Nočna svetloba: zaznavanje gibanja in teme - brez mikro: 7 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Ta navodila vam bodo preprečila, da bi si pri hoji skozi temno sobo zabodli prst na nogi. Lahko bi rekli, da je to zaradi vaše lastne varnosti, če ponoči vstanete in poskušate varno priti do vrat. Seveda bi lahko uporabili nočno svetilko ali glavne luči, ker imate stikalo tik ob sebi, toda kako udobno je, da si očarate oči z žarnico 60 W, ko ste se pravkar zbudili?

Gre za LED trak, ki ga namestite pod svojo posteljo in ga upravljata dva senzorja, ki zaznata gibanje in stopnjo teme v vaši sobi. Deloval bo pri nizki moči in svetlosti, kar bo ponoči zagotavljalo zelo prijetno svetlobo. Obstaja tudi možnost za nadzor praga svetlosti, da je primeren za vsako okolje. Za izvedbo tega projekta ni potreben mikrokrmilnik. To zmanjšuje število potrebnih komponent in zapletenost. Poleg tega je to precej lahka naloga, če že poznate strojna vezja elektronike.

1. korak: Načelo delovanja in komponente

Osnovno načelo delovanja te luči je, da ima dva zaporedna Mosfeta z LED. Mosfeti, ki morajo biti logične ravni - razlaga kasneje - se vklopijo z dvema različnima vezjema, od katerih se eden odziva na temo, drugi pa na gibanje. Če zaznamo samo enega od njih, je vklopljen le en tranzistor, drugi pa še vedno blokira tok toka skozi LED. Ta kombinacija je zelo pomembna, saj bi izgubili energijo baterije, če svetlobo vklopite podnevi ali brez gibanja ponoči. Sestavni deli in vezje so bili izbrani tako, da lahko optimizirate parametre za svojo lokacijo in tamkajšnje razmere.

Poleg tega je bilo ohišje 3-D natisnjeno, da se prilega komponentam, kar zaradi funkcionalnih razlogov ni nujno potrebno, ima pa praktičen namen.

UPDATE: Po objavi te objave je bila zasnovana nova različica ohišja. Ohišje s 3D-tiskanjem zdaj vsebuje tudi LED, zaradi česar je rešitev "vse v enem". Slike iz predstavitve tega prispevka (nov model) se razlikujejo od tistih v 7. koraku "Napajanje in ohišje" (stari model)

Račun za materiale:

4x 1,5V baterije 1x GL5516 - LDR1x 1 MOhm fiksni upor (R1) 1x 100 kOhm potenciometer 1x 100 kOhm fiksni upor (R2) 1x TS393CD - dvonapetostni primerjalnik 1x HC -SR501 - senzor gibanja PIR 1x 2 kOhm fiksni upor (R6) 2x 220 Ohm fiksni upor (R3 & R4) 2x IRLZ34N n-kanalni kabelski čevlji Mosfet4x ploski kabelski čepi ploski 4x (nasprotni del)

2. korak: Zaznavanje svetlosti

Za zaznavanje svetlosti prostora sem uporabil svetlobno odvisen upor (LDR). Ustvaril sem delilnik napetosti s fiksnim uporom 1MOhm. To je potrebno, ker odpor LDR v temi doseže podobne velikosti. Padec napetosti na LDR je sorazmeren z "temo".

3. korak: Nastavitev referenčne napetosti za prag teme

Nočna luč zasveti, ko presežemo določen prag teme. Izhod delilnika napetosti LDR je treba primerjati z določeno referenco. V ta namen se uporablja drugi delilnik napetosti. Eden od njegovih uporov je potenciometer. Zaradi tega je mogoče mejno napetost (sorazmerno s temo) spremeniti. Potenciometer (R_pot) ima največji upor 100 kOhm. Fiksni upor (R2) je tudi 100 kOhm.

4. korak: Stikalo, odvisno od svetlosti

Napetosti obeh opisanih delilnikov napetosti se napajata v operacijski ojačevalnik. Signal LDR je priključen na invertirni vhod, referenčni signal pa na neinvertirni vhod. OpAmp nima povratne zanke, kar pomeni, da bo razliko med dvema vhodoma povečal za magnitude več kot 10E+05 in tako deloval kot primerjalnik. Če je napetost na invertirnem vhodu višja v primerjavi z drugim, bo priključila svoj izhodni zatič na zgornjo tirnico (Vcc) in s tem vklopila Mosfet Q1. Nasprotni primer bo ustvaril potencial ozemljitve na izhodnem zatiču primerjalnikov, ki izklopi Mosfet. Pravzaprav obstaja majhna regija, kjer bo primerjalnik prikazal nekaj med GND in Vcc. To se zgodi, ko sta obe napetosti skoraj enaki. To območje bi lahko vplivalo na to, da sveti LED manj svetlo.

Izbrani TS393 OpAmp je dvonapetostni primerjalnik. Uporabite lahko tudi druge primerne in po možnosti cenejše. TS393 je bil le ostanek starega projekta.

5. korak: Zaznavanje gibanja

Pasivni infrardeči senzor HC-SR501 je tukaj zelo preprosta rešitev. Na njem je vgrajen mikrokrmilnik, ki dejansko zazna. Ima dva pina za napajanje (Vcc in GND) in en izhodni pin. Izhodna napetost je 3,3 V, zakaj sem pravzaprav moral uporabiti logični nivo tipa Mosfet. Vrsta logičnega nivoja zagotavlja, da se Mosfet poganja v svojem območju nasičenja s samo 3,3 V. Senzor PIR je sestavljen iz več piroelektričnih elementov, ki se na spremembo napetosti odzivajo na infrardeče sevanje, ki ga na primer prenašajo človeška telesa. To tudi pomeni, da lahko zazna stvari, kot so radijski radiatorji za hladno ogrevanje, ki so preplavljeni s toplo vodo. Preverite okoljske okoliščine in ustrezno izberite usmeritev senzorja. Kot opazovanja je omejen na 120 °. Ima dva trimerja, ki jih lahko uporabite za povečanje občutljivosti in zakasnitve. Občutljivost lahko spremenite, da povečate doseg območja, ki ga želite opazovati. Trimer za zakasnitev lahko uporabite za nastavitev časa, za katerega senzor odda logično visoko raven.

V končni različici ožičenja lahko vidite, da je med izhodom senzorjev in vratimi Q2 zaporeden upor, ki omejuje tok, ki ga črpa iz senzorja (R4 = 220 Ohm).

6. korak: Montaža elektronike

Ko razumete funkcionalnost vsake komponente, lahko sestavite celotno vezje. To je treba najprej narediti na plošči! Če ga začnete sestavljati na vezju, bo kasneje težje spremeniti ali optimizirati vezje. Pravzaprav iz slike mojega vezja vidite, da sem nekaj predelal, zato je videti nekoliko neurejeno.

Izhod primerjalnika mora biti opremljen z vlečnim uporom R6 (2 kOhm) - če uporabljate drug primerjalnik, preverite podatkovni list. Dodatni upor R3 je nameščen med primerjalnikom in Mosfetom Q1 iz istega razloga, kot je opisan za PIR. Upor R5 je odvisen od vaše LED. V tem primeru je bil uporabljen kratek kos LED traku. Ima že vgrajene LED diode in upor R5. Tako v mojem primeru R5 ni sestavljen.

7. korak: Napajanje in ohišje

UPDATE: Stanovanje, prikazano na samem začetku te objave, je preoblikovano. To je bilo storjeno, da bi imeli rešitev "vse v enem". LED diode svetijo od znotraj skozi "prozorno" plastično plast. Če to za vas ne velja, je tukaj v tem koraku prikazan prvi koncept prvega prototipa. (Če obstaja zanimanje za novo zasnovo, jo lahko priložim)

Kot smo že omenili, bodo sistem napajale štiri baterije AAA 1,5V. Pravzaprav bi vam bilo bolj všeč, če uporabite eno 9V baterijo in postavite regulator napetosti pred celotno vezje. Potem vam tudi ni treba tridimenzionalno tiskati ohišja akumulatorja, ki je s kabli priključen na baterije.

Ohišje je prvi preprost prototip in ima nekaj lukenj za senzorje. Na prvi sliki lahko vidite veliko luknjo spredaj za senzor gibanja in levo zgornjo luknjo za LDR. LED trak mora biti zunaj ohišja z enako razdaljo do njega, saj lahko vpliva na LDR.