GoodNightLight: un circuit simplu de noapte: 5 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

De ohoilett Urmăriți mai multe de la autor:

Despre: Student absolvent la Universitatea Purdue, inginer biomedical, pasionat de electronică, educator, încercând să învețe puțin despre inginerie și programare Mai multe despre ohoilett »

Bună ziua tuturor, predau un curs de bioinstrumentare pentru elevii de gimnaziu în timpul iernii ca parte a Purdue GERI (Institutul de Resurse pentru Educație Talentată). În acest curs, prezint studenților elementele de bază ale circuitelor și modul în care folosim circuitele în ingineria biomedicală. Am descoperit că lumina nopții este un circuit introductiv bun pentru studenții care învață despre electronică. Include câteva componente de bază, cum ar fi rezistențe și LED-uri. De asemenea, include o componentă mai intermediară, și anume amplificatorul operațional și un senzor util, și anume un fotorezistor. Mecanismul circuitului arată elevilor cum putem folosi circuite pentru a interacționa cu lumea exterioară și pentru a produce un fel de ieșire. În acest caz, lumina nopții se aprinde atunci când nivelurile de lumină ambientală scad și se stinge atunci când nivelurile de lumină ambientală cresc. Toată lumea adoră să vadă cum LED-urile se aprind și se sting automat. Le-am spus părinților că voi posta diversele lecții online (și am câteva luni în urmă cu o_O), așa că aici merg cu prima! Sper să vă bucurați de Instructable for the GoodNightLight.

Pasul 1: fotorezistor sau rezistență dependentă de lumină (LDR)

Un fotorezistor este o componentă simplă care schimbă rezistența cu lumina incidentă. Rezistorul conține materiale fotosensibile care determină scăderea rezistenței materialului odată cu creșterea luminii (mai multă lumină). În schimb, rezistența materialului crește odată cu scăderea luminii (se întunecă). Fotosenzorul este responsabil pentru detectarea schimbărilor de lumină ambientală, care vor acționa lumina nopții. Simțiți-vă liber să măsurați rezistența fotorezistorului cu un multimetru pentru a vedea cum se schimbă rezistența acestuia atunci când acoperiți și descoperiți fotorezistorul cu degetul sau alt obiect opac.

Pasul 2: divizor de tensiune

Un divizor de tensiune este un mod simplu de interfață cu un traductor rezistiv, care este o componentă care transformă o formă de energie într-o rezistență. În acest circuit, traductorul nostru rezistiv este fotorezistorul nostru. Un divizor de tensiune este compus din două rezistențe în serie (conectate unul după altul). O sursă de tensiune, ca o baterie, este conectată la unul dintre rezistoarele din divizor, iar celălalt rezistor este conectat la masă. Ecuația pentru un divizor de tensiune este următoarea: Vout = Vin * R2 / (R2 + R1)

După cum putem vedea din ecuație, R1 și R2 determină direct ieșirea divizorului de tensiune. Examinând ecuația puțin mai departe, vedem că odată cu creșterea R2, Vout se apropie de Vin. Am menționat în pasul nostru anterior că rezistența fotorezistorului crește odată cu scăderea luminii ambientale. Vom plasa fotorezistorul în poziția R2 a acestui divizor de tensiune.

Pasul 3: Comparator și LED de ieșire

Un comparator este un circuit simplu care compară două tensiuni. Dacă tensiunea la intrarea care nu inversează (intrarea amplificatorului op cu semnul "+") este mai mare decât tensiunea la intrarea inversantă (intrarea amplificatorului op cu semnul "-"), ieșirea comparatorul va fi aprins LED-ul. Dacă este adevărat opusul, ieșirea comparatorului va stinge LED-ul. Dacă nu ați mai folosit LED-uri, știți că se aprind atunci când este trecut un curent mic prin ele. Aflați mai multe despre LED-uri de la acest instructabil excelent.

Pentru comparatorul nostru, vom folosi un amplificator LM324. LM324 este un amplificator quad, ceea ce înseamnă că are 4 amplificatoare încorporate într-un singur pachet. Vom avea nevoie doar de unul dintre cele 4 amplificatoare. Conectați LM324 așa cum se arată în schemă.

Pasul 4: Concluzii și gânduri finale

În acest instructable, am demonstrat pur și simplu pornirea unui LED cu cantități variabile de lumină ambientală. Vă rugăm să vă folosiți creativitatea pentru a o transforma într-o adevărată „lumină de noapte”.

Pasul 5: Depanare

1. În acest instructabil, am recomandat adăugarea unui rezistor de 10k în serie cu fotorezistorul dvs. În funcție de rezistența „nominală” a fotorezistorului, poate fi necesar să schimbați rezistența de 10 k cu altceva. Aș recomanda măsurarea rezistenței fotorezistorului cu multimetrul dvs. atunci când fotorezistorul este expus la mediu și când senzorul este acoperit de un obiect străin. Doriți să alegeți un rezistor de serie care este mai mare decât rezistența fotorezistorului atunci când este expus la lumina ambientală, dar mai mică decât rezistența fotorezistorului atunci când este acoperită. De exemplu, pentru fotorezistorul pe care l-am folosit, rezistența la expunerea la lumina ambientală a fost de aproximativ 8k. Când am acoperit fotorezistorul cu degetul, rezistența sa a crescut la 48k.

2. Asigurați-vă că conectați separatoarele de tensiune la intrările corespunzătoare ale amplificatorului op. Acordați o atenție deosebită conexiunilor din Pasul 3.

3. Fii atent la polaritatea LED-ului. Piciorul mai scurt este „negativ” și ar trebui să se conecteze la masă.