Snímání pohybu a tmy nočním světlem - žádné mikro: 7 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Tento instruktáž má zabránit tomu, abyste si při procházce temnou místností omráčili palec na noze. Dalo by se říci, že je to pro vaši vlastní bezpečnost, pokud v noci vstanete a pokusíte se bezpečně dosáhnout ke dveřím. Samozřejmě můžete použít noční lampu nebo hlavní světla, protože máte vypínač hned vedle sebe, ale jak pohodlné je oslnit oči 60W žárovkou, když jste se právě probudili?

Je to o LED pásku, který namontujete pod postel a který je řízen dvěma senzory, které detekují pohyb a úroveň tmy ve vašem pokoji. Bude pracovat s nízkým výkonem a jasem, aby v noci poskytovalo velmi příjemné světlo. K dispozici je také možnost ovládání prahu jasu tak, aby byl vhodný pro každé prostředí. K provedení tohoto projektu není potřeba žádný mikrokontrolér. To snižuje počet potřebných komponent a složitost. Kromě toho je to docela snadný úkol, pokud již máte nějaké znalosti v obvodech elektronického hardwaru.

Krok 1: Princip funkce a součásti

Základním principem fungování tohoto světla je, že má dva Mosfety v sérii s LED. Mosfety, které musí být typu logické úrovně - vysvětlení později - jsou zapnuty dvěma různými dílčími obvody, z nichž jeden reaguje na tmu a druhý na pohyb. Pokud je snímán pouze jeden z nich, zapne se pouze jeden tranzistor a druhý stále blokuje tok proudu LED. Tato kombinace je zcela zásadní, protože byste plýtvali energií baterie, pokud byste aktivovali světlo ve dne nebo bez pohybu v noci. Komponenty a obvod byly vybrány tak, abyste byli schopni optimalizovat parametry pro své vlastní umístění a podmínky tam.

Kromě toho bylo pouzdro vytištěno 3-D, aby se vešlo do součástí, což není z funkčních důvodů opravdu nutné, ale má to praktický účel.

UPDATE: Po zveřejnění tohoto příspěvku byla navržena nová verze pouzdra. Pouzdro s 3D tiskem nyní obsahuje také LED diody, což z něj činí řešení „vše v jednom“. Obrázky z úvodu tohoto příspěvku (nový model) se liší od obrázků v kroku 7 „Napájení a bydlení“(starý model)

Kusovník:

4x 1,5V baterie1x GL5516 - LDR1x 1 MOhm pevný odpor (R1) 1x 100 kOhm potenciometr (R3 a R4) 2x IRLZ34N n-kanálové Mosfet4x kabelová oka plochá 4x kabelová oka (opačná část)

Krok 2: Snímání jasu

Ke snímání jasu místnosti jsem použil světelně závislý odpor (LDR). Vytvořil jsem dělič napětí s pevným odporem 1MOhm. Je to nutné, protože ve tmě dosahuje odpor LDR podobných velikostí. Pokles napětí v LDR je úměrný 'temnotě'.

Krok 3: Nastavení referenčního napětí pro práh temnoty

Noční světlo bude svítit, když je překročen určitý práh temnoty. Výstup děliče napětí LDR je třeba porovnat s určitou referencí. K tomuto účelu se používá druhý dělič napětí. Jedním z jeho odporů je potenciometr. Díky tomu lze měnit prahové napětí (úměrné tmě). Potenciometr (R_pot) má maximální odpor 100 kOhm. Pevný odpor (R2) je také 100 kOhm.

Krok 4: Přepínač závislý na jasu

Napětí dvou popsaných děličů napětí se přivádí do operačního zesilovače. Signál LDR je připojen k invertujícímu vstupu a referenční signál k neinvertujícímu vstupu. OpAmp nemá smyčku zpětné vazby, což znamená, že zesiluje rozdíl mezi dvěma vstupy o velikosti větší než 10E+05 a funguje tak jako komparátor. Pokud je napětí na invertujícím vstupu vyšší ve srovnání s druhým, připojí svůj výstupní kolík k horní liště (Vcc) a zapne tedy Mosfet Q1. Opačný případ bude produkovat zemní potenciál na výstupním pinu komparátoru, který vypne Mosfet. Ve skutečnosti existuje malá oblast, kde komparátor vydá něco mezi GND a Vcc. K tomu dochází, když jsou obě napětí téměř stejná. Tato oblast může mít za následek menší jas LED diod.

Zvolený TS393 OpAmp je duální komparátor napětí. Lze použít i jiné vhodné a případně levnější. TS393 byl jen pozůstatek ze starého projektu.

Krok 5: Detekce pohybu

Pasivní infračervený senzor HC-SR501 je zde velmi jednoduchým řešením. Je na něm postaven mikrokontrolér, který ve skutečnosti provádí detekci. Má dva kolíky pro napájení (Vcc a GND) a jeden výstupní kolík. Výstupní napětí je 3,3 V, proč jsem ve skutečnosti musel použít logický typ Mosfet. Typ logické úrovně zajišťuje, že je Mosfet poháněn ve své oblasti nasycení pouze 3,3 V. Senzor PIR se skládá z několika pyroelektrických prvků, které reagují například změnou napětí na infračervené záření, které je přenášeno lidskými těly. To také znamená, že může detekovat věci, jako jsou radiátory vyhřívání za studena, které jsou zaplaveny horkou vodou. Měli byste zkontrolovat okolní podmínky a podle toho zvolit orientaci senzoru. Pozorovací úhel je omezen na 120 °. Má dva trimry, které můžete použít ke zvýšení citlivosti a doby zpoždění. Citlivost můžete změnit, abyste zvýšili rozsah oblasti, kterou chcete sledovat. Trimér zpoždění lze použít k nastavení doby, po kterou senzor vydává logickou vysokou úroveň.

Na konečné verzi schématu zapojení můžete vidět, že mezi výstupem čidel a hradlem Q2 je odpor v sérii omezující proud odebíraný ze snímače (R4 = 220 Ohm).

Krok 6: Sestavení elektroniky

Po porozumění funkčnosti každé součásti lze sestavit celý obvod. To by mělo být nejprve provedeno na prkénku! Pokud začnete s montáží na desku s obvody, bude složitější ji později změnit nebo optimalizovat obvod. Ve skutečnosti můžete z obrázku mé desky plošných spojů vidět, že jsem provedl nějaké přepracování, a proto to vypadá trochu chaoticky.

Výstup komparátoru musí být vybaven pull -up rezistorem R6 (2 kOhm) - pokud používáte jiný komparátor, nezapomeňte zkontrolovat datový list. Mezi komparátor a Mosfet Q1 je umístěn další odpor R3 ze stejného důvodu, jaký je popsán pro PIR. Odpor R5 závisí na vaší LED. V tomto případě byl použit krátký LED pásek. Má již zabudované diody LED a také odpor R5. V mém případě tedy R5 není sestaven.

Krok 7: Napájení a bydlení

UPDATE: Pouzdro zobrazené na samém začátku tohoto příspěvku je redesign. Bylo to provedeno s cílem mít řešení typu vše v jednom. LED diody svítí zevnitř přes „průhlednou“plastovou vrstvu. Pokud se vás to netýká, je zde v tomto kroku ukázán první koncept prvního prototypu. (Pokud bude o nový design zájem, mohu jej také připojit)

Jak již bylo zmíněno dříve, systém napájí čtyři baterie 1,5 V AAA. Ve skutečnosti by pro vás mohlo být příjemnější použít jednu 9V baterii a před celý obvod umístit regulátor napětí. Pak také nemusíte 3D tisknout pouzdro baterie, které se k bateriím připojuje kabelovými oky.

Pouzdro je první jednoduchý prototyp a má několik otvorů pro senzory. Na úplně prvním obrázku vidíte velký otvor vpředu pro pohybový senzor a levý horní otvor pro LDR. Pás LED by měl být mimo kryt se stejnou vzdáleností, jako by mohl ovlivnit LDR.