Stap 8: BLINKIE één – LED helderheid
Figuur 4: Spanning en huidige definities voor de weerstand-LED combinatie.
Blinky schakelt de LED-weerstand combinatie (schematische voorstelling van figuur 2) van + 5V 0V en terug met een resultaat vergelijkbaar met die in figuur 1. Neem nota van de helderheid op elk niveau. We zullen moeten kunnen zien van het verschil in optische LED power tussen Blinky en levenslijn. Oproep de helderste uitgestraalde vermogen Pmax. Natuurlijk, wanneer Pin 12 heeft nul spanning dan de LED zal hebben nul uitgangsvermogen zodat het minimum uitgang optische macht Pmin zullen Pmin = 0.
Nu, wat zou er gebeuren als een spanning V = 2,5 volt moesten worden toegepast op de combinatie van LED-weerstand? Men zou kunnen denken dat het vermogen Pmax/2 zou worden. Maar dit is niet het geval omdat een LED een spanning van de drempel Vth, oftewel de geschatte spanning over de LED heeft daalde wanneer vooruit bevooroordeeld. De toegepaste spanning V moet groter zijn dan Vth voor de LED aan het licht [15-16].
Een analyse, wordt ervan uitgegaan dat de kracht P van het uitgestraalde licht evenredig met de huidige is I t/m de LED als gegeven door
P = kI
waar k is een positieve constante. Om te voorspellen P, we willen weten van de huidige ik. De huidige I t/m de LED is identiek aan de stroom door de weerstand. Als Vr de spanningsval over de weerstand dan de huidige is zal I t/m de weerstand R worden gegeven door de wet van Ohm
Ik = Vr/R
De spanningsval over de weerstand (figuur 4) zullen het verschil tussen V en Vth, namelijk Vr = V-Vth, en dus wordt van de wet van Ohm
Ik =(V-Vth)/r
Dientengevolge, de uitgezonden kracht van de LED is afhankelijk van de spanning V toegepast op de combinatie van LED-weerstand
P = k Ik = k (V - Vth) / R voor V > Vth
P = 0 voor V < Vth
waar Vth is de geschatte spanningsval over de LED. De drempel spanning Vth kan variëren van 1 volt voor IR LEDs tot meer dan 3,5 volt voor diepe UV LEDs. Met andere woorden, drempel spanning is ongeveer omgekeerd evenredig met de emissie golflengte Vth ~ 1/golflengte. Blauw wellicht Vth = 3.3 en rode wellicht Vth = 1,8. Dus volgens de vorige twee vergelijkingen, de uitgezonden kracht niet evenredig aan de toegepaste spanning is. In feite, als Vthr = 2.6 en de toegepaste spanning over de LED-weerstand is combinatie V = 2.5 dan ongeveer nul macht zal door de LED die zeker niet ½ Pmax is worden uitgestoten.
Nu aan de andere kant, wat zal de helderheid als we de LED-weerstand combinatie zeer snel (1.5 MHz) tussen + 5 volts en 0 volt fietsen? Onze ogen geen onderscheid kan maken de discontinuïteit van licht verandert sneller dan ongeveer 20-30Hz. De levenslijn opereert op een veel hogere frequentie van 1.5 MHz. In een dergelijk geval, wij verwachten dat onze ogen/hersenen registreren ongeveer een gemiddelde van het uitgestoten maximumvermogen Pmax (wanneer Vcc is toegepast in de combinatie van LED-weerstand) en het minimum uitgestoten macht Pmin = 0 (wanneer nul volt wordt toegepast op de combinatie). Neem aan dat de tijd 'op' hetzelfde als de tijd is 'uit' (dat wil zeggen, Duty Cycle D = 1/2 of 50%) zodat het gemiddelde moet worden
Effenen (Pmax + Pmin) = / 2 = (Pmax + 0) / 2 = Pmax/2
De analyse is alleen bij benadering voor hoge modulatie tarieven, aangezien de LED hebben kan capacitances en eigenschappen van het materiaal dat opgenomen worden moeten, en onze ogen reageren mogelijk niet zoals aangenomen. Het schakelen tussen rails (0V en Vcc) is vergelijkbaar met puls breedte modulatie PWM met een taakcyclus D = 0,5 (d.w.z. 50%). In feite, kunnen als plicht cycli D dan 50% worden opgenomen
Effenen = D * Pmax + (1 D) Pmin of P = D * (Pmax-Pmin) + Pmin
De levenslijn maakt gebruik van de combinatie van LED-weerstand als een indicator van de goede werking van het MCU. De LED zal niet verschijnen als 'op' helemaal (dat wil zeggen, Pave hoeft niet de waarde Pmax) en het zal niet lijken te zijn helemaal uit (dat wil zeggen, we niet hebben Pave = 0) omdat onze ogen/hersenen alleen iets met betrekking tot het gemiddelde zien kan voor het snel knipperen.
