Detectarea mișcării și întunericului luminii nocturne - fără micro: 7 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Acest lucru instructiv este despre a vă împiedica să vă împingeți degetele de la picioare atunci când mergeți printr-o cameră întunecată. Ai putea spune că este pentru propria ta siguranță dacă te ridici noaptea și încerci să ajungi în siguranță la ușă. Desigur, ai putea folosi o lampă de noptieră sau luminile principale pentru că ai un întrerupător chiar lângă tine, dar cât de confortabil este, să-ți orbești ochii cu un bec de 60W când te-ai trezit?

Este vorba despre o bandă LED pe care o montați sub pat, care este controlată de doi senzori care detectează mișcarea și nivelul de întuneric din camera dvs. Acesta va funcționa la putere și luminozitate reduse pentru a oferi o lumină foarte plăcută noaptea. Există, de asemenea, capacitatea de a controla pragul de luminozitate pentru a-l face potrivit pentru fiecare mediu. Nu este necesar niciun microcontroler pentru realizarea acestui proiect. Aceasta reduce numărul de componente necesare și complexitatea. În plus, este o sarcină destul de ușoară dacă aveți deja unele cunoștințe în circuitele hardware electronice.

Pasul 1: Principiul și componentele funcției

Principiul de bază al acestei lumini este că are două Mosfet în serie cu LED. Mufetele, care trebuie să fie de tip logic - explicație ulterior - sunt activate de două subcircuite diferite, dintre care unul răspunde la întuneric și celălalt la mișcare. Dacă este detectat doar unul dintre ele, este pornit un singur tranzistor, iar celălalt blochează încă fluxul de curent prin LED. Această combinație este destul de esențială, deoarece ați pierde energia bateriei dacă activați lumina în timpul zilei sau fără mișcare pe timp de noapte. Componentele și cirucuitul au fost alese astfel încât să puteți optimiza parametrii pentru propria locație și condițiile de acolo.

Mai mult, o carcasă a fost imprimată 3-D pentru a se încadra în componente, ceea ce nu este cu adevărat necesar din motive de funcționalitate, dar are un scop practic.

UPDATE: O nouă versiune a carcasei a fost concepută după ce am publicat această postare. Carcasa imprimată 3D conține acum și LED-uri, ceea ce o face o soluție „întreg-în-unul”. Imaginile de la introducerea acestui post (model nou) diferă de cele din pasul 7 „Alimentare și carcasă” (model vechi)

Proiect de lege de materiale:

4x baterii de 1,5V 1x GL5516 - LDR1x 1 MOhm rezistor fix (R1) 1x 100 kOhm potențiometru 1x 100 kOhm rezistor fix (R2) 1x TS393CD - comparator de tensiune dublu 1x HC-SR501 - senzor de mișcare PIR 1x 2 kOhm rezistor fix (R6) 2x 220 Ohm rezistor fix (R3 & R4) 2x IRLZ34N n-canal Mosfet4x cabluri plate 4x cabluri (partea opusă)

Pasul 2: detectarea luminozității

Pentru a simți luminozitatea camerei, am folosit un rezistor dependent de lumină (LDR). Am creat un divizor de tensiune cu un rezistor fix de 1MOhm. Acest lucru este necesar deoarece în întuneric rezistența LDR atinge magnitudini similare. Căderea de tensiune în LDR este proporțională cu „întunericul”.

Pasul 3: Configurarea tensiunii de referință pentru pragul de întuneric

Lumina nopții va străluci atunci când se depășește un anumit prag de întuneric. Ieșirea divizorului de tensiune LDR trebuie comparată cu o anumită referință. În acest scop este utilizat un al doilea divizor de tensiune. Una dintre rezistențele sale este un potențiometru. Aceasta face ca tensiunea pragului (proporțională cu întunericul) să fie modificabilă. Potențiometrul (R_pot) are o rezistență maximă de 100 kOhm. Rezistorul fix (R2) este de asemenea de 100 kOhm.

Pasul 4: Comutator dependent de luminozitate

Tensiunile celor două divizoare de tensiune descrise sunt alimentate în amplificatorul operațional. Semnalul LDR este conectat la intrarea inversantă și semnalul de referință la intrarea care nu inversează. OpAmp nu are o buclă de feedback, ceea ce înseamnă că va amplifica diferența celor două intrări cu magnitudini mai mari de 10E + 05 și va funcționa astfel ca un comparator. Dacă tensiunea la intrarea inversoare este mai mare în comparație cu cealaltă, își va conecta pinul de ieșire la șina superioară (Vcc) și, prin urmare, va porni Mosfet Q1. Cazul opus va produce potențial la sol la pinul de ieșire al comparatoarelor care oprește Mosfet. De fapt, există o mică regiune în care comparatorul va genera ceva între GND și Vcc. Acest lucru se întâmplă atunci când ambele tensiuni au aproape aceeași valoare. Această regiune ar putea avea efectul de a face strălucirea LED-urilor mai puțin strălucitoare.

TS393 OpAmp ales este un comparator cu tensiune dublă. Pot fi folosite și altele adecvate și, eventual, mai ieftine. TS393 tocmai a rămas dintr-un proiect vechi.

Pasul 5: Detectarea mișcării

Senzorul infraroșu pasiv HC-SR501 este o soluție foarte simplă aici. Are un microcontroler construit pe el, care face de fapt detectarea. Are doi pini pentru alimentare (Vcc și GND) și un pin de ieșire. Tensiunea de ieșire este de 3,3 V de ce a trebuit, de fapt, să folosesc tipul Mosfet la nivel logic. Tipul de nivel logic asigură faptul că Mosfet este condus în regiunea sa de saturație cu doar 3.3V. Senzorul PIR este format din mai multe elemente piroelectrice care răspund cu o schimbare de tensiune la radiația infraroșie care este transmisă de corpurile umane, de exemplu. Asta înseamnă, de asemenea, că ar putea detecta lucruri precum radiotorii de încălzire la rece care sunt inundați cu apă fierbinte. Ar trebui să verificați circumstanțele de mediu și să alegeți orientarea senzorului în consecință. Unghiul de observare este limitat la 120 °. Are două aparate de tuns pe care le puteți folosi pentru a crește sensibilitatea și timpul de întârziere. Puteți schimba sensibilitatea pentru a crește raza de acțiune pe care doriți să o observați. Tunderea cu întârziere poate fi utilizată pentru a regla timpul pentru care senzorul produce un nivel logic ridicat.

În versiunea finală a schemei de cablare puteți vedea că între ieșirea senzorilor și poarta Q2 există un rezistor în serie pentru a limita curentul extras de la senzor (R4 = 220 Ohm).

Pasul 6: Asamblare electronică

După înțelegerea funcționalității fiecărei componente, se poate acumula întregul circuit. Acest lucru ar trebui făcut mai întâi pe o placă de calcul! Dacă începeți cu asamblarea acestuia pe o placă de circuit, va fi mai dificil să schimbați sau să optimizați circuitul după aceea. De fapt, puteți vedea din imaginea plăcii mele de circuit că am făcut unele lucrări și astfel arată un pic dezordonat.

Ieșirea comparatorului trebuie să fie echipată cu un rezistor de tracțiune R6 (2 kOhm) - dacă utilizați un comparator diferit, verificați fișa tehnică. Un rezistor suplimentar R3 este plasat între comparator și Mosfet Q1 din același motiv descris pentru PIR. Rezistența R5 depinde de LED-ul dvs. În acest caz, a fost utilizată o bucată scurtă de LED-uri. Are LED-urile, precum și rezistorul R5 deja încorporat. Astfel, în cazul meu, R5 nu este asamblat.

Pasul 7: Alimentare electrică și carcasă

ACTUALIZARE: Carcasa afișată la începutul acestui post este o reproiectare. S-a făcut pentru a avea o soluție integrală. LED-urile strălucesc din interior printr-un strat de plastic „transparent”. Dacă acest lucru nu este aplicabil pentru dvs., primul concept al primului prototip este prezentat aici în acest pas. (Dacă există interes pentru noul design, îl pot atașa și eu)

După cum sa menționat mai devreme, patru baterii AAA de 1,5 V vor alimenta sistemul. De fapt, ar putea fi mai plăcut să utilizați o baterie de 9V și să puneți un regulator de tensiune în fața întregului circuit. Apoi, de asemenea, nu trebuie să imprimați 3-D o carcasă a bateriei care se conectează la baterii prin intermediul unor urechi de cablu.

Carcasa este un prim prototip simplu și are câteva găuri pentru senzori. În prima imagine puteți vedea gaura mare din față pentru senzorul de mișcare și gaura superioară stângă pentru LDR. Banda LED ar trebui să fie în exteriorul carcasei cu aceeași distanță față de aceasta, deoarece ar putea influența LDR.