменяется от 50 Ом до 10кОм.
Как видите, если вы хотите посильнее раскачать нагрузку — возможно, это не светодиод, а, скажем, соленоид или двигатель — схема (А) «выдыхается» и не полностью включить нагрузку.
Это потому, что транзистор управляется напряжением база-эмиттер. В схеме, где эмиттер не имеет фиксированного потенциала, , но , вы управляете базой с фиксированным напряжением, вы будете во власти поведения нагрузки и не сможете полностью контролировать транзистор.
Ну и что, транзистор все еще переключается, да? Ну да, в схеме (В) транзистор всегда выполняет роль переключателя. Но в схеме (А) он действует как переключатель только при переключении относительно легких нагрузок. По мере увеличения нагрузки транзистор перестает действовать как переключатель и действует как дополнительный последовательный резистор.
Чтобы увидеть это в действии, давайте изобразим напряжение на транзисторе в обоих вариантах схемы, когда мы изменяем сопротивление нагрузки с 50 Ом до 10 кОм.
Обратите внимание, что транзистор в варианте (B) действует как переключатель с насыщением, с довольно низким напряжением на нем.
В варианте (А) транзистор не работает в области насыщения переключения, и падение напряжения на транзисторе может быть сколь угодно большим. По мере увеличения тока нагрузки и роста напряжения коллектор-эмиттер в конечном итоге эти два параметра выйдут за пределы зоны безопасной работы (БОП) и транзистор выйдет из строя.
Чтобы увидеть это, построим график мощности, рассеиваемой транзистором в каждом из вариантов схемы, при изменении сопротивления нагрузки от 50 Ом до 10 кОм:
Транзистор в схеме (А) рассеивает до двух на порядки больше мощности, чем в схеме (В). Мы можем увидеть это, построив график отношения мощности, рассеиваемой Q1, к мощности, рассеиваемой Q2, по мере изменения сопротивления:
Есть ли способ заставить схему (A) работать как переключатель с насыщением? Конечно, просто используйте транзистор, эмиттер которого можно подключить к фиксированному потенциалу VCC: транзистор PNP.
