Wie steuere ich drei LEDs mit zwei uC-Pins mit nur passiven Komponenten?

Ich habe nur 2 (3-Zustands-) Pins an einem Mikrocontroller und muss 3 rote LEDs steuern, uC läuft mit 5V. Ich kann zusätzlich nur passive Komponenten verwenden.

So steuern Sie vier LEDs:

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Um beide LEDs an einem bestimmten Pin zu leuchten, schalten Sie den Pin auf einige hundert Hz um.

Beachten Sie, dass dieses Setup erfordert , dass die Vorwärtsspannung der LEDs als Vcc kleiner / 2.

Beachten Sie auch, dass die Widerstände die ganze Zeit Strom verbrauchen, nicht nur, wenn die LEDs leuchten.

Diese Lösung hängt von der Tatsache ab, dass 5 V die drei LEDs nicht in Reihe leuchten. Bei Bedarf können Sie eine Siliziumdiode in Reihe mit einer oder mehreren LEDs schalten, um den gesamten Durchlassspannungsabfall zu erhöhen.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

• Wenn sowohl Pin A als auch Pin B dreifach sind, sind alle LEDs aus.
• Wenn Pin A niedrig angesteuert wird, ist D1 eingeschaltet.
• Wenn Pin A hoch und Pin B niedrig angesteuert wird, ist D2 eingeschaltet.
• Wenn Pin B hoch angesteuert wird, ist D3 eingeschaltet.

Damit mehr als eine LED gleichzeitig leuchtet, müssen Sie multiplexen: Schalten Sie sie nacheinander schnell genug ein, damit sie kontinuierlich leuchten.

Mit zwei Pins können Sie tatsächlich vier LEDs steuern. Um zwei LEDs zu steuern, setzen Sie einen Widerstand vom MCU-Pin ein, um den Strom zu begrenzen, und binden Sie ihn an zwei LEDs - die Kathode einer LED und die Anode der anderen LED. Das freie Anodenende der ersten LED wird über einen anderen Widerstand mit dem VCC der MCU-Karte verbunden. Das freie Kathodenende der zweiten LED wird (über einen anderen Widerstand) mit GND verbunden. Jetzt leuchten die LEDs abwechselnd, wenn der MCU-Pin hoch oder niedrig eingestellt ist. Verdrahten Sie den zweiten MCU-Pin auf die gleiche Weise und Sie haben jetzt die Kontrolle über insgesamt vier LEDs.

Um den Anschein einer unabhängigen Steuerung jeder LED im Paar von einem der Port-Pins zu erwecken, ist ein wenig Software-Arbeit wie folgt erforderlich.

Wenn LED1 die Anode zum Port-Pin und LED2 die Kathode zum Port-Pin ist, gehen Sie wie folgt vor, um die vier Zustände für zwei LEDs festzulegen.

LED2  LED1    Action
OFF   OFF     Set the port pin to tristate level.
OFF   ON      Set the port pin low.
ON    OFF     Set the port pin high.
ON    ON      Toggle the port pin high and low at a frequency over about 120 Hz. 

Wiederholen Sie die gleichen Aktionen für den anderen Port-Pin, und Sie sehen aus, als hätten Sie vier unabhängige LEDs an zwei Port-Pins.

Dieses Schema eignet sich gut für LEDs mit einem Durchlassspannungsabfall, der über der Hälfte des VCC-Pegels liegt. Rote LEDs mit 2,1 VF funktionieren nicht so gut, wenn der VCC beispielsweise 5 V beträgt. Auf der anderen Seite funktioniert eine grüne LED mit 2,5 V VF hervorragend auf einem System mit einer VCC von 3,3 V.

Auf diese Weise fließt kein Strom, wenn sie ausgeschaltet sind, und Sie können so viel / wenig Durchlassspannung ansteuern, wie Sie benötigen

EDN hat einige verwandte Ideen für Design veröffentlicht hier

Hier ist einer von ihnen: -

Für typische Werte mit D1 eine gelbe LED (2,2 V ein), D2 eine rote LED (1,9 V ein) und Aus-Spannungen von 1,2 V bzw. 1,1 V und Einschaltströmen von jeweils 8 mA ist Vcc = 5,0 V das Optimum Werte sind

R1 = 300 Ohm R2 = 330 Ohm R3 = 1,2 K Ohm

Der Ruhestrom beträgt 2,7 mA. Damit beide LEDs leuchten, schalten Sie den Ausgangspin auf 100 Hz oder höher um.

Ich habe den Excel-Solver im Originalartikel verwendet. Der Code ist möglicherweise noch bei EDN erhältlich.

Der zusätzliche Freiheitsgrad, den der Widerstand R3 bietet, kann die Einschränkungen der Schaltkreise von Dave Tweed und Michael Karas vermeiden. Für den speziellen Fall von zwei roten LEDs, die mit einer 5-V-Versorgung betrieben werden, ist der Schaltkreis von Dave Tweed wahrscheinlich akzeptabel. Überprüfen Sie jedoch den Vf Vorsichtig ist es für einige rote LEDs nicht in Ordnung und für andere möglicherweise marginal, wenn der Anschlussstift nicht ganz nach unten oder oben gezogen wird.