DIY項(xiàng)目：光影燈的制作過(guò)程

ID:241755 · 發(fā)表于 2019-11-16 20:02

去年做過(guò)的光影燈，用道林紙制作的，發(fā)光效果很美。
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然后這個(gè)燈一直處于落灰狀態(tài)，一直擺在書(shū)柜中間
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今天準(zhǔn)備拿出來(lái)改造一下，讓其亮度可以調(diào)整，剛好給大家手把手分享一下關(guān)于LED小夜燈的改造方法
先通上電看看線路有沒(méi)有損壞之類的
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還是依舊很好看的
給大家看一下細(xì)節(jié)部分
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下面改造開(kāi)始，先打開(kāi)光影燈后面的背板
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看到有兩條LED燈帶作為光源
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我使用的光源是某寶買的12V燈帶，一般賣家都是按米賣的，一米大概十來(lái)塊錢
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我繪制好了電路圖，拿出需要的元件，這些元件我會(huì)給出型號(hào)，大家可以很方便在某包買到
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需要的零件有：

Arduino Nano開(kāi)發(fā)板一個(gè)
IRFZ44n MOS管一個(gè)
S9013 三極管一個(gè)
1K 電阻一個(gè)
5.1K 電阻一個(gè)
面包板一塊
DF滑動(dòng)變阻器模塊一個(gè)

當(dāng)然，作為調(diào)節(jié)亮度的輸入模塊，使用任何變阻器都可以，沒(méi)必要拘泥于直線的滑動(dòng)變阻器，使用電位計(jì)也可以。
焊接好之后
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下面我講解一下這個(gè)電路的原理以及LED亮度調(diào)節(jié)的原理
電路圖中可以看到，滑動(dòng)變阻器鏈接到了Arduino的模擬輸入口，Arduino可以調(diào)用其芯片內(nèi)部的數(shù)模轉(zhuǎn)換器將引腳上的電壓變成對(duì)應(yīng)的數(shù)字，然后我們就可以知道滑動(dòng)變阻器到底在什么位置，以便控制LED亮度。

對(duì)于LED亮度的控制其實(shí)是我最想說(shuō)的一點(diǎn)。首先如果對(duì)電子知識(shí)不是很了解的人來(lái)說(shuō)，控制燈泡的亮度可以理解成給燈泡施加不同的電壓，這樣燈泡亮度就可以變化，一個(gè)非常直觀的例子就是手電筒電較滿的時(shí)候亮度很亮，但是一旦快沒(méi)電了就會(huì)很暗。
那么如何得到我想要的亮度呢？其實(shí)很簡(jiǎn)單，改變給LED燈帶供電的電壓即可，但是這并非易事，我們使用的絕大多數(shù)電源都屬于恒壓源，它的特性就是會(huì)盡量保持輸出電壓的穩(wěn)定，但是我現(xiàn)在想要它輸出不同的電壓的話，顯然它并不太愿意。
那么了解過(guò)一些電子知識(shí)的同學(xué)可能聽(tīng)說(shuō)過(guò)電阻分壓的原理，即利用電阻的特性去制造壓降，將供給LED的電壓降下來(lái)，但是這樣帶來(lái)個(gè)問(wèn)題：功耗問(wèn)題，當(dāng)我想控制LED燈以較暗的亮度發(fā)光時(shí)，顯然使用電阻的方式不太經(jīng)濟(jì)，因?yàn)榇藭r(shí)電阻會(huì)分到很大的壓降，有歐姆定律公式可知，此時(shí)電流較大，大部分能量全部用于電阻發(fā)熱，不是很明智。

人們?yōu)榱私鉀Q這個(gè)問(wèn)題，引出了PWM這一個(gè)概念
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我們可以看到上圖中三個(gè)波的周期都是一樣的，但是對(duì)外呈現(xiàn)了不同的電壓，這是為什么？
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從這張圖可以看出，當(dāng)陰影區(qū)域越大的時(shí)候，對(duì)外表現(xiàn)的電壓也就越高
這里引入一個(gè)定義，占空比：
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占空比的定義為：高電平時(shí)間/周期
所以對(duì)于周期相同的方波，如果高電平時(shí)間越長(zhǎng)，則說(shuō)明占空比越大

回看第一張圖，在占空比越大的情況下，經(jīng)過(guò)一些濾波電路之后，即可得到更大的電壓

對(duì)于我們控制LED的亮度，采用同樣的方法，使用占空比控制led的亮度，而由于人眼存在視覺(jué)暫留的現(xiàn)象，因此對(duì)于幀數(shù)高于24fps的畫面來(lái)說(shuō)，不會(huì)感覺(jué)到不適應(yīng)，就像家中常用的白熾燈，其工作在50HZ交流下，每秒閃爍50次，由于速度過(guò)快，人眼無(wú)法察覺(jué)。對(duì)于Arduino來(lái)說(shuō)，其輸出的PWM波形可以達(dá)到500HZ左右，所以使用500HZ的PWM波對(duì)LED進(jìn)行周期性開(kāi)關(guān)，人眼不會(huì)察覺(jué)。

板子焊接完成之后就可以固定到光影燈背后了
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