Prosty czujnik światła z diodą LED (analogowy): 3 kroki

2025 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2025-01-23 15:02

Cześć!

W tej instrukcji pokażę, jak zrobić prosty czujnik światła z diodą LED.

Zasadniczo ten obwód po prostu włącza diodę LED, gdy jest wystawiona na światło. Dla mnie ten obwód jest trochę bezużyteczny, ponieważ niewiele można z nim zrobić, ale myślę, że ktoś mógłby uznać to za przydatne.

Krok 1: Wybór komponentów

Lista komponentów:

• Rezystor 2 x 560 omów
• Rezystor 10 kΩ

• Małe ogniwo słoneczne (wziąłem moje ze starej lampy ogrodowej zasilanej energią słoneczną)

  Napięcie robocze na moim ogniwie słonecznym (zgodnie z arkuszem danych) wynosi około 4,0 woltów, mimo że podczas pomiaru uzyskałem 6,0 woltów. Dlatego do obliczeń używam 5,0 V jako napięcia roboczego. (Karta katalogowa mojego ogniwa słonecznego:

• Czerwona dioda LED

  Możesz użyć różnych kolorów, jeśli chcesz, ale będziesz musiał ponownie obliczyć wartość rezystora dla innej diody LED

• Tranzystor BC 337-25 (Możesz użyć innego tranzystora, jeśli ma takie same właściwości elektryczne)

• Transformator 12 VDC

  Wziąłem transformator ze starej ładowarki do laptopa, która zapewnia mi 12 woltów i max. 4,5 ampera

• Płyta prototypowa do lutowania

Edycja: Zauważyłem, że mój transformator wytwarza 20 woltów zamiast 12 woltów. Jeśli używasz obwodu 20 V, użyj rezystora 1 kΩ dla diody LED. Bardzo mi przykro z powodu mojego błędu

Obliczanie wartości rezystorów

Możesz pominąć tę część, jeśli nie chcesz wiedzieć / jeśli już wiesz, jak obliczyć wartości rezystorów dla elementów.

Więc najpierw musimy obliczyć wartość rezystora dla diody LED za pomocą tego wzoru: Rl = (Uin - Ul) / IL

• Uin = Napięcie wejściowe (używamy 12 woltów.)
• Ul = napięcie robocze diody LED (czerwona dioda LED ma napięcie robocze 1,7 - 2,0 V)
• IL = prąd roboczy LED (LEDy często używają prądu roboczego 10-15 mA, ale ja w moich obliczeniach używam 20 mA.)

(12 V - 2 V) / 0,020 A = 500 omów

Potrzebujemy więc rezystora 500 omów. Używam rezystorów serii E12, więc nie mam rezystora 500 omów. Dlatego zamiast tego używam 560 omów.

Zanim obliczymy rezystor dla tranzystora, musimy wiedzieć kilka rzeczy o tranzystorze, którego używamy:

• Min. hFE = Minimalny bieżący zysk (możesz sprawdzić aktualne wartości wzmocnienia z arkusza danych, ale używam 100 w moich obliczeniach.)
• Ic = Prąd kolektora (Ilość prądu, jaki pobiera kolektor. W tym przypadku pobiera około 20 mA z powodu diody LED.)

Teraz możemy obliczyć rezystor dla tranzystora. Możemy to zrobić za pomocą wzoru: Rb = Uin - Ube / Ib

Uin = napięcie wejściowe (jak powiedziałem wcześniej, moje ogniwo słoneczne dostarcza około 5 woltów, więc używamy tej wartości).

Ube = Napięcie kolektor-emiter (zwykle napięcie wynosi około 0,5–0,7 V. Używamy 0,7 V.)

Ib = Prąd bazowy (Musimy obliczyć prąd bazowy dla minimalnej wartości hFE.)

Wzór na minimalną wartość hFE: Ib = Ic / hFE

0,020 A/100 = 0,0002 A = 0,2 mA

Tak więc 0,2 mA to minimalna ilość prądu, jakiej potrzebujemy do działania tranzystora. Podwoiłem minimalną wartość prądu, ponieważ chcę mieć pewność, że tranzystor otwiera się, kiedy trzeba. Dlatego w obliczeniach używam 0,4 mA.

(5,0 V - 0,7 V) / 0,0004 A = 10 750 omów

Potrzebujemy więc rezystora 10,75 oma. W serii E12 najbliższy jest 10k omów, ale chciałem trochę więcej rezystancji na wypadek, gdyby tranzystor nie wybuchł, więc używam szeregowo rezystorów 10 k omów i 560 omów. (10 tys. omów + 560 omów = 10,56 tys. omów.)

Jeśli chcesz, możesz również użyć rezystora 12 kΩ.

Krok 2: Lutowanie komponentów

Teraz musimy przylutować komponenty do płyty prototypowej. Powyżej znajduje się układ i schemat obwodu, którego użyłem. Możesz zmienić aranżację, jeśli chcesz.

Transformator przylutowałem do płytki dwoma cieńszymi przewodami bo oryginalne przewody były za grube na płytkę. Po zakończeniu lutowania przewodów transformatora należy go zaizolować. Do zaizolowania przewodów należy użyć rurek termokurczliwych. Nie miałem już żadnych rurek, więc zaizolowałem przewód taśmą elektryczną i podgrzałem.

I upewnij się, że podczas lutowania nie robisz zimnych połączeń. Zimne stawy nie są dobre dla twojego obwodu.

Krok 3: Przetestuj swój obwód

Po zakończeniu lutowania możesz przetestować obwód, podłączając go do ściany. Dioda LED powinna wyłączać się, gdy ogniwo słoneczne jest zakryte i powinna się włączać, gdy ogniwo słoneczne jest wystawione na działanie światła.