The GoodNightLight: Simple Nightlight Circuit: 5 Steps

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

Od ohoilettSledovat více od autora:

O: Postgraduální student na Purdue University, biomedicínský inženýr, elektronický nadšenec, pedagog, snaží se naučit něco málo o strojírenství a programování Více o ohoilettu »

Ahoj všichni, učím v zimě kurz bioinstrumentace pro studenty středních škol jako součást Purdue GERI (Gifted Education Resource Institute). V tomto kurzu seznámím studenty se základy obvodů a s tím, jak používáme obvody v biomedicínském inženýrství. Zjistil jsem, že noční světlo je dobrým úvodním obvodem pro studenty, kteří se učí o elektronice. Obsahuje několik základních komponent, jako jsou rezistory a LED diody. Obsahuje také více meziprodukt, konkrétně operační zesilovač a užitečné čidlo, konkrétně fotorezistor. Mechanismus obvodu ukazuje studentům, jak můžeme pomocí obvodů komunikovat s vnějším světem a vytvářet nějaký druh výstupu. V tomto případě se noční světlo zapne, když se sníží úroveň okolního světla, a vypne se, když se zvýší úroveň okolního světla. Každý má rád, když se LED diody automaticky zapínají a vypínají. Řekl jsem rodičům, že zveřejním různé lekce online (a já jsem o několik měsíců pozadu o_O), takže tady jdu s první! Doufám, že se vám můj Instructable pro GoodNightLight bude líbit.

Krok 1: Fotorezistor nebo světlo závislý odpor (LDR)

Fotorezistor je jednoduchá součást, která mění odpor s dopadajícím světlem. Rezistor obsahuje fotosenzitivní materiály, které způsobují, že odpor materiálu klesá se zvýšeným světlem (více světla). Naopak odpor materiálu se s ubývajícím světlem zvyšuje (tmavne). Fotosenzor je zodpovědný za detekci změn okolního světla, které aktivují noční světlo. Nebojte se změřit odpor fotorezistoru multimetrem, abyste zjistili, jak se jeho odpor mění, když fotorezistor zakryjete a odkryjete prstem nebo jiným neprůhledným předmětem.

Krok 2: Dělič napětí

Dělič napětí je jednoduchý způsob propojení s odporovým měničem, což je součást, která převádí jednu formu energie na odpor. V tomto obvodu je náš odporový měnič náš fotorezistor. Dělič napětí se skládá ze dvou odporů v sérii (zapojených jeden po druhém). Zdroj napětí, jako baterie, je připojen k jednomu z odporů v děliči a druhý odpor je připojen k zemi. Rovnice pro dělič napětí je následující: Vout = Vin*R2 / (R2 + R1)

Jak vidíme z rovnice, R1 a R2 přímo určují výstup děliče napětí. Při dalším zkoumání rovnice vidíme, že jak se R2 zvyšuje, Vout se přibližuje k Vinovi. V našem předchozím kroku jsme zmínili, že odpor fotorezistoru se zvyšuje s klesajícím okolním světlem. Náš fotorezistor umístíme do polohy R2 tohoto děliče napětí.

Krok 3: Komparátor a výstupní LED

Komparátor je jednoduchý obvod, který porovnává dvě napětí. Pokud je napětí na neinvertujícím vstupu (vstup operačního zesilovače se znaménkem „+“) větší než napětí na invertujícím vstupu (vstup operačního zesilovače se znaménkem „-“), výstup komparátor rozsvítí LED. Pokud je opak pravdou, výstup komparátoru vypne LED. Pokud jste LED diody dříve nepoužívali, vězte, že se rozsvítí, když jimi projde malý proud. Zjistěte více o LED diodách z tohoto vynikajícího Instructable.

Pro náš komparátor použijeme zesilovač LM324. LM324 je čtyřnásobný zesilovač, což znamená, že má 4 zesilovače zabudované v jednom balení. Budeme potřebovat pouze jeden ze 4 zesilovačů. Zapojte LM324 podle schématu.

Krok 4: Závěry a závěrečné myšlenky

V tomto pokynu jsem předvedl jednoduché zapnutí LED s měnícím se množstvím okolního světla. Využijte prosím svou kreativitu a proměňte ji ve skutečné „noční světlo“.

Krok 5: Odstraňování problémů

1. V tomto Instructable jsem doporučil přidat 10k odpor v sérii s vaším fotoodporem. V závislosti na „nominálním“odporu vašeho fotorezistoru budete možná muset změnit 10k odpor na něco jiného. Doporučuji změřit odpor fotorezistoru pomocí multimetru, když je váš fotorezistor vystaven okolnímu prostředí a když je senzor zakrytý cizím předmětem. Chcete zvolit sériový odpor, který je větší než odpor fotorezistoru, když je vystaven okolnímu světlu, ale menší než odpor fotorezistoru, když je zakrytý. Například u fotorezistoru, který jsem použil, byl jeho odpor při působení okolního světla kolem 8k. Když jsem prstem zakryl fotorezistor, jeho odpor se zvýšil na 48k.

2. Ujistěte se, že připojíte děliče napětí ke správným vstupům operačního zesilovače. Věnujte velkou pozornost připojení v kroku 3.

3. Dávejte pozor na polaritu LED. Kratší noha je „negativní“a měla by se připojit k zemi.