GoodNightLight: yksinkertainen yövalopiiri: 5 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Seuraa lisää tekijältä:

Tietoja: Jatko -opiskelija Purdue -yliopistossa, biolääketieteen insinööri, elektroniikan harrastaja, opettaja, yrittää oppia hieman tekniikasta ja ohjelmoinnista Lisätietoja ohoilettista »

Hei kaikki, opetan talvella Bioinstrumentation -kurssin ala -asteen opiskelijoille osana Purdue GERI: tä (Gifted Education Resource Institute). Tällä kurssilla esitän opiskelijoille piirien perusteet ja kuinka käytämme piirejä biolääketieteen tekniikassa. Olen huomannut, että yövalo on hyvä johdantopiiri oppilaille, jotka oppivat elektroniikkaa. Se sisältää muutaman peruskomponentin, kuten vastukset ja LEDit. Se sisältää myös välivaihekomponentin, nimittäin operaatiovahvistimen ja hyödyllisen anturin, nimittäin valovastuksen. Piirin mekanismi näyttää oppilaille, kuinka voimme käyttää piirejä vuorovaikutuksessa ulkomaailman kanssa ja tuottaa jonkinlaista tuotosta. Tässä tapauksessa yövalo syttyy, kun ympäristön valotaso heikkenee, ja sammuu, kun ympäristön valotaso kasvaa. Kaikki pitävät siitä, että LED -valot syttyvät ja sammuvat automaattisesti. Kerroin vanhemmille, että julkaisen eri oppitunnit verkossa (ja olen muutaman kuukauden jälkeen o_O), joten tässä mennään ensimmäisen kanssa! Toivottavasti pidät Instructable for GoodNightLight -valostani.

Vaihe 1: Valovastus tai valosta riippuva vastus (LDR)

Valovastus on yksinkertainen komponentti, joka muuttaa vastusta tulevassa valossa. Vastus sisältää valoherkkiä materiaaleja, jotka vähentävät materiaalin vastusta lisääntyneellä valolla (enemmän valoa). Sitä vastoin materiaalin vastus kasvaa valon vähentyessä (se tummenee). Valoanturi on vastuussa ympäristön valon muutosten havaitsemisesta, mikä aktivoi yövalon. Voit mitata valovastuksen resistanssin yleismittarilla nähdäksesi, kuinka sen vastus muuttuu, kun peität ja paljastat valovastuksen sormellasi tai muulla läpinäkymättömällä esineellä.

Vaihe 2: Jännitteenjakaja

Jännitteenjakaja on yksinkertainen tapa muodostaa yhteys resistiiviseen kaikuanturiin, joka on komponentti, joka muuntaa yhden energiamuodon vastukseksi. Tässä piirissä resistiivinen kaikuanturimme on valovastus. Jännitteenjakaja koostuu kahdesta sarjavastuksesta (kytketty peräkkäin). Jännitelähde, kuten akku, on kytketty yhteen jakajan vastuksista ja toinen vastus maahan. Jännitteenjakajan yhtälö on seuraava: Vout = Vin*R2 / (R2 + R1)

Kuten voimme nähdä yhtälöstä, R1 ja R2 määrittävät suoraan jännitteenjakajan lähdön. Tarkasteltaessa yhtälöä hieman pidemmälle, näemme, että kun R2 kasvaa, Vout lähestyy Viniä. Mainitsimme edellisessä vaiheessa, että valoresistorin vastus kasvaa ympäristön valon vähentyessä. Asetamme valoresistorimme tämän jännitteenjakajan R2 -asentoon.

Vaihe 3: Vertailu- ja lähtö -LED

Vertailija on yksinkertainen piiri, joka vertaa kahta jännitettä. Jos jännite ei-invertoivassa tulossa (op-vahvistimen tulo "+" -merkillä) on suurempi kuin invertoivan tulon jännite (op-vahvistimen tulo "-" -merkillä), vertailulaite sytyttää LED -valon. Jos päinvastainen on totta, vertailulähdön ulostulo sammuttaa LED -valon. Jos et ole aiemmin käyttänyt LED -valoja, muista, että ne syttyvät, kun niiden läpi kulkee pieni virta. Lisätietoja LED -valoista tästä erinomaisesta Instructable -ohjelmasta.

Vertailijana käytämme LM324 -vahvistinta. LM324 on nelivahvistin, mikä tarkoittaa, että siinä on 4 vahvistinta yhdeksi paketiksi. Tarvitsemme vain yhden neljästä vahvistimesta. Johdota LM324 kaavion mukaisesti.

Vaihe 4: Päätelmät ja lopulliset ajatukset

Tässä ohjeessa olen demonoinut yksinkertaisesti LED -valon sytyttämisen vaihtelevalla määrällä ympäröivää valoa. Käytä luovuuttasi muuttaaksesi se todelliseksi "yövaloksi".

Vaihe 5: Vianetsintä

1. Tässä Instructable -ohjelmassa suosittelin 10k -vastuksen lisäämistä sarjaan valokuvaresistorisi kanssa. Valoresistorisi "nimellisestä" vastuksesta riippuen sinun on ehkä vaihdettava 10k: n vastus johonkin muuhun. Suosittelen mittaamaan valovastuksen resistanssin yleismittarillasi, kun valoresistori altistuu ympäristölle ja kun anturi on peitetty vieraalla esineellä. Haluat valita sarjavastuksen, joka on suurempi kuin valoresistorin vastus, kun se altistuu ympäristön valolle, mutta pienempi kuin valovastuksen vastus, kun se on peitetty. Esimerkiksi käyttämäni valoresistorin vastus ympäristön valolle altistettuna oli noin 8k. Kun peitin valoresistorin sormella, sen vastus kasvoi 48 k: iin.

2. Varmista, että liität jännitteenjakajat op -vahvistimen oikeisiin tuloihin. Kiinnitä erityistä huomiota liitäntöihin vaiheessa 3.

3. Varo LEDin napaisuutta. Lyhyempi jalka on "negatiivinen" ja sen pitäisi liittyä maahan.