Nachtlicht Motion & Darkness Sensing - No Micro - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Deze instructable gaat over het voorkomen dat je je teen stoot wanneer je door een donkere kamer loopt. Je zou kunnen zeggen dat het voor je eigen veiligheid is als je 's nachts opstaat en veilig de deur probeert te bereiken. Natuurlijk kun je een bedlampje of de hoofdverlichting gebruiken, want je hebt een schakelaar naast je, maar hoe comfortabel is het om je ogen te verblinden met een 60W gloeilamp als je net wakker wordt?

Het gaat om een led-strip die je onder je bed monteert en die wordt aangestuurd door twee sensoren die beweging en de mate van duisternis in je kamer detecteren. Het werkt op laag vermogen en helderheid om 's nachts een zeer aangenaam licht te geven. Er is ook de mogelijkheid om de helderheidsdrempel te regelen om deze geschikt te maken voor elke omgeving. Er is geen microcontroller nodig om dit project uit te voeren. Dat reduceert het aantal benodigde componenten en de complexiteit. Bovendien is het een vrij gemakkelijke taak als je al enige kennis hebt van elektronica-hardwarecircuits.

Stap 1: Functieprincipe en componenten

Het basiswerkprincipe van deze lamp is dat hij twee Mosfets in serie heeft met een LED. De Mosfets, die van het type logisch niveau moeten zijn - uitleg later - worden aangezet door twee verschillende subcircuits waarvan de ene reageert op duisternis en de andere op beweging. Als er maar één wordt gedetecteerd, is er maar één transistor ingeschakeld en de andere blokkeert nog steeds de stroom door de LED. Deze combinatie is vrij essentieel omdat u batterijvermogen zou verspillen als u het licht overdag of 's nachts zonder beweging activeert. De componenten en het circuit zijn zo gekozen dat je parameters kunt optimaliseren voor je eigen locatie en de omstandigheden daar.

Verder is een behuizing 3D geprint om in de componenten te passen, wat om functionele redenen niet echt nodig is maar een praktisch doel heeft.

UPDATE: Nadat ik dit bericht had gepubliceerd, is er een nieuwe versie van de behuizing ontworpen. De 3D-geprinte behuizing bevat nu ook de LED's waardoor het een "geheel-in-één" oplossing is. De foto's uit de introductie van dit bericht (nieuw model) wijken af van die in stap 7 "Voeding en behuizing" (oud model)

Stuklijst:

4x 1.5V batterijen1x GL5516 - LDR1x 1 MOhm vaste weerstand (R1)1x 100 kOhm potentiometer1x 100 kOhm vaste weerstand (R2)1x TS393CD - dubbele spanningsvergelijker1x HC-SR501 - PIR bewegingssensor1x 2 kOhm vaste weerstand (R6)2x 220 Ohm vaste weerstand (R3&R4)2x IRLZ34N n-channel Mosfet4x kabelschoenen flat4x kabelschoenen (tegenoverliggende deel)

Stap 2: Helderheid detecteren

Om de helderheid van de kamer te voelen heb ik een lichtafhankelijke weerstand (LDR) gebruikt. Ik heb een spanningsdeler gemaakt met een vaste weerstand van 1 MOhm. Dit is nodig omdat in het donker de weerstand van de LDR vergelijkbare groottes bereikt. De spanningsval over de LDR is evenredig met de 'duisternis'.

Stap 3: Referentiespanning instellen voor duisternisdrempel

Het nachtlicht zal schijnen wanneer een bepaalde drempel van duisternis wordt overschreden. De output van de LDR spanningsdeler moet vergeleken worden met een bepaalde referentie. Hiervoor wordt een tweede spanningsdeler gebruikt. Een van de weerstanden is een potentiometer. Dat maakt de drempelspanning (evenredig met de duisternis) aanpasbaar. De potentiometer (R_pot) heeft een maximale weerstand van 100 kOhm. De vaste weerstand (R2) is ook 100 kOhm.

Stap 4: Helderheidsafhankelijke schakelaar

De spanningen van de twee beschreven spanningsdelers worden toegevoerd aan de operationele versterker. Het LDR-signaal wordt aangesloten op de inverterende ingang en het referentiesignaal op de niet-inverterende ingang. De OpAmp heeft geen terugkoppellus, wat betekent dat hij het verschil tussen de twee ingangen zal versterken met magnitudes van meer dan 10E+05 en dus als comparator zal werken. Als de spanning op de inverterende ingang hoger is in vergelijking met de andere, zal deze zijn uitgangspen verbinden met de bovenste rail (Vcc) en dus de Mosfet Q1 inschakelen. Het tegenovergestelde geval zal aardpotentiaal produceren op de uitgangspen van de comparatoren die de Mosfet uitschakelt. In feite is er een klein gebied waar de comparator iets tussen GND en Vcc zal uitvoeren. Dat gebeurt wanneer beide spanningen bijna dezelfde waarde hebben. Dit gebied kan ertoe leiden dat de LED's minder fel schijnen.

De gekozen TS393 OpAmp is een dubbele voltgecomparator. Er kunnen ook andere geschikte en mogelijk goedkopere worden gebruikt. De TS393 was gewoon een overblijfsel van een oud project.

Stap 5: Bewegingsdetectie

De passieve infraroodsensor HC-SR501 is hier een zeer eenvoudige oplossing. Er is een microcontroller op gebouwd die de detectie in feite doet. Het heeft twee pinnen voor voeding (Vcc en GND) en één uitgangspin. De uitgangsspanning is 3,3 V, waarom ik eigenlijk het Mosfet-type op logisch niveau moest gebruiken. Het logische niveau type zorgt ervoor dat de Mosfet in zijn verzadigingsgebied wordt aangestuurd met slechts 3,3V. De PIR-sensor bestaat uit meerdere pyro-elektrische elementen die met een spanningsverandering reageren op infraroodstraling die bijvoorbeeld door het menselijk lichaam wordt uitgezonden. Dat betekent ook dat het dingen kan detecteren zoals koude verwarmingsradiatoren die worden overspoeld met warm water. U moet de omgevingsomstandigheden controleren en de oriëntatie van de sensor dienovereenkomstig kiezen. De kijkhoek is beperkt tot 120°. Het heeft twee trimmers die u kunt gebruiken om de gevoeligheid en de vertragingstijd te verhogen. U kunt de gevoeligheid wijzigen om het bereik van het gebied dat u wilt observeren te vergroten. De vertragingstrimmer kan worden gebruikt om de tijd aan te passen waarvoor de sensor een logisch hoog niveau afgeeft.

In de definitieve versie van het bedradingsschema kun je zien dat er tussen de uitgang van de sensoren en de poort van Q2 een weerstand in serie staat om de stroom die door de sensor wordt getrokken te beperken (R4=220 Ohm).

Stap 6: Elektronica Montage

Na het begrijpen van de functionaliteit van elke component, kan het hele circuit worden opgebouwd. Dit moet eerst op een breadboard worden gedaan! Als je begint met het monteren op een printplaat, wordt het lastiger om het circuit achteraf te veranderen of te optimaliseren. In feite kun je aan de foto van mijn printplaat zien dat ik wat herwerk heb gedaan en daarom ziet het er een beetje rommelig uit.

De uitgang van de comparator moet worden uitgerust met een pull-up weerstand R6 (2 kOhm) - als u een andere comparator gebruikt, controleer dan de datasheet. Om dezelfde reden als beschreven voor de PIR wordt een extra weerstand R3 tussen comparator en Mosfet Q1 geplaatst. De weerstand R5 is afhankelijk van je led. In dit geval is een kort stukje ledstrip gebruikt. Het heeft de LED's en de weerstand R5 al ingebouwd. In mijn geval is R5 dus niet gemonteerd.

Stap 7: Voeding en behuizing

UPDATE: De behuizing die helemaal aan het begin van dit bericht wordt getoond, is een herontwerp. Dit is gedaan om tot een totaaloplossing te komen. De LED's schijnen van binnenuit door een "transparante" kunststof laag. Als dit voor jou niet van toepassing is, wordt hier in deze stap het eerste concept van het eerste prototype getoond. (Als er interesse is in het nieuwe ontwerp, kan ik het ook bijvoegen)

Zoals eerder vermeld, zullen vier AAA 1.5V-batterijen het systeem van stroom voorzien. In feite is het misschien prettiger om één 9V-batterij te gebruiken en een spanningsregelaar voor het hele circuit te plaatsen. Dan hoef je ook geen batterijbehuizing te 3D-printen die met kabelschoenen op de batterijen wordt aangesloten.

De behuizing is een eerste eenvoudig prototype en heeft enkele gaten voor de sensoren. Op de allereerste foto zie je het grote gat aan de voorkant voor de bewegingssensor en het linker bovenste gat voor de LDR. De LED-strip moet zich buiten de behuizing bevinden met dezelfde afstand er toe, aangezien deze de LDR kan beïnvloeden.