GoodNightLight: et simpelt nattelyskredsløb: 5 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Af ohoilettFølg mere af forfatteren:

Om: Kandidatstuderende ved Purdue University, biomedicinsk ingeniør, elektronikentusiast, pædagog, forsøger at lære lidt om teknik og programmering Mere om ohoilett »

Hej alle sammen, jeg underviser i et bioinstrumenteringsforløb for mellemskoleelever om vinteren som en del af Purdue GERI (Gifted Education Resource Institute). På dette kursus introducerer jeg eleverne til grundlæggende kredsløb og hvordan vi bruger kredsløb i biomedicinsk teknik. Jeg har fundet ud af, at et natlys er et godt introduktionskredsløb for studerende, der lærer om elektronik. Det indeholder et par grundlæggende komponenter som modstande og lysdioder. Det indeholder også en mere mellemliggende komponent, nemlig operationsforstærkeren og en nyttig sensor, nemlig en fotoresistor. Kredsløbets mekanisme viser eleverne, hvordan vi kan bruge kredsløb til at interagere med omverdenen og producere en form for output. I dette tilfælde tænder nattelyset, når lyset i omgivelserne falder, og slukker, når lyset i omgivelserne stiger. Alle elsker at se lysdioderne tænde og slukke automatisk. Jeg fortalte forældrene, at jeg ville lægge de forskellige lektioner online (og jeg er et par måneder bag o_O), så her går jeg med den første! Håber du nyder min Instructable for GoodNightLight.

Trin 1: Fotoresistor eller lysafhængig modstand (LDR)

En fotoresistor er en enkel komponent, der ændrer modstand med indfaldende lys. Modstanden indeholder lysfølsomme materialer, der får materialets modstand til at falde med øget lys (mere lys). Omvendt øges materialets modstand med faldende lys (det bliver mørkere). Fotosensoren er ansvarlig for at detektere ændringer i omgivende lys, som aktiverer nattelyset. Mål gerne fotoresistorens modstand med et multimeter for at se, hvordan dens modstand ændres, når du dækker og afdækker fotoresistoren med din finger eller en anden uigennemsigtig genstand.

Trin 2: Spændingsdeler

En spændingsdeler er en enkel måde at kommunikere med en resistiv transducer, som er en komponent, der oversætter en form for energi til en modstand. I dette kredsløb er vores resistive transducer vores fotoresistor. En spændingsdeler består af to modstande i serie (forbundet efter hinanden). En spændingskilde er ligesom et batteri forbundet til en af modstandene i skillevæggen, og den anden modstand er forbundet til jord. Ligningen for en spændingsdeler er som følger: Vout = Vin*R2 / (R2 + R1)

Som vi kan se fra ligningen, bestemmer R1 og R2 direkte output fra spændingsdeleren. Ved at undersøge ligningen lidt yderligere ser vi, at når R2 stiger, kommer Vout tættere på Vin. Vi nævnte i vores tidligere trin, at fotoresistorens modstand stiger med faldende omgivende lys. Vi placerer vores fotoresistor i R2 -positionen i denne spændingsdeler.

Trin 3: Komparator og output -LED

En komparator er et simpelt kredsløb, der sammenligner to spændinger. Hvis spændingen ved den ikke-inverterende indgang (op-forstærkerens indgang med "+" -tegnet) er større end spændingen ved den inverterende indgang (op-forstærkerens input med "-" -tegnet), vil output fra komparatoren tænder LED'en. Hvis det modsatte er sandt, slukker output fra komparatoren LED'en. Hvis du ikke har brugt LED'er før, skal du vide, at de lyser, når der føres en lille strøm gennem dem. Lær mere om lysdioder fra denne fremragende Instructable.

Til vores komparator bruger vi en LM324 -forstærker. LM324 er en quad -forstærker, hvilket betyder, at den har 4 forstærkere indbygget i en enkelt pakke. Vi skal kun bruge en af de 4 forstærkere. Tilslut LM324 som vist i skematisk.

Trin 4: Konklusioner og sidste tanker

I denne instruktive har jeg demonstreret simpelthen at tænde en LED med skiftende mængder omgivende lys. Brug venligst din kreativitet til at gøre det til et rigtigt "natlys".

Trin 5: Fejlfinding

1. I denne Instructable anbefalede jeg at tilføje en 10k modstand i serie med din fotoresistor. Afhængigt af den "nominelle" modstand i din fotoresistor, skal du muligvis ændre 10k modstanden til noget andet. Jeg vil anbefale at måle fotoresistorens modstand med dit multimeter, når din fotoresistor udsættes for omgivelser, og når sensoren er dækket af et fremmedlegeme. Du vil vælge en seriemodstand, der er større end fotoresistorens modstand, når den udsættes for omgivende lys, men mindre end fotoresistorens modstand, når den er tildækket. For eksempel for den fotoresistor, jeg brugte, var dens modstand, når den blev udsat for omgivende lys, omkring 8k. Da jeg dækkede fotoresistoren med min finger, steg dens modstand til 48k.

2. Sørg for, at du slutter spændingsdelerne til de korrekte indgange på op -forstærkeren. Vær meget opmærksom på forbindelserne i trin 3.

3. Vær opmærksom på LED'ens polaritet. Det kortere ben er "negativt" og skal forbindes til jorden.