'Charlieplexing' とは何ですか？Led の多くは、いくつかの pin だけを運転しています。迷っている場合に Charlieplexing 人の技術開発のマキシムのチャールズ ・ アレンにちなんでいます。
これは物事の多くのために役に立ちます。小型マイクロ コント ローラー、いくつかのピンをスペアがのみのステータス情報を表示する必要があります。ファンシー ドット マトリックスを表示または表示をクロックすることがありますが、多くのコンポーネントを使用する必要はありません。
Charlieplexing を見てすることがありますを示す他のいくつかのプロジェクトがあります。
- いくつかのマイクロ コント ローラーのピンから、多くの Led を駆動する方法。
- Westfw で：-http://www.instructables.com/id/ED0NCY0UVWEP287ISO/
- 自分のプロジェクトのカップル
- マイクロドットスクエア時計:-http://www.instructables.com/id/EWM2OIT78OERWHR38Z/
- Minidot 2 クロック:-http://www.instructables.com/id/E11GKKELKAEZ7BFZAK/
- Charlieplexing の使用別のクールな例では：
- http://www.jsdesign.co.uk/charlie/
Minidot 2 クロックは、高度な charlieplexing 方式のフェージング/調はここで説明することはありません光を紹介します。
更新 2008 年 8 月 19 日: zip ファイル説明ハイパワー Led のマトリックスの charliplexing を悪用することができる可能性があります、回路を追加しました （長さ）） のコメント セクションで。プッシュ ボタンが + ユーザー インターフェイス、プラスの USB または rs-232 のいずれかのコンピューター制御回路を行うエンコーダーを配置します。ハイサイドの電圧レールの各 2 つの電圧のいずれかに設定することができます、赤色 Led とグリーン、ブルー、ホワイトの 3.4 v の 2.2 v を言います。高側のレールの電圧は、trimpot で設定できます。20Wire IDC のリボン ケーブルをボードに接続されることを想定して 20 ピン IDC コネクタは、リボンの長さに沿って追加各ボードにどんなワイヤ、行列の必要なリンクを持つ主導します。回路鷲下劣な男であり、以下のサブ画像で表示。高側回路は、適しているかもしれないと思うフォトカプラーを使用して実装されます。
私は実際にはこの回路のテストも時間の不足のため任意のソフトウェアを書いていないが、コメントを入れて、フォトカプラーの実装では、特に興味を持っています。誰も、それを与えるに十分な勇気あなたの結果を投稿してください。
更新 2008 年 8 月 27 日: EagleCad していない.... の下に追加の回路図 pdf です
まず電気に LED を接続すると何が起こるか。
メイン以下の場合と呼ばれる図は典型的な 5 mm の低電力 LED の Vf 曲線。
場合『 電流 』 略
Vf'の順方向電圧の略
垂直軸抑えてでの端末間で水平方向の軸電圧を置く場合は、LED を流れる電流を示しています。あなたの測定、現在いくつかの値は、間の水平方向の軸に見ることができ、電圧、LED の端子間に存在するを参照してください、他の方法で回避も動作します。
2 番目の図を LED の図式および Vf のラベルします。
メインのダイアグラムから私も興味のあるエリア グラフのラベルしました。
- 最初の領域は、LED 'オフ' です。正確に、LED 超大型イメージインテンシファイアのいくつかの並べ替えがあった場合を除き、それを参照することができなくなりますので、ぼんやりと発光です。
- 2 番目の領域は少し暗い輝きを発光 LED があります。
- 3 番目の領域は LED 通常運営発光評価メーカーであり。
- などエリアは LED の動作限界が運営しています、おそらく非常に明るく光っているが、ああ、魔法の前に短い時間だけエスケープ内煙再度動作しない...... あり、それをあまりにも多くの電流が流れるためすなわちこの領域では燃やします。
注意してください場合、Vf 曲線または LED の動作曲線は '非線型' 曲線。直線... は、ベンドまたはキンクが。
通常、メーカ、電流は、LED と順方向電圧は電流を使用しても安全です指定します。通常 (必ずではありません)、データシート、グラフ同様に以下を取得します。Led が順方向電圧での別の動作電流を判断するデータシートを見てする必要があります。
このグラフはなぜ重要か。これは電圧で LED の場合は、流れが、現在グラフによるを示しているので。電圧を下げる少ない電流が流れます..... と LED 'オフ' になります。これは私達に、次の手順で得る charlieplexing の理論の一部です。
まだ、マジックの charlieplexing はまだ.... エレクトロニクスの法律のいくつかの基本に移動する必要があります。
関心の最初の法律は、系列、電気回路に接続されているコンポーネントの間の総電圧のコンポーネント間で個々 の電圧の合計に等しいこと状態します。これは、メイン下図のようにです。
これは、ピン正確右の電圧の推奨の電流は、LED を実行することはないあなたの平均バッテリまたはマイクロ コント ローラーを出力するための Led を使用する場合に便利です。たとえば、マイクロ コント ローラーは通常は 5 v で実行、ピンは 5 v になります出力時に。LED をちょうどマイクロの出力端子に接続する場合、あなた前のページで動作曲線からあまりにも多くの電流は、LED の流れし、それが高温になる (おそらく同様のマイクロを損傷するアウト） を書き込む表示されます。
LED と直列の 2 番目のコンポーネントを導入する場合は左の電圧は、適切な動作で、LED 電流を実行する権利はしかし私たちいくつかの 5 v の減算できます。
これは通常、抵抗と使用するとこの方法は、電流制限抵抗と呼ばれます。このメソッドは非常に一般的に使用されると 'オームの法則' 呼ばれるものを…. を導くので氏オーム後の名前。
オームの法則次方程式 V = I * R V が、抵抗に電流と私は表示される電圧が抵抗を通って流れるです。V ボルトではアンプで、R ω です。
我々 を過ごすには、5 v は 1.9 v 20 ma、20 を実行するために、LED 間で場合は 5 に抵抗したい-1.9 +3.1v それを渡って =。私たちはこれで 2 番目の図を見ることができます。
LED と直列の抵抗であるため、同じ電流抵抗を LED として、すなわち 20 ma が流れます。だから私たちはこの作業をする必要がある抵抗を見つけることができる式を並べ替えます。
V = I * R
ので、
R = V/私
私たちの例の値を代入は得る。
R = 3.1/0.02 155ohms =
(注 20 ma = 0.02Amps)
まだ私のための far...cool。図 3 で今見てください。それは 2 個の抵抗間に挟まれた LED を持っています。上記の最初の法律によると、私たち 2 番目の図で、同じ状況があります。それによると実行しているが 1.9 v で LED がある、スペック ・ シートです。また各抵抗 1.55 v 各 (3.1 の合計) を減算することがあります。電圧を一緒に追加私たちが
5 V (マイクロ コント ローラーのピン) = 1.55 v (R1) + 1.9 v （LED） 1.55 v (R2) とすべてを残高します。
半分の量である我々 の抵抗 77.5 オームする必要がありますを見つけるオームの法則を使用して、2 番目の図から計算します。
77.5 オームの抵抗を見つけることが押されたハードだろうもちろん実際には、あなたは、最も近い代わりとなりますので使用可能な値は、75ohms と言うし、少しより多くの電流 LED または 82ohms が安全であるし、は少し小さいが終わる。
いったい私たち..... 簡単な LED を駆動するこの抵抗のサンドイッチを行う必要があります理由も 1 つの LED がすべて少し愚かながこれ、instructable charlieplexing であるし、は、次の手順で便利で。
あなた平均のマイクロ コント ローラーのファームウェアの出力ピンを '0' または '1'、または出力電圧を 0 v または 5 v 電圧出力が存在するを設定するには、マイクロ伝えることができます。
次の図は、今サンドイッチの LED は逆のパートナーを…. または補完 LED、それ故に相補的なドライブを示します。
ダイアグラムの最初の半分には、マイクロ ピン、5 v、0 v ピン B. に出力しています現在、A から B に流れLED2 LED1 に逆方向で電流を流れがない、それが発光します。それは、逆バイアスと呼ばれるものです。我々 は状況の前のページであります。私たちは基本的に LED2 を無視できます。矢印は、現在のフローを示します。
LED ダイオードでは本質的に （つまり光発光ダイオード） です。ダイオード、他では一方向電流フローをできるようにするデバイスです。LED の一種、現在...... の矢印の方向に流れが、他の方法をブロックされているを示します。
我々 今ピン A B と 0 v をピンに 5 v を出力するには、マイクロに指示する場合は、反対があります。LED1 逆バイアスされ、今、LED2 進む偏りのあり、現在の流れが許可されます。LED2 がつき、LED1 暗くなります。
今紹介のさまざまなプロジェクトの回路図を見てすると良いでしょう。これらの相補的なペア行列の全体の多くを参照してくださいする必要があります。もちろん次の例では 2 つの運転している Led を 2 つのマイクロ コント ローラーのピン…. こと言うなぜわざわざ。
次のセクションが、charlieplexing の勇気を得るし、マイクロ コント ローラーの出力端子の効率的な利用方法がも。
はじめに述べたように、charliplexing は Led の多くは、いくつかの pin だけを運転して、マイクロ コント ローラーの便利な方法です。ただし、前のページで私たちは本当にピン、2 ピン.... の 2 つの Led を駆動保存した大きな叫び声を上げる ！
よく私たち charlieplex 行列に complentary ドライブのアイデアを拡張できます。下の図 3 抵抗と六つの Led からなる、唯一の 3 つのマイクロ コント ローラーのピンを使用して、最小の charlieplex マトリックスを示しています。今、この方法は便利な方法ですか。場合は、通常の方法で…. の六つの Led をドライブしたい六つのマイクロ コント ローラーのピンを必要があります。
実際には、マイクロ コント ローラーの N のピンと、可能性がありますドライブ N * (N-1) Led。
3 ピンのこの 3 です * (3-1) = 3 * 2 = 6 Led。
物事は個のピンとすぐにスタックします。6 ピン 6 をドライブすることができます * (6-1) = 6 * 5 = 30 Led… うわー ！
今、charlieplexing のビットに。
以下の図を見てください。私たちは、3 つの相補的な組、マイクロの各組み合わせ間の 1 つのペアがある出力ピン。1 つのペアと A B B C と A c. 間の 1 つのペアの間の 1 つのペア
今我々 ピン C を切断された場合と同じ状況の前に必要があります。Pin は 5 v、0 v 端子 B LED1 がつきます、LED2 です逆バイアス電流を行うことはありません。5 V ピン B および 0 v、LED2 輝きがピンと LED1 です逆バイアス。
これは、他のマイクロ ピンは続きます。
私たちピン B を切断してピンを 5 v に設定 C 0 v をピンと LED5 が輝くでしょう。ピン 0 v であり LED6 グローだろうし、ピン C 5 v、ように反転します。
相補的な組ピン a B C の間の同じ
ハング、そう言うと聞きます。2 番目のケースでは少しより密接に見てましょう。
私たちのピンは 5 v、0 v 端子 C. があります。私たちはピン B (中間のもの) を切断しました。
[Ok] を電流が流れて LED5、現在流れていないので LED6 は逆バイアス ・ので LED2 LED4 され). ピン a、LED1 からするには、現在のパスもある、LED3 をないか。なぜこれらの Led は同様に輝くないです。
Charlieplexing 方式の中心はここにあります。実際には、現在 LED1、LED3 の両方を流れる、ただし、これらの両方の両端の電圧を組み合わせるだけ LED5 に電圧に等しいことになります。通常は、電圧の半分 LED5 がそれらの間ででしょう。1.9 V LED5 にもし我々 が [のみ 0.95V LED1 と 0.95V の間で LED3 になります。
場合/私たちはこの半分の電圧、電流がはるかにあること見ることができますこの資料の冒頭に記載されて Vf 曲線は 20 ma を..... と Led 目に見えて光りますないよりも低い。
これは、現在を盗んでとして知られています。
したがって、電流のほとんどが私たちが望むの LED、最も直接的なパスを通じて、少なくとも流れますシリーズを組み合わせて Led のではなく、Led (すなわち 1 LED) の数。
現在のフローの 5 v、0 v charlieplex 行列にピンが 2 つのドライブの任意の組み合わせを見て、同じことがわかります。のみ 1 つの LED を点灯します。
運動として、最初の状況を見てください。Pin は 5 v、0 v 端子 B、切断するのには、現在、LED 1 がつきます C. LED1 最短ルートはピン。小電流に LED5 経由を渡すもし、LED4 をピン B.. バックアップしますが、これら 2 つの Led のシリーズは LED 鮮やかな輝きを 1 に比べると十分な電流を syphon することはできません。
したがって、charlieplexing の力が実現されています。..... 私のマイクロドットスクエアを見るの回路図は、2 番目の図を参照してください。30 Led、のみ 6 ピン。私 Minidot 2 クロックは基本的には拡張のバージョン.... の 30a-yb-2 です同じの 30 Led の配列内に配置します。
配列に、パターンを作成するには、各 LED を点灯するのに簡単に、切り替えられ、マイクロ、次に移動します。点灯するのにスケジュールされている場合それがもう一度短時間のため交換です。高速の Led をすばやくスキャン 'ビジョンの永続性」と呼ばれる原則十分な配列は静的のパターンを表示する Led のことができます。Minidot 2 記事の説明を少しこの原則にしています。
しかし、待つ.私は一見少し上記の説明に注解した。何がこの 'ピン B を切断'、'ピン C を切断' ビジネスです。次してくださいセクションします。
前の手順ではマイクロ コント ローラーは、v または 0 v 電圧を出力するプログラムことができます言及しました。作業 charlieplex 行列を作成するには、マトリックス内の 2 つのピンを選択し、任意の他のピンの接続を切断します。
特に私たちことを非常に迅速に視覚効果の永続性を使用してパターンを表示するスキャンする場合はもちろん、ピンを手動で切断を行うには、少し困難です。ただし、マイクロ コント ローラーの出力端子は入力端子と同様にもプログラムことができます。
マイクロ pin を入力するようにプログラムは、どのような '高インピー ダンス ' または ' トライステート' と呼ばれるに行きます。つまり、それ、ピンには非常に高い抵抗 (のための megaohms、または数百万の ω) を示します。
ある場合、非常に高い抵抗 (図を参照)、私たちは本質的に、ピン切断として見なすことができます、ので charliplex 方式の作品します。
2 番目の図マトリクス端子の各組み合わせは、6 個の Led の例のそれぞれを点灯することが可能です。通常、トライステートの 'X' で表されます、5 v (論理 1） は、'1' と '0' として 0 v として表示されます。Micro firmware は、'0' または '1' で、出力ピンをプログラムだろうし、の状態が定義されているです。トライステートにそれを入力するプログラムし、入力のため実際にはどのような状態があります.... わかりませんしたがって未知の 'X'。
我々 はトライステートまたは入力する pin を割り当てる可能性がありますが、それを読む必要はありません。私たちはマイクロ コント ローラー、入力ピン高インピー ダンスは、実際の活用します。
Charlieplexing の魔法の単一 LED シリーズ組み合わせた動的で複数の led のシリーズを発表、個々 の電圧は常に未満には、1 つ 1 つの LED でされるという事実に依存します。電圧が小さい場合は、[現在、小さいし、うまくいけばシリーズ組み合わせで現在 LED が点灯されますしないことそう低くなります。
これしかし必ずしもケース。
ことができます 2 つの赤い Led は 1.9 v の電圧をあなたのマトリックスにいたし、青の LED は 3.5 v の順方向電圧と言う (LED1 言う赤、LED3 を = = 赤、LED5 = 青 6 LED 例で)。青の LED を点灯する場合は、あなた 3.5/2 で終わる 1 .75v ごとに、赤の Led =。これは非常に LED の dim 営業エリアに近いことがあります。青に点灯すると Led がぼんやりつきます赤を見つける可能性があります。
それは良いアイデアしたがって、行列で異なる色 Led の順方向電圧約動作電流、同じまたは他、同じ色の Led のマトリックスを使用していることを確認します。
私マイクロドットスクエア ・ Minidot のプロジェクトでは、このことについて心配するとしていない私は高効率青緑 SMD Led は幸いなことに、同じの順方向電圧は赤・黄色として多く使用。ただしは 5 mm Led と同じことを実装する場合、結果より問題の必要があります。この場合私は青い charlieplex マトリックスと赤・黄色 matix 別途実装するいると。私はより多くのピンを…. を使用する必要があるだろうが、そこに行きます。
別の問題を現在の描画で、マイクロとどのように明るい場合は、LED を確認することです。大行列があるし、rapidally それをスキャンする場合は、[各 LED に短時間のためだけです。これは、静的な表示に比べると比較的薄暗い表示されます。あなたをポイントだけが、電流制限抵抗を減らすことによって、LED を流れる電流を増やすことでごまかすことができます。長すぎる場合は、あまりにも多くのマイクロから電流出力端子を損傷があります。
ステータスまたは部分の表示を言う、ゆっくり動いてマトリックスがある場合は、現在、安全なレベルに維持しますが、各 LED に (ステータス インジケーターの場合) 可能性がある静的の長い時間のために明るい LED ディスプレイをまだがあります。
Charlieplexing のいくつかの利点:
- 少しピンのみ、マイクロ コント ローラーを使用して、多くの Led を制御するには
- 多くのドライバー抵抗分のチップなどの必要はありません部品点数を削減します。
- いくつかの短所：
- あなたのマイクロのファームウェアが電圧状態とピンの入力/出力状態の両方の設定を処理する必要があります。
- さまざまな色の混合で注意する必要があります。
- LED のマトリックスが複雑であるために、PCB レイアウトは困難です。
参照、web 上の charlieplexing についてのたくさんあります。
記事の前のリンクに加えてそれらのいくつかです。
元の記事マキシムからは、これも可能である 7 セグメント表示の運転について言うをたくさん持っています。
http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/appnote_number/1880
Wiki エントリ
http://en.wikipedia.org/wiki/Charlieplexing
