Un LED che puoi spegnere come una candela!: 5 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

I LED sono progettati per emettere luce, ma realizzano anche sensori sorprendentemente capaci. Utilizzando solo un Arduino UNO, un LED e un resistore, costruiremo un anemometro a LED caldo che misura la velocità del vento e spegne il LED per 2 secondi quando rileva che ci stai soffiando sopra. Puoi usarlo per creare interfacce controllate dal respiro o persino una candela elettronica che puoi spegnere!

Materiali:

Un Arduino UNO (con cavo USB per il collegamento al computer)

Una resistenza da 1/4W 220 ohm (https://www.amazon.com/Projects-25EP514220R-220-Re…)

Un LED giallo 0402 precablato (https://www.amazon.com/Lighthouse-LEDs-Angle-Pre-W…)

Intestazione staccata (https://www.amazon.com/SamIdea-15-Pack-Straight-Co…)

Avrai anche bisogno di:

Un computer per eseguire l'ambiente Arduino

Attrezzatura/abilità di saldatura di base

Passaggio 1: come funziona?

Quando si esegue la corrente attraverso un LED, la sua temperatura aumenta. La quantità di aumento dipende da quanto efficacemente lo stai raffreddando. Quando si soffia su un LED caldo, il raffreddamento extra riduce la temperatura di funzionamento. Possiamo rilevarlo perché la caduta di tensione diretta di un LED aumenta man mano che si raffredda.

Il circuito è molto semplice e assomiglia molto a guidare un LED. L'unica differenza è che aggiungeremo un filo in più per misurare la caduta di tensione del LED mentre è acceso. Per funzionare bene, vuoi usare un LED molto piccolo (suggerisco di usare un LED 0402 a montaggio superficiale) collegato da fili il più sottili possibile. Ciò consentirà al LED di riscaldarsi e raffreddarsi molto rapidamente e di ridurre al minimo il calore perso attraverso i fili. Le variazioni di tensione che stiamo cercando sono solo millivolt, al limite di ciò che può essere rilevato in modo affidabile tramite i pin analogici dell'UNO. Se il LED è appoggiato su qualcosa che allontana il calore, potrebbe non essere abbastanza caldo, quindi funziona meglio se è in aria.

Passaggio 2: prepara il LED e il resistore per il collegamento al tuo Arduino UNO

La saldatura di fili estremamente sottili a LED a montaggio superficiale molto piccoli richiede una buona dose di abilità. Fortunatamente, puoi semplicemente acquistare LED 0402 precablati. Questi sono spesso dotati di un resistore (rivestito di termoretraibile nella foto) dimensionato per il funzionamento a 12V. Se è quello che ottieni, dovrai tagliare la resistenza. Se tagli il tubo termoretraibile vicino al rigonfiamento del resistore, probabilmente sarai in grado di estrarre il tubo rimanente lasciando un po' di filo esposto per la saldatura. Se hai appena tagliato il filo, dovrai rimuovere una piccola quantità di isolamento in modo da poter saldare e, dato lo spessore del filo, questo può essere complicato.

I fili sono troppo sottili per creare una buona connessione in un'intestazione Arduino, quindi dovremo saldarli a qualcosa di più grasso. Ho usato i pin di un'intestazione staccabile per fare i collegamenti, ma puoi usare praticamente qualsiasi pezzo di filo di calibro appropriato. Il filo posteriore (catodo) del LED è saldato a un singolo pin di intestazione staccabile. Il filo rosso (anodo) deve essere saldato alla resistenza piegata come mostrato. Tagliare i cavi sul resistore alla stessa lunghezza e saldarli a due pin adiacenti dell'intestazione come mostrato nella figura.

Passaggio 3: connessioni

Collegare il LED/resistenza come mostrato nelle figure. Il lato del resistore collegato al filo del LED rosso va ad A0. Qui sarà dove misuriamo la tensione sul LED utilizzando la capacità di ingresso analogico. L'altro lato del resistore va ad A1, che useremo come uscita digitale, impostandolo alto per accendere il LED. Il filo nero deve essere collegato a GND. È possibile utilizzare qualsiasi pin GND di Arduino.

Passaggio 4: codice

Scarica il codice e aprilo nell'IDE di Arduino. Puoi quindi caricarlo sul tuo Arduino.

Il programma imposta prima le direzioni dei pin e accende il LED. Quindi misura la caduta di tensione diretta del LED tramite un analogRead sul pin A0. Per migliorare la precisione della misurazione, leggiamo la tensione 256 volte in rapida successione e sommiamo il risultato. (Il sovracampionamento in questo modo può aumentare la risoluzione effettiva della conversione in modo che possiamo vedere cambiamenti più piccoli del passo più piccolo sul convertitore.) Se il buffer di dati sensedata è pieno, confrontiamo l'ultima somma con la più vecchia che abbiamo memorizzato nel buffer per vedere se un recente raffreddamento ha aumentato la tensione del LED almeno di MINJUMP. In caso contrario, memorizziamo la somma nel buffer, aggiorniamo il puntatore del buffer e avviamo la misurazione successiva. In caso affermativo, spegniamo il LED per 2 secondi, resettiamo il buffer e poi ricominciamo il processo.

Per capire meglio cosa sta succedendo, scriviamo ogni somma come dati seriali e usiamo il plotter seriale dell'IDE di Arduino (sotto il menu Strumenti) per rappresentare graficamente la tensione del LED mentre cambia nel tempo. Ricordarsi di impostare la velocità di trasmissione su 250000 in modo che corrisponda al programma. Sarai quindi in grado di vedere come diminuisce la tensione mentre il LED si riscalda dopo l'accensione. Questo mostrerà anche quanto sia sensibile il sistema. Dopo che il LED si è spento, si sarà leggermente raffreddato quando si riaccenderà, cosa che vedrai come un salto sul grafico.

Passaggio 5: divertiti

Quando il codice è in esecuzione, dovresti essere in grado di spegnere il LED con un rapido soffio d'aria. Ho scoperto che posso spegnere il mio LED da oltre 1 metro di distanza! In alcune stanze, le correnti d'aria possono causare falsi trigger. Se questo è un problema, puoi ridurre la sensibilità del tuo sistema aumentando MINJUMP. Il plotter seriale può aiutarti a visualizzare quale potrebbe essere un valore corretto per la tua applicazione.

È possibile sostituire il LED con uno di colore diverso. I LED bianchi funzionano particolarmente bene. Poiché hanno una caduta di tensione più elevata, sarà necessario modificare il valore della resistenza per ottenere la corrente corretta. Data la capacità di pilotaggio dell'UNO, puntare a una corrente nell'intervallo 10-15mA. Per un LED bianco, 100 ohm sono un buon punto di partenza.

Poiché un UNO ha 6 pin di ingresso analogico, puoi facilmente modificare questo codice per supportare 6 anemometri a LED caldi indipendenti! Ciò rende possibile creare interfacce semplici in grado di riconoscere quando si soffia in direzioni diverse. Questo può essere incredibilmente utile quando si costruiscono interfacce per disabili, controller espressivi per musicisti o anche per torte di compleanno con molte candele elettroniche!

Infine, se hai finito per usare questa tecnica per fare qualcosa di interessante, lascia un commento qui sotto!