Rilevatore del livello di luce LDR: apertura e chiusura degli occhi: 6 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Ciao a tutti, spero che questo tutorial sia di vostro gradimento. Qualsiasi dubbio, commento o correzione sarà ben accolto.

Questo circuito è stato realizzato come modulo di controllo per fornire informazioni su quanta luce c'è nei dintorni, in modo da controllare l'apertura degli occhi tramite un servomotore.

Questo circuito ha 4 uscite, che danno 5V o 0V ciascuna, a seconda dell'intensità della luce incidente. Supponendo di avere un'intensità misurata in percentuale, avremo i seguenti casi:

• Quando la luce è tra 0% e 20%, le 4 uscite daranno 0V
• Quando la luce è tra il 20% e il 40%, la prima uscita darà 5V e le altre daranno 0V
• Quando la luce è tra il 40% e il 60%, le prime due uscite daranno 5V e le altre da 0V
• Quando la luce è tra il 60% e l'80%, le prime tre uscite daranno 5V e l'ultima da 0V
• Quando la luce è tra l'80% e il 100%, le 4 uscite daranno 5V

Nota: queste percentuali citate sono solo un esempio per salvare le spiegazioni. Nei passaggi successivi viene spiegato come calibrarlo

Conoscendo le condizioni, in Arduino viene realizzato un programma con questi 4 ingressi, e come output avremo un segnale PWM inviato al servo che controllerà un meccanismo di apertura dell'occhio.

Forniture

Di cosa avrai bisogno?

(roba da circuito)

• 1 LM324
• 1 scheda prototipi
• 6 Resistenze Trimmer (10kOhm ciascuna) 1 LDR (Light-Dependent Resistor)
• Alcuni fili per ponticelli per breadboard o semplicemente fili e pinze da taglio
• 1 servomotore
• Voltmetro

(roba testa e meccanismo)

• Creatività (la più importante)
• Una schiuma per la testa
• Cartone
• Colla
• Bastoni di legno
• Altre cose che ti aiuteranno a renderlo più estetico

(opzionale)

• Stazione di saldatura o saldatore
• stagno saldante
• Un pcb 5x5 punti

Fase 1: Pianificazione del nostro circuito

Prima di tutto, dobbiamo avere tutti i componenti prima di realizzare il meccanismo.

È importante sapere che se non ottieni i componenti esatti, puoi usare delle alternative, forse non ottieni trimmer di valore esatto, ma non importa: utilizzerai trimmer come divisore di tensione, quindi, se hai un valore compreso tra 10kΩ e 100kΩ, puoi usarlo. Oppure, se non si ottiene un LM324, è possibile utilizzare un MC34074 (ad esempio, ce ne sono molti), l'unico requisito è disporre di 4 operazionali che possono utilizzare un'alimentazione 5V non simetrica (alimentazione 5V arduino).

Quindi, dato questo, cominciamo.

Passaggio 2: assemblaggio del circuito

Per creare il modulo, abbiamo il seguente diagramma schematico e il diagramma LM324

Ogni numero tra gli operazionali rappresenta il numero di pin dell'LM324, quindi i pin con lo stesso numero NEGLI OPAMP sono nodi comuni.

NOTA: in alto è presente un header che rappresenta le connessioni esterne, ovvero le connessioni con un Arduino UNO. Non confondere i pin dell'intestazione denominata J1 con i pin dell'LM324.

Qui hai due opzioni:

1. Realizzalo in una scheda prototipi. È il modo più semplice per assemblare e testare, ma il design non è affatto il migliore.
2. Utilizzare una perfboard (denominata anche DOT PCB). Questa opzione ti darà la possibilità di ridurre il circuito a un quadrato di 5x5 cm (solo il modulo), ma devi saldare. Se sei minorenne chiedi aiuto a un adulto.

Nella terza foto, è il circuito assemblato nella scheda prototipi.

Nella foto 4 e 5 piedi, viene assemblato lo stesso circuito, ma in una perfboard.

La sesta foto ha il circuito completo.

In sintesi, il circuito avrà 4 uscite. Queste uscite verranno utilizzate per connettersi ad Arduino UNO.

Passaggio 3: calibrare il circuito

Una volta assemblato, dobbiamo collegare il nostro circuito, e verificare la tensione data da ogni resistenza del trimmer: dobbiamo impostare 0,5V, 1V, 1,5V e 2V rispettivamente su RV1, RV2, RV3 e RV4.

Per fare ciò, devi alimentare il circuito con i 5V e GND dell'arduino e misurare ogni tensione nel trimmer. Si collega un voltmetro tra il pin centrale di un trimmer (uno per uno) e GND. Quindi, si ruota il trimmer fino a ottenere la tensione desiderata.

Il voltmetro ha 2 cavi, uno rosso e uno nero.

1. Metti il cavo nero in un nodo GND.
2. Metti il cavo rosso nel 3° pin di LM324. Ruotare il trimmer fino a raggiungere 0,5 V.
3. Cambia il cavo rosso con il 5° pin di LM324. Ruotare il trimmer fino a raggiungere 1V.
4. Cambia il cavo rosso al decimo pin di LM324. Ruotare il trimmer fino a raggiungere 1,5V
5. Cambia il cavo rosso al 12° pin di LM324. Ruotare il trimmer fino a quando non ha 2V.

Tutti questi passaggi devono essere eseguiti con tutti collegati (l'Arduino e il circuito realizzato da noi).

Forse avrai bisogno di più di 2 mani, chiedi aiuto a qualcun altro se necessario.

Il 5° trimmer funge da calibratore di sensibilità (quello che sta tra LDR, cioè quello denominato RV5)

Come vedete nel video c'è un test con le uscite, ho usato dei led verdi per renderlo più didattico e di facile lettura (avvicinavo la mano per bloccare la luce, e il circuito fa spegnere o accendere i led a seconda della luce incidente).

Passaggio 4: assemblaggio del servomotore

Qui devi farti impazzire: devi mettere gli occhi in un meccanismo che può aprire e chiudere l'occhio, simulando una palpebra.

Nella prima foto vedete il modello reale realizzato da me.

nella 2a foto c'è un disegno che rappresenta il meccanismo di base.

Usa la testa in gommapiuma, i bastoncini di legno e la colla per realizzare il meccanismo.

Come vedete nella terza foto, l'LDR è nel naso

Passaggio 5: codifica

Infine, devi collegare il circuito ai pin 3, 4, 5 e 6 dell'Arduino e il servo sarà collegato al 9° pin.

Il codice è sotto. Ha i commenti per spiegare ogni sezione importante.

Passaggio 6: divertiti

Ingrandisci e rimpicciolisci la tua luce sull'LDR per apprezzare i cambiamenti negli occhi.

Grazie per la visione. Spero vi piaccia.