Wie kann ich einen 9-Positionen-Schalter so verdrahten, dass in jeder Position eine LED mehr als zuvor leuchtet?

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Ich habe einen 9-Wege-Schalter wie diesen:

9-Wege

Und ich versuche herauszufinden, wie ich eine LED mit Position 1, 2 mit Position 2 bis zu allen 9 in Position 9 einschalten kann.

Natürlich kann ich die gesamte Verkabelung für die LEDs an jeder Position wiederholen, aber das scheint albern.

Meine Idee ist, dass bei einem Layout wie unten der Schalter die eingekreiste rote Linie (in Position 3 gezeigt) darstellt, die sich in jeder nachfolgenden Position nach rechts verlängert, bis alle Lichter verbunden sind. Wie kann ich das machen?

schematisch

Isaac Lubow
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Welche Betriebsspannung benötigt jede LED, wie viel Strom zieht jede LED und wie hoch ist die Versorgungsspannung?
Bruce Abbott
Ihre Logik definiert ODER-Eingangslogik für jede LED, aber einfacher tinyurl.com/y38aomlp
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
@BruceAbbott Die Idee war, eine 9-V-Batterie zu verwenden, aber wenn ich muss, kann ich ein DC-Netzteil verwenden, das für eine 9-V-Schaltbuchse geeignet ist. Die LEDs verbrauchen ungefähr 25-30mA, aber sie tun es auch bei halber Helligkeit, so dass hier ein gewisser Spielraum besteht.
Isaac Lubow
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Mit Boden oben und unten, sieht Ihre Schaltung aus wie es von jenseits des Grabes ist :)
Dmitry Grigoryev
@DmitryGrigoryev Ist das komisch? Ich bin es gewohnt, Gitarrenpedal-Schaltpläne zu sehen, bei denen sie einfach
Isaac Lubow

Antworten:

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Hier ist eine Low-Tech-Lösung, die viele Teile benötigt. Nur 4 Positionen gezeigt, benötigen Sie 45 Dioden für 9 Positionen.

Sunyskyguy hat eine clevere Lösung, wenn Sie eine Hochspannung zur Verfügung haben.

Bildbeschreibung hier eingeben

Mattman944
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1
Können Sie das mit weniger Dioden tun, wenn Sie jede vorher einführen (links von der darüber liegenden)?
Bob Jacobsen,
1
Sie können die horizontalen Dioden entfernen, wenn eine geringfügige Änderung der Helligkeit dies toleriert. Bei einer hohen Batteriespannung (9 V) fällt dies wahrscheinlich nicht auf.
Mattman944
Nur eine Antwort, die tatsächlich die bisherige Frage beantwortet.
abligh
@ mattman944 ​​dachte, Sie möchten diese Lösung vielleicht in Aktion sehen ... instagram.com/p/BxaSo5BgA3U
Isaac Lubow
Es gibt hier ein ordentliches Optimierungsproblem, bei dem Dioden auf Kosten einiger Helligkeitsschwankungen weggelassen werden könnten. Es gibt eine offensichtliche 8-Dioden-Lösung sowie eine 37-Dioden-Lösung von Mattman, aber Sie könnten dann einige der "Sprungdioden" einführen, um die Variation der 8-Dioden-Lösung zu verringern.
Andrew Macrae
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Verdrahten Sie die LEDs mit einer geregelten Stromquelle in Reihe und schließen Sie das Segment kurz, das dunkel sein soll.

schematisch

simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab

Sie können möglicherweise einen Buck-Boost-Wandler verwenden, um die 30 V zu erzeugen, wenn Sie noch keine geeignete Spannung haben.

Hier ist eine einfache Möglichkeit, eine mit einem LM2596S-Modul zu erstellen:

  1. Entfernen Sie das Potentiometer und beide großen Kondensatoren
  2. Schließen Sie einen der geborgenen Kondensatoren zwischen + in und + out (positiv zu + in) an und montieren Sie einen 1uF Keramikkondensator an der Stelle, an der sich der Ausgangskondensator befand.
  3. Schließen Sie einen 100-Ohm-Widerstand vom Ausgang an die Klemme des mittleren Potentiometers an.

Auf diese Weise modifiziert, erzeugt es eine negative Spannung an den -out-Klemmen und wirkt als 12,5-mA-Stromsenke an der mittleren Potentiometer-Klemme (mit Quelle an + out), wenn die Spannung zwischen + in und + out angelegt wird.

schematisch

simulieren Sie diese Schaltung

oder ein XL6009-Buck-Boost-Modul kann geändert werden. Dieses Mal einfach das Potentiometer entfernen und einen 100-Ohm-Widerstand hinzufügen, 3-30 V an die nirmalen Eingangsanschlüsse anschließen und den LED-String mit dem Ausgang und dem Widerstand verbinden.

schematisch

simulieren Sie diese Schaltung

Jasen
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Alternativ können Sie den Schalter zwischen den Anoden und der Stromquelle anstelle der Masse anschließen. Auf diese Weise wird kein Strom verbraucht, wenn keine LEDs leuchten, und es ist einfacher zu routen, wenn die LED-Leiste im Uhrzeigersinn / nach rechts wachsen soll, wenn der Schalter im Uhrzeigersinn gedreht wird.
TooTea
Kann ich dies mit einem LM317 wie diesem tun ?
Isaac Lubow
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@IsaacLubow, ja, das passt.
Jasen
Können Sie mich auf einen Schaltplan verweisen, in dem ein LM317 9 VDC in den für diesen Aufbau erforderlichen Konstantstrom umwandelt?
Isaac Lubow
@IsaacLubow Kann es nicht - es kann nur die Spannung senken. Zum Aufleuchten der LEDs sind mindestens 20 Volt erforderlich, wahrscheinlich jedoch mehr (daher können nicht einmal zwei 9-V-Batterien in Reihe verwendet werden). Schauen Sie sich die Option LM2596S an, sie funktioniert auch mit 9-V-Eingängen.
Pipe
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Wenn Sie nicht an einen bestimmten Schalter gebunden sind, können Sie diesen durch einen „Progressive Shorting-Drehschalter“ ersetzen. Das funktioniert genauso wie beim Zeichnen.

Bob Jacobsen
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Das löst das viel kleinere meiner beiden Probleme, ja - es stellt sich heraus, dass es die andere Hürde ist, sie mit Strom zu versorgen.
Isaac Lubow
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Eine Möglichkeit, das progressive Aufleuchten der LEDs beim Drehen des Drehschalters zu erzielen, besteht darin, eine Stromsenke an der Masse des Schalters zu verwenden und die LEDs dann wie unten gezeigt über die Wahlschalterklemmen zu verdrahten. Die gezeigte Konstantstromsenke ist eine kostengünstige Möglichkeit, eine 20-mA-Senke für die LEDs zu erhalten, sodass es keine Helligkeitsschwankungen gibt, wenn sich die Anzahl der leuchtenden LEDs ändert. Dieses Schema erfordert eine ausreichend hohe Versorgungsspannung, die den Durchlassspannungsabfall des Serienstrings von bis zu neun LEDs überwindet.

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Michael Karas
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Kann das mit 9VDC gemacht werden? Ich kenne den LM358 oder den Transistor in Ihrem Diagramm nicht ... Unterlagen sind jederzeit willkommen!
Isaac Lubow
@IsaacLobow - Nein, mit 9 V für neun LEDs ist dies nicht möglich. Wenn jede LED einen Vorwärtsspannungsabfall von 2 V aufweist, haben neun in einer Kette einen Totan
Michael Karas,
Tropfen von 18V. Die untere Stromsenke selbst benötigt ebenfalls einige Volt. 9V können für drei rote LEDs arbeiten
Michael Karas
Gibt es ein Konvertermodul, das ich bekommen kann und das 9VDC in den Konstantstrom umwandelt, den ich bei der Spannung benötige, die ich benötige?
Isaac Lubow
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Eine Konstantstrom-Boost- oder Buck-Versorgung könnte verwendet werden, um die Schaltung unabhängig von der Anzahl der eingeschalteten LEDs effizient zu halten.
Alex Cannon
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Oldfart und Mattman944 ​​geben sehr ähnliche Antworten für komplexe Diodennetzwerke. Wenn Helligkeitsschwankungen akzeptabel sind, reicht eine einfache Diodenleiter aus. Rote LEDs haben typischerweise einen Spannungsabfall von 2 V und Dioden einen Spannungsabfall von 0,6 V, so dass der kombinierte Effekt der Diodenspannungsabfälle in einer Leiter signifikant sein kann.

Bei einer 9-V-Batterie und dem Schalter in Position 9 wird für den Strombegrenzungswiderstand für LED 9 9-2 = 7 V und für den Strombegrenzungswiderstand für LED 1 9-2- (0,6 * 8) = 2,2 V angezeigt führen zu einer mehr als dreifachen Stromdifferenz durch die LEDs, wenn die Strombegrenzungswiderstände den gleichen Wert haben. Bildbeschreibung hier eingeben

Wenn Sie auf gleicher Helligkeit bestehen, müssen Sie alle von Oldfart und Mattman944 ​​empfohlenen Dioden einbeziehen. Mit nur wenigen zusätzlichen Dioden können Sie die Helligkeitsschwankungen jedoch auf ein hoffentlich nicht wahrnehmbares Maß reduzieren. Durch Hinzufügen von drei weiteren Dioden links wie in der obigen Abbildung wird sichergestellt, dass bei Schalterstellung 9 LED 5 die gleiche Spannung wie LED 8 anzeigt. Die tatsächlichen Spannungen an den Strombegrenzungswiderständen sind wie folgt. Beachten Sie, dass eine zusätzliche Diode zwischen den LEDs 5 und 2 (in der folgenden Tabelle nicht berücksichtigt) die Schaltung weiter verbessern würde.

LED  Voltage across current limiting resistor
9             7
8    7-0.6   =6.4
7    7-0.6*2 =5.8
6    7-0.6*3 =5.2
5    7-0.6   =6.4
4    7-0.6*2 =5.8
3    7-0.6*3 =5.2
2    7-0.6*4 =4.6
1    7-0.6*5 =4

Eine andere Möglichkeit, die Helligkeit auszugleichen, besteht darin, Dioden in den Leitungen einiger LEDs zu installieren, um den Spannungsabfall absichtlich zu erhöhen. In der obigen Zeichnung ist eine zusätzliche Diode in die Leitung von Schaltkontakt 1 zu LED 1 eingefügt, so dass LED 1 die gleiche Spannung sieht, unabhängig davon, ob sich der Schalter in Position 1 oder 2 befindet. Der Strombegrenzungswiderstand für LED 1 kann dann sein ein kleinerer Wert als die anderen, um die Helligkeit dieser LED mit den anderen abzugleichen.

Dies sind nur Ideen - für diese Art von Projekt lässt sich das beste Gleichgewicht zwischen Helligkeit und Komplexität am besten durch Experimentieren finden.

Level River St
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Das ist genial, danke! Es macht mir nichts aus, wenn die Helligkeit zwischen den Schalterstellungen geringfügig variiert, und es macht mir auch nichts aus, wenn die LEDs mit einer halben Leistung betrieben werden - sie sind SEHR hell.
Isaac Lubow
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@IsaacLubow kein Problem! Noch ein paar Tipps: Holen Sie sich Schottky-Dioden, wenn Sie sie zu einem vernünftigen Preis bekommen können, sie haben einen geringeren Spannungsabfall. Und bekomme nicht die kleinsten Dioden, die du finden kannst. uk.rs-online.com/web/p/rectifier-diodes-schottky-diodes/6527359 ist ein Beispiel. Ja, das ist eine 1-Ampere-Diode! Es ist zu beachten, dass bei 0,1 A ein typischer Spannungsabfall von etwas mehr als 0,3 V auftritt, bei einem Nennstrom von 1A jedoch etwa 0,5 V. Der maximale Spannungsabfall bei 0,1 A beträgt 0,55 V. Der Spannungsabfall für eine Nicht-Schottky-Diode mit dem gleichen Nennstrom könnte das Doppelte dieser Werte betragen. Lesen Sie immer das Datenblatt.
Level River St
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Warum sollten zusätzliche Dioden verwendet werden, um die Helligkeitsschwankungen zu verringern? Warum nicht in den Widerständen?
Harper - Reinstate Monica
@Harper Der Preis für eine Diode ist ein paar Cent mehr als für einen Widerstand. Wenn stattdessen Widerstände verwendet würden, müsste nur ein sehr geringer Betrag gespart werden. Es ist möglich, mit Widerständen umzugehen, aber es wäre eine detaillierte Abgleichberechnung über die 9 möglichen Schalterpositionen sowie die Ermittlung von Widerständen mit unterschiedlichen Werten erforderlich, anstatt eine Reihe identischer Widerstände zu greifen, die zur Hand sind und ungefähr den richtigen Wert aufweisen. Der Zeit- und Arbeitsaufwand würde mehr kosten als die Einsparung von Teilen bei einem solchen Einzelprojekt.
Level River St
Sie können die gleichen Wert Dioden für alles verwenden, wenn Sie kein großer Fan von Mathematik sind ...
Isaac Lubow
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Sie können einen solchen Puffer pro LED verwenden.

Diagramm

In diesem Diagramm sind R1 bis R3 Pullup-Widerstände. Wenn Sie einen der Schalter schließen, wird der direkt daran angeschlossene Puffer auf 0 gesetzt, wodurch alle darunter liegenden Puffer auf Low geschaltet werden. 4050 hat 6 Puffer. Sie benötigen 2 davon für 9 LEDs.

Diese Lösung benötigt nur eine Spannung, um den 4050 mit Strom zu versorgen (3 V bis 20 V für den CD4050B). Sie können beliebig viele 4050er verketten.

kbrgrty3
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Wenn Sie sich einen weiteren Abfall von 0,5 V leisten können, können Sie eine massive Anordnung von Dioden verwenden. Hier ist ein Beispiel mit drei LEDs, die 6 Dioden benötigen.
(Sorry für die SW, SW2 .., Circuit Lab hat kein Drehschaltersymbol)

schematisch

simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab

Alter Furz
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4

Es mag wie ein Overkill erscheinen, aber es wären weniger Teile und möglicherweise weniger teuer als bei einigen anderen Lösungen, einen Mikrocontroller zu verwenden. Viele Ardunio-Boards haben über 9 digitale Ausgangs-Pins - Sie können eine LED mit jeweils neun Pins ansteuern. Indem der Schalter verschiedene Punkte eines Spannungsteilers auswählt und ihn einem analogen Pin zuführt, können Sie die Schalterposition bestimmen und aufleuchten, was auch immer Sie beschlossen haben, sollte aufleuchten.

George White
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Ich dachte daran, einen Spannungsregler zu verwenden, wie er hier erklärt wird - allaboutcircuits.com/technical-articles/… und dann die Leuchten in Reihe zu schalten -, scheint ein guter Kompromiss zu sein.
Isaac Lubow
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Follow-through: Entleeren Sie den 9-Positionsschalter und verwenden Sie stattdessen einen Drehgeber.
Solomon Slow
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Der Wechsel hat das Projekt inspiriert, also nicht dieses Mal!
Isaac Lubow
Oder verwenden Sie einen LM3918 und eine Widerstandskette am Schalter
Jasen
Ein ATMega dazu? Und immer noch den Schalter benutzen? Overkill ist ein Witz. Das hat einen einfachen IC.
Diego C Nascimento
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Ich würde dies nur empfehlen, wenn Sie die Lernkurve für FPGAs (einschließlich des Kaufs eines Programmier-Pods und des Umgangs mit einem SMT-Teil mit vielen Pins) unbedingt überwinden möchten, aber Sie könnten eine Lattice LCMXO2-Serie mit internem Blitz und Oszillator verwenden. Die Schaltung würde folgendermaßen aussehen (plus einige Stromversorgungsanschlüsse, einen Programmieranschluss und Überbrückungskappen):

schematisch

simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab

Die Programmiersoftware (Lattice Diamond) unterstützt VHDL und Verilog.

Wenn Sie Glück haben, können Sie die Ausgänge auf Minimum Current Drive einstellen und die Widerstände weglassen.

Spehro Pefhany
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Ein alternativer Ansatz ist die Verwendung eines LM3914 zur Ansteuerung der LEDs mit einer externen 10-Widerstands-Leiter, die aus der Referenzspannung gespeist wird. Dann wählt der Drehschalter einfach eine Spannung von der Leiter aus, die die erforderliche Anzahl von LEDs aufleuchten lässt.

Dies ist nur eine Übersicht; Zum Beispiel würde der oberste Widerstand der Leiter ausgewählt, um die Schrittspannungen innerhalb der Toleranz (die meiner Erfahrung nach ziemlich eng ist) der LM3914-Komparatoren einzustellen.

Außerdem läuft das Ganze über eine 3,3V-Versorgung

henros
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Ähnlich wie beim Mikrocontroller-Verfahren können auch OP-Verstärker-ICs verwendet werden. Die positiven Eingänge sind alle miteinander verbunden und werden an ein Potentiometer angeschlossen, das anstelle eines Schalters eine unterschiedliche Spannung erzeugt. Die negativen Anschlüsse sind mit einer Reihe von Widerständen verbunden, um jedem eine andere Spannung zu geben. Wenn der Knopf gedreht wird, gehen die Lichter nacheinander an.

Diese Art von Schaltung wird in Wechselrichtern verwendet, die über diese 10-Segment-LED-Streifen verfügen, um anzuzeigen, wie viele Ampere der Wechselrichter abgibt. Ich glaube, sie haben alle Operationsverstärker in einem IC.

Ich weiß, dass es keine exakte Antwort auf die Frage ist, da es keinen Schalter verwendet, aber wahrscheinlich das erreicht, was Sie wollen.

Edit 2: Es ist weiterhin möglich, einen normalen Schalter zu verwenden, der jeweils nur einen Kontakt verbindet. Verbinden Sie alle negativen Eingänge des Operationsverstärkers mit einer niedrigen Spannung wie 1V. Verbinden Sie dann jeden Schaltausgang mit jedem positiven Eingang des Operationsverstärkers. Stecken Sie einen großen Widerstand wie 100k in den Schaltereingang und verbinden Sie diesen mit der positiven Stromversorgung. Es muss ein großer Widerstand sein, um nicht genügend Strom durchzulassen, damit die LED oben spürbar aufleuchtet, da die positiven Eingänge mit einer LED-Anode eines anderen Operationsverstärkers verbunden werden. Wenn Sie nun den Schalter drehen, leuchtet jeweils eine LED auf. Damit auch alle LEDs daneben leuchten, verbinden Sie einfach den Ausgang jedes Operationsverstärkers mit dem positiven Eingang des darunter liegenden. Der Vorwärtsspannungsabfall der LEDs ist im Vergleich zur 1-V-Referenzspannung viel zu hoch, um dem positiven Eingang des darunter liegenden Operationsverstärkers genügend Spannung zu entziehen, sodass die LED das Einschalten des Operationsverstärkers nicht verhindert, andere jedoch nicht LED lädt möglicherweise. Dies setzt voraus, dass es sich bei den Operationsverstärkern nur um die aktuelle Quelle handelt. Stromquellen- und Senken-Operationsverstärker können nicht verwendet werden, da dies verhindert, dass der positive Eingang des anderen Operationsverstärkers hoch wird. Viele Operationsverstärker sind nur Stromsenken. In diesem Fall müssten die LEDs so angeordnet werden, dass die Kathoden an die Eingänge der Operationsverstärker angeschlossen werden und der Rest des Stromkreises umgeschaltet wird. Vergessen Sie nicht, Pull-Up- oder Pull-Down-Widerstände für die mit dem Schalter verbundenen OP-Amp-Eingänge zu verwenden. Der gleiche Widerstandswert, der zum Anschließen des Schalters an die positive Spannungsversorgung verwendet wurde, sollte in Ordnung sein.

Bearbeiten 3: Es sieht so aus, als hätte jemand anderes eine ähnliche, aber einfachere Lösung mit Puffer-ICs anstelle von Operationsverstärkern veröffentlicht.

Alex Cannon
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