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在本系列文章中，主要是通过使用Raspberry Pi创建的简单项目来学习电子设计的原理及基础知识。此次的分享嘉宾是伊藤尚未先生，一位媒体艺术家和作家，以讲解“更深层次的原理”而闻名。上一篇文章中我们谈了LED灯闪烁的原理，接着我们来学习如何通过Raspberry Pi处理稍大的电流以控制电机。 目录 1. 简介在上一篇文章中，我们尝试用Raspberry Pi上的GPIO来点亮LED，由于只要涉及到处理电子元器件，就必须留意流过电子元器件的电流，所以我们用电阻器对流过LED的电流进行了限制。 我们也探讨了可以用欧姆定律来计算。如今市场中的LED琳琅满目，所以需要仔细阅读不同LED的额定参数表和技术规格书。在电路设计过程中，没有比注意电压和电流更重要的了。 电压过高或电流过大均可造成损坏，好不容易设计出来的产品如果因为电压电流问题功亏一篑，实在令人扼腕。 
可能会着火甚至爆炸
但是，即使出现这种情况，也不要轻言放弃（我也有这种经历），失败乃成功之母，但也绝不提倡“刻意破坏”作品！除了损坏外，还有可能出现元器件爆炸或过热等情况，可能会使人受伤甚至引起火灾，因此必须格外注意。 言归正传，接下来我们会再稍微详细地探讨一下LED的性能。 2. LED的结构子弹头LED的内部结构如下图所示： 
子弹头LED的内部结构
实际发光器件是中间圆盘中的那个小芯片。圆盘就像一个反射器，罩壳顶部设计成透镜形状，方便灯光散射。 部分产品的阳极侧也可能会连接一个圆盘，所以并不能全部通过内部引线框架的形状来确定LED的结构。 3. LED的性能有两种亮度表述方式：坎德拉和流明。 仔细阅读LED的技术规格书后发现，亮度表述方式有两种，即“cd（坎德拉）”和“lm（流明）”。两者均采用数字的方式表示亮度，即数值越大亮度越高，但各自的含义存在本质区别。 将光源发出的光视作“线”（即光束）时，光源的发光总量用“lm（流明）”来表示。在实际应用中，某些器具因为形状的原因，由于透镜和反射器的作用，光线可能无法向背面散射，而是朝向一个方向发射，将单位立体角的光通量称为光强，用“cd（坎德拉）”表示。 此外，大家可能还知道亮度单位“lx（勒克斯）”，表示光接收表面的亮度（照射在单位面积上的光通量）。基础知识大概就这些。 顺便提一下，这种常见的子弹头LED，由于树脂罩壳内的反射作用，光线多少会从背面漏出来一些。但如在功率LED的背面配置一块铝基板，不仅可用来散热，也能阻挡光从背面漏出来。从具体产品看，会发现功率LED的亮度多用流明(lm)来表述，可能是考虑到这样的产品结构而选用的单位吧。 色温 色温的单位为“K”（开尔文）。比如：在熔炉中敲打铁钉时，铁钉会逐渐变红，并发出红光，这种现象称为“热辐射”；随着温度升高，颜色会变黄。热辐射规定了温度变化引起的颜色变化，并以符号来表示。 特别是白光LED的光线颜色包从含浅白色到橙色的各种颜色，称为灯泡色温，色温值越高，颜色越浅。 广角型和窄角型 也有“半角”等表述方式，角度代表光的扩散范围，具体取决于罩壳透镜和引线框架的结构。例如，亮度相同的LED，如果是窄角型LED，光线中心最亮，其周围突然变暗，而如果是广角型LED，则光线扩散范围较广，而且能一定程度上均匀照亮。 适配选型 现在大家对LED已经有了一定的了解，以后选型时相信大家能够选择适合需求的LED。 例如，对于某些作品来说越亮越好，当然，也需要结合预算；但如果主要用于照明，那么最好选用亮度较高的LED。如果主要用于显示，则选择亮度不高的LED也可以。比如在夜间或光线较暗的地方，如果采用亮度较大的7段LED，则会出现字母显示模糊不清且很难看清数字的情况。 4. 尝试通过Raspberry Pi控制电机接下来，我们来谈谈Raspberry Pi。 如何使用Raspberry Pi控制LED以外的其他设备？例如，需要的电流比LED电流更大的设备（比方说电机），该如何控制？ 说起模型制作用的直流电机，非常有名的要数万宝至马达公司生产的电机了。我们以标准的FA-130RA电机为例来介绍吧。 外包装性能表上标注的电压和电流分别为1.5V-3V和500mA，这种电机通常多用于模型和玩具，所以一般根据干电池电源来设置其电压。 电机通过磁场中线圈接收的力来驱动电机旋转。另外，由于线圈本身会产生电抗等看不见的电阻，所以难以掌握电流的情况。 暂且只能以包装上标注的3V和500mA为准。 有奖问答：2SC1815晶体管为例，由于流经晶体管集电极的电流高达150mA，所以500mA电流高于其额定电流值。这种情况该如何处理呢？
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发表于 2022-8-3 10:57:32
发表于 2022-8-3 14:08:05
