Das GoodNightLight: eine einfache Nachtlichtschaltung - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Von ohoilettFolgen Sie mehr vom Autor:

Über: Doktorand an der Purdue University, biomedizinischer Ingenieur, Elektronik-Enthusiast, Pädagoge, der versucht, ein wenig über Technik und Programmierung zu lernen. Mehr über ohoilett »

Hallo zusammen, ich unterrichte im Winter im Rahmen des Purdue GERI (Gifted Education Resource Institute) einen Bioinstrumentationskurs für Mittelschüler. In diesem Kurs führe ich die Studierenden in die Grundlagen von Schaltkreisen ein und wie wir Schaltkreise in der Biomedizintechnik verwenden. Ich habe festgestellt, dass ein Nachtlicht eine gute Einführungsschaltung für Schüler ist, die etwas über Elektronik lernen. Es enthält einige grundlegende Komponenten wie Widerstände und LEDs. Es enthält auch eine weitere Zwischenkomponente, nämlich den Operationsverstärker und einen nützlichen Sensor, nämlich einen Fotowiderstand. Der Mechanismus des Schaltkreises zeigt den Schülern, wie wir Schaltkreise verwenden können, um mit der Außenwelt zu interagieren und eine Art Ausgabe zu erzeugen. In diesem Fall schaltet sich das Nachtlicht ein, wenn die Umgebungshelligkeit abnimmt und schaltet sich aus, wenn die Umgebungslichtstärke zunimmt. Jeder liebt es zu sehen, wie sich die LEDs automatisch ein- und ausschalten. Ich habe den Eltern gesagt, dass ich die verschiedenen Lektionen online veröffentlichen würde (und ich bin ein paar Monate hinter o_O), also gehe ich mit dem ersten los! Hoffe, Sie genießen mein Instructable für das GoodNightLight.

Schritt 1: Fotowiderstand oder lichtabhängiger Widerstand (LDR)

Ein Fotowiderstand ist ein einfaches Bauteil, das den Widerstand bei einfallendem Licht ändert. Der Widerstand enthält lichtempfindliche Materialien, die bewirken, dass der Widerstand des Materials mit zunehmendem Licht (mehr Licht) abnimmt. Umgekehrt steigt der Widerstand des Materials mit abnehmendem Licht (es wird dunkler). Der Fotosensor ist dafür verantwortlich, Veränderungen des Umgebungslichts zu erkennen, wodurch das Nachtlicht aktiviert wird. Fühlen Sie sich frei, den Widerstand des Fotowiderstands mit einem Multimeter zu messen, um zu sehen, wie sich sein Widerstand ändert, wenn Sie den Fotowiderstand mit Ihrem Finger oder einem anderen undurchsichtigen Gegenstand abdecken und aufdecken.

Schritt 2: Spannungsteiler

Ein Spannungsteiler ist eine einfache Möglichkeit, mit einem Widerstandswandler zu verbinden, bei dem es sich um eine Komponente handelt, die eine Energieform in einen Widerstand umwandelt. In dieser Schaltung ist unser Widerstandswandler unser Fotowiderstand. Ein Spannungsteiler besteht aus zwei in Reihe geschalteten Widerständen (nacheinander geschaltet). Eine Spannungsquelle, wie eine Batterie, ist mit einem der Widerstände im Teiler verbunden und der andere Widerstand ist mit Masse verbunden. Die Gleichung für einen Spannungsteiler lautet wie folgt: Vout = Vin*R2 / (R2 + R1)

Wie wir aus der Gleichung sehen können, bestimmen R1 und R2 direkt den Ausgang des Spannungsteilers. Wenn wir die Gleichung etwas genauer untersuchen, sehen wir, dass sich Vout mit zunehmendem R2 an Vin annähert. Wir haben in unserem vorherigen Schritt erwähnt, dass der Widerstand des Fotowiderstands mit abnehmendem Umgebungslicht zunimmt. Wir platzieren unseren Fotowiderstand in der R2-Position dieses Spannungsteilers.

Schritt 3: Komparator und Ausgangs-LED

Ein Komparator ist eine einfache Schaltung, die zwei Spannungen vergleicht. Wenn die Spannung am nicht invertierenden Eingang (der Eingang des Operationsverstärkers mit dem Vorzeichen "+") größer ist als die Spannung am invertierenden Eingang (der Eingang des Operationsverstärkers mit dem Vorzeichen "-"), wird der Ausgang von Der Komparator wird die LED einschalten. Wenn das Gegenteil der Fall ist, schaltet der Ausgang des Komparators die LED aus. Wenn Sie noch keine LEDs verwendet haben, wissen Sie, dass sie aufleuchten, wenn ein kleiner Strom durch sie fließt. Erfahren Sie mehr über LEDs von diesem ausgezeichneten Instructable.

Für unseren Komparator verwenden wir einen LM324-Verstärker. Der LM324 ist ein Quad-Verstärker, was bedeutet, dass er 4 Verstärker in einem einzigen Gehäuse integriert hat. Wir brauchen nur einen der 4 Verstärker. Verdrahten Sie den LM324 wie im Schaltplan gezeigt.

Schritt 4: Schlussfolgerungen und abschließende Gedanken

In diesem anweisbaren habe ich einfach eine LED mit wechselnden Umgebungslichtmengen eingeschaltet. Bitte nutzen Sie Ihre Kreativität, um daraus ein echtes "Nachtlicht" zu machen.

Schritt 5: Fehlerbehebung

1. In diesem Instructable empfahl ich, einen 10k-Widerstand in Reihe mit Ihrem Fotowiderstand hinzuzufügen. Abhängig vom "nominalen" Widerstand Ihres Fotowiderstands müssen Sie möglicherweise den 10k-Widerstand auf etwas anderes ändern. Ich würde empfehlen, den Widerstand des Fotowiderstands mit Ihrem Multimeter zu messen, wenn Ihr Fotowiderstand der Umgebung ausgesetzt ist und der Sensor von einem Fremdkörper bedeckt ist. Sie möchten einen Vorwiderstand wählen, der größer ist als der Widerstand des Fotowiderstands, wenn er Umgebungslicht ausgesetzt ist, aber kleiner als der Widerstand des Fotowiderstands, wenn er bedeckt ist. Zum Beispiel betrug der Widerstand des von mir verwendeten Fotowiderstands bei Umgebungslicht etwa 8 k. Als ich den Fotowiderstand mit meinem Finger bedeckte, erhöhte sich sein Widerstand auf 48k.

2. Stellen Sie sicher, dass Sie die Spannungsteiler an die richtigen Eingänge des Operationsverstärkers anschließen. Achten Sie genau auf die Anschlüsse in Schritt 3.

3. Achten Sie auf die Polarität der LED. Das kürzere Bein ist "negativ" und sollte mit Masse verbunden sein.