Night Light Motion & Darkness Sensing - No Micro: 7 Steps (with Pictures)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:36

Detta instruerbara handlar om att hindra dig från att sticka tån när du går genom ett mörkt rum. Du kan säga att det är för din egen säkerhet om du går upp på natten och försöker nå dörren på ett säkert sätt. Naturligtvis kan du använda en sänglampa eller huvudlamporna eftersom du har en strömbrytare bredvid dig, men hur bekvämt är det att blända ögonen med en 60W glödlampa när du precis vaknade?

Det handlar om en LED-remsa du monterar under din säng som styrs av två sensorer som känner av rörelse och mörkret i ditt rum. Den körs med låg effekt och ljusstyrka för att ge ett mycket trevligt ljus på natten. Det finns också möjlighet att styra ljusstyrkan för att göra den lämplig för alla miljöer. Ingen mikrokontroller behövs för att genomföra detta projekt. Det minskar antalet nödvändiga komponenter och komplexitet. Dessutom är det en ganska enkel uppgift om du redan har viss kunskap inom elektronikhårdvarukretsar.

Steg 1: Funktionsprincip och komponenter

Den grundläggande arbetsprincipen för denna lampa är att den har två Mosfet i serie med en LED. Mosfets, som måste vara typ av logisk nivå - förklaring senare - aktiveras av två olika underkretsar, varav en reagerar på mörker och den andra på rörelse. Om bara en av dem avkänns är endast en transistor påslagen och den andra blockerar fortfarande strömflödet genom lysdioden. Denna kombination är ganska viktig eftersom du skulle slösa batteri om du aktiverar ljuset under dagen eller utan rörelse på natten. Komponenterna och cirucuit valdes på ett sätt så att du kan optimera parametrar för din egen plats och förhållandena där.

Dessutom trycktes ett hus i 3D för att passa in i komponenterna, vilket inte är nödvändigt av funktionalitetsskäl men har ett praktiskt syfte.

UPPDATERING: En ny version av bostaden designades efter att jag publicerade det här inlägget. Det 3D-tryckta huset innehåller nu också lysdioderna vilket gör det till en "hel-i-ett" -lösning. Bilderna från introduktionen av detta inlägg (ny modell) skiljer sig från de i steg 7 "Strömförsörjning och hus" (gammal modell)

Materialförteckning:

4x 1,5V batterier 1x GL5516 - LDR1x 1 MOhm fast motstånd (R1) 1x 100 kOhm potentiometer 1x 100 kOhm fast motstånd (R2) 1x TS393CD - kompatator för två spänningar 1x HC -SR501 - PIR rörelsesensor 1x 2x kOhm fast motstånd (R6) 2x 220 Ohm fast motstånd (R3 & R4) 2x IRLZ34N n-kanal Mosfet4x kabelsko flat4x kabelsko (motsatt del)

Steg 2: Avkänning av ljusstyrka

För att känna av ljuset i rummet använde jag ett ljusberoende motstånd (LDR). Jag skapade en spänningsdelare med ett 1MOhm fast motstånd. Detta är nödvändigt eftersom motståndet i LDR når mörker i liknande dimensioner. Spänningsfallet över LDR är proportionellt mot "mörkret".

Steg 3: Konfigurera referensspänning för mörkretröskel

Nattljuset ska lysa när en viss mörkertröskel överskrids. Utgången från LDR -spänningsdelaren behöver jämföras med en viss referens. För detta ändamål används en andra spänningsdelare. En av dess motstånd är en potentiometer. Det gör att tröskelspänningen (proportionell mot mörker) kan ändras. Potentiometern (R_pot) har ett maximalt motstånd på 100 kOhm. Det fasta motståndet (R2) är också 100 kOhm.

Steg 4: Ljusstyrka beroende switch

Spänningarna hos de två beskrivna spänningsdelarna matas in i operationsförstärkaren. LDR-signalen är ansluten till inverteringsingången och referenssignalen till den icke-inverterande ingången. OpAmp har inte en återkopplingsslinga, vilket betyder att den kommer att förstärka skillnaden mellan de två ingångarna med en storlek på mer än 10E+05 och därmed fungera som en komparator. Om spänningen vid inverteringsingången är högre jämfört med den andra, kommer den att ansluta sin utgångsstift till den övre skenan (Vcc) och därmed slå på Mosfet Q1. Det motsatta fallet kommer att producera markpotential vid komparatorns utgångsstift som stänger av Mosfet. Det finns faktiskt en liten region där komparatorn kommer att mata ut något mellan GND och Vcc. Det händer när båda spänningarna är nästan samma värde. Denna region kan ha den effekten att lysdioderna lyser mindre ljusa.

Den valda TS393 OpAmp är en dubbelspänningskomparator. Andra lämpliga och möjligen billigare kan också användas. TS393 var bara en rest från ett gammalt projekt.

Steg 5: Rörelsedetektering

HC-SR501 passiv infraröd sensor är en mycket enkel lösning här. Den har en mikrokontroller byggd på den som faktiskt gör detekteringen. Den har två stift för matning (Vcc och GND) och en utgångsstift. Utgångsspänningen är 3,3V varför jag faktiskt var tvungen att använda logiken Mosfet-typ. Typen av logisk nivå säkerställer att Mosfet drivs i sitt mättnadsområde med endast 3,3V. PIR -sensorn består av flera pyroelektriska element som reagerar med en förändring i spänning till infraröd strålning som överförs av till exempel mänskliga kroppar. Det betyder också att det kan upptäcka saker som radiovärmare med kall uppvärmning som är översvämmade med varmt vatten. Du bör kontrollera miljöförhållandena och välja sensorns riktning i enlighet därmed. Observationsvinkeln är begränsad till 120 °. Den har två trimmare som du kan använda för att öka känsligheten och fördröjningstiden. Du kan ändra känsligheten för att öka området för det område du vill observera. Fördröjningstrimmern kan användas för att justera den tid för vilken sensorn matar ut en logisk hög nivå.

I den slutliga versionen av kopplingsschemat kan du se att mellan sensorutgången och grinden till Q2 finns ett motstånd i serie för att begränsa strömmen från sensorn (R4 = 220 Ohm).

Steg 6: Elektronikmontering

Efter att ha förstått varje komponents funktionalitet kan hela kretsen byggas upp. Detta bör göras på en brödbräda först! Om du börjar med att montera det på ett kretskort blir det mer knepigt att byta eller optimera kretsen efteråt. Faktum är att du kan se på bilden av mitt kretskort att jag gjorde en omarbetning och därför ser det lite rörigt ut.

Jämförelseutgången måste vara utrustad med ett dragmotstånd R6 (2 kOhm) - om du använder en annan komparator ska du kontrollera databladet. Ett ytterligare motstånd R3 placeras mellan komparatorn och Mosfet Q1 av samma anledning som beskrivs för PIR. Motståndet R5 är beroende av din LED. I detta fall användes en kort bit LED -stripp. Den har lysdioderna samt motståndet R5 redan inbyggt. Så i mitt fall är R5 inte monterad.

Steg 7: Strömförsörjning och hölje

UPPDATERING: Huset som visas i början av detta inlägg är en omdesign. Det gjordes för att få en helhetslösning. Lysdioderna lyser inifrån genom ett "transparent" plastskikt. Om detta inte är tillämpligt för dig visas det första konceptet för den första prototypen här i detta steg. (Om det finns intresse för den nya designen kan jag bifoga den också)

Som nämnts tidigare kommer fyra AAA 1,5V -batterier att driva systemet. I själva verket kan det vara trevligare för dig att använda ett 9V batteri och sätta en spänningsregulator framför hela kretsen. Då behöver du inte heller 3D-skriva ut ett batterihus som ansluts till batterierna med kabelsko.

Huset är en första enkel prototyp och har några hål för sensorerna. På den allra första bilden kan du se det stora hålet framför för rörelsesensorn och det vänstra övre hålet för LDR. LED -remsan ska vara utanför huset med samma avstånd till den eftersom den kan påverka LDR.