Come posso collegare un interruttore a 9 posizioni in modo che ciascuna posizione accenda un LED in più rispetto a quello precedente?

Ho un interruttore a 9 vie come questo ragazzo:

E sto cercando di capire come posso accendere un LED con la posizione 1, 2 con la posizione 2, fino a tutti i 9 in posizione 9.

Ovviamente posso ripetere tutti i cablaggi per i LED in ogni posizione, ma sembra sciocco.

La mia idea è che con un layout come sotto, l'interruttore rappresenterebbe la linea rossa cerchiata (mostrata in posizione 3), che si allungherebbe a destra in ogni posizione successiva fino a collegare tutte le luci. Come posso fare questo?

Ecco una soluzione a bassa tecnologia che richiede molte parti. Sono mostrate solo 4 posizioni, sono necessari 45 diodi per 9 posizioni.

Sunyskyguy ha una soluzione intelligente se si dispone di alta tensione disponibile.

Utilizzando una sorgente di corrente regolata per accenderli, collegare i LED in serie e cortocircuitare il segmento che si desidera essere scuro.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Puoi eventualmente utilizzare un convertitore buck-boost per rendere i 30V se non hai già una tensione adeguata.

Ecco un modo semplice per costruirne uno usando un modulo LM2596S:

1. Rimuovere il potenziometro e entrambi i condensatori di grandi dimensioni
2. Collegare uno dei condensatori recuperati tra + in e + out (da positivo a + in) e montare un condensatore ceramico 1uF in corrispondenza del condensatore di uscita.
3. Collegare una resistenza da 100 ohm dall'uscita -out al terminale del potenziometro centrale.

Modificato in questo modo, creerà una tensione negativa sui terminali -out e fungerà da dissipatore di corrente 12,5 mA sul terminale del potenziometro centrale (con sorgente a + out) se l'alimentazione viene applicata tra + in e + out.

^{simula questo circuito}

oppure è possibile modificare un modulo buck-boost XL6009. questa volta basta rimuovere il potenziometro e aggiungere un resistore da 100 ohm, collegare 3-30 V ai terminali di ingresso nirmal e collegare la stringa LED all'uscita e al resistore.

^{simula questo circuito}

Se non sei collegato allo specifico interruttore che hai, procurati un "interruttore rotativo a corto circuito progressivo" per sostituirlo. Funziona proprio come il tuo disegno.

Un modo per ottenere l'accensione progressiva dei LED quando si gira l'interruttore rotante è utilizzare un dissipatore di corrente sul comune dell'interruttore e quindi cablare i LED attraverso i terminali del selettore come mostrato di seguito. Il dissipatore di corrente costante mostrato è un modo a basso costo per ottenere un dissipatore da 20 mA per i LED in modo che non vi siano variazioni di luminosità al variare del numero di LED accesi. Questo schema richiede una tensione di alimentazione sufficientemente elevata che superi la caduta di tensione diretta della stringa della serie di un massimo di nove LED.

Oldfart e Mattman944 ​​danno risposte molto simili su reti di diodi complesse. Se la variazione di luminosità è accettabile, è sufficiente una semplice scala a diodi. I LED rossi in genere hanno una caduta di tensione di 2 V e i diodi in genere hanno una caduta di tensione di 0,6 V, quindi l'effetto combinato delle cadute di tensione del diodo in una scala può essere significativo.

Con una batteria da 9 V e l'interruttore in posizione 9, la resistenza di limitazione corrente per LED 9 vedrà 9-2 = 7 V e la resistenza di limitazione corrente per LED 1 vedrà 9-2- (0,6 * 8) = 2,2 V, che portare a una differenza di corrente tripla rispetto ai LED se i resistori limitatori di corrente hanno lo stesso valore.

Se insisti su un'eguale luminosità sarebbe necessario includere tutti i diodi raccomandati da Oldfart e Mattman944, ma con solo pochi diodi extra puoi mitigare la variazione di luminosità a livelli sperabilmente impercettibili. Aggiungendo altri tre diodi a sinistra come nel disegno sopra, assicuriamo che con l'interruttore in posizione 9, il LED 5 rileva la stessa tensione del LED 8. Le tensioni effettive attraverso i resistori limitatori di corrente sono le seguenti. Si noti che un diodo aggiuntivo tra i LED 5 e 2 (non considerato nella tabella seguente) migliorerebbe ulteriormente il circuito.

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

Un altro modo per bilanciare le luminosità è installare diodi nelle linee su alcuni LED per aumentare deliberatamente la caduta di tensione. Nel disegno sopra un diodo aggiuntivo è inserito nella linea dal contatto dell'interruttore 1 al LED 1, in modo che il LED 1 veda la stessa tensione indipendentemente dal fatto che l'interruttore sia in posizione 1 o 2. La resistenza di limitazione corrente per il LED 1 può quindi essere un valore inferiore rispetto agli altri per bilanciare la luminosità di questo LED con gli altri.

Queste sono solo idee: per questo tipo di progetto è possibile trovare il miglior equilibrio tra luminosità uniforme e complessità attraverso la sperimentazione.

È possibile utilizzare un buffer per LED come questo.

In questo diagramma, da R1 a R3 sono resistori di pullup. La chiusura di uno qualsiasi degli interruttori farà sì che il buffer direttamente collegato ad esso vada a 0, il che riduce tutti i buffer sottostanti. 4050 ha 6 buffer. Ne occorreranno 2 per 9 LED.

Questa soluzione necessita solo di una tensione per alimentare il 4050 (da 3 V a 20 V per CD4050B). Puoi incatenare tutti i 4050 che desideri.

Se puoi permetterti un'altra caduta da 0,5 V puoi usare una vasta gamma di diodi. Ecco un esempio con tre LED che richiedono 6 diodi.
(Ci scusiamo per SW, SW2 .., il laboratorio di circuito non ha il simbolo di un interruttore rotante)

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Potrebbe sembrare eccessivo, ma sarebbe meno parti, e forse meno costoso, rispetto ad alcune altre soluzioni per utilizzare un microcontrollore. Molte schede Ardunio hanno oltre 9 pin di uscita digitali: è possibile pilotare un LED con ciascuno di nove pin. Avendo l'interruttore che seleziona i diversi punti di un partitore di tensione e lo alimenta a un pin analogico, è possibile determinare la posizione dell'interruttore e illuminare qualsiasi cosa tu abbia deciso dovrebbe essere illuminata.

Non lo suggerirei a meno che tu non sia desideroso di scalare la curva di apprendimento per FPGA (incluso l'acquisto di un pod di programmazione e la gestione di una parte SMT con molti pin), ma potresti usare una serie Lattice LCMXO2 con flash interno e oscillatore. Il circuito sarebbe simile a questo (oltre ad alcuni collegamenti di alimentazione, un connettore di programmazione e cappucci di bypass):

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Il software di programmazione (Lattice Diamond) supporta VHDL e Verilog.

Se ti senti fortunato, puoi impostare le uscite sul convertitore di corrente minimo e omettere i resistori.

Un approccio alternativo consiste nell'utilizzare un LM3914 per pilotare i LED, con una scala esterna a 10 resistori alimentata dalla tensione di riferimento. Quindi l'interruttore rotante seleziona semplicemente una tensione dalla scala che illumina il numero richiesto di LED.

Questo è solo uno schema; per esempio, il resistore più in alto della scala verrebbe selezionato per impostare le tensioni di passo entro la tolleranza (che nella mia esperienza è piuttosto stretta) dei comparatori LM3914.

Inoltre, il tutto esaurirà l'alimentazione a 3,3 V.

Simile al metodo del microcontrollore, un altro modo è quello di utilizzare un IC amplificatore operazionale. Gli ingressi positivi sono tutti collegati insieme e si collegano a un potenziometro che produce una tensione variabile, anziché un interruttore. Le connessioni negative si collegano a una serie di resistori per dare a ciascuno una tensione diversa. Quando si gira la manopola, le luci si accendono una per una.

Questo tipo di circuito viene utilizzato negli inverter di potenza che dispongono di quelle strisce LED a 10 segmenti per indicare quanti ampere sta inviando l'inverter. Credo che abbiano tutti gli amplificatori operazionali in un unico circuito integrato.

So che non è una risposta esatta alla domanda poiché non utilizza un interruttore, ma probabilmente realizza ciò che desideri.

Modifica 2: è ancora possibile utilizzare un normale interruttore che collega solo un contatto alla volta. Collegare tutti gli ingressi dell'amplificatore OP negativo a una bassa tensione come 1V. Quindi collegare ciascuna uscita dell'interruttore a ciascun ingresso positivo dell'amplificatore operazionale. Inserire un resistore grande come 100k sull'ingresso dell'interruttore e collegarlo all'alimentazione positiva. Deve essere una grande resistenza per non far passare abbastanza corrente per far accendere notevolmente il LED sopra, poiché gli ingressi positivi saranno collegati a un anodo LED da un altro amplificatore OP. Ora quando si gira l'interruttore, un LED si accenderà alla volta. Per accendere anche tutti i LED accanto ad esso, basta collegare l'uscita di ciascun amplificatore OP all'ingresso positivo di quello sotto di esso. La caduta di tensione diretta dei LED sarà troppo elevata rispetto alla tensione di riferimento di 1 V per togliere abbastanza tensione dall'ingresso positivo dell'amplificatore OP sotto di esso, quindi il LED non impedirà l'accensione dell'amplificatore OP, ma altri non I carichi del LED potrebbero. Ciò presuppone che gli amplificatori operazionali siano il solo tipo di sorgente corrente. Non è possibile utilizzare gli amplificatori operazionali della sorgente e del dissipatore attuali poiché impediranno che l'ingresso positivo dell'altro amplificatore operazionale aumenti. Molti amplificatori operazionali sono solo dissipatori di corrente, quindi in questo caso i LED dovrebbero essere disposti con i catodi collegati agli ingressi dell'amplificatore OP e il resto del circuito commutato. Non dimenticare di usare resistori pull up o pull down per gli ingressi dell'amplificatore OP che sono collegati allo switch. Lo stesso valore di resistenza utilizzato per collegare l'interruttore all'alimentazione di tensione positiva dovrebbe andare bene.

Modifica 3: sembra che qualcun altro abbia pubblicato una soluzione simile ma più semplice utilizzando IC buffer anziché amplificatori operazionali.