GoodNightLight: prosty obwód oświetlenia nocnego: 5 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

By ohoilettObserwuj Więcej autora:

O: Absolwent Purdue University, inżynier biomedyczny, entuzjasta elektroniki, pedagog, próbujący dowiedzieć się trochę o inżynierii i programowaniu Więcej o ohoilett »

Cześć wszystkim, prowadzę kurs Bioinstrumentacji dla uczniów gimnazjów w zimie w ramach Purdue GERI (Gifted Education Resource Institute). Na tym kursie przedstawiam studentom podstawy obwodów i sposób ich wykorzystania w inżynierii biomedycznej. Odkryłem, że lampka nocna to dobry obwód wprowadzający dla studentów uczących się elektroniki. Zawiera kilka podstawowych elementów, takich jak rezystory i diody LED. Zawiera również bardziej pośredni element, czyli wzmacniacz operacyjny i przydatny czujnik, czyli fotorezystor. Mechanizm obwodu pokazuje uczniom, jak możemy wykorzystać obwody do interakcji ze światem zewnętrznym i wytworzyć jakiś sygnał wyjściowy. W takim przypadku lampka nocna włącza się, gdy poziom światła w otoczeniu spada i wyłącza się, gdy poziom światła w otoczeniu wzrasta. Każdy uwielbia widzieć, jak diody LED włączają się i wyłączają automatycznie. Powiedziałem rodzicom, że opublikuję różne lekcje online (jestem kilka miesięcy za o_O), więc zaczynam z pierwszą! Mam nadzieję, że podoba Ci się mój Instructable for the GoodNightLight.

Krok 1: Fotorezystor lub światłoczuły rezystor (LDR)

Fotorezystor to prosty element, który zmienia rezystancję pod wpływem światła padającego. Rezystor zawiera materiały światłoczułe, które powodują spadek rezystancji materiału wraz ze wzrostem światła (więcej światła). Odwrotnie, wraz ze spadkiem światła wzrasta opór materiału (ciemnieje). Fotoczujnik jest odpowiedzialny za wykrywanie zmian w oświetleniu otoczenia, które uruchamia światło nocne. Możesz swobodnie zmierzyć opór fotorezystora za pomocą multimetru, aby zobaczyć, jak zmienia się jego opór po zakryciu i odkryciu fotorezystora palcem lub innym nieprzezroczystym przedmiotem.

Krok 2: Dzielnik napięcia

Dzielnik napięcia to prosty sposób na połączenie z przetwornikiem rezystancyjnym, który jest komponentem, który przekształca jedną formę energii na rezystancję. W tym obwodzie naszym przetwornikiem rezystancyjnym jest nasz fotorezystor. Dzielnik napięcia składa się z dwóch oporników połączonych szeregowo (połączonych jeden za drugim). Źródło napięcia, takie jak bateria, jest podłączone do jednego z rezystorów w dzielniku, a drugi rezystor jest podłączony do masy. Równanie na dzielnik napięcia jest następujące: Vout = Vin*R2 / (R2 + R1)

Jak widać z równania, R1 i R2 bezpośrednio określają moc dzielnika napięcia. Analizując to równanie nieco dalej, widzimy, że wraz ze wzrostem R2 Vout zbliża się do Vin. Wspomnieliśmy w naszym poprzednim kroku, że rezystancja fotorezystora wzrasta wraz ze zmniejszaniem się światła otoczenia. Umieścimy nasz fotorezystor w pozycji R2 tego dzielnika napięcia.

Krok 3: Dioda LED porównania i wyjścia

Komparator to prosty obwód porównujący dwa napięcia. Jeżeli napięcie na wejściu nieodwracającym (wejście wzmacniacza operacyjnego ze znakiem „+”) jest większe niż napięcie na wejściu odwracającym (wejście wzmacniacza operacyjnego ze znakiem „-”), wyjście komparator włączy diodę LED. Jeśli jest odwrotnie, wyjście komparatora wyłączy diodę LED. Jeśli nie używałeś wcześniej diod LED, wiedz, że świecą się, gdy przepływa przez nie niewielki prąd. Dowiedz się więcej o diodach LED z tej doskonałej instrukcji.

W naszym komparatorze użyjemy wzmacniacza LM324. LM324 to wzmacniacz poczwórny, co oznacza, że ma 4 wzmacniacze wbudowane w jeden pakiet. Potrzebny nam będzie tylko jeden z 4 wzmacniaczy. Podłącz LM324, jak pokazano na schemacie.

Krok 4: Wnioski i myśli końcowe

W tej instrukcji zademonstrowałem po prostu włączanie diody LED przy zmieniającej się ilości światła otoczenia. Użyj swojej kreatywności, aby zmienić go w prawdziwą „nocną lampkę”.

Krok 5: Rozwiązywanie problemów

1. W tej instrukcji zaleciłem dodanie rezystora 10k szeregowo z fotorezystorem. W zależności od „nominalnej” rezystancji fotorezystora, może być konieczna zmiana rezystora 10k na inny. Zalecam pomiar rezystancji fotorezystora za pomocą multimetru, gdy fotorezystor jest wystawiony na działanie otoczenia i gdy czujnik jest zakryty jakimś obcym przedmiotem. Chcesz wybrać rezystor szeregowy, który jest większy niż rezystancja fotorezystora, gdy jest wystawiony na światło otoczenia, ale mniejszy niż rezystancja fotorezystora, gdy jest zakryty. Np. dla fotorezystora, którego użyłem, jego rezystancja pod wpływem światła otoczenia wynosiła około 8k. Gdy zakryłem palcem fotorezystor, jego rezystancja wzrosła do 48k.

2. Upewnij się, że dzielniki napięcia są podłączone do odpowiednich wejść wzmacniacza operacyjnego. Zwróć szczególną uwagę na połączenia w kroku 3.

3. Uważaj na polaryzację diody LED. Krótsza noga jest „ujemna” i powinna łączyć się z ziemią.