GoodNightLight: простая схема ночника: 5 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Подписаться Еще от автора:

О себе: аспирант Университета Пердью, биомедицинский инженер, энтузиаст электроники, педагог, пытается немного узнать о инженерии и программировании. Подробнее о ohoilett »

Привет всем, зимой я преподаю курс биоинструментации для учеников средней школы в рамках Purdue GERI (Институт ресурсов для одаренных детей). В этом курсе я знакомлю студентов с основами схем и их использованием в биомедицинской инженерии. Я обнаружил, что ночник - хорошая вводная схема для студентов, изучающих электронику. Он включает в себя несколько основных компонентов, таких как резисторы и светодиоды. Он также включает в себя более промежуточный компонент, а именно операционный усилитель и полезный датчик, а именно фоторезистор. Механизм схемы показывает студентам, как мы можем использовать схемы для взаимодействия с внешним миром и получения какого-либо результата. В этом случае ночник включается, когда уровень окружающего освещения уменьшается, и выключается, когда уровень окружающего освещения увеличивается. Всем нравится видеть, как светодиоды включаются и выключаются автоматически. Я сказал родителям, что опубликую различные уроки онлайн (а я на несколько месяцев отстаю от o_O), так что я начинаю с первого! Надеюсь, вам понравится моя инструкция для GoodNightLight.

Шаг 1. Фоторезистор или светозависимый резистор (LDR)

Фоторезистор - это простой компонент, который меняет сопротивление в зависимости от падающего света. Резистор содержит светочувствительные материалы, которые вызывают снижение сопротивления материала с увеличением количества света (большего количества света). И наоборот, сопротивление материала увеличивается с уменьшением света (он темнеет). Фотодатчик отвечает за обнаружение изменений окружающего освещения, которые приводят в действие ночник. Не стесняйтесь измерять сопротивление фоторезистора мультиметром, чтобы увидеть, как изменяется его сопротивление, когда вы закрываете и открываете фоторезистор пальцем или другим непрозрачным предметом.

Шаг 2: делитель напряжения

Делитель напряжения - это простой способ взаимодействия с резистивным преобразователем, который представляет собой компонент, преобразующий одну форму энергии в сопротивление. В этой схеме резистивным преобразователем является фоторезистор. Делитель напряжения состоит из двух последовательно соединенных резисторов (подключенных друг за другом). Источник напряжения, такой как батарея, подключен к одному из резисторов в делителе, а другой резистор подключен к земле. Уравнение для делителя напряжения выглядит следующим образом: Vout = Vin * R2 / (R2 + R1)

Как видно из уравнения, R1 и R2 напрямую определяют выход делителя напряжения. Изучив уравнение немного дальше, мы видим, что по мере увеличения R2 Vout приближается к Vin. Мы упоминали в нашем предыдущем шаге, что сопротивление фоторезистора увеличивается с уменьшением окружающего света. Мы разместим наш фоторезистор в позиции R2 этого делителя напряжения.

Шаг 3: компаратор и выходной светодиод

Компаратор - это простая схема, сравнивающая два напряжения. Если напряжение на неинвертирующем входе (вход операционного усилителя со знаком «+») больше, чем напряжение на инвертирующем входе (вход операционного усилителя со знаком «-»), выход на компараторе загорится светодиод. Если верно обратное, на выходе компаратора погаснет светодиод. Если вы раньше не использовали светодиоды, знайте, что они загораются, когда через них пропускается небольшой ток. Узнайте больше о светодиодах из этого отличного руководства.

В качестве компаратора мы будем использовать усилитель LM324. LM324 - четырехканальный усилитель, что означает, что он имеет 4 усилителя, встроенных в один корпус. Нам понадобится только один из 4 усилителей. Подключите LM324, как показано на схеме.

Шаг 4: выводы и заключительные мысли

В этом руководстве я продемонстрировал простое включение светодиода при изменении количества окружающего света. Пожалуйста, проявите свой творческий потенциал, чтобы превратить его в настоящий «ночник».

Шаг 5. Устранение неполадок

1. В этом руководстве я рекомендовал добавить резистор 10 кОм последовательно с вашим фоторезистором. В зависимости от «номинального» сопротивления вашего фоторезистора вам может потребоваться заменить резистор 10 кОм на что-то другое. Я бы порекомендовал измерить сопротивление фоторезистора с помощью мультиметра, когда фоторезистор подвергается воздействию окружающей среды и когда датчик закрыт каким-либо посторонним предметом. Вы хотите выбрать последовательный резистор, который больше, чем сопротивление фоторезистора, когда он подвергается воздействию окружающего света, но меньше, чем сопротивление фоторезистора, когда он закрыт. Например, для фоторезистора, который я использовал, его сопротивление при воздействии окружающего света составляло около 8 кОм. Когда я накрыл фоторезистор пальцем, его сопротивление увеличилось до 48 кОм.

2. Убедитесь, что вы подключаете делители напряжения к правильным входам операционного усилителя. Обратите особое внимание на соединения на шаге 3.

3. Будьте осторожны с полярностью светодиода. Более короткая ножка является «отрицательной» и должна быть заземлена.