GoodNightLight: en enkel nattljuskrets: 5 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Av ohoilettFölj mer av författaren:

Om: Doktorand vid Purdue University, biomedicinsk ingenjör, elektronikentusiast, pedagog, försöker lära sig lite om teknik och programmering Mer om ohoilett »

Hej alla, jag undervisar en bioinstrumentationskurs för mellanstadieelever på vintern som en del av Purdue GERI (Gifted Education Resource Institute). I den här kursen introducerar jag studenterna till grunderna i kretsar och hur vi använder kretsar i biomedicinsk teknik. Jag har funnit att ett nattljus är en bra introduktionskrets för studenter som lär sig om elektronik. Den innehåller några grundläggande komponenter som motstånd och lysdioder. Den innehåller också en mer mellanliggande komponent, nämligen operationsförstärkaren och en användbar sensor, nämligen en fotoresistor. Kretsmekanismen visar eleverna hur vi kan använda kretsar för att interagera med omvärlden och producera någon form av utgång. I det här fallet tänds nattljuset när omgivande ljusnivåer minskar och släcks när omgivande ljusnivåer ökar. Alla älskar att se lysdioderna slås på och av automatiskt. Jag sa till föräldrarna att jag skulle lägga upp de olika lektionerna online (och jag är några månader bakom o_O) så här går jag med den första! Hoppas du gillar min Instructable for GoodNightLight.

Steg 1: Fotoresistor eller ljusberoende motstånd (LDR)

En fotoresistor är en enkel komponent som ändrar motstånd med infallande ljus. Motståndet innehåller ljuskänsliga material som gör att materialets motstånd minskar med ökat ljus (mer ljus). Omvänt ökar materialets motstånd med minskande ljus (det blir mörkare). Fotosensorn ansvarar för att detektera förändringar i omgivande ljus, vilket påverkar nattljuset. Mät gärna fotoresistorns motstånd med en multimeter för att se hur dess motstånd förändras när du täcker och avslöjar fotoresistorn med ditt finger eller annat ogenomskinligt föremål.

Steg 2: Spänningsdelare

En spänningsdelare är ett enkelt sätt att ansluta till en resistiv givare, som är en komponent som översätter en form av energi till ett motstånd. I denna krets är vår resistiva givare vår fotoresistor. En spänningsdelare består av två motstånd i serie (anslutna efter varandra). En spänningskälla, liksom ett batteri, är ansluten till ett av motstånden i avdelaren och det andra motståndet är anslutet till jord. Ekvationen för en spänningsdelare är följande: Vout = Vin*R2 / (R2 + R1)

Som vi kan se från ekvationen bestämmer R1 och R2 direkt spänningsdelarens utsignal. När vi undersöker ekvationen lite längre ser vi att när R2 ökar kommer Vout närmare Vin. Vi nämnde i vårt föregående steg att fotoresistorns motstånd ökar med minskande omgivande ljus. Vi placerar vår fotoresistor i R2 -positionen för denna spänningsdelare.

Steg 3: Jämförare och utgångs -LED

En komparator är en enkel krets som jämför två spänningar. Om spänningen vid den icke-inverterande ingången (ingången till op-förstärkaren med "+" -tecknet) är större än spänningen vid den inverterande ingången (ingången till op-förstärkaren med "-" -tecknet) kommer utsignalen från komparatorn tänder lysdioden. Om det motsatta är sant kommer komparatorns utsignal att stänga av lysdioden. Om du inte har använt lysdioder tidigare, vet att de lyser när en liten ström passerar genom dem. Lär dig mer om lysdioder från denna utmärkta instruerbara.

För vår komparator använder vi en LM324 -förstärkare. LM324 är en fyrhjulsförstärkare, vilket innebär att den har fyra förstärkare inbyggda i ett enda paket. Vi behöver bara en av de fyra förstärkarna. Anslut LM324 enligt schemat.

Steg 4: Slutsatser och slutliga tankar

I den här instruerbara har jag demonstrerat helt enkelt att slå på en LED med förändrade mängder omgivande ljus. Använd din kreativitet för att göra det till ett riktigt "nattljus".

Steg 5: Felsökning

1. I denna instruktionsbok rekommenderade jag att du lade till ett 10k -motstånd i serie med din fotoresistor. Beroende på det "nominella" motståndet i din fotoresistor kan du behöva byta 10k -motståndet till något annat. Jag skulle rekommendera att mäta fotoresistorns motstånd med din multimeter när din fotoresistor utsätts för omgivning och när sensorn täcks av något främmande föremål. Du vill välja ett seriemotstånd som är större än fotoresistorns motstånd när det utsätts för omgivande ljus, men mindre än motståndet för fotoresistorn när det är täckt. Till exempel, för fotoresistorn jag använde, var motståndet när det utsattes för omgivande ljus omkring 8k. När jag täckte fotoresistorn med mitt finger ökade motståndet till 48k.

2. Var noga med att du ansluter spänningsdelarna till rätt ingångar på förstärkaren. Var noga med anslutningarna i steg 3.

3. Var försiktig med polariteten på lysdioden. Det kortare benet är "negativt" och ska anslutas till marken.