DIY項目：光影燈的制作過程

ID:241755 · 發表于 2019-11-16 20:02

去年做過的光影燈，用道林紙制作的，發光效果很美。
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然后這個燈一直處于落灰狀態，一直擺在書柜中間
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今天準備拿出來改造一下，讓其亮度可以調整，剛好給大家手把手分享一下關于LED小夜燈的改造方法
先通上電看看線路有沒有損壞之類的
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還是依舊很好看的
給大家看一下細節部分
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下面改造開始，先打開光影燈后面的背板
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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，這些元件我會給出型號，大家可以很方便在某包買到
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需要的零件有：

Arduino Nano開發板一個
IRFZ44n MOS管一個
S9013 三極管一個
1K 電阻一個
5.1K 電阻一個
面包板一塊
DF滑動變阻器模塊一個

當然，作為調節亮度的輸入模塊，使用任何變阻器都可以，沒必要拘泥于直線的滑動變阻器，使用電位計也可以。
焊接好之后
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下面我講解一下這個電路的原理以及LED亮度調節的原理
電路圖中可以看到，滑動變阻器鏈接到了Arduino的模擬輸入口，Arduino可以調用其芯片內部的數模轉換器將引腳上的電壓變成對應的數字，然后我們就可以知道滑動變阻器到底在什么位置，以便控制LED亮度。

對于LED亮度的控制其實是我最想說的一點。首先如果對電子知識不是很了解的人來說，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，一個非常直觀的例子就是手電筒電較滿的時候亮度很亮，但是一旦快沒電了就會很暗。
那么如何得到我想要的亮度呢？其實很簡單，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電源都屬于恒壓源，它的特性就是會盡量保持輸出電壓的穩定，但是我現在想要它輸出不同的電壓的話，顯然它并不太愿意。
那么了解過一些電子知識的同學可能聽說過電阻分壓的原理，即利用電阻的特性去制造壓降，將供給LED的電壓降下來，但是這樣帶來個問題：功耗問題，當我想控制LED燈以較暗的亮度發光時，顯然使用電阻的方式不太經濟，因為此時電阻會分到很大的壓降，有歐姆定律公式可知，此時電流較大，大部分能量全部用于電阻發熱，不是很明智。

人們為了解決這個問題，引出了PWM這一個概念
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我們可以看到上圖中三個波的周期都是一樣的，但是對外呈現了不同的電壓，這是為什么？
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從這張圖可以看出，當陰影區域越大的時候，對外表現的電壓也就越高
這里引入一個定義，占空比：
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占空比的定義為：高電平時間/周期
所以對于周期相同的方波，如果高電平時間越長，則說明占空比越大

回看第一張圖，在占空比越大的情況下，經過一些濾波電路之后，即可得到更大的電壓

對于我們控制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暫留的現象，因此對于幀數高于24fps的畫面來說，不會感覺到不適應，就像家中常用的白熾燈，其工作在50HZ交流下，每秒閃爍50次，由于速度過快，人眼無法察覺。對于Arduino來說，其輸出的PWM波形可以達到500HZ左右，所以使用500HZ的PWM波對LED進行周期性開關，人眼不會察覺。

板子焊接完成之后就可以固定到光影燈背后了
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