Яркость светодиода ардуино. Управление яркостью светодиода с помощью ШИМ: эффективное решение для Arduino

Как работает широтно-импульсная модуляция для регулировки яркости светодиодов. Какие преимущества дает ШИМ по сравнению с другими методами. Как реализовать ШИМ-диммер на Arduino.

Принцип работы ШИМ для управления яркостью светодиода

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — это эффективный метод регулировки яркости светодиодов. Суть ШИМ заключается в быстром включении и выключении светодиода с определенной частотой. За счет инерционности зрения человек воспринимает такое мерцание как изменение яркости.

Как работает ШИМ для управления яркостью?

• Светодиод очень быстро включается и выключается (сотни раз в секунду)
• Меняется соотношение времени включенного и выключенного состояния (скважность)
• Чем дольше светодиод включен в течение периода, тем ярче он кажется
• При скважности 50% светодиод горит на половину яркости

Таким образом, изменяя скважность ШИМ-сигнала, можно плавно регулировать видимую яркость светодиода во всем диапазоне от 0 до 100%.

Преимущества ШИМ перед другими методами регулировки яркости

По сравнению с аналоговыми методами управления яркостью, ШИМ имеет ряд важных преимуществ:

• Высокая энергоэффективность — светодиод либо полностью включен, либо выключен
• Отсутствие перегрева светодиода при снижении яркости
• Широкий диапазон регулировки без искажения цветопередачи
• Простота реализации на микроконтроллерах
• Возможность управления большим количеством светодиодов

Какие недостатки есть у ШИМ-диммирования? Основным ограничением является возможность появления видимого мерцания при низких частотах ШИМ. Однако при правильном выборе параметров этого можно избежать.

Реализация ШИМ-диммера на Arduino

Arduino имеет встроенные аппаратные возможности для генерации ШИМ-сигналов, что значительно упрощает создание светодиодных диммеров. Как реализовать базовый ШИМ-диммер на Arduino?

1. Подключите светодиод через токоограничивающий резистор к одному из ШИМ-пинов Arduino (например, 3, 5, 6, 9, 10, 11)
2. Используйте функцию analogWrite() для задания яркости в диапазоне 0-255
3. Изменяйте значение analogWrite() для плавной регулировки яркости

Пример простейшего кода для ШИМ-диммера на Arduino:

const int ledPin = 9;  // ШИМ-пин для светодиода

void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  for(int brightness = 0; brightness <= 255; brightness++) {
    analogWrite(ledPin, brightness);
    delay(10);
  }
  
  for(int brightness = 255; brightness >= 0; brightness--) {
    analogWrite(ledPin, brightness);
    delay(10);
  }
}

Этот код будет плавно увеличивать и уменьшать яркость светодиода в бесконечном цикле.

Расширенные возможности ШИМ-диммирования на Arduino

Базовая реализация ШИМ-диммера может быть расширена для создания более сложных световых эффектов. Какие дополнительные возможности можно реализовать?

• Управление несколькими светодиодами или RGB-светодиодами
• Создание плавных переходов между цветами
• Синхронизация изменения яркости с музыкой или другими событиями
• Управление яркостью с помощью потенциометра или других датчиков
• Создание световых анимаций и эффектов

Для более точного контроля над параметрами ШИМ можно использовать прерывания таймера Arduino, что позволит задавать произвольную частоту и разрешение ШИМ.

Оптимизация энергопотребления при использовании ШИМ

Хотя ШИМ сама по себе является энергоэффективным методом управления яркостью, существуют способы дополнительной оптимизации энергопотребления. Как можно снизить энергопотребление ШИМ-диммера?

• Использование более высокой частоты ШИМ для уменьшения пульсаций тока
• Применение режима сна микроконтроллера между обновлениями яркости
• Оптимизация кода для уменьшения времени активной работы процессора
• Использование специализированных драйверов светодиодов с ШИМ-управлением

При правильной оптимизации можно добиться очень низкого энергопотребления, что особенно важно для автономных устройств с батарейным питанием.

Применение ШИМ-диммирования в различных проектах

ШИМ-управление яркостью светодиодов находит широкое применение в различных областях. В каких проектах может пригодиться ШИМ-диммер на Arduino?

• Умное освещение и системы управления светом
• Декоративная подсветка и световые инсталляции
• Автомобильная светотехника
• Фото- и видеооборудование
• Индикаторы и информационные табло
• Медицинское оборудование

Гибкость Arduino и простота реализации ШИМ делают эту платформу отличным выбором для экспериментов и прототипирования различных световых решений.

Безопасность и надежность ШИМ-управления светодиодами

При работе с ШИМ-управлением светодиодов важно учитывать аспекты безопасности и надежности. Какие меры следует предпринять для обеспечения безопасной работы ШИМ-диммера?

• Правильный выбор токоограничивающих резисторов
• Использование транзисторов или драйверов для управления мощными светодиодами
• Обеспечение достаточного охлаждения при работе на высокой мощности
• Защита от короткого замыкания и перегрузки
• Фильтрация помех, создаваемых ШИМ-сигналом

Соблюдение этих мер позволит создать надежное и безопасное устройство управления яркостью светодиодов на основе ШИМ.

Регулятор яркости светодиодов. Схема ШИМ диммера

Главная » Свет » Регулятор яркости светодиодов. Схема ШИМ диммера

В данной статье описано как собрать простой, но эффективный регулятор яркости светодиодов

 основанный на ШИМ регулировании яркости (диммер) свечения  светодиодов.

Светодиоды  (светоизлучающие диоды) очень чувствительные компоненты. При превышение  питающего тока или напряжения выше допустимого значения может привести к выходу их из строя или же значительно сократить срок службы.

Обычно ток ограничивается с помощью резистора  последовательно подключенного к светодиоду, или же регулятором тока цепи (драйвером). Увеличение тока на светодиоде увеличивает его интенсивность свечения, а снижение тока уменьшает его.  Один из способов регулирования яркости свечения является использование переменного резистора (потенциометр)  для динамического  изменения яркости.

Но это только применимо к единичному светодиоду, поскольку даже в одной партии могут быть диоды с разной силой свечения и это повлияет на неравномерность свечения группы светодиодов.

Широтно-импульсная модуляция. Намного эффективнее метод регулирования яркости свечения путем применение широтно-импульсной модуляции (ШИМ). С ШИМ, группы светодиодов обеспечиваются рекомендуемым током, и в тоже время появляется возможность производить регулирование яркости за счет подачи питания с высокой частотой. Изменение периода вызывает изменение яркости.

Рабочий цикл можно представить как соотношение времени включения и выключения питания поступающего на светодиод. Допустим, если рассмотреть цикл в одну секунду и при этом в выключенном состоянии светодиод будет 0,1 сек., а во включенном 0,9 сек., то получается что свечение составит около 90% от номинального значения.

Самый простой способ для достижения данного высокочастотного переключения – применение микросхемы таймера ne555, одой из самых распространенных и самых универсальных микросхем, когда-либо созданных. Схема ШИМ регулятора, показанная ниже предназначен для использования в качестве диммера для питания светодиодов (12 вольт)   или регулятора скорости вращения для двигателя постоянного тока на 12 В.

В данной схеме, сопротивление резисторов к светодиодам необходимо подобрать, чтобы обеспечить прямой ток в 25 мА. В результате общий ток трех линеек светодиодов составит 75мА. Транзистор должен быть рассчитан на ток не менее 75 мА, но лучше взять с запасом.

Эта схема  диммера осуществляет регулировку от 5% до 95%, но используя германиевые диоды вместо 1N4148, диапазон может быть расширен от 1% до 99% от номинального значения.

Инвертор 12 В/ 220 В

Инвертор с чистой синусоидой, может обеспечивать питание переменно…

Подробнее

Источник: www.reuk.co.uk

Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор

Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…

Подробнее

Categories Свет Tags Светодиод, Управление освещением, ШИМ

Отправить сообщение об ошибке.

Яркость светодиодов, управляемая жестами Arduino

Элементы, используемые в этом проекте

Аппаратные компоненты

	Макет (общий)	х 1
	Перемычки (общие)	х 1
	Резистор 1кОм	х 1
	Светодиод (общий)	х 1
	Ардуино УНО	х 1
	Разрыв датчика внешней освещенности SparkFun — APDS-9301	х 1

Приложения и онлайн-сервисы

	Визуино
	Ардуино IDE

Story

Step 1: What You Will Need

1 / 7

• Gesture Color Proximity APDS9960 I2C sensor
• Arduino UNO (Or any другой Arduino)
• Светодиод
• Резистор 1 кОм
• Перемычки
• Макет
• Программа Visuino: Загрузите Visuino

Шаг 2: Принесено PCBWay

Спасибо PCBWay за поддержку этого руководства и помощь пользователям в изучении электроники.

Что мне нравится в PCBWay, так это то, что вы можете получить 10 плат примерно за 5 долларов, что действительно выгодно для профессиональных плат, не говоря уже о том, сколько времени вы экономите!

Иди посмотри здесь. Они также предлагают множество других вещей, которые могут вам понадобиться, например, сборка, 3D-печать, обработка с ЧПУ и многое другое.

Шаг 3: Схема

• Подключите контакт датчика [GND] к контакту платы Arduino [GND]
• Подключите контакт датчика [Vin] к контакту платы Arduino [3,3 В]
• Подключите контакт датчика [SDA] к контакту платы Arduino [SDA]
• Соедините контакт датчика [SCL] с контактом платы Arduino [SCL]
• Соедините контакт платы Arduino [GND] с отрицательным контактом светодиода [-]
• Соедините цифровой контакт [5] платы Arduino с резистором 1 кОм
• Соедините 1 кОм второй контакт резистора к положительному контакту светодиода [+]

Шаг 4: Запустите Visuino и выберите тип платы Arduino UNO. Загрузите бесплатную версию или зарегистрируйтесь для получения бесплатной пробной версии.

Запустите Visuino, как показано на первом рисунке. Нажмите кнопку «Инструменты» на компоненте Arduino (рисунок 1) в Visuino. Когда появится диалоговое окно, выберите «Arduino UNO», как показано на рисунке 2.

Шаг 5: В Visuino Добавить и установить компоненты

1 / 8

• Add » APDS9960 » component
• Add » Clock Multi Source » component
• Add » Up/ Down Counter «, компонент
• Добавить « Analog Value «, компонент
• Добавить « Integer To Analog «, компонент
• Добавить « Analog Multi-Source Merger «, компонент

Select «UpDownCounter1» and in the properties window:

• set » Max » > » Value » to 10
• set » Max » > » Roll Over » to False
• set « Min » > « Value » на 0
• установите « Min » > « Roll Over » на False

Выберите « IntegerToAnalog1″ Scale 1 «9021 properties» и в окне свойств 1 9021 до 0,1

Step 6: In Visuino Connect Components

1 / 2

• Connect » GestureColorProximity1 » Control pin I2C to Arduino I2C pin [In]
• Connect » GestureColorProximity1 » pin [ Up] к контакту « ClockMultiSource1 » [In]
• Подключить « ClockMultiSource1 » контакт [0] к контакту « AnalogValue1 » > «Set Value1» контакт [In]
• Подключить « ClockMultiSource1 » контакт [1] к » UpDownCounter1 » [Сброс]
• Connect » GestureColorProximity1 » контакт [Down] к » AnalogValue1 » > «Set Value2» контакт [In]
• Connect «1ColorProximity» GestureProximity1 контакт [Левый] к « UpDownCounter1 » контакт [Вниз]
• Подключите « GestureColorProximity1 » контакт [Правый] к « UpDownCounter1 » контакт [Вверх]
• Подключите « UpDownCounter11″ к контакту «Out»
• IntegerToAnalog1 » контакт [Вход]
• Подключите » AnalogValue1″ контакт [Выход] к » AnalogMultiMerger1 » контакт [0]
• Подключите » IntegerToAnalog1″
• Подключите « AnalogMultiMerger1» pin [Out] к Arduino PWM pin [5]

Шаг 7: Сгенерируйте, скомпилируйте и загрузите код Arduino Сборка » Вкладка, убедитесь, что выбран правильный порт, затем нажмите кнопку « Compile/Build and Upload «.

Шаг 8: Воспроизведение

Датчик, светодиод будет включаться или выключаться, и если вы перемещаете влево или вправо, светодиод меняет свою яркость. , вы можете скачать его и открыть в Visuino: https://www.visuino.eu

Схемы, диаграммы и документы

Файл Visuino

Код

Файл Visuino

Загрузить файл Visuino выше

Кредиты

Рон

Разработчик Arduino

Подписаться Your feed can be found by clicking on ‘Your account’. We will also email you (max twice a week) to notify you of any new content that is available in your feed. This can be disabled within your account settings.»/>

Набор инструментов для любителей — сообщество NI

Инструментарий для любителей — Сообщество NI

Главная Сообщество Дискуссионные форумы Дополнительные платы продуктов NI Набор инструментов для любителей

Браузер сообщества

Лучшие сообщения

Просмотреть все

Лучшие авторы

Пользователь	Престижность
	1

Просмотреть все

Новые решения

Найти другие решения

Ведущие авторы решений

Пользователь	Принятые решения
	1

Просмотреть все

СообществоКатегорияДоскаДокументыПользователи отмена

Отображение результатов для 

Искать вместо 

Возможно, вы имели в виду: 

Показать: Все — Отвеченные — Без ответа к Кен_С на ‎01. 09.2022 11:36 Последний пост на ‎24-02-2023 10:31 к Кен_С

5 ответов 1440 просмотров

3 «Мне нравится»

5 ответов

6Новый

3 Ответа 2315 просмотров

5 баллов

3 ответа

4Новый

к Биллко на ‎24-02-2023 10:36

0 Ответов 13 просмотров

0 «Мне нравится»

0 Ответов

1 Новый

к Кен_С на ‎01.09.2022 11:36 Последний пост на ‎24-02-2023 10:31 к Ken_S

5 ответов 1440 просмотров

3 «Мне нравится»

5 ответов

6Новый

к пморрис на ‎23-02-2023 02:14 Последний пост на ‎23-02-2023 04:27 к rolfk

3 Ответа 107 просмотров

1 Кудо

3 ответа

4Новый

к Сиско на ‎01-10-2023 10:03 Последний пост на ‎23-02-2023 03:22 к rolfk

3 Ответа 383 просмотров

0 «Мне нравится»

3 ответа

4Новый

к Z_Shan на ‎20-02-2023 00:06 Последний пост на ‎22-02-2023 06:53 к хоргемондадори

2 Ответа 103 просмотров

0 «Мне нравится»

2 ответа

3Новый

к Даландер на ‎15-02-2023 20:34 Последний пост на ‎16. 02.2023 08:01 к Даландер

4 Ответа 181 просмотров

2 «Мне нравится»

4 ответа

5Новый

к пморрис на ‎09-02-2023 05:53

0 Ответов 106 просмотров

0 «Мне нравится»

0 Ответов

1 Новый

к Ранат на ‎23.01.2023 04:08 Последний пост на ‎30-01-2023 10:54 к Ken_S

1 Ответ 279 просмотров

0 «Мне нравится»

1 ответ

2Новый

0 Ответов 161 просмотров

0 «Мне нравится»

0 Ответов

1 Новый

7 Ответов 2647 просмотров

1 Кудо

7 ответов

8Новый

к CMSpectro на ‎01-10-2023 15:08 Последний пост на ‎01-10-2023 15:29 к ДеррикБ

2 Ответа 336 просмотров

0 «Мне нравится»

2 Ответа

3Новый

0 Ответов 260 просмотров

0 «Мне нравится»

0 Ответов

1 Новый

к Папоротник255 на ‎04-01-2023 15:19

0 Ответов 234 просмотров

0 «Мне нравится»

0 Ответов

1 Новый

к CyGa на ‎30. 12.2022 16:10 Последний пост на ‎01-01-2023 10:24 к Дэвид Уилт

3 Ответа 636 просмотров

2 «Мне нравится»

3 ответа

4Новый

• [
• 1
• 2
• ]

к CyGa на ‎27.12.2022 18:20 Последний пост на ‎29-12-2022 07:24 к rolfk

12 Ответов 1221 просмотров

8 похвал

12 ответов

13Новый

4 ответа 673 просмотров

3 «Мне нравится»

4 ответа

5Новый

к ʎǝuɐlSǝʞᴉW на ‎16-12-2022 21:06 Последний пост на ‎22-12-2022 13:18 к rolfk

5 Ответов 794 просмотров

0 «Мне нравится»

5 ответов

6Новый

• [
• 1
• 2
• ]

10 ответов 756 просмотров

0 «Мне нравится»

10 ответов

11Новый

3 Ответа 590 просмотров

0 «Мне нравится»

3 ответа

4Новый

5 Ответов 671 просмотров

0 «Мне нравится»

5 Ответов

6Новый

• [
• 1
• 2
• ]

13 ответов 3948 просмотров

2 «Мне нравится»

13 ответов

14Новый

• [
• 1
• 2
• ]

к Ромеро_11 на ‎13. 05.2020 12:06 Последний пост на ‎30.11.2022 04:07 к Джонатан_ХВ

11 Ответов 5133 просмотров

3 «Мне нравится»

11 ответов

12Новый

2 Ответа 424 просмотров

0 «Мне нравится»

2 ответа

3Новый

к ebs27 на ‎14-11-2022 16:48 Последний пост на ‎22.11.2022 08:20 к ebs27

2 Ответа 418 просмотров

0 «Мне нравится»

2 ответа

3Новый

0 Ответов 298 просмотров

0 «Мне нравится»

0 Ответов

1 Новый

2 Ответа 659 просмотров

1 Кудо

2 ответа

3Новый

0 Ответов 292 просмотров

0 «Мне нравится»

0 Ответов

1 Новый

к Хуан Санин на ‎28.