Простой датчик освещенности со светодиодом (аналоговый): 3 шага

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

Привет!

В этой инструкции я покажу вам, как сделать простой датчик освещенности со светодиодом.

По сути, эта схема просто включает светодиод, когда он подвергается воздействию света. Для меня эта схема бесполезна, потому что с ней мало что можно сделать, но я думаю, что кому-то это может пригодиться.

Шаг 1: выбор компонентов

Список компонентов:

• 2 резистора на 560 Ом
• Резистор 10 кОм

• Небольшая солнечная батарея (я взял свой из старого садового фонаря на солнечной энергии)

  Рабочее напряжение на моем солнечном элементе (в соответствии с его таблицей данных) составляет около 4,0 вольт, хотя я получил 6,0 вольт, когда я его измерил. Вот почему я использовал в расчетах рабочее напряжение 5,0 вольт. (Таблица данных моего солнечного элемента:

• Красный светодиод

  Вы можете использовать разные цвета, если хотите, но вам придется снова рассчитать номинал резистора для другого светодиода

• Транзистор BC 337-25 (можно использовать другой транзистор, если он имеет такие же электрические свойства)

• Трансформатор 12 В постоянного тока

  Я взял свой трансформатор от старого зарядного устройства для ноутбука, которое дает мне 12 вольт и макс. 4,5 ампера

• Паяльная плата

Изменить: я заметил, что мой трансформатор выдает 20 вольт вместо 12 вольт. Если вы используете в цепи 20 В, используйте для светодиода резистор 1 кОм. Я действительно сожалею о своей ошибке

Расчет номиналов резисторов

Вы можете пропустить эту часть, если не хотите знать / если вы уже знаете, как рассчитать значения резисторов для компонентов.

Итак, сначала нам нужно рассчитать номинал резистора светодиода по следующей формуле: Rl = (Uin - Ul) / IL

• Uin = входное напряжение (мы используем 12 вольт).
• Ul = рабочее напряжение светодиода (красный светодиод имеет рабочее напряжение 1,7 - 2,0 В.)
• IL = рабочий ток светодиода (светодиоды часто используют рабочий ток 10-15 мА, но в своих расчетах я использую 20 мА).

(12 В - 2 В) / 0,020 А = 500 Ом

Итак, нам нужен резистор на 500 Ом. Я использую резисторы серии E12, поэтому у меня нет резистора на 500 Ом. Вот почему я вместо этого использую 560 Ом.

Прежде чем рассчитать резистор для транзистора, нам нужно кое-что узнать об используемом транзисторе:

• Мин. hFE = Минимальное текущее усиление (Вы можете посмотреть текущие значения усиления в таблице данных, но в моих расчетах я использую 100).
• Ic = ток коллектора (величина тока, которую получает коллектор. В этом случае он получает около 20 мА из-за светодиода.)

Теперь мы можем рассчитать резистор для транзистора. Мы можем сделать это с помощью этой формулы: Rb = Uin - Ube / Ib

Uin = входное напряжение (как я сказал ранее, мой солнечный элемент выдает около 5 вольт, поэтому мы используем это значение).

Ube = напряжение коллектор-эмиттер (обычно напряжение составляет около 0,5 - 0,7 вольт. Мы используем 0,7 вольт).

Ib = Базовый ток (Нам нужно рассчитать базовый ток для минимального значения hFE.)

Формула для минимального значения hFE: Ib = Ic / hFE

0,020 А / 100 = 0,0002 А = 0,2 мА

Таким образом, 0,2 мА - это минимальный ток, необходимый для работы транзистора. Я удвоил минимальное значение тока, потому что хочу убедиться, что транзистор открывается, когда это необходимо. Вот почему я использую в своих расчетах 0,4 мА.

(5,0 В - 0,7 В) / 0,0004 А = 10750 Ом

Итак, нам понадобится резистор на 10,75 Ом. В серии E12 самое близкое сопротивление составляет 10 кОм, но мне нужно было больше сопротивления на случай, если транзистор не взорвется, поэтому я использую последовательно резисторы 10 кОм и 560 Ом. (10 кОм + 560 Ом = 10,56 кОм.)

Вы также можете использовать резистор на 12 кОм, если хотите.

Шаг 2: Пайка компонентов

Теперь нам нужно припаять компоненты к макетной плате. Выше показано расположение и электрическая схема, которые я использовал. Вы можете изменить его расположение, если хотите.

Я припаял трансформатор к плате двумя более тонкими проводами, потому что оригинальные провода были слишком толстыми для платы. Когда вы закончите пайку проводов трансформатора, обязательно заизолируйте их. Используйте термоусадочную трубку для изоляции проводов. У меня не осталось трубок, поэтому я заизолировал провод изолентой и нагрел его.

И следите за тем, чтобы при пайке не образовывались холодные стыки. Холодные соединения не подходят для вашей схемы.

Шаг 3: проверьте схему

Когда вы закончите пайку, вы можете проверить свою схему, подключив ее к стене. Светодиод должен выключиться, когда солнечный элемент закрыт, и он должен включиться, когда солнечный элемент подвергается воздействию света.