Nattlys Motion & Darkness Sensing - No Micro: 7 Steps (with Pictures)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:20

Denne instruksen handler om å hindre deg i å stikke tåen når du går gjennom et mørkt rom. Du kan si at det er for din egen sikkerhet hvis du står opp om natten og prøver å nå døren trygt. Selvfølgelig kan du bruke en nattlampe eller hovedlysene fordi du har en bryter ved siden av deg, men hvor behagelig er det å blende øynene dine med en 60W lyspære når du nettopp våknet?

Det handler om en LED-stripe du monterer under sengen din som styres av to sensorer som oppdager bevegelse og nivået av mørke i rommet ditt. Den vil kjøre med lav effekt og lysstyrke for å gi et veldig hyggelig lys om natten. Det er også muligheten til å kontrollere lysstyrketerskelen for å gjøre den egnet for alle miljøer. Ingen mikrokontroller er nødvendig for å gjennomføre dette prosjektet. Det reduserer antallet nødvendige komponenter og kompleksitet. Videre er det en ganske enkel oppgave hvis du allerede har litt kunnskap om elektronikk -maskinvarekretser.

Trinn 1: Funksjonsprinsipp og komponenter

Det grunnleggende arbeidsprinsippet for dette lyset er at det har to Mosfet i serie med en LED. Mosfets, som må være av logisk nivå - forklaring senere - blir slått på av to forskjellige underkretser, hvorav den ene reagerer på mørket og den andre på bevegelse. Hvis bare en av dem registreres, er bare en transistor slått på, og den andre blokkerer fremdeles strømmen gjennom lysdioden. Denne kombinasjonen er ganske viktig, ettersom du ville kaste bort batteristrøm hvis du aktiverer lyset i løpet av dagen eller uten bevegelse om natten. Komponentene og sirkelen ble valgt på en måte som gjør at du kan optimalisere parametere for din egen plassering og forholdene der.

Videre ble et hus 3D-trykt for å passe inn i komponentene, noe som egentlig ikke er nødvendig av funksjonelle årsaker, men har et praktisk formål.

OPPDATERING: En ny versjon av huset ble designet etter at jeg publiserte dette innlegget. Det 3D-trykte huset inneholder nå også lysdiodene, noe som gjør det til en "helhetlig løsning". Bildene fra introduksjonen av dette innlegget (ny modell) skiller seg fra bildene i trinn 7 "Strømforsyning og hus" (gammel modell)

Stykklister:

4x 1,5V batterier 1x GL5516 - LDR1x 1 MOhm fast motstand (R1) 1x 100 kOhm potensiometer 1x 100 kOhm fast motstand (R2) 1x TS393CD - dobbel spenningskomparator 1x HC -SR501 - PIR bevegelsessensor 1x 2x kOhm fast motstand (R6) 2x 220 Ohm fast motstand (R3 og R4) 2x IRLZ34N n-kanal Mosfet4x kabelsko flat4x kabelsko (motsatt del)

Trinn 2: Sensing Brightness

For å kjenne lysstyrken i rommet brukte jeg en lysavhengig motstand (LDR). Jeg opprettet en spenningsdeler med en 1MOhm fast motstand. Dette er nødvendig fordi i mørket når motstanden til LDR lignende størrelser. Spenningsfallet over LDR er proporsjonalt med "mørket".

Trinn 3: Konfigurere referansespenning for terskel for mørke

Nattlyset skal skinne når en viss terskel for mørke overskrides. Utgangen til LDR -spenningsdeleren må sammenlignes med en viss referanse. For dette formålet brukes en andre spenningsdeler. En av dens motstander er et potensiometer. Det gjør terskelspenningen (proporsjonal med mørket) modifiserbar. Potensiometeret (R_pot) har en maksimal motstand på 100 kOhm. Den faste motstanden (R2) er også 100 kOhm.

Trinn 4: Lysstyrkeavhengig bryter

Spenningene til de to beskrevne spenningsdelerne mates inn i driftsforsterkeren. LDR-signalet er koblet til den inverterende inngangen og referansesignalet til den ikke-inverterende inngangen. OpAmp har ikke en tilbakemeldingssløyfe, noe som betyr at den vil forsterke forskjellen mellom de to inngangene med størrelser på mer enn 10E+05 og dermed fungere som en komparator. Hvis spenningen ved den inverterende inngangen er høyere sammenlignet med den andre, vil den koble utgangsstiften til den øvre skinnen (Vcc) og dermed slå på Mosfet Q1. Det motsatte tilfellet vil produsere bakkepotensial ved komparatorens utgangspinne som slår av Mosfet. Faktisk er det en liten region hvor komparatoren sender ut noe mellom GND og Vcc. Det skjer når begge spenningene har nesten samme verdi. Denne regionen kan ha den effekten at lysdiodene lyser mindre lyst.

Den valgte TS393 OpAmp er en sammenligning med dobbel spenning. Andre egnede og muligens billigere kan også brukes. TS393 var bare en rest fra et gammelt prosjekt.

Trinn 5: Bevegelsesdeteksjon

HC-SR501 passiv infrarød sensor er en veldig enkel løsning her. Den har en mikrokontroller bygget på den som faktisk gjør deteksjonen. Den har to pinner for forsyning (Vcc og GND) og en utgangsstift. Utgangsspenningen er 3,3V, hvorfor jeg faktisk måtte bruke Mosfet-typen på logisk nivå. Logikknivå -typen sikrer at Mosfet drives i sin metningsregion med bare 3,3V. PIR -sensoren består av flere pyroelektriske elementer som reagerer med en endring i spenning til infrarød stråling som for eksempel overføres av menneskelige kropper. Det betyr også at det kan oppdage ting som kaldvarmestrålere som er oversvømmet med varmt vann. Du bør sjekke miljøforholdene og velge sensorens retning i henhold til dette. Observasjonsvinkelen er begrenset til 120 °. Den har to trimmere du kan bruke for å øke følsomheten og forsinkelsestiden. Du kan endre følsomheten for å øke området for området du vil observere. Forsinkelsestrimmeren kan brukes til å justere tiden sensoren sender ut et logisk høyt nivå for.

I den siste versjonen av koblingsskjemaet kan du se at mellom sensorens utgang og porten til Q2 er det en motstand i serie for å begrense strømmen fra sensoren (R4 = 220 Ohm).

Trinn 6: Elektronikkmontering

Etter å ha forstått hver komponents funksjonalitet, kan hele kretsen bygges opp. Dette bør gjøres på et brødbrett først! Hvis du begynner med å montere det på et kretskort, vil det være vanskeligere å endre eller å optimalisere kretsen etterpå. Faktisk kan du se på bildet av kretskortet at jeg gjorde litt omarbeid, og dermed ser det litt rotete ut.

Komparatorens utgang må være utstyrt med en opptrekningsmotstand R6 (2 kOhm) - hvis du bruker en annen komparator, må du sjekke databladet. En ekstra motstand R3 plasseres mellom komparator og Mosfet Q1 av samme grunn som beskrevet for PIR. Motstanden R5 er avhengig av din LED. I dette tilfellet ble det brukt et kort stykke LED -stript. Den har lysdioder så vel som motstanden R5 allerede innebygd. Så i mitt tilfelle er ikke R5 montert.

Trinn 7: Strømforsyning og hus

OPPDATERING: Boligen som vises helt i begynnelsen av dette innlegget er et redesign. Det ble gjort for å få en helhetlig løsning. Lysdiodene lyser fra innsiden gjennom et "gjennomsiktig" plastlag. Hvis dette ikke er aktuelt for deg, vises det første konseptet til den første prototypen her i dette trinnet. (Hvis det er interesse for det nye designet, kan jeg legge det til også)

Som nevnt tidligere vil fire AAA 1,5V batterier drive systemet. Faktisk kan det være mer behagelig for deg å bruke ett 9V batteri og sette en spenningsregulator foran hele kretsen. Da trenger du heller ikke å 3D-skrive ut et batterihus som kobles til batteriene med kabelsko.

Huset er en første enkel prototype og har noen hull for sensorene. På det aller første bildet kan du se det store hullet foran for bevegelsessensoren og det venstre øvre hullet for LDR. LED -stripen skal være utenfor huset med samme avstand til den som den kan påvirke LDR.