Comment utiliser Potentiomètres numérique pour contrôler la lumière et le son, faire
Pour en savoir plus sur les micro-contrôleurs et wearables, consultez Marque: Volume 43.
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Normalement, tapi à l'intérieur des systèmes stéréo invisibles, le potentiomètre numérique ne nécessite aucun réglage, car il se règle. Sa résistance à la fluctuation peut modifier la couleur ou la luminosité d'une lumière, l'intensité ou la fréquence d'un son ou d'autres paramètres qui dépendent de la tension et du courant.
Étapes sur une échelle
Étanche à l'intérieur de la puce est une échelle de résistances. La figure A montre l'idée. Les connexions entre les résistances sont appelées « robinets ». Si vous avez 127 résistances (comme dans cet exemple), il y a 128 robinets possibles, y compris ceux aux extrémités de l'échelle. potentiomètres numériques ont généralement 8, 16, 32, 64, 100, 128, 256 ou 1.024 robinets.
Figure A: Il y a toujours un plus robinet que le nombre de valeurs de résistance dans un potentiomètre numérique. Dans ce cas, 128 et 127 robinets résistances.
Figure B: Ces fonctions des broches sont partagées par tous les potentiomètres numériques dans la famille AD5220.
La figure B montre le brochage de la famille AD5220 de potentiomètres numériques (qui comprennent le AD5220BNZ10, AD5220BNZ50 et AD5220BNZ100, ayant une résistance interne totale de 10K, 50K, 100K et respectivement). Impulsions à la broche d'horloge déplacer la connexion d'essuie-glace une étape à la fois, alors que l'état logique de la broche Up / Down détermine si l'essuie-glace avancer vers A ou B. La puce broche de sélection doit être mise à la terre pour activer la puce.
L'AD5220 a besoin d'une alimentation 5VDC, que vous pouvez fournir l'aide d'un régulateur de tension LM7805 avec une batterie de 9V. A et B sont fonctionnellement identiques, vous pouvez appliquer une tension soit autour, mais la différence de potentiel ne doit jamais dépasser 5 V.
REMARQUE: Vous pouvez également acheter potentiomètres numériques dans lequel chaque résistance a une adresse numérique et un code binaire indique l'essuie-glace pour accéder directement à cette adresse. Cependant, cela nécessite un protocole de communication série qui est trop compliqué pour moi de traiter ici.
Chronométrer la Résistance
La figure C montre un circuit de test dans lequel je connecté aux extrémités de l'échelle de résistances (broches 3 et 6 de la AD5220) entre l'alimentation et la masse. Comme l'essuie-glace se déplace entre eux, sa tension (sur la broche 5) varie entre 0 V et 5 V CC.
Figure C: Un circuit de test qui se fane une LED rouge vers le haut ou vers le bas lorsque vous appuyez sur le bouton.
Commencer par la LED rouge déconnecté. La mise sous tension, et la LED jaune doit clignoter pour confirmer que la minuterie envoie des impulsions. Le AD5220 commence toujours par l'essuie-glace au centre de sa gamme, et la tension d'essuie-glace augmentera progressivement, car la tige vers le haut / vers le bas (broche 2) est relié par une résistance 10K à la terre. Vous verrez votre compteur affiche la tension que la glace monte l'échelle. Maintenant, maintenez le bouton pour se connecter avec la broche 2 5VDC, et la sortie décomptera presque à 0V (la valeur réelle dépendra de la résistance interne de l'alimentation électrique).
Connectez le LED rouge en parallèle avec votre compteur, appuyez sur le bouton pour la puce compte à rebours, et la LED disparaît complètement autour 1.6VDC. Cela se produit parce qu'une LED, comme une diode, nécessite une tension minimale pour fonctionner du tout. Je spécifié une LED rouge car elle nécessite moins de tension avant que les autres couleurs. Une LED blanche, par exemple, nécessite au moins 3.2VDC. (Ces faits utiles, et bien d'autres, sont contenues dans mon Encyclopédie des composants électroniques, Volume 2. qui est maintenant disponible au Maker Shed et librairies fines.)
Si vous voulez que la LED reste faiblement visible à l'extrémité de la gamme, vous devez ajouter une résistance entre la broche 3 du potentiomètre numérique et la masse. Et pendant que vous y êtes, ajoutez un transistor, parce que nous ne devrions pas vraiment conduire le AD5220 si près de sa note maximale de 20 mA.
Figure D: Le circuit précédent a été modifié pour contrôler une LED rouge sur toute sa plage de luminosité.
La figure D montre la moitié inférieure du circuit précédent rebranché à cet effet. Une résistance 6.8K donne maintenant l'essuie-glace un minimum d'environ 2VDC au lieu de 0V. Cela devrait arrêter la LED d'aller complètement sombre. En outre, la résistance série de la diode rouge a été changée de 220 ohms à 100 ohms, parce que le transistor ajoute une certaine résistance effective du circuit. Le courant à travers mon LED plafonne à 18mA et tombe presque à 0mA. Utilisez votre appareil pour vérifier si le vôtre fait la même chose. remplacer maintenant un condensateur de synchronisation pour le condensateur 1 uF de synchronisation 10μF, et la LED devrait disparaître et rapidement et en douceur.
Prochaine étape: automatisation complète!
Remplaçons le bouton-poussoir avec quelque chose qui va inverser automatiquement le cycle. La sortie d'une autre minuterie (plus lent) pourrait être appliquée à la broche vers le haut / vers le bas, mais il aurait tendance à dériver en décalage avec la première minuterie. Ce que nous avons besoin est un élément qui compte 128 cycles, renverse alors l'état de la broche Up / Down, compte encore 128 cycles, renverse à nouveau - et ainsi de suite.
Cela ressemble à un emploi pour une puce de comptoir! En fait un 8 bits compteur binaire passe à 256 cycles, qui se trouve être 2 x 128. Après les 128 premiers pas, les changements de sortie de 01.111.111 à 10.000.000, de sorte que la broche bit le plus significatif va de bas en haut. Il reste ensuite élevé pendant 128 cycles, à quel point il change de haut en bas. Juste la chose! Voilà pourquoi je choisi un potentiomètre numérique qui dispose de 128 prises, afin que nous puissions le faire monter et descendre avec une minuterie 8 bits.
Le circuit final et schématique sont représentés sur la figure E, en utilisant une puce de minuterie 74HC4520, qui contient deux compteurs à 4 bits, enchaînés ensemble. Toutes ses sorties ne sont pas connectés à l'exception du pin-bit le plus significatif.
Figure E: Après avoir retiré le bouton-poussoir et son remplacement par une minuterie 74HC4520, le circuit lui-même de fonctionner.
Making It Multicolores
Construire deux copies supplémentaires de ce circuit, une route d'une LED verte, et l'autre au volant d'une LED bleue. Ajustez la vitesse des minuteries afin qu'ils soient un peu déphasé. Maintenant, si vous mélangez la lumière des LED, il traversera toutes les couleurs du spectre dans un modèle qui semble aléatoire. Vous devrez augmenter la valeur de la résistance 6.8K pour la LED verte, de sorte que la tension minimale de la glace correspond à la tension minimale avant de la LED. Vous aurez besoin de faire la même chose pour la LED bleue. Ce sera une question d'essais et d'erreurs.
Maintenant, écoutez ceci
Jusqu'à présent, si bien - mais je ne fait que commencer. Qu'en est-il des effets audio? Câbler une minuterie 555 pour fonctionner à une fréquence audio. Au lieu de sa résistance de synchronisation, insérez un potentiomètre numérique (avec une résistance série additionnelle de 5 km, de sorte que la valeur totale ne va jamais à zéro). Ajouter le compteur binaire 8 bits comme avant, et maintenant vous avez un ton musical montant et descendant.
Le cycle vers le haut et vers le bas va rapidement devenir ennuyeux, mais mon livre Marque: Plus d'électronique vous indique comment construire simple registre à décalage de rétroaction linéaire (LFSR) pour créer une sortie pseudo-aléatoire des états haut et bas. Remplacez ce pour le compteur à la broche vers le haut / bas du potentiomètre numérique, et vous aurez la musique électronique automatisé qui semble tout à fait imprévisible. Vous pouvez également utiliser le LFSR pour ajouter plus aléatoire à votre circuit d'éclairage.
D'autres options sont possibles. La version 10K du AD5220 peut fonctionner jusqu'à 650kHz. Si vous exécutez, conservativement, à 300kHz, il fera un cycle tout le chemin et tout le long de près de 1 200 fois par seconde. Etant donné 1,2 kHz est une fréquence audible, on peut connecter la sortie fluctuant à partir du pot numérique par l'intermédiaire d'un amplificateur à un haut-parleur, et d'entendre une onde sonore triangulaire très précise. Dans la minuterie qui règle la fréquence, retirez la résistance de synchronisation, remplacer par un autre potentiomètre numérique, le contrôle avec un LFSR, et vous aurez un genre très différent de la musique aléatoire.
Bien sûr, potentiomètres numériques ont jamais été destinés à ce genre de bizarreries. Mais c'est ce qui le rend tellement amusant.