Sensor de moviment de la llum nocturna i foscor: sense micro: 7 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:10

Aquesta instrucció consisteix en evitar que pugueu copejar-vos els peus quan passegeu per una habitació fosca. Es podria dir que és per la vostra seguretat si us lleveu de nit i intenteu arribar a la porta amb seguretat. Per descomptat, podeu utilitzar una làmpada de nit o els llums principals perquè teniu un interruptor al costat, però, com de còmode és enlluernar els vostres ulls amb una bombeta de 60W quan us heu llevat?

Es tracta d’una tira LED que es munta a sota del llit i que està controlada per dos sensors que detecten el moviment i el nivell de foscor de l’habitació. Funcionarà a poca potència i brillantor per proporcionar una llum molt agradable a la nit. També hi ha la possibilitat de controlar el llindar de brillantor per fer-lo adequat per a tots els entorns. No es necessita cap microcontrolador per dur a terme aquest projecte. Això redueix el nombre de components necessaris i la complexitat. A més, és una tasca bastant fàcil si ja teniu algun coneixement en circuits de maquinari electrònic.

Pas 1: principi i components de la funció

El principi bàsic de funcionament d’aquesta llum és que té dos Mosfet en sèrie amb LED. Els Mosfets, que han de ser de tipus lògic (explicació posterior), estan activats per dos subcircuits diferents dels quals un respon a la foscor i l’altre al moviment. Si només se’n detecta un, només s’encén un transistor i l’altre encara bloqueja el flux de corrent a través del LED. Aquesta combinació és força essencial, ja que perdeu la bateria si activeu la llum durant el dia o sense moviment a la nit. Els components i el cirucuit s'han escollit de manera que pugueu optimitzar paràmetres per a la vostra pròpia ubicació i les condicions que hi ha.

A més, es va imprimir una carcassa en 3D per adaptar-la als components, cosa que no és realment necessària per motius de funcionalitat, sinó que té un propòsit pràctic.

ACTUALITZACIÓ: Una nova versió de l'habitatge es va dissenyar després de publicar aquest post. La carcassa impresa en 3D ara conté també LEDs, cosa que el converteix en una solució "tot-en-un". Les imatges de la introducció d’aquest missatge (model nou) difereixen de les del pas 7 "Alimentació i carcassa" (model antic)

Factura de materials:

4x piles de 1,5V 1x GL5516 - LDR1x 1 MOhm resistència fixa (R1) 1x 100 kOhm potenciòmetre 1x 100 kOhm resistència fixa (R2) 1x TS393CD - comparador de tensió doble 1x HC-SR501 - Sensor de moviment PIR 1x 2 kOhm resistència fixa (R6) 2x 220 Ohm resistència fixa (R3 i R4) 2x terminals de cable Mosfet4x de canal n IRLZ34N planxes de cable planes 4x (part oposada)

Pas 2: detectar la brillantor

Per detectar la brillantor de l'habitació, he utilitzat una resistència dependent de la llum (LDR). Vaig crear un divisor de tensió amb una resistència fixa de 1MOhm. Això és necessari perquè a la foscor la resistència del LDR assoleix magnituds similars. La caiguda de tensió a través del LDR és proporcional a la "foscor".

Pas 3: Configuració del voltatge de referència per al llindar de foscor

La llum nocturna brillarà quan es superi un llindar de foscor. Cal comparar la sortida del divisor de tensió LDR amb una referència determinada. Amb aquest propòsit s’utilitza un segon divisor de tensió. Una de les seves resistències és un potenciòmetre. Això fa que es pugui modificar el voltatge llindar (proporcional a la foscor). El potenciòmetre (R_pot) té una resistència màxima de 100 kOhm. La resistència fixa (R2) també és de 100 kOhm.

Pas 4: commutador dependent de la brillantor

Les tensions dels dos divisors de tensió descrits s’introdueixen a l’amplificador operacional. El senyal LDR està connectat a l'entrada d'inversió i el senyal de referència a l'entrada no inversora. L'OmpAmp no té un bucle de retroalimentació, el que significa que amplificarà la diferència de les dues entrades per magnituds superiors a 10E + 05 i, per tant, funcionarà com a comparador. Si el voltatge a l’entrada d’inversió és superior en comparació amb l’altre, connectarà el seu pin de sortida al rail superior (Vcc) i, per tant, engegarà el Mosfet Q1. El cas contrari produirà potencial de terra al pin de sortida dels comparadors que apaga el Mosfet. De fet, hi ha una petita regió on el comparador produirà alguna cosa entre GND i Vcc. Això passa quan ambdues tensions tenen gairebé el mateix valor. Aquesta regió pot tenir l'efecte de fer que el LED brilli menys.

El TS393 OpAmp triat és un comparador de doble voltatge. També es poden utilitzar altres adequats i possiblement més econòmics. El TS393 només era un residu d’un projecte antic.

Pas 5: detecció de moviment

El sensor infraroig passiu HC-SR501 és aquí una solució molt senzilla. Té construït un microcontrolador que de fet fa la detecció. Té dos pins per al subministrament (Vcc i GND) i un pin de sortida. El voltatge de sortida és de 3,3 V, per què de fet vaig haver d’utilitzar el tipus Mosfet de nivell lògic. El tipus de nivell lògic garanteix que el Mosfet es dirigeixi a la regió de saturació amb només 3,3 V. El sensor PIR consta de diversos elements piroelèctrics que, per exemple, responen amb un canvi de voltatge a la radiació infraroja que transmeten els cossos humans. Això també significa que pot detectar coses com radiotors de calefacció en fred que s’inunden amb aigua calenta. Haureu de comprovar les circumstàncies ambientals i escollir l’orientació del sensor en conseqüència. L’angle d’observació està limitat a 120 °. Té dos retalladors que podeu utilitzar per augmentar la sensibilitat i el temps de retard. Podeu canviar la sensibilitat per augmentar l'abast de l'àrea que vulgueu observar. El retallador de retard es pot utilitzar per ajustar el temps durant el qual el sensor genera un nivell lògic alt.

A la versió final del diagrama de cablejat podeu veure que entre la sortida dels sensors i la porta de Q2 hi ha una resistència en sèrie per limitar el corrent extret del sensor (R4 = 220 Ohm).

Pas 6: Muntatge d'electrònica

Després d’entendre la funcionalitat de cada component, es pot acumular tot el circuit. Això s’ha de fer primer en una taula de treball. Si comenceu a muntar-lo en una placa de circuit, serà més complicat canviar o optimitzar el circuit després. De fet, podeu veure a la imatge de la meva placa de circuit que vaig fer una nova reelaboració i, per tant, sembla una mica desordenada.

La sortida del comparador ha d’estar equipada amb una resistència de tracció R6 (2 kOhm); si utilitzeu un comparador diferent, comproveu la fitxa tècnica. Es col·loca una resistència R3 addicional entre el comparador i el Mosfet Q1 per la mateixa raó que es descriu per al PIR. La resistència R5 depèn del vostre LED. En aquest cas es va utilitzar una peça curta de llum LED. Té els LEDs i la resistència R5 ja incorporats. Per tant, en el meu cas, R5 no està muntat.

Pas 7: font d'alimentació i habitatge

ACTUALITZACIÓ: l’habitatge que es mostra al principi d’aquest post és un redisseny. Es va fer per tenir una solució completa. Els LED brillen des de l'interior a través d'una capa de plàstic "transparent". Si això no és aplicable per a vosaltres, el primer concepte del primer prototip es mostra aquí en aquest pas. (Si hi ha interès pel nou disseny, també el puc adjuntar)

Com s’ha esmentat anteriorment, quatre bateries AAA de 1,5 V alimentaran el sistema. De fet, potser us resultaria més agradable utilitzar una bateria de 9V i posar un regulador de tensió davant de tot el circuit. Aleshores tampoc no haureu d’imprimir en 3D una carcassa de la bateria que es connecti a les bateries mitjançant uns passadors de cable.

La carcassa és un primer prototip simple i té alguns forats per als sensors. A la primera imatge es pot veure el gran forat del davant del sensor de moviment i el forat superior esquerre del LDR. La tira LED hauria d’estar fora de la carcassa a la mateixa distància que podria influir en el LDR.