Nocne światło wykrywające ruch i ciemność – bez mikro: 7 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:26

Ta instrukcja ma na celu zapobieganie ukłuciu palca podczas chodzenia po ciemnym pokoju. Można powiedzieć, że to dla własnego bezpieczeństwa, jeśli wstaniesz w nocy i spróbujesz bezpiecznie dotrzeć do drzwi. Oczywiście możesz użyć lampki nocnej lub głównych świateł, bo masz włącznik tuż obok, ale jak wygodnie jest olśnić oczy żarówką 60W zaraz po przebudzeniu?

Chodzi o pasek LED, który montujesz pod łóżkiem, a który jest kontrolowany przez dwa czujniki, które wykrywają ruch i poziom ciemności w twoim pokoju. Będzie działać z niską mocą i jasnością, aby zapewnić bardzo przyjemne światło w nocy. Istnieje również możliwość kontrolowania progu jasności, aby dostosować go do każdego środowiska. Do przeprowadzenia tego projektu nie jest potrzebny żaden mikrokontroler. Zmniejsza to liczbę niezbędnych komponentów i złożoność. Co więcej, jest to dość łatwe zadanie, jeśli masz już pewną wiedzę na temat obwodów sprzętu elektronicznego.

Krok 1: Zasada działania i komponenty

Podstawową zasadą działania tego światła jest to, że ma dwa Mosfety połączone szeregowo z diodą LED. Mosfety, które muszą być typu logicznego - wyjaśnię później - są włączane przez dwa różne podukłady, z których jeden reaguje na ciemność, a drugi na ruch. Jeśli tylko jeden z nich zostanie wykryty, tylko jeden tranzystor jest włączony, a drugi nadal blokuje przepływ prądu przez diodę LED. Ta kombinacja jest bardzo ważna, ponieważ marnujesz energię baterii, jeśli włączysz światło w ciągu dnia lub bez ruchu w nocy. Komponenty i obwód zostały dobrane w taki sposób, abyś mógł zoptymalizować parametry dla swojej lokalizacji i panujących tam warunków.

Ponadto obudowa została wydrukowana w 3D, aby pasowała do komponentów, co nie jest konieczne ze względu na funkcjonalność, ale ma praktyczny cel.

AKTUALIZACJA: Nowa wersja obudowy została zaprojektowana po opublikowaniu tego posta. Obudowa wydrukowana w 3D zawiera teraz również diody LED, dzięki czemu jest to rozwiązanie typu „całość w jednym”. Zdjęcia z wprowadzenia tego posta (nowy model) różnią się od tych z kroku 7 "Zasilanie i obudowa" (stary model)

Zestawienie materiałów:

4 baterie 1.5 V (R3&R4)2x IRLZ34N n-kanałowe końcówki kablowe Mosfet4x flat4x końcówki kablowe (część po przeciwnej stronie)

Krok 2: Wyczuwanie jasności

Aby wyczuć jasność pomieszczenia, użyłem rezystora zależnego od światła (LDR). Stworzyłem dzielnik napięcia z rezystorem stałym 1MOhm. Jest to konieczne, ponieważ w ciemności opór LDR osiąga podobne wielkości. Spadek napięcia na LDR jest proporcjonalny do „ciemności”.

Krok 3: Konfigurowanie napięcia odniesienia dla progu ciemności

Nocne światło zaświeci, gdy przekroczony zostanie pewien próg ciemności. Wyjście dzielnika napięcia LDR należy porównać z pewnym odniesieniem. W tym celu wykorzystywany jest drugi dzielnik napięcia. Jednym z jego oporów jest potencjometr. To sprawia, że napięcie progowe (proporcjonalne do ciemności) można modyfikować. Potencjometr (R_pot) ma maksymalną rezystancję 100 kOhm. Rezystor stały (R2) również wynosi 100 kOhm.

Krok 4: Przełącznik zależny od jasności

Napięcia z dwóch opisanych dzielników napięcia są podawane do wzmacniacza operacyjnego. Sygnał LDR jest podłączony do wejścia odwracającego, a sygnał odniesienia do wejścia nieodwracającego. OpAmp nie ma pętli sprzężenia zwrotnego, co oznacza, że wzmocni różnicę między dwoma wejściami o wielkości ponad 10E+05, a tym samym działa jako komparator. Jeśli napięcie na wejściu odwracającym jest wyższe w porównaniu do drugiego, połączy swój pin wyjściowy z górną szyną (Vcc), a tym samym włączy Mosfet Q1. Odwrotny przypadek wytworzy potencjał uziemienia na styku wyjściowym komparatorów, który wyłącza Mosfet. W rzeczywistości istnieje mały region, w którym komparator wygeneruje coś między GND a Vcc. Dzieje się tak, gdy oba napięcia mają prawie taką samą wartość. Ten obszar może powodować, że diody LED będą świecić słabiej.

Wybrany TS393 OpAmp jest komparatorem podwójnego napięcia. Można również zastosować inne odpowiednie i być może tańsze. TS393 był po prostu pozostałością po starym projekcie.

Krok 5: Wykrywanie ruchu

Bardzo prostym rozwiązaniem jest tutaj pasywny czujnik podczerwieni HC-SR501. Ma wbudowany mikrokontroler, który faktycznie wykrywa. Posiada dwa piny do zasilania (Vcc i GND) oraz jeden pin wyjściowy. Napięcie wyjściowe wynosi 3,3V, dlatego w rzeczywistości musiałem użyć typu Mosfet na poziomie logicznym. Typ poziomu logicznego zapewnia, że Mosfet jest napędzany w swoim regionie nasycenia tylko 3,3 V. Czujnik PIR składa się z kilku elementów piroelektrycznych, które reagują zmianą napięcia na promieniowanie podczerwone przesyłane np. przez ludzkie ciała. Oznacza to również, że może wykrywać takie rzeczy, jak zimne, ogrzewające radiotory, które są zalane gorącą wodą. Należy sprawdzić warunki otoczenia i odpowiednio wybrać orientację czujnika. Kąt obserwacji jest ograniczony do 120°. Posiada dwa trymery, których możesz użyć do zwiększenia czułości i czasu opóźnienia. Możesz zmienić czułość, aby zwiększyć zasięg obszaru, który chcesz obserwować. Trymer opóźnienia może być użyty do regulacji czasu, przez który czujnik wysyła wysoki poziom logiczny.

W końcowej wersji schematu można zauważyć, że pomiędzy wyjściem czujników a bramką Q2 znajduje się szeregowo rezystor ograniczający prąd pobierany z czujnika (R4=220 Ohm).

Krok 6: Montaż elektroniki

Po zrozumieniu funkcjonalności poszczególnych elementów można zbudować cały obwód. Należy to najpierw zrobić na płytce prototypowej! Jeśli zaczniesz od montażu na płytce drukowanej, trudniej będzie później zmienić lub zoptymalizować obwód. W rzeczywistości widać na zdjęciu mojej płytki drukowanej, że dokonałem pewnych przeróbek i dlatego wygląda to trochę niechlujnie.

Wyjście komparatora musi być wyposażone w rezystor podciągający R6 (2 kOhm) - jeśli używasz innego komparatora, sprawdź arkusz danych. Dodatkowy rezystor R3 jest umieszczony między komparatorem a Mosfetem Q1 z tego samego powodu, co opisano dla PIR. Rezystancja R5 zależy od twojej diody LED. W tym przypadku zastosowano krótki kawałek taśmy LED. Ma już wbudowane diody LED oraz rezystor R5. Tak więc w moim przypadku R5 nie jest zmontowany.

Krok 7: Zasilanie i obudowa

AKTUALIZACJA: Obudowa pokazana na samym początku tego postu to przeprojektowanie. Zrobiono to po to, aby mieć rozwiązanie typu „całość w jednym”. Diody LED świecą od wewnątrz przez „przezroczystą” warstwę tworzywa sztucznego. Jeśli to nie dotyczy ciebie, pierwsza koncepcja pierwszego prototypu jest pokazana w tym kroku. (Jeśli jest zainteresowanie nowym projektem, również mogę go dołączyć)

Jak wspomniano wcześniej, system zasilają cztery baterie AAA 1,5 V. Właściwie może być przyjemniej użyć jednej baterii 9V i umieścić regulator napięcia przed całym obwodem. Wtedy też nie musisz drukować w 3D obudowy baterii, która łączy się z bateriami za pomocą końcówek kablowych.

Obudowa jest pierwszym prostym prototypem i ma kilka otworów na czujniki. Na pierwszym zdjęciu widać duży otwór z przodu na czujnik ruchu i lewy górny otwór na LDR. Taśma LED powinna znajdować się poza obudową w takiej samej odległości od niej, ponieważ może wpływać na LDR.