¿Cómo puedo cablear un interruptor de 9 posiciones para que cada posición encienda un LED más que el anterior?

Tengo un interruptor de 9 vías como este chico:

Y estoy tratando de descubrir cómo puedo encender un LED con la posición 1, 2 con la posición 2, hasta los 9 en la posición 9.

Obviamente puedo repetir todo el cableado de los LED en cada posición, pero eso parece una tontería.

Mi idea es que con un diseño como el siguiente, el interruptor representaría la línea roja en un círculo (que se muestra en la posición 3), que se alargaría a la derecha en cada posición sucesiva hasta que conecte todas las luces. ¿Cómo puedo hacer esto?

Aquí hay una solución de baja tecnología que requiere muchas partes. Solo se muestran 4 posiciones, necesita 45 diodos para 9 posiciones.

Sunyskyguy tiene una solución inteligente si tiene un alto voltaje disponible.

Usando una fuente de corriente regulada para iluminarlos, conecte los LED en serie y cortocircuite el segmento que desea que esté oscuro.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Posiblemente puede usar un convertidor buck-boost para hacer los 30V si aún no tiene un voltaje adecuado.

Aquí hay una manera simple de construir uno usando un módulo LM2596S:

1. Retire el potenciómetro y los dos condensadores grandes.
2. Conecte uno de los condensadores recuperados entre + in y + out (positivo a + in), y coloque un condensador de cerámica de 1uF donde estaba el condensador de salida.
3. Conecte una resistencia de 100 ohmios desde la salida al terminal del potenciómetro central.

Modificado de esta manera, creará un voltaje negativo en los terminales de salida y actuará como un sumidero de corriente de 12.5 mA en el terminal del potenciómetro central (con fuente en + salida) si se aplica energía entre + entrada y + salida.

^{simular este circuito}

o se puede modificar un módulo XL6009 buck-boost. esta vez solo retire el potenciómetro y agregue una resistencia de 100 ohmios, conecte 3-30V a los terminales de entrada nirmal y conecte la cadena de LED a la salida y la resistencia.

^{simular este circuito}

Si no está casado con el interruptor específico que tiene, obtenga un "interruptor giratorio de cortocircuito progresivo" para reemplazarlo. Eso funciona igual que tu dibujo.

Una forma de lograr su iluminación LED progresiva mientras gira el interruptor giratorio es usar un sumidero de corriente en el común del interruptor y luego cablear los LED a través de los terminales del interruptor selector como se muestra a continuación. El sumidero de corriente constante que se muestra es una forma de bajo costo para obtener un sumidero de 20 mA para los LED de modo que no haya variación de brillo a medida que cambia el número de LED encendidos. Este esquema requiere una tensión de alimentación lo suficientemente alta que supere la caída de tensión directa de la cadena en serie de hasta nueve LED.

Oldfart y Mattman944 ​​dan respuestas muy similares que involucran redes complejas de diodos. Si la variación de brillo es aceptable, una simple escalera de diodos es suficiente. Los LED rojos generalmente tienen una caída de voltaje de 2V y los diodos generalmente tienen una caída de voltaje de 0.6V, por lo que el efecto combinado de las caídas de voltaje del diodo en una escalera puede ser significativo.

Con una batería de 9V y el interruptor en la posición 9, la resistencia limitadora de corriente para el LED 9 verá 9-2 = 7V y la resistencia limitadora de corriente para el LED 1 verá 9-2- (0.6 * 8) = 2.2V, que conducen a una diferencia de corriente de más de tres veces a través de los LED si las resistencias limitantes de corriente son del mismo valor.

Si insiste en un brillo igual, sería necesario incluir todos los diodos recomendados por Oldfart y Mattman944, pero con solo unos pocos diodos adicionales puede mitigar la variación del brillo a niveles con suerte imperceptibles. Al agregar tres diodos más a la izquierda como en el dibujo anterior, nos aseguramos de que con el interruptor en la posición 9, el LED 5 vea el mismo voltaje que el LED 8. Los voltajes reales a través de las resistencias limitadoras de corriente son los siguientes. Tenga en cuenta que un diodo adicional entre los LED 5 y 2 (no considerado en la tabla a continuación) mejoraría aún más el circuito.

LED  Voltage across current limiting resistor
9             7
8    7-0.6   =6.4
7    7-0.6*2 =5.8
6    7-0.6*3 =5.2
5    7-0.6   =6.4
4    7-0.6*2 =5.8
3    7-0.6*3 =5.2
2    7-0.6*4 =4.6
1    7-0.6*5 =4

Otra forma de equilibrar los brillos es instalar diodos en las líneas de algunos LED para aumentar deliberadamente la caída de voltaje. En el dibujo anterior, se inserta un diodo adicional en la línea desde el contacto del interruptor 1 al LED 1, de modo que el LED 1 ve el mismo voltaje independientemente de si el interruptor está en la posición 1 o 2. La resistencia limitadora de corriente para el LED 1 puede ser un valor menor que los demás para equilibrar el brillo de este LED con los demás.

Estas son solo ideas: para este tipo de proyecto, el mejor equilibrio entre brillo uniforme y complejidad se puede encontrar mejor mediante la experimentación.

Puede usar un búfer por LED como este.

En este diagrama, R1 a R3 son resistencias pullup. Si cierra cualquiera de los interruptores, el búfer conectado directamente a él irá a 0, lo que reducirá todos los búferes debajo de él. 4050 tiene 6 buffers. Necesitará 2 de ellos para 9 LED.

Esta solución solo necesita un voltaje para alimentar el 4050 (3V a 20V para CD4050B). Puede encadenar tantos 4050 como desee.

Si puede permitirse otra caída de 0.5V, puede usar una gran variedad de diodos. Aquí hay un ejemplo con tres LED que requieren 6 diodos.
(Perdón por el SW, SW2 ..., el laboratorio de circuitos no tiene un símbolo de interruptor giratorio)

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Puede parecer excesivo, pero sería menos partes, y posiblemente menos costoso, que algunas otras soluciones para usar un microcontrolador. Muchas placas Ardunio tienen más de 9 pines de salida digital: puede manejar un LED con cada uno de los nueve pines. Al hacer que el interruptor seleccione diferentes puntos de un divisor de voltaje y lo alimente a un pin analógico, puede determinar la posición del interruptor e iluminar lo que haya decidido que debería encenderse.

No recomendaría esto a menos que esté ansioso por subir la curva de aprendizaje para FPGA (incluida la compra de un módulo de programación y lidiar con una parte SMT con muchos pines), pero podría usar una serie Lattice LCMXO2 con flash interno y oscilador. El circuito se vería así (más algunas conexiones de fuente de alimentación, un conector de programación y tapas de derivación):

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

El software de programación (Lattice Diamond) es compatible con VHDL y Verilog.

Si se siente afortunado, puede configurar las salidas a la unidad de corriente mínima y omitir las resistencias.

Un enfoque alternativo es utilizar un LM3914 para controlar los LED, con una escalera externa de 10 resistencias alimentada por el voltaje de referencia. Luego, el interruptor giratorio simplemente selecciona un voltaje de la escalera que iluminará la cantidad requerida de LED.

Esto es solo un esbozo; por ejemplo, la resistencia superior de la escalera se seleccionaría para establecer los voltajes escalonados dentro de la tolerancia (que en mi experiencia es bastante ajustada) de los comparadores LM3914.

Además, todo se ejecutará con un suministro de 3.3V

Similar al método del microcontrolador, otra forma es usar un amplificador operacional IC. Todas las entradas positivas están conectadas entre sí y se conectan a un potenciómetro que produce un voltaje variable, en lugar de un interruptor. Las conexiones negativas se conectan a una serie de resistencias para dar a cada una un voltaje diferente. Cuando se gira la perilla, las luces se encienden una por una.

Este tipo de circuito se utiliza en inversores de potencia que tienen esas tiras de LED de 10 segmentos para indicar cuántos amperios está emitiendo el inversor. Creo que tienen todos los amplificadores operacionales en un solo circuito integrado.

Sé que no es una respuesta exacta a la pregunta, ya que no utiliza un interruptor, pero es probable que logre lo que desea.

Edición 2: aún es posible usar un interruptor normal que conecta solo un contacto a la vez. Conecte todas las entradas negativas del amplificador OP a un voltaje bajo como 1V. Luego, conecte cada salida del interruptor a cada amplificador operacional Entrada positiva. Coloque una resistencia grande como 100k en la entrada del interruptor y conéctela a la fuente de alimentación positiva. Debe ser una gran resistencia para no dejar pasar suficiente corriente para que el LED de arriba se encienda notablemente, ya que las entradas positivas se conectarán a un ánodo de LED desde otro amplificador OP. Ahora, cuando encienda el interruptor, se encenderá un LED a la vez. Para hacer que todos los LED junto a él también se enciendan, solo conecte la salida de cada amplificador OP a la entrada positiva del que está debajo. La caída de voltaje directo de los LED será demasiado alta en comparación con el voltaje de referencia de 1 V para quitar suficiente voltaje de la entrada positiva del amplificador OP debajo de él, por lo que el LED no evitará que el amplificador OP se encienda, pero otros Cargas LED podrían. Esto supone que los amplificadores operacionales son el único tipo de fuente actual. La fuente de corriente y los amplificadores operacionales de sumidero no se pueden usar, ya que evitará que la entrada positiva del otro amplificador operacional suba. Muchos amplificadores operacionales son solo sumideros de corriente, por lo que en ese caso los LED tendrían que estar dispuestos con los cátodos conectados a las entradas del amplificador operacional, y el resto del circuito conmutado. No olvide usar resistencias pull up o pull down para las entradas de amplificador OP que están conectadas al interruptor. El mismo valor de resistencia que se usó para conectar el interruptor al suministro de voltaje positivo debería estar bien.

Edición 3: Parece que alguien más publicó una solución similar pero más simple usando IC de búfer en lugar de amplificadores OP.