Un LED que es pot bufar com una espelma: 5 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Els LED estan dissenyats per emetre llum, però també fan sensors sorprenents. Utilitzant només un Arduino UNO, un LED i una resistència, crearem un anemòmetre LED calent que mesuri la velocitat del vent i apagarà el LED durant 2 segons quan detecti que hi bufeu. Podeu utilitzar això per crear interfícies controlades per la respiració, o fins i tot una espelma electrònica que pugueu bufar.

Materials:

Un Arduino UNO (amb cable USB per connectar-se al vostre ordinador)

Una resistència de 1 / 4W de 220 ohm (https://www.amazon.com/Projects-25EP514220R-220-Re…)

Un LED groc 0402 precablat (https://www.amazon.com/Lighthouse-LEDs-Angle-Pre-W…)

Capçalera separada (https://www.amazon.com/SamIdea-15-Pack-Straight-Co…)

També necessitareu:

Un ordinador per executar l'entorn Arduino

Equips / habilitats bàsics de soldadura

Pas 1: Com funciona això?

Quan feu passar el corrent per un LED, la seva temperatura augmenta. La quantitat de pujada depèn de la seva efectivitat. Quan bufeu un LED calent, la refrigeració addicional redueix la temperatura de funcionament. Ho podem detectar perquè la caiguda de tensió directa d’un LED augmenta a mesura que es refreda.

El circuit és molt senzill i s’assembla molt a conduir un LED. L'única diferència és que afegirem un cable addicional per mesurar la caiguda de tensió del LED mentre està encès. Per funcionar bé, voleu utilitzar un LED molt petit (us recomano que utilitzeu un LED de muntatge superficial 0402) connectat pels cables més fins possibles. Això permetrà que el LED s’escalfi i es refredi molt ràpidament i minimitzi la calor perduda pels cables. Els canvis de voltatge que busquem són només milivolts, a la vora del que es pot detectar de manera fiable mitjançant els pins analògics de les UNO. Si el LED descansa sobre alguna cosa que condueix la calor, pot ser que no pugui fer prou calor, de manera que funciona millor si està a l'aire.

Pas 2: prepareu el LED i la resistència per connectar-vos al vostre Arduino UNO

Soldar cables extremadament prims a LEDs de muntatge superficial molt petits requereix una gran quantitat d’habilitat. Afortunadament, només podeu comprar LED 0402 precablats. Sovint vénen amb una resistència (coberta de calor encongit a la imatge) que es dimensiona per a un funcionament de 12V. Si això és el que obtindreu, haureu de tallar la resistència. Si talleu la canonada termoretractora situada al costat de la protuberància de la resistència, probablement podreu treure la resta de tubs deixant una mica de fil exposat per soldar. Si acabeu de tallar el cable, haureu de retirar una petita quantitat d’aïllament perquè pugueu soldar i tenint en compte el gruix del cable, això pot ser complicat.

Els cables són massa prims per establir una bona connexió en una capçalera Arduino, de manera que els haurem de soldar amb alguna cosa més grossa. He utilitzat pins d’una capçalera separable per fer les connexions, però es pot utilitzar gairebé qualsevol tros de filferro de calibre adequat. El cable posterior (càtode) del LED es solda a un únic pas de capçalera separable. El fil vermell (ànode) s’ha de soldar a la resistència doblegada tal com es mostra. Retalleu els cables de la resistència a la mateixa longitud i soldeu-los a dos passadors de capçalera adjacents, tal com es mostra a la figura.

Pas 3: connexions

Connecteu el LED / resistència tal com es mostra a les figures. El costat de la resistència connectat al cable LED vermell va a A0. Aquí serà on mesurem el voltatge del LED mitjançant la capacitat d’entrada analògica. L’altra cara de la resistència passa a A1, que utilitzarem com a sortida digital, configurant-la com a alta per encendre el LED. El cable negre ha d’estar connectat a GND. Es pot utilitzar qualsevol dels pins Arduino GND.

Pas 4: Codi

Baixeu-vos el codi i obriu-lo a l'IDE Arduino. A continuació, podeu penjar-lo al vostre Arduino.

El programa primer configura les direccions dels pins i il·lumina el LED. A continuació, mesura la caiguda de tensió directa del LED mitjançant una lectura analògica al pin A0. Per millorar la precisió de la mesura, llegim el voltatge 256 vegades de forma ràpida i sumem el resultat. (Un mostreig excessiu com aquest pot augmentar la resolució efectiva de la conversió de manera que puguem veure canvis que són més petits que el pas més petit del convertidor.) Si la memòria intermèdia de dades sensedata està plena, comparem la suma més recent amb la més antiga que tenim emmagatzemat a la memòria intermèdia per veure si un refredament recent ha elevat el voltatge del LED almenys MINJUMP. Si no ho ha fet, emmagatzemem la suma al buffer, actualitzem el punter del buffer i iniciem la següent mesura. Si és així, apaguem el LED durant 2 segons, restablim la memòria intermèdia i tornem a iniciar el procés.

Per entendre millor el que està passant, escrivim la suma de cadascuna com a dades de sèrie i utilitzem el Plotter Serial de l’Arduino IDE (al menú Eines) per representar gràficament la tensió del LED a mesura que canvia amb el pas del temps. Recordeu que heu d’establir la velocitat de transmissió en 250000 perquè coincideixi amb el programa. A continuació, podreu veure com cau el voltatge mentre el LED s’escalfa després d’encendre’s. Això també mostrarà la sensibilitat del sistema. Després d’apagar el LED, s’haurà refredat una mica en tornar a encendre’s, cosa que veureu com un salt al gràfic.

Pas 5: gaudiu

Quan el codi estigui en funcionament, hauríeu de ser capaç de fer saltar el LED amb una ràfega d’aire. He descobert que puc fer saltar el LED a més d’un metre de distància. En algunes habitacions, els corrents d’aire poden provocar desencadenants falsos. Si això és un problema, podeu reduir la sensibilitat del vostre sistema augmentant MINJUMP. El Plotter en sèrie us pot ajudar a visualitzar el valor adequat per a la vostra aplicació.

Podeu substituir el LED per un de color diferent. Els LED blancs funcionen especialment bé. Com que tenen una caiguda de tensió més elevada, haureu de canviar el valor de resistència per obtenir el corrent adequat. Donada la capacitat de la unitat UNO, disparar per obtenir un corrent de 10-15 mA. Per a un LED blanc, 100 ohms és un bon punt de partida.

Com que un UNO té 6 pins d'entrada analògics, podeu modificar fàcilment aquest codi per admetre 6 anemòmetres LED independents i calents. Això permet crear interfícies senzilles que puguin reconèixer quan bufeu en direccions diferents. Això pot ser increïblement útil quan es construeixen interfícies per a discapacitats, controladors expressius per a músics o fins i tot per a pastissos d’aniversari amb moltes espelmes electròniques.

Finalment, si heu acabat fent servir aquesta tècnica per fer alguna cosa divertida, deixeu un comentari a continuació.