The GoodNightLight: een eenvoudig nachtlichtcircuit - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Door ohoilettVolg meer van de auteur:

Over: Afgestudeerde student aan Purdue University, biomedisch ingenieur, elektronica-enthousiasteling, onderwijzer, probeert iets te leren over techniek en programmeren Meer over ohoilett »

Hallo allemaal, ik geef in de winter een cursus Bio-instrumentatie voor middelbare scholieren als onderdeel van Purdue GERI (Gifted Education Resource Institute). In deze cursus laat ik studenten kennismaken met de basisprincipes van circuits en hoe we circuits gebruiken in de biomedische technologie. Ik heb ontdekt dat een nachtlampje een goed introductiecircuit is voor studenten die over elektronica leren. Het bevat een paar basiscomponenten zoals weerstanden en LED's. Het bevat ook een meer intermediaire component, namelijk de operationele versterker en een nuttige sensor, namelijk een fotoweerstand. Het mechanisme van het circuit laat studenten zien hoe we circuits kunnen gebruiken om met de buitenwereld te communiceren en een soort output te produceren. In dit geval gaat het nachtlampje aan wanneer het omgevingslicht afneemt en gaat het uit wanneer het omgevingslicht toeneemt. Iedereen houdt ervan om de LED's automatisch aan en uit te zien gaan. Ik vertelde ouders dat ik de verschillende lessen online zou plaatsen (en ik loop een paar maanden achter op o_O), dus hier ga ik met de eerste! Ik hoop dat je geniet van mijn Instructable voor de GoodNightLight.

Stap 1: Fotoresistor of lichtafhankelijke weerstand (LDR)

Een fotoresistor is een eenvoudig onderdeel dat de weerstand verandert bij invallend licht. De weerstand bevat lichtgevoelige materialen die ervoor zorgen dat de weerstand van het materiaal afneemt bij meer licht (meer licht). Omgekeerd neemt de weerstand van het materiaal toe met afnemend licht (het wordt donkerder). De fotosensor is verantwoordelijk voor het detecteren van veranderingen in het omgevingslicht, waardoor het nachtlampje wordt geactiveerd. Voel je vrij om de weerstand van de fotoweerstand te meten met een multimeter om te zien hoe de weerstand verandert wanneer je de fotoweerstand bedekt en blootlegt met je vinger of een ander ondoorzichtig voorwerp.

Stap 2: Spanningsdeler

Een spanningsdeler is een eenvoudige manier om te communiceren met een resistieve transducer, een onderdeel dat een vorm van energie omzet in een weerstand. In dit circuit is onze resistieve transducer onze fotoweerstand. Een spanningsdeler bestaat uit twee in serie geschakelde weerstanden (die na elkaar zijn geschakeld). Een spanningsbron, zoals een batterij, is verbonden met een van de weerstanden in de verdeler en de andere weerstand is verbonden met aarde. De vergelijking voor een spanningsdeler is als volgt: Vout = Vin*R2 / (R2 + R1)

Zoals we aan de vergelijking kunnen zien, bepalen R1 en R2 rechtstreeks de uitvoer van de spanningsdeler. Als we de vergelijking wat verder onderzoeken, zien we dat naarmate R2 toeneemt, Vout dichter bij Vin komt. We vermeldden in onze vorige stap dat de weerstand van de fotoresistor toeneemt met afnemend omgevingslicht. We plaatsen onze fotoweerstand in de R2-positie van deze spanningsdeler.

Stap 3: Comparator en output-LED

Een comparator is een eenvoudig circuit dat twee spanningen vergelijkt. Als de spanning op de niet-inverterende ingang (de ingang van de opamp met het "+" teken) groter is dan de spanning op de inverterende ingang (de ingang van de opamp met het "-" teken), dan is de uitgang van de comparator zal de LED inschakelen. Als het tegenovergestelde waar is, zal de uitgang van de comparator de LED uitschakelen. Als je nog nooit LED's hebt gebruikt, weet dan dat ze oplichten als er een kleine stroom doorheen gaat. Leer meer over LED's van deze uitstekende Instructable.

Voor onze comparator gebruiken we een LM324-versterker. De LM324 is een quad-versterker, wat betekent dat er 4 versterkers in één pakket zijn ingebouwd. We hebben maar één van de 4 versterkers nodig. Sluit de LM324 aan zoals weergegeven in het schema.

Stap 4: Conclusies en laatste gedachten

In deze instructable heb ik gedemonstreerd door simpelweg een LED aan te zetten met veranderende hoeveelheden omgevingslicht. Gebruik je creativiteit om er een echt "nachtlampje" van te maken.

Stap 5: Problemen oplossen

1. In deze Instructable raadde ik aan om een 10k-weerstand in serie met je fotoresistor toe te voegen. Afhankelijk van de "nominale" weerstand van uw fotoresistor, moet u mogelijk de 10k-weerstand wijzigen in iets anders. Ik zou aanraden de weerstand van de fotoresistor te meten met je multimeter wanneer je fotoresistor wordt blootgesteld aan omgevingsinvloeden en wanneer de sensor wordt bedekt door een vreemd voorwerp. U wilt een serieweerstand kiezen die groter is dan de weerstand van de fotoweerstand wanneer deze wordt blootgesteld aan omgevingslicht, maar kleiner dan de weerstand van de fotoweerstand wanneer deze wordt afgedekt. Voor de fotoresistor die ik gebruikte, was de weerstand bij blootstelling aan omgevingslicht bijvoorbeeld ongeveer 8k. Toen ik de fotoresistor met mijn vinger bedekte, werd de weerstand verhoogd tot 48k.

2. Zorg ervoor dat u de spanningsdeler aansluit op de juiste ingangen van de opamp. Let goed op de aansluitingen in stap 3.

3. Let op de polariteit van de LED. Het kortere been is "negatief" en moet met aarde worden verbonden.