Wie Digital-Potentiometer verwendet Licht und Ton zu steuern, Make
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Normalerweise unsichtbar im Inneren Stereoanlagen lauern, muss das digitale Potentiometer keine Einstellung, weil sie sich einstellt. Sein fluktuierenden Widerstand kann die Farbe oder die Helligkeit eines Lichtes ändern, die Lautstärke oder Frequenz eines Tons oder andere Parameter, die auf Spannung und Strom abhängen.
Schritte auf einer Leiter
Versiegelte innerhalb des Chips ist eine Leiter von Widerständen. Abbildung A zeigt die Idee. Die Verbindungen zwischen den Widerständen sind „Taps“ genannt. Wenn Sie 127 Widerstände haben (wie in diesem Beispiel), gibt es 128 mögliche Wasserhähne, an dem Enden des Leiters einschließlich. Digital-Potentiometer hat typischerweise 8, 16, 32, 64, 100, 128, 256, 1.024 oder Abgriffe.
Abbildung A: Es gibt immer noch einen Hahn als die Anzahl der Widerstandswerte in einem digitalen Potentiometer. In diesem Fall 128 Hähne und 127 Widerstände.
Abbildung B: Diese Stiftfunktionen werden von allen digitalen Potentiometern in der AD5220 Familie geteilt.
Abbildung B zeigt die Pinbelegung der AD5220 Familie von digitalen Potentiometern (die den AD5220BNZ10 umfassen, AD5220BNZ50 und AD5220BNZ100, eine Gesamtinnenwiderstand von 10K aufweist, 50K und 100K jeweils). Impulse am Clock Stift die Wischer Verbindung einen Schritt zu einer Zeit bewegen, während der logische Zustand des Aufwärts- / Abwärts-Pin bestimmt, ob der Wischer in Richtung A oder B. Der Chip-Select-Pin vorrücken wird geerdet sein, um den Chip zu aktivieren.
Der AD5220 benötigt eine Stromversorgung 5 V DC, die Sie zur Verfügung stellen können einen Spannungsregler LM7805 mit einer 9V-Batterie. A und B sind funktional identisch, so können Sie Spannung anlegen oder so um, aber die Potentialdifferenz darf nie mehr als 5V.
Hinweis: Sie können auch digitale Potentiometer, in dem jeder Widerstand eine numerische Adresse hat, und ein Binärcode erzählt die Wischer direkt an diese Adresse zu springen. Dies erfordert jedoch ein serielles Kommunikationsprotokoll, das ist zu kompliziert für mich hier zu beschäftigen.
Timing des Widerstands
Abbildung C zeigt eine Testschaltung, in der I die Ende des Widerstandsleiters verbunden (Pins 3 und 6 der AD5220) zwischen der Stromversorgung und Masse. Da die Wischer zwischen ihnen bewegt, wird seine Spannung (an Pin 5) zwischen 0 V und 5 V DC variieren.
Abbildung C: Eine Testschaltung, die eine rote LED auf verblasst oder nach unten, wenn Sie die Taste drücken.
Beginnen Sie mit der roten LED getrennt. Einschalten, und die gelbe LED sollte zu bestätigen, flackern, dass der Timer Impulse sendet. Der AD5220 beginnt immer mit dem Wischer in der Mitte seines Bereichs, und die Wischspannung allmählich erhöhen, weil der Auf- / Ab-Stift (pin 2) durch einen 10K-Widerstand mit Masse verbunden ist. Sie werden Ihr Messgerät die Anzeige der Spannung als die Wischer klettert die Leiter sehen. Halten Sie nun den Taster Pin 2 mit 5 V DC zu verbinden, und der Ausgang wird heruntergezählt fast auf 0 V (der Istwert wird auf dem Innenwiderstand der Stromversorgung abhängen).
Die rote LED parallel zu Ihrem Messgeräte, drücken Sie die Taste, um den Chip zu machen Countdown, und die LED ausblendet vollständig um 1.6VDC. Dies geschieht, weil eine LED, wie jede Diode, eine minimale Spannung erfordert überhaupt zu funktionieren. I angegebene eine rote LED, weil es weniger Durchlassspannung als andere Farben erfordert. Eine weiße LED, zum Beispiel, erfordert mindestens 3.2VDC. (Diese nützlichen Fakten und vieles mehr sind in meiner Encyclopedia of Electronic Components enthält, Volume 2, das nun an der Maschine Schuppen und feiner Buchhandel erhältlich ist.)
Wenn Sie die LED bleiben schwach sichtbar am unteren Ende des Bereichs möchten, müssen Sie einen Widerstand zwischen Pin 3 des digitalen Potentiometers und Masse hinzuzufügen. Und während Sie gerade dabei sind, fügen Sie einen Transistor, weil wir nicht wirklich die AD5220 so nahe seiner maximalen Nennleistung von 20 mA treiben sollte.
Abbildung D: Die vorhergehende Schaltung modifiziert wurde eine rote LED zu steuern, über den vollen Bereich der Helligkeit.
Abbildung D zeigen die untere Hälfte der früheren für diesen Zweck neu verdrahtet Schaltung. Ein 6.8K Widerstand gibt nun der Wischer ein Minimum von etwa 2 V DC statt 0V. Dies sollte die LED aus geht ganz dunkel stoppen. Auch ist der Vorwiderstand für die rote LED wurde von 220 Ohm bis 100 Ohm verändert, da der Transistor einen effektiven Widerstand zu der Schaltung hinzuzufügt. Der Strom durch meine LED maxes bei 18mA und fällt fast auf 0 mA. Verwenden Sie Ihr Messgerät zu überprüfen, ob Ihr das gleiche tut. Jetzt ersetzen einen 1 uF Timing-Kondensator für den 10 uF Timing-Kondensator, und die LED sollte in die und aus schnell und reibungslos verblassen.
Nächster Schritt: Voll Automation!
Lassen Sie uns die Drucktaste mit etwas ersetzen, das den Zyklus automatisch umkehren wird. Der Ausgang von einem anderen (langsamer) Timer könnte auf den Auf / Ab-Stift angelegt werden, aber es wäre nicht synchron mit dem ersten Zeitgeber driften neigen. Was wir brauchen, ist eine Komponente, die 128 Zyklen zählt, dann den Zustand des Stiftes Up / Down umkehrt, zählt weitere 128 Zyklen, kehrt es wieder - und so weiter.
Das klingt wie ein Job für einen Zählerchip! In der Tat ein 8-Bit-Binärzähler läuft durch 256 Zyklen, was passiert, nur 2 x 128. Nach den ersten 128 Stufen sein, ändert sich der Ausgang von 01.111.111 bis 10.000.000, so dass der höchstwertigen-Bit-Pin von niedrig auf hoch geht. Es bleibt dann hoch für weitere 128 Zyklen, an welcher Stelle es von hohen zu niedrigen ändert. Genau das Richtige! Das ist, warum ich ein digitales Potentiometer gewählt, die 128 Abgriffe haben, so konnten wir es nach oben und unten mit einem 8-Bit-Timer Schritt machen.
Endstromkreis und schematisch in Abbildung E, unter Verwendung eines 74HC4520 Timer-Chip, der zwei 4-Bit-Zähler enthält, miteinander verkettet gezeigt. Alle seine Ausgänge sind nicht verbunden mit Ausnahme der höchstwertigen-Bit-Pin.
Abbildung E: Nach dem Entfernen der Drucktaste und Substituieren eines 74HC4520 timer, die Schaltung selbst laufen.
Making It: Bunt
Erstellen Sie zwei weitere Exemplare dieser Schaltung, ein eine grüne LED fahren und die andere eine blaue LED fahren. Passen Sie die Geschwindigkeit der Timer, so dass sie leicht aus der Phase sind. Nun, wenn Sie das Licht von den LEDs mischen, wird es durch alle Farben des Spektrums in einem Muster ausführen, die zufällig zu sein scheint. Sie werden den Wert für den 6.8K Widerstand für die grüne LED erhöhen müssen, so dass die minimale Spannung des Wiper die Vorwärtsspannung der LED Minimum entspricht. Sie müssen das gleiche gilt für die blaue LED tun. Dies wird eine Frage von Versuch und Irrtum.
Hören Sie jetzt Diese
So weit so gut - aber ich bin nur am Anfang. Wie wäre es Audio-Effekte? Draht, der einen 555-Timer bei einer Audiofrequenz laufen. Statt dessen Zeitgeberwiderstandes, legt ein digitales Potentiometer (5K mit einer zusätzlichen Vorwiderstand, so dass der Gesamtwert geht nie auf Null). Fügen Sie die 8-Bit-Zähler wie zuvor, und jetzt haben Sie einen steigenden und fallenden musikalischen Ton.
Der Auf- und Ab-Zyklus wird schnell langweilig werden, aber mein Buch Marke: Mehr Elektronik erfahren Sie, wie ein einfaches lineare Rückkopplungsschieberegister (LFSR) zum Aufbau eines pseudo-zufälligen Ausgang von hohen und niedrigen Zuständen zu schaffen. Ersetzen Sie diese für den Zähler an der Up / Down-Pin des digitalen Potentiometer, und Sie werden elektronische Musik automatisiert haben, die völlig unberechenbar klingt. Alternativ können Sie die LFSR, um mehr Zufälligkeit Ihre Beleuchtungsschaltung hinzuzufügen.
Weitere Optionen sind möglich. Die 10K-Version des AD5220 kann mit bis zu 650kHz laufen. Wenn Sie es ausführen, konservativ, bei 300kHz, wird es Zyklus den ganzen Weg nach oben und den ganzen Weg bis fast 1200-mal pro Sekunde. Da 1,2 kHz eine hörbare Frequenz ist, können Sie das fluktuierende Ausgangssignal aus dem digitalen Potentiometer über einen Verstärker an einen Lautsprecher, eine Verbindung und eine sehr präzise dreieckige Schallwelle hören. Im Timer, stellt die Frequenz ein, entfernen Sie den Timing-Widerstand, ersetzt ein anderes digitales Potentiometer, steuern sie mit einem LFSR, und Sie werden eine ganz andere Art von Zufall Musik.
Natürlich wurden digitale Potentiometer nie für diese Art von Verrücktheit bestimmt. Aber das ist, was es so viel Spaß macht.