LED dioda, kterou můžete sfouknout jako svíčku!: 5 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

LED diody jsou navrženy tak, aby vyzařovaly světlo, ale také dělají překvapivě schopné senzory. Pomocí pouze Arduino UNO, LED a rezistoru postavíme horký LED anemometr, který měří rychlost větru a vypne LED na 2 sekundy, když zjistí, že na něj foukáte. Můžete to použít k vytvoření rozhraní ovládaných dechem nebo dokonce elektronické svíčky, kterou můžete sfouknout!

Materiály:

Arduino UNO (s kabelem USB pro připojení k počítači)

Rezistor 1/4W 220 ohmů (https://www.amazon.com/Projects-25EP514220R-220-Re…)

Předem zapojená, 0402 žlutá LED (https://www.amazon.com/Lighthouse-LEDs-Angle-Pre-W…)

Odtržené záhlaví (https://www.amazon.com/SamIdea-15-Pack-Straight-Co…)

Budete také potřebovat:

Počítač ke spuštění prostředí Arduino

Základní pájecí zařízení/dovednosti

Krok 1: Jak to funguje?

Když procházíte proudem přes LED, jeho teplota stoupá. Míra vzestupu závisí na tom, jak efektivně jej ochlazujete. Když rozsvítíte horkou LED, dodatečné chlazení sníží provozní teplotu. Můžeme to zjistit, protože pokles napětí vpřed LED se zvyšuje, jak se ochlazuje.

Obvod je velmi jednoduchý a vypadá podobně jako řízení LED. Jediným rozdílem je, že přidáme další vodič pro měření poklesu napětí LED, když je zapnutá. Aby to fungovalo dobře, chcete použít velmi malou LED (doporučuji použít LED pro povrchovou montáž 0402) spojenou co nejtenšími vodiči. To umožní, aby se LED dioda velmi rychle zahřála a ochladila a minimalizovalo ztráty tepla vodiči. Hledané změny napětí jsou jen milivolty - na samém okraji toho, co lze spolehlivě detekovat pomocí analogových pinů UNO. Pokud LED dioda spočívá na něčem, co odvádí teplo, nemusí se dostatečně zahřát, takže funguje nejlépe, když je ve vzduchu.

Krok 2: Připravte LED a odpor k připojení k vašemu Arduino UNO

Pájení extrémně tenkých vodičů na velmi malé LED diody pro povrchovou montáž vyžaduje značné dovednosti. Naštěstí si můžete jednoduše koupit předem zapojené LED diody 0402. Ty často přicházejí s odporem (na obrázku pokrytým tepelným smršťováním), který je dimenzován pro provoz na 12V. Pokud to dostanete, budete muset odříznout odpor. Pokud proříznete smršťovací hadičku vedle vyboulení odporu, pravděpodobně budete moci vytáhnout zbývající hadičku a ponechat nějaký odkrytý vodič drátu pro pájení. Pokud právě odstřihnete drát, budete muset odizolovat malé množství izolace, abyste mohli pájet, a vzhledem k tloušťce drátu to může být složité.

Dráty jsou příliš tenké, aby vytvořily dobré spojení v záhlaví Arduina, takže je budeme muset pájet na něco tučnějšího. Pro připojení jsem použil kolíky z odtržené hlavičky, ale můžete použít téměř jakýkoli kousek vhodného měřicího drátu. Zadní (katodový) vodič od LED je připájen k jednomu odtrženému kolíkovému kolíku. Červený (anodový) vodič by měl být připájen k ohnutému odporu, jak je znázorněno na obrázku. Ořízněte vodiče na rezistoru na stejnou délku a připájejte je ke dvěma sousedním kolíkovým konektorům, jak je znázorněno na obrázku.

Krok 3: Připojení

Připojte LED/odpor podle obrázku. Strana rezistoru připojená k červenému vodiči LED jde do A0. To bude místo, kde měříme napětí na LED pomocí možnosti analogového vstupu. Druhá strana rezistoru jde na A1, který použijeme jako digitální výstup, nastavíme jej vysoko pro zapnutí LED. Černý vodič musí být připojen k GND. Lze použít jakýkoli pin Arduino GND.

Krok 4: Kód

Stáhněte si kód a otevřete jej v Arduino IDE. Poté jej můžete nahrát do svého Arduina.

Program nejprve nastaví směry pinů a rozsvítí LED. Poté měří pokles napětí vpřed LED pomocí analogového čtení na pinu A0. Abychom zlepšili přesnost měření, odečteme napětí 256krát v rychlém sledu a výsledek sečteme. (Takto převzorkování může zvýšit efektivní rozlišení převodu, abychom mohli vidět změny, které jsou menší než nejmenší krok na převaděči.) Je -li data sensedata vyrovnávací paměti dat plná, porovnáme nejnovější součet s nejstarším, který máme uloženo do vyrovnávací paměti, aby se zjistilo, zda nedávné chlazení zvýšilo napětí LED alespoň o MINJUMP. Pokud tomu tak není, uložíme součet do vyrovnávací paměti, aktualizujeme ukazatel vyrovnávací paměti a zahájíme další měření. Pokud ano, LED na 2 sekundy vypneme, resetujeme vyrovnávací paměť a pak proces spustíme znovu.

Abychom lépe porozuměli tomu, co se děje, zapíšeme každou částku jako sériová data a pomocí sériového plotru Arduino IDE (v nabídce Nástroje) vykreslíme napětí LED, jak se mění v čase. Nezapomeňte nastavit přenosovou rychlost na 250000, aby odpovídala programu. Poté budete moci vidět, jak napětí klesá, když se LED dioda po zapnutí zahřívá. To také ukáže, jak citlivý je systém. Poté, co se LED vypne, trochu se ochladí, než se znovu rozsvítí, což uvidíte jako skok na grafu.

Krok 5: Užijte si to

Když je kód spuštěný, měli byste být schopni sfouknout LED diodou rychlým vdechnutím vzduchu. Zjistil jsem, že mohu sfouknout svou LED z více než 1 metru! V některých místnostech mohou proudy vzduchu způsobit falešné spouště. Pokud se jedná o problém, můžete snížit citlivost vašeho systému zvýšením MINJUMP. Sériový plotter vám může pomoci vizualizovat, jaká může být správná hodnota pro vaši aplikaci.

LED můžete vyměnit za jinou barvu. Obzvláště dobře fungují bílé LED diody. Protože mají vyšší pokles napětí, budete muset změnit hodnotu odporu, abyste získali správný proud. S ohledem na schopnost pohonu UNO střílejte na proud v rozsahu 10-15mA. Pro bílou LED je 100 ohmů dobrým výchozím bodem.

Protože UNO má 6 analogových vstupních pinů, můžete tento kód snadno upravit tak, aby podporoval 6 nezávislých horkých LED anemometrů! To umožňuje vytvářet jednoduchá rozhraní, která rozpoznají, když foukáte různými směry. To může být neuvěřitelně užitečné při vytváření rozhraní pro zdravotně postižené, expresivních ovladačů pro hudebníky nebo dokonce pro narozeninové dorty s mnoha elektronickými svíčkami!

Nakonec, pokud jste skončili s použitím této techniky, abyste udělali něco skvělého, zanechte prosím komentář níže!