GoodNightLight: un circuit senzill de llum nocturna: 5 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Per ohoilett Segueix-ne més per l'autor:

Quant a: Estudiant de postgrau a la Universitat Purdue, enginyer biomèdic, entusiasta de l'electrònica, educador, que intenta aprendre una mica sobre enginyeria i programació Més informació sobre ohoilett »

Hola a tots, imparteixo un curs de bioinstrumentació per a estudiants de secundària a l'hivern com a part del Purdue GERI (Gifted Education Resource Institute). En aquest curs, presento als estudiants els conceptes bàsics dels circuits i com fem servir els circuits en Enginyeria Biomèdica. He descobert que la llum nocturna és un bon circuit introductori per als estudiants que aprenen sobre electrònica. Inclou alguns components bàsics com resistències i LED. També inclou un component més intermedi, a saber, l'amplificador operacional i un sensor útil, a saber, un fotoresistor. El mecanisme del circuit mostra als estudiants com podem utilitzar els circuits per interactuar amb el món exterior i produir algun tipus de sortida. En aquest cas, la llum nocturna s’encén quan disminueixen els nivells de llum ambiental i s’apaga quan augmenten els nivells de llum ambiental. A tothom li agrada veure que els LED s’encenen i s’apaguen automàticament. Vaig dir als pares que publicaria les diverses lliçons en línia (i tinc uns quants mesos de retard sobre o_O), així que aquí vaig amb la primera! Espero que gaudiu del meu Instructable for the GoodNightLight.

Pas 1: fotoresistència o resistència dependent de la llum (LDR)

Un fotoresistor és un component senzill que canvia la resistència amb la llum incident. La resistència conté materials fotosensibles que fan que la resistència del material disminueixi amb l’augment de la llum (més llum). Per contra, la resistència del material augmenta amb la disminució de la llum (es fa més fosc). El fotosensor és l’encarregat de detectar els canvis de llum ambiental que accionaran la llum nocturna. No dubteu a mesurar la resistència del fotoresistor amb un multímetre per veure com canvia la seva resistència quan tapeu i destapar el fotoresistor amb el dit o amb un altre objecte opac.

Pas 2: divisor de tensió

Un divisor de tensió és una forma senzilla d'interfaccionar amb un transductor resistiu, que és un component que tradueix una forma d'energia a una resistència. En aquest circuit, el nostre transductor resistiu és el nostre fotoresistor. Un divisor de tensió es compon de dues resistències en sèrie (connectades una després de l’altra). Una font de tensió, com una bateria, està connectada a un dels resistors del divisor i l’altra resistència està connectada a terra. L’equació d’un divisor de tensió és la següent: Vout = Vin * R2 / (R2 + R1)

Com podem veure a l’equació, R1 i R2 determinen directament la sortida del divisor de tensió. Examinant una mica més l’equació, veiem que a mesura que augmenta R2, Vout s’acosta a Vin. Vam esmentar en el nostre pas anterior que la resistència del fotoresistor augmenta amb la disminució de la llum ambiental. Situarem el nostre fotoresistor a la posició R2 d’aquest divisor de tensió.

Pas 3: comparador i LED de sortida

Un comparador és un circuit senzill que compara dos voltatges. Si la tensió a l'entrada que no inverteix (l'entrada de l'amplificador operatiu amb el signe "+") és superior a la tensió a l'entrada d'inversió (l'entrada de l'amplificador operatiu amb el signe "-"), la sortida de el comparador s’encendrà el LED. Si el contrari és cert, la sortida del comparador apagarà el LED. Si no heu utilitzat LEDs abans, tingueu en compte que s’encenen quan hi passa un petit corrent. Obteniu més informació sobre els LED d’aquest excel·lent instructable.

Per al nostre comparador, utilitzarem un amplificador LM324. El LM324 és un amplificador quadricular, és a dir, que té 4 amplificadors integrats en un sol paquet. Només necessitarem un dels 4 amplificadors. Connecteu el LM324 com es mostra a l'esquema.

Pas 4: Conclusions i reflexions finals

En aquest instructiu, he demostrat simplement encendre un LED amb quantitats canviants de llum ambiental. Utilitzeu la vostra creativitat per convertir-la en una veritable "llum de nit".

Pas 5: resolució de problemes

1. En aquest document instructiu, he recomanat afegir una resistència de 10 k en sèrie amb el vostre fotoresistor. Depenent de la resistència "nominal" del fotoresistor, potser haureu de canviar la resistència de 10 k per una altra cosa. Recomanaria mesurar la resistència del fotoresistor amb el multímetre quan el fotoresistor estigui exposat a l'ambient i quan el sensor estigui tapat per algun objecte estrany. Voleu triar una resistència en sèrie que sigui més gran que la resistència del fotoresistor quan estigui exposat a la llum ambiental, però més petita que la resistència del fotoresistor quan estigui tapada. Per exemple, per al fotoresistor que he utilitzat, la seva resistència quan s’exposa a la llum ambiental era d’uns 8k. Quan vaig tapar la fotoresistència amb el dit, la seva resistència va augmentar fins a 48 k.

2. Assegureu-vos que connecteu els divisors de tensió a les entrades adequades de l'amplificador operatiu. Presteu molta atenció a les connexions del pas 3.

3. Desconfieu de la polaritat del LED. La cama més curta és "negativa" i s'hauria de connectar a terra.