Yövalon liike ja pimeyden tunnistus - ei mikroa: 7 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Tämän ohjeen tarkoituksena on estää sinua tukkimasta varpaasi kävellessäsi pimeässä huoneessa. Voisit sanoa, että se on oman turvallisuutesi vuoksi, jos nouset yöllä ja yrität päästä ovelle turvallisesti. Tietenkin voit käyttää yölamppua tai päävaloja, koska sinulla on kytkin aivan vieressäsi, mutta kuinka mukava se on, häikäistä silmäsi 60 W: n hehkulamppulla juuri herätessäsi?

Kyse on LED-nauhasta, jonka asennat sängyn alle ja jota ohjaavat kaksi anturia, jotka havaitsevat liikkeen ja huoneen pimeyden. Se toimii pienellä teholla ja kirkkaudella tarjotakseen erittäin miellyttävän valon yöllä. On myös kyky säätää kirkkausrajaa, jotta se soveltuu kaikkiin ympäristöihin. Mikro -ohjainta ei tarvita tämän projektin toteuttamiseen. Tämä vähentää tarvittavien komponenttien määrää ja monimutkaisuutta. Lisäksi se on melko helppo tehtävä, jos sinulla on jo jonkin verran tietoa elektroniikan laitteistopiireistä.

Vaihe 1: Toimintaperiaate ja komponentit

Tämän valaisimen perusperiaate on, että siinä on kaksi Mosfet -sarjaa, joissa on LED. Mosfetit, joiden on oltava logiikkatasotyyppejä - selitys myöhemmin - kytketään päälle kahdella eri alipiirillä, joista toinen reagoi pimeyteen ja toinen liikkeeseen. Jos vain yksi niistä havaitaan, vain yksi transistori kytketään päälle ja toinen estää edelleen virran LEDin läpi. Tämä yhdistelmä on varsin välttämätön, koska tuhlaat akkuvirtaa, jos aktivoit valon päivällä tai ilman liikettä yöllä. Komponentit ja ohjain on valittu siten, että voit optimoida parametrit omaan sijaintiisi ja olosuhteisiin.

Lisäksi kotelo painettiin kolmiulotteisena, jotta se mahtuisi osiin, mikä ei ole toiminnallisuussyistä välttämätöntä, mutta sillä on käytännön tarkoitus.

PÄIVITYS: Uusi versio kotelosta suunniteltiin julkaisun jälkeen. 3D-tulostettu kotelo sisältää nyt myös LEDit, mikä tekee siitä "kokonaisvaltaisen" ratkaisun. Tämän viestin (uusi malli) esittelyn kuvat eroavat vaiheen 7 "Virtalähde ja kotelo" (vanha malli) kuvista

Materiaaliluettelo:

4x 1,5 V paristot 1x GL5516 - LDR1x 1 MOhm kiinteä vastus (R1) 1x 100 kOhm potentiometri 1x 100 kOhm kiinteä vastus (R2) 1x TS393CD - kaksijännitevertailija 1x HC -SR501 - PIR -liiketunnistin 1x 2 kOhm kiinteä vastus (R6) 2x 220 ohmin kiinteä vastus (R3 & R4) 2x IRLZ34N n-kanavainen Mosfet4x-kaapelikenkä flat4x-kaapelikenkä (vastakkaisessa osassa)

Vaihe 2: Kirkkauden tunnistaminen

Tunnistaakseni huoneen kirkkauden käytin valosta riippuvaista vastusta (LDR). Tein jännitteenjakajan 1MOhm: n kiinteällä vastuksella. Tämä on tarpeen, koska pimeässä LDR: n vastus saavuttaa saman suuruiset. Jännitehäviö LDR: n poikki on verrannollinen pimeyteen.

Vaihe 3: Referenssijännitteen asettaminen pimeyden kynnykselle

Yövalo loistaa, kun tietty pimeyden kynnys ylittyy. LDR -jännitteenjakajan lähtöä on verrattava tiettyyn viitearvoon. Tätä tarkoitusta varten käytetään toista jännitteenjakajaa. Yksi sen resistansseista on potentiometri. Tämä tekee kynnysjännitteestä (verrannollinen pimeyteen) muokattavissa. Potentiometrin (R_pot) maksimivastus on 100 kOhm. Kiinteä vastus (R2) on myös 100 kOhm.

Vaihe 4: Kirkkaudesta riippuva kytkin

Kahden kuvatun jännitteenjakajan jännitteet syötetään operaatiovahvistimeen. LDR-signaali on kytketty invertoivaan tuloon ja referenssisignaali ei-invertoivaan tuloon. OpAmpissa ei ole takaisinkytkentäsilmukkaa, mikä tarkoittaa, että se vahvistaa kahden tulon eron yli 10E+05: n suuruudella ja toimii siten vertailijana. Jos invertoivan tulon jännite on korkeampi kuin toisessa, se yhdistää ulostulonapinsa ylempään kiskoon (Vcc) ja käynnistää siten Mosfet Q1: n. Päinvastainen tapaus tuottaa maapotentiaalia vertailijoiden ulostulonapissa, joka sammuttaa Mosfetin. Itse asiassa on pieni alue, jossa vertailija tuottaa jotain GND: n ja Vcc: n välillä. Näin tapahtuu, kun molemmat jännitteet ovat lähes sama arvo. Tämä alue saattaa vaikuttaa LED -valojen kirkkauteen.

Valittu TS393 OpAmp on kaksijännitteinen vertailija. Myös muita sopivia ja mahdollisesti halvempia voidaan käyttää. TS393 oli vain jäänne vanhasta projektista.

Vaihe 5: Liiketunnistus

Passiivinen infrapuna-anturi HC-SR501 on tässä yksinkertainen ratkaisu. Siinä on mikrokontrolleri, joka havaitsee sen. Siinä on kaksi syöttötapaa (Vcc ja GND) ja yksi ulostulonappi. Lähtöjännite on 3,3 V, miksi jouduin käyttämään loogisen tason Mosfet-tyyppiä. Looginen tasotyyppi varmistaa, että Mosfet toimii sen kyllästysalueella vain 3,3 V: lla. PIR -anturi koostuu useista pyrosähköisistä elementeistä, jotka vastaavat jännitteen muutoksella esimerkiksi ihmiskehon lähettämää infrapunasäteilyä. Tämä tarkoittaa myös sitä, että se voi havaita esimerkiksi kylmän lämmityksen radiotoreja, jotka ovat tulvan kuumaa vettä. Tarkista ympäristöolosuhteet ja valitse anturin suunta sen mukaan. Tarkkailukulma on rajoitettu 120 °: een. Siinä on kaksi trimmeriä, joiden avulla voit lisätä herkkyyttä ja viiveaikaa. Voit muuttaa herkkyyttä lisätäksesi alueen aluetta, jota haluat tarkkailla. Viiveleikkurilla voidaan säätää aikaa, jonka anturi antaa loogisen korkean tason.

Kytkentäkaavion lopullisessa versiossa näet, että anturien ulostulon ja Q2 -portin välillä on sarjavastuin, joka rajoittaa anturista tulevaa virtaa (R4 = 220 ohmia).

Vaihe 6: Elektroniikan kokoonpano

Kun olet ymmärtänyt kunkin komponentin toiminnot, koko piiri voidaan rakentaa. Tämä pitäisi tehdä ensin leipälaudalla! Jos aloitat sen kokoamisen piirilevylle, piirin vaihtaminen tai optimointi on hankalampaa jälkeenpäin. Itse asiassa voit nähdä piirilevyn kuvasta, että tein jonkin verran muutoksia ja näin se näyttää hieman sotkuiselta.

Vertailulähtö on varustettava vetovastuksella R6 (2 kOhm) - jos käytät toista vertailua, tarkista tietolomake. Lisävastus R3 sijoitetaan vertailijan ja Mosfet Q1: n väliin samasta syystä kuin PIR: lle on kuvattu. Vastus R5 riippuu LED -valostasi. Tässä tapauksessa käytettiin lyhyttä LED -nauhaa. Siinä on jo sisäänrakennetut LEDit ja vastus R5. Näin ollen tapauksessani R5 ei ole koottu.

Vaihe 7: Virtalähde ja kotelo

PÄIVITYS: Tämän viestin alussa näkyvä kotelo on uudistettu. Se tehtiin kokonaisratkaisun saamiseksi. LEDit loistavat sisältä "läpinäkyvän" muovikerroksen läpi. Jos tämä ei koske sinua, ensimmäisen prototyypin ensimmäinen konsepti esitetään tässä vaiheessa. (Jos uusi muotoilu kiinnostaa, voin liittää sen myös)

Kuten aiemmin mainittiin, järjestelmään syötetään neljä 1,5 V AAA -paristoa. Itse asiassa saattaa olla miellyttävämpää käyttää yhtä 9 V: n akkua ja asettaa jännitesäädin koko piirin eteen. Tällöin sinun ei myöskään tarvitse tulostaa kolmiulotteisesti paristokoteloa, joka liitetään paristoihin kaapelikengillä.

Kotelo on ensimmäinen yksinkertainen prototyyppi ja siinä on joitakin reikiä antureille. Ensimmäisessä kuvassa näkyy iso reikä edessä liiketunnistimelle ja vasen yläreikä LDR: lle. LED -nauhan tulee olla kotelon ulkopuolella ja samalla etäisyydellä siitä, koska se saattaa vaikuttaa LDR: ään.