Insegna luminosa a LED (luminosità attivata): 4 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

In questo tutorial ho documentato come costruire un'insegna a LED con un sensore di oscurità / luce e un circuito dimmer PWM integrato.

Mi sono annoiato a Natale e ho saldato insieme un progetto veloce ispirato all'introduzione del video introduttivo di YouTube per "GreatScott!". Mi è venuta voglia di mettere il mio nome nelle luci, ma ho pensato che saldare più di 150 LED in parallelo non fosse così impegnativo, quindi ho pensato di renderlo un po' più interessante.

Le mie insegne a LED hanno un circuito di rilevamento luce/oscurità per accendersi di notte e spegnersi di giorno. In seguito ho anche aggiunto un circuito PWM per regolare la luminosità del LED (i LED che avevo nel cestino della spazzatura hanno finito per essere super luminosi:-S). La maggior parte di questa build proviene da cose che avevo già piuttosto che procurarmi nuove cose per risparmiare denaro, quindi prima che tu mi chieda perché ho usato il componente X invece di Y …… ora lo sai:-)

Passaggio 1: concetti del circuito

Esistono molti modi diversi in cui è possibile costruire circuiti luce/buio, i metodi più comuni utilizzano uno dei seguenti circuiti (tutti e tre utilizzano un resistore LDR o dipendente dalla luce sul suo ingresso):

• Un timer 555 con un transistor sul pin 3
• Un LDR come parte di un partitore di tensione che attiva un transistor NPN
• Un comparatore di tensione (amplificatore operazionale / IC comparatore)

Dato che avevo così tanti amplificatori operazionali e comparatori assortiti nel mio cestino delle parti, ho deciso di usare un LM311. Il comparatore confronta semplicemente le tensioni di ingresso sui suoi ingressi. L'uscita è alta quando gli ingressi sono uguali/maggiori e o bassa quando un ingresso è inferiore all'altro. Nel mio caso quando la tensione LDR è superiore alla tensione di riferimento impostata dal potenziometro, l'uscita viene alzata, attivando un piccolo relè, che attiva i LED a luminosità controllata. Nel circuito è inserito un condensatore per impedire la rapida commutazione del relè quando la tensione di ingresso oscilla sopra e sotto la tensione di riferimento. Un MOSFET potrebbe essere usato qui, ma ancora una volta avevo ancora un sacco di piccoli relè da usare, quindi ho usato uno di quelli invece.

Per il circuito PWM ho usato il classico timer 555 per variare la tensione ai led (vedi schema allegato).

Nota: nello schema PWM Rload è la matrice di LED che si desidera controllare, nello schema di luminosità Rload è tecnicamente il circuito PWM in questo caso, ma è possibile commutare direttamente il carico se lo si desidera.

Passaggio 2: costruire un circuito di prova

Dagli schemi ho costruito circuiti di test su due breadboard separate e testato inizialmente utilizzando un singolo LED. Il lato destro è il rilevatore di luce/oscurità e il lato sinistro è il circuito PWM. Il circuito del rilevatore di luminosità accende/spegne l'intero circuito e il circuito PWM regola la tensione di alimentazione alla matrice LED.

La mia intenzione era quella di spegnere un caricabatterie per cellulare da 5V, 1A tramite un connettore breakout micro usb. Il circuito era soggetto a una rapida commutazione vicino al suo punto di commutazione (in particolare al crepuscolo quando i livelli di luce sono di una luminosità intermedia), quindi ho posizionato un condensatore da 2200uF inutilmente grande attraverso il transistor per mantenere la tensione di commutazione durante i cali di tensione. A seconda della quantità di corrente che il tuo carico assorbe determinerà la sua effettiva resistenza di carico e quindi fa parte di una rete RC con il condensatore. La quantità di tempo in cui il condensatore mantiene la tensione di carica può essere trovata usando la formula della costante di tempo t = R x C. Dovresti essere in grado di calcolare un valore adatto usando questa formula. In realtà dovresti mantenere i componenti di accumulo di energia come i condensatori il più bassi possibile per ridurre al minimo il consumo di energia non necessario.

Ho usato Loch-Master per distanziare un nome a cui volevo saldare i miei LED da 5 mm. Mi piace usare listelli longitudinali con passo di 2,54 mm (a.k.a veroboard). Tutti i LED sono saldati in parallelo (questa non è una buona pratica, dove possibile dovresti limitare la corrente a ogni singolo LED con un resistore separato).

Passaggio 3: assemblaggio

Il passaggio successivo prevede una quantità non necessaria di colla a caldo. È perfetto per le persone pigre come me che vogliono solo unire le cose rapidamente.

Dopo aver tracciato il nome utilizzando Loch-master, ho saldato tutti i LED in parallelo. Entrambi i circuiti PWM e luminosità sono stati saldati su un pezzo di stripboard. L'LDR è stato separato dal circuito principale su cavi volanti in modo che il sensore stesso potesse essere incollato in un foro sulla parte anteriore della cornice. Questi sono stati poi montati su un pezzo di PVC isolante, che è stato poi a sua volta incollato sul retro della matrice LED.

Conoscendo le dimensioni della matrice LED di Loch-Master, ho realizzato una cornice in PVC nero per circondare la matrice LED e farla sembrare carina. Ho creato un modello per adattarlo a una pagina A4 in modo che potesse essere stampato su carta e posizionato su un pannello di gommapiuma nero da 5 mm. Ho quindi fissato il modello con del nastro adesivo e ho ritagliato con cura il centro e i bordi con un taglierino. Ne ho fatto anche uno abbinato senza il taglio al centro per la schiena. La cornice è stata quindi offerta fino alla matrice LED e semplicemente incollata. Entrambi i circuiti sono stati poi incollati sul retro della stripboard LED (si noti che questi sono stati separati utilizzando del PVC).

Infine è stato aggiunto un pannello posteriore utilizzando viti M3 inserite dalla parte anteriore e distanziali neri (distanziatori) fissati al loro interno. Ciò ha permesso al pannello posteriore di essere filettato in alto e tenuto in posizione da sei dadi M3 e rondelle.

Passaggio 4: divertiti

Spero che questo sporadico progetto del fine settimana vi sia piaciuto. C'è molto spazio per miglioramenti su questo dato che è stato solo un po' divertente, ma spero di averti ispirato a crearne uno tuo. Potresti usare solo il circuito PWM da solo e variare la luminosità dei LED a seconda dei livelli di luce a seconda dell'ora del giorno.

I principi del circuito possono essere utilizzati per altre cose interessanti come i termostati (sostituisci l'LDR con un termistore) o i controlli di velocità variabile del motore con il circuito PWM.