The GoodNightLight: en enkel nattlyskrets: 5 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Av ohoilettFølg Mer av forfatteren:

Om: Utdannet student ved Purdue University, biomedisinsk ingeniør, elektronikkentusiast, lærer, prøver å lære litt om ingeniørfag og programmering Mer om ohoilett »

Hei alle sammen, jeg underviser i et bioinstrumenteringskurs for ungdomsskoleelever om vinteren som en del av Purdue GERI (Gifted Education Resource Institute). I dette kurset introduserer jeg studentene for grunnleggende om kretser og hvordan vi bruker kretser i biomedisinsk ingeniørfag. Jeg har funnet ut at et nattlys er en god introduksjonskrets for studenter som lærer om elektronikk. Den inneholder noen få grunnleggende komponenter som motstander og lysdioder. Den inkluderer også en mer mellomliggende komponent, nemlig operasjonsforsterkeren og en nyttig sensor, nemlig en fotoresistor. Mekanismen til kretsen viser elevene hvordan vi kan bruke kretser til å samhandle med omverdenen og produsere en slags utgang. I dette tilfellet slås nattlyset på når lysnivået i omgivelsene reduseres og slås av når lysnivået øker. Alle liker å se at lysdiodene slås på og av automatisk. Jeg fortalte foreldre at jeg ville legge ut de ulike timene på nettet (og jeg er noen måneder bak o_O) så her går jeg med den første! Håper du liker Instructable for GoodNightLight.

Trinn 1: Fotoresistor eller lysavhengig motstand (LDR)

En fotoresistor er en enkel komponent som endrer motstand med innfallende lys. Motstanden inneholder lysfølsomme materialer som gjør at materialets motstand reduseres med økt lys (mer lys). Motsatt øker motstanden til materialet med synkende lys (det blir mørkere). Fotosensoren er ansvarlig for å oppdage endringer i omgivelseslys, som vil aktivere nattlyset. Mål gjerne motstanden til fotoresistoren med et multimeter for å se hvordan motstanden endres når du dekker og avdekker fotoresistoren med fingeren eller et annet ugjennomsiktig objekt.

Trinn 2: Spenningsdeler

En spenningsdeler er en enkel måte å koble til en resistiv transduser, som er en komponent som oversetter en form for energi til en motstand. I denne kretsen er vår resistive transduser vår fotoresistor. En spenningsdeler består av to motstander i serie (koblet etter hverandre). En spenningskilde, som et batteri, er koblet til en av motstandene i skillet og den andre motstanden er koblet til jord. Ligningen for en spenningsdeler er som følger: Vout = Vin*R2 / (R2 + R1)

Som vi kan se fra ligningen, bestemmer R1 og R2 direkte utgangen til spenningsdeleren. Når vi undersøker ligningen litt mer, ser vi at når R2 øker, kommer Vout nærmere Vin. Vi nevnte i vårt forrige trinn at motstanden til fotoresistoren øker med synkende omgivelseslys. Vi plasserer vår fotoresistor i R2 -posisjonen til denne spenningsdeleren.

Trinn 3: Komparator og utgangs -LED

En komparator er en enkel krets som sammenligner to spenninger. Hvis spenningen ved den ikke-inverterende inngangen (inngangen til op-forsterkeren med "+" -tegnet) er større enn spenningen ved den inverterende inngangen (inngangen til op-forsterkeren med "-" -tegnet), vil utgangen fra komparatoren vil slå på LED -en. Hvis det motsatte er sant, vil komparatorens utgang slå av LED -en. Hvis du ikke har brukt lysdioder før, vet du at de lyser når en liten strøm går gjennom dem. Lær mer om lysdioder fra denne utmerkede instruerbare.

Til sammenligningen bruker vi en LM324 -forsterker. LM324 er en quad -forsterker, noe som betyr at den har 4 forsterkere innebygd i en enkelt pakke. Vi trenger bare en av de fire forsterkerne. Koble til LM324 som vist på skjematisk.

Trinn 4: Konklusjoner og siste tanker

I denne instruksen har jeg demonstrert ganske enkelt å slå på en LED med skiftende mengder omgivende lys. Bruk kreativiteten din til å gjøre det til et ekte "nattlys".

Trinn 5: Feilsøking

1. I denne instruksen anbefalte jeg å legge til en 10k motstand i serie med fotoresistoren din. Avhengig av den "nominelle" motstanden til fotoresistoren din, må du kanskje endre 10k -motstanden til noe annet. Jeg vil anbefale å måle motstanden til fotoresistoren med multimeteret ditt når fotoresistoren er utsatt for omgivelsene og når sensoren er dekket av et fremmedlegeme. Du vil velge en seriemotstand som er større enn motstanden til fotoresistoren når den utsettes for omgivende lys, men mindre enn motstanden til fotoresistoren når den er tildekket. For eksempel, for fotoresistoren jeg brukte, var motstanden når den ble utsatt for omgivelseslys rundt 8k. Da jeg dekket fotoresistoren med fingeren, økte motstanden til 48k.

2. Pass på at du kobler spenningsdelerne til de riktige inngangene til op -forsterkeren. Vær nøye med tilkoblingene i trinn 3.

3. Vær forsiktig med polariteten til LED -en. Det kortere benet er "negativt" og skal koble seg til bakken.