GoodNightLight: un semplice circuito notturno: 5 passaggi

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

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Informazioni su: Studente laureato alla Purdue University, ingegnere biomedico, appassionato di elettronica, educatore, che cerca di imparare un po' di ingegneria e programmazione Ulteriori informazioni su ohoilett »

Ciao a tutti, insegno un corso di Biostrumentazione per studenti delle scuole medie in inverno come parte del Purdue GERI (Gifted Education Resource Institute). In questo corso, presento agli studenti le basi dei circuiti e come utilizziamo i circuiti nell'ingegneria biomedica. Ho scoperto che una luce notturna è un buon circuito introduttivo per gli studenti che imparano l'elettronica. Include alcuni componenti di base come resistori e LED. Include anche un componente più intermedio, vale a dire l'amplificatore operazionale e un sensore utile, vale a dire una fotoresistenza. Il meccanismo del circuito mostra agli studenti come possiamo usare i circuiti per interagire con il mondo esterno e produrre una sorta di output. In questo caso, la luce notturna si accende quando i livelli di luce ambientale diminuiscono e si spegne quando i livelli di luce ambientale aumentano. Tutti amano vedere i LED accendersi e spegnersi automaticamente. Ho detto ai genitori che avrei postato online le varie lezioni (e sono indietro di qualche mese su o_O) quindi eccomi con la prima! Spero che ti piaccia il mio Instructable per GoodNightLight.

Passaggio 1: fotoresistenza o resistenza dipendente dalla luce (LDR)

Una fotoresistenza è un componente semplice che cambia la resistenza con la luce incidente. Il resistore contiene materiali fotosensibili che fanno diminuire la resistenza del materiale all'aumentare della luce (più luce). Al contrario, la resistenza del materiale aumenta al diminuire della luce (diventa più scuro). Il fotosensore è responsabile della rilevazione dei cambiamenti nella luce ambientale, che attiveranno la luce notturna. Sentiti libero di misurare la resistenza della fotoresistenza con un multimetro per vedere come cambia la sua resistenza quando copri e scopri la fotoresistenza con il dito o un altro oggetto opaco.

Passaggio 2: divisore di tensione

Un partitore di tensione è un modo semplice per interfacciarsi con un trasduttore resistivo, che è un componente che traduce una forma di energia in una resistenza. In questo circuito, il nostro trasduttore resistivo è la nostra fotoresistenza. Un partitore di tensione è composto da due resistori in serie (collegati uno dopo l'altro). Una sorgente di tensione, come una batteria, è collegata a uno dei resistori nel divisore e l'altro resistore è collegato a terra. L'equazione per un partitore di tensione è la seguente: Vout = Vin*R2 / (R2 + R1)

Come possiamo vedere dall'equazione, R1 e R2 determinano direttamente l'uscita del partitore di tensione. Esaminando un po' più a fondo l'equazione, vediamo che all'aumentare di R2, Vout si avvicina a Vin. Abbiamo menzionato nel nostro passaggio precedente che la resistenza della fotoresistenza aumenta con la diminuzione della luce ambientale. Metteremo la nostra fotoresistenza nella posizione R2 di questo partitore di tensione.

Passaggio 3: LED comparatore e uscita

Un comparatore è un semplice circuito che confronta due tensioni. Se la tensione all'ingresso non invertente (l'ingresso dell'amplificatore operazionale con il segno "+") è maggiore della tensione all'ingresso invertente (l'ingresso dell'amplificatore operazionale con il segno "-"), l'uscita di il comparatore si accenderà il LED. Se è vero il contrario, l'uscita del comparatore spegnerà il LED. Se non hai mai usato i LED prima, sappi che si accendono quando una piccola corrente li attraversa. Scopri di più sui LED da questo eccellente Instructable.

Per il nostro comparatore utilizzeremo un amplificatore LM324. L'LM324 è un amplificatore quad, il che significa che ha 4 amplificatori integrati in un unico pacchetto. Avremo bisogno solo di uno dei 4 amplificatori. Cablare l'LM324 come mostrato nello schema.

Fase 4: Conclusioni e considerazioni finali

In questo tutorial, ho dimostrato semplicemente accendendo un LED con quantità variabili di luce ambientale. Usa la tua creatività per trasformarlo in una vera "luce notturna".

Passaggio 5: risoluzione dei problemi

1. In questo Instructable, ho consigliato di aggiungere un resistore da 10k in serie con il tuo fotoresistore. A seconda della resistenza "nominale" della tua fotoresistenza, potresti dover cambiare la resistenza da 10k con qualcos'altro. Consiglierei di misurare la resistenza della fotoresistenza con il multimetro quando la fotoresistenza è esposta all'ambiente e quando il sensore è coperto da un oggetto estraneo. Vuoi scegliere un resistore in serie che sia più grande della resistenza del fotoresistenza quando è esposto alla luce ambientale, ma più piccolo della resistenza del fotoresistenza quando è coperto. Ad esempio, per la fotoresistenza che ho usato, la sua resistenza quando esposta alla luce ambientale era di circa 8k. Quando ho coperto la fotoresistenza con il dito, la sua resistenza è aumentata a 48k.

2. Assicurarsi di collegare i divisori di tensione agli ingressi appropriati dell'amplificatore operazionale. Prestare molta attenzione ai collegamenti nel passaggio 3.

3. Diffidare della polarità del LED. La gamba più corta è "negativa" e dovrebbe collegarsi a terra.