Tira LED RGB - Voltaje variable vs. PWM

El uso de resistencias variables funcionaría, pero podría ser complicado de implementar. Por ejemplo, cada segmento tiene, digamos, una resistencia de 130 ohmios por canal. Entonces, para 33 segmentos en paralelo, esto es efectivamente una resistencia de 130/33 ~= 4 ohmios. Entonces, para reducir a la mitad la corriente para ese canal, necesitaría una sola resistencia de 4 ohmios, capaz de disipar 0.7 * 4 = 2.8W. En una búsqueda rápida en element14 no pude encontrar un potenciómetro barato con este tipo de potencia nominal. Podría usar un potenciómetro para controlar un transistor de potencia, pero ¿por qué no usar PWM para ese esfuerzo? :)

PWM es más eficiente energéticamente. Aquí hay un tutorial sobre cómo ejecutarse usando un Arduino y PWM. Tira LED RGB - Voltaje variable vs. PWM

Primero: los LED son dispositivos impulsados ​​por corriente , no por voltaje.

Un LED es un diodo semiconductor, con una relación de voltaje a corriente como esta:

(de Wikipedia )

La salida de luz de un LED está relacionada con la corriente que lo atraviesa, mientras que el voltaje permanece más o menos constante en el voltaje de unión Vf del LED específico. ( Nota: para los LED RGB, cada una de las uniones R, G y B tiene un Vf diferente ).

Exhiben una "rodilla" aguda en su gráfico de voltaje a corriente. Esto es diferente a las luces incandescentes que tienen un gráfico V:I más lineal una vez que se calientan (donde el brillo es más o menos proporcional al voltaje).

Por qué esto es importante en el contexto actual :
cambiar la resistencia variable no cambia la salida de luz de una manera fácil de administrar a medida que barre la resistencia variable:

• Hasta que se alcanza Vf para el LED relevante a través de los conductores de LED, se emite una cantidad de luz nula o muy pequeña. La "resistencia" directa del LED es extremadamente alta. La mayor parte del voltaje de suministro se encuentra a través de la resistencia variable.
• A medida que se reduce la resistencia, en un punto el voltaje a través del LED alcanza Vf y el LED se enciende. La "resistencia" directa del LED se vuelve muy baja, por lo que el flujo de corriente aumenta muy rápidamente. La resistencia de la resistencia variable funciona como limitador de corriente de este circuito.
  Vf aparece en el LED
  (Vsupp - Vf) aparece en la resistencia. Corriente I = (Vsupp - Vf) / R
• Cuando la resistencia variable se reduce marginalmente más, el flujo de corriente va más allá de la capacidad del LED sin un aumento de voltaje apreciable, y sale el humo mágico. Adiós LED.

Consulte esta respuesta a otra pregunta sobre LED para obtener una mejor explicación.

Por qué funciona PWM:
en un circuito impulsado por PWM, cuando la señal PWM está en la parte "activada" del ciclo, la corriente generalmente se limita externamente a una cantidad fija (usando una resistencia, un regulador de corriente IC, lo que quieras). En la parte "apagada" del ciclo, el LED simplemente está apagado.

Por lo tanto, a medida que se cambia el ciclo de trabajo del PWM, el LED se enciende por completo durante parte del ciclo y se apaga durante el resto, según la relación PWM. Nuestro ojo combina esta combinación de encendido/apagado (por la persistencia de la visión) para llegar a la intensidad de la luz percibida.

PWM no genera niveles de voltaje analógicos a partir de datos digitales , nuestros ojos (o dispositivos externos, por ejemplo, un condensador) hacen el promedio analógico.

Entonces, PWM le dará un control suave sobre la intensidad para cada uno de R, G y B, una resistencia variable no lo hará. Suave, pero no lineal...

Una nota menor a tener en cuenta:
nuestra percepción visual de la intensidad luminosa no es lineal. Percibimos un pequeño cambio en una luz de baja intensidad con mucha más fuerza que un cambio similar de una luz de mayor intensidad. La Ley de Weber-Fechner proporciona más información sobre esto.

Además, esto difiere entre los colores y entre hombres y mujeres (eso está relacionado con la mayor cantidad de hombres daltónicos que mujeres).

Por qué esto es importante:
si varía su ciclo de trabajo PWM linealmente, la transición de luz percibida no será lineal. Se recomienda una función exponencial de alrededor de x^2,5 para el aumento de la intensidad lineal percibida.

Resumen

• Las resistencias variables no le darán el control que necesita.
• Incluso con PWM, la variación lineal del ciclo de trabajo no es ideal, la exponencial es mejor.
• Para R, G y B de los LED, ayudarían curvas de transición PWM ligeramente diferentes.

Personalmente, yo también usaría PWM. Agregue un codificador rotatorio con un interruptor de perilla para seleccionar entre ajustar R, G o B y un LED RGB para indicar el componente de color que se está cambiando .

Sin embargo, me gustaría señalar que:
-Un potenciómetro es una resistencia fija con una derivación central variable; funciona como un divisor de voltaje variable.
-Un reóstato es exactamente el mismo dispositivo con un terminal externo desconectado; con solo una ruta para que fluya la corriente, funciona como cualquier resistencia limitadora de corriente normal, excepto que es variable.
-Si la entrada del reóstato es de 12 V, la salida del reóstato es de 12 V a corriente variable.
-Los reóstatos se pueden seleccionar con un cono lineal o de audio entre terminales exteriores. -La resistencia mínima del reóstato es de aproximadamente 0 ohmios (no es un problema ya que las tiras tienen resistencias).
-La resistencia máxima del reóstato se puede seleccionar para proporcionar la relación de "brillo a posición de la perilla" que desee.
-A la resistencia máxima, un reóstato aún conectará a tierra algo de voltaje de la tira. Hay reóstatos disponibles que tienen un interruptor de encendido/apagado integrado en uno de sus terminales exteriores. En algunos, el interruptor giratorio de encendido/apagado tipo clic se reemplaza por un interruptor de botón colocado en la base del eje giratorio; empujando la perilla hacia el dispositivo se presiona el botón. El botón puede ser momentáneo o del tipo push-in-push-out.