Night Light Motion & Darkness Sensing - Ingen mikro: 7 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:25

Denne instruktive handler om at forhindre dig i at stikke din tå, når du går gennem et mørkt rum. Du kan sige, at det er for din egen sikkerhed, hvis du står op om natten og forsøger at nå døren sikkert. Selvfølgelig kan du bruge en sengelampe eller hovedlamperne, fordi du har en kontakt lige ved siden af dig, men hvor behageligt er det at blænde dine øjne med en 60W pære, da du lige vågnede?

Det handler om en LED-strip, du monterer under din seng, der styres af to sensorer, der registrerer bevægelse og niveauet af mørke i dit værelse. Det vil køre med lav effekt og lysstyrke for at give et meget behageligt lys om natten. Der er også mulighed for at kontrollere lysstyrketærsklen for at gøre den velegnet til ethvert miljø. Ingen mikrokontroller er nødvendig for at gennemføre dette projekt. Det reducerer antallet af nødvendige komponenter og kompleksitet. Desuden er det en ganske let opgave, hvis du allerede har en vis viden inden for elektronikhardwarekredsløb.

Trin 1: Funktionsprincip og komponenter

Det grundlæggende arbejdsprincip for dette lys er, at det har to Mosfet i serie med en LED. Mosfets, der skal være logisk niveau - forklaring senere - tændes af to forskellige underkredsløb, hvoraf den ene reagerer på mørke og den anden på bevægelse. Hvis kun en af dem registreres, tændes kun en transistor, og den anden blokerer stadig strømmen gennem LED'en. Denne kombination er ganske vigtig, da du ville spilde batteristrøm, hvis du aktiverer lyset i løbet af dagen eller uden bevægelse om natten. Komponenterne og cirucuit blev valgt på en måde, så du er i stand til at optimere parametre til din egen placering og forholdene der.

Desuden blev et hus 3D-trykt for at passe i komponenterne, hvilket ikke er nødvendigt af funktionalitetsmæssige årsager, men har et praktisk formål.

OPDATERING: En ny version af huset blev designet, efter at jeg offentliggjorde dette indlæg. Det 3D-printede hus indeholder nu også lysdioderne, hvilket gør det til en "hel-i-en" løsning. Billederne fra introduktionen af dette indlæg (ny model) adskiller sig fra dem i trin 7 "Strømforsyning og hus" (gammel model)

Stykliste:

4x 1,5V batterier1x GL5516 - LDR1x 1 MOhm fast modstand (R1) 1x 100 kOhm potentiometer1x 100 kOhm fast modstand (R2) 1x TS393CD - dobbeltspændingskomparator1x HC -SR501 - PIR bevægelsesføler1x 2 kOhm fast modstand (R6) 2x 220 Ohm fast modstand (R3 & R4) 2x IRLZ34N n-kanal Mosfet4x kabelsko flad4x kabelsko (modsat del)

Trin 2: Registrering af lysstyrke

For at mærke rummets lysstyrke brugte jeg en lysafhængig modstand (LDR). Jeg oprettede en spændingsdeler med en 1MOhm fast modstand. Dette er nødvendigt, fordi modstanden i LDR når mørke når lignende størrelser. Spændingsfaldet over LDR er proportional med 'mørket'.

Trin 3: Opsætning af referencespænding for mørketærskel

Nattelyset skal lyse, når en vis mørketærskel overskrides. Outputtet fra LDR -spændingsdeleren skal sammenlignes med en bestemt reference. Til dette formål bruges en anden spændingsdeler. En af dens modstande er et potentiometer. Det gør tærskelspændingen (proportional med mørket) modificerbar. Potentiometeret (R_pot) har en maksimal modstand på 100 kOhm. Den faste modstand (R2) er også 100 kOhm.

Trin 4: Lysstyrkeafhængig switch

Spændingen af de to beskrevne spændingsdelere føres ind i operationsforstærkeren. LDR-signalet er forbundet til den inverterende indgang og referencesignalet til den ikke-inverterende indgang. OpAmp har ikke en feedback -loop, hvilket betyder, at den vil forstærke forskellen mellem de to input med størrelser på mere end 10E+05 og dermed fungere som en komparator. Hvis spændingen ved den inverterende indgang er højere i forhold til den anden, vil den slutte sin udgangsstift til den øvre skinne (Vcc) og dermed tænde Mosfet Q1. Det modsatte tilfælde vil producere jordpotentiale ved komparatorens udgangsstift, der slukker Mosfet. Faktisk er der en lille region, hvor komparatoren sender noget mellem GND og Vcc. Det sker, når begge spændinger er næsten den samme værdi. Denne region kan have den effekt, at LED'erne skinner mindre lyst.

Den valgte TS393 OpAmp er en dual voltge -komparator. Andre egnede og muligvis billigere kan også bruges. TS393 var bare en rest fra et gammelt projekt.

Trin 5: Bevægelsesregistrering

HC-SR501 passiv infrarød sensor er en meget enkel løsning her. Den har en mikrokontroller bygget på den, som faktisk gør detektionen. Den har to ben til forsyning (Vcc og GND) og en udgangsstift. Udgangsspændingen er 3,3V, hvorfor jeg faktisk skulle bruge Mosfet-typen på logisk niveau. Den logiske niveau -type sikrer, at Mosfet drives i sit mætningsområde med kun 3,3V. PIR -sensoren består af flere pyroelektriske elementer, der reagerer med en ændring i spændingen til infrarød stråling, der f.eks. Transmitteres af menneskelige kroppe. Det betyder også, at det kan opdage ting som radiatorer med koldvarme, der er oversvømmet med varmt vand. Du bør kontrollere miljøforholdene og vælge sensorens retning i overensstemmelse hermed. Observationsvinklen er begrænset til 120 °. Den har to trimmere, du kan bruge til at øge følsomheden og forsinkelsestiden. Du kan ændre følsomheden for at øge rækkevidden af det område, du vil observere. Forsinkelsestrimmeren kan bruges til at justere den tid, som sensoren udsender et logisk højt niveau.

I den sidste version af ledningsdiagrammet kan du se, at der mellem sensorens udgang og porten til Q2 er en modstand i serie for at begrænse strømmen fra sensoren (R4 = 220 Ohm).

Trin 6: Elektronikmontering

Efter at have forstået hver komponents funktionalitet kan hele kredsløbet opbygges. Dette skal først gøres på et brødbræt! Hvis du starter med at samle det på et printkort, vil det være mere vanskeligt at ændre eller optimere kredsløbet bagefter. Faktisk kan du se på billedet af mit printkort, at jeg lavede lidt omarbejde, og det ser derfor lidt rodet ud.

Komparatorens udgang skal være udstyret med en pull -up -modstand R6 (2 kOhm) - hvis du bruger en anden komparator, skal du kontrollere databladet. En yderligere modstand R3 er placeret mellem komparatoren og Mosfet Q1 af samme årsag som beskrevet for PIR. Modstanden R5 afhænger af din LED. I dette tilfælde blev der brugt et kort stykke LED -stript. Det har LED'erne samt modstanden R5 allerede indbygget. Så i mit tilfælde er R5 ikke samlet.

Trin 7: Strømforsyning og hus

OPDATERING: Huset vist i begyndelsen af dette indlæg er et redesign. Det blev gjort for at få en hel-i-én-løsning. Lysdioderne skinner indefra gennem et "gennemsigtigt" plastlag. Hvis dette ikke er relevant for dig, vises det første koncept for den første prototype her i dette trin. (Hvis der er interesse for det nye design, kan jeg også vedhæfte det)

Som tidligere nævnt vil fire AAA 1,5V batterier drive systemet. Faktisk kan det være mere behageligt for dig at bruge et 9V batteri og sætte en spændingsregulator foran hele kredsløbet. Så behøver du heller ikke at 3D-udskrive et batterihus, der tilsluttes batterierne med kabelsko.

Huset er en første enkel prototype og har nogle huller til sensorerne. På det allerførste billede kan du se det store hul foran til bevægelsessensoren og venstre øverste hul til LDR. LED -båndet skal være uden for huset med samme afstand til det, da det kan påvirke LDR.