Chuyển động ánh sáng ban đêm & Cảm biến bóng tối - Không có Micro: 7 bước (có Hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Hướng dẫn này giúp bạn tránh bị xước ngón chân khi đi qua phòng tối. Bạn có thể nói rằng đó là vì sự an toàn của chính bạn nếu bạn thức dậy vào ban đêm và cố gắng đến cửa một cách an toàn. Tất nhiên bạn có thể sử dụng đèn đầu giường hoặc đèn chiếu sáng chính vì bạn có một công tắc ngay bên cạnh, nhưng làm thế nào có thể hiểu được, làm chói mắt bạn với bóng đèn 60W khi bạn vừa thức dậy?

Đó là về dải đèn LED bạn gắn bên dưới giường được điều khiển bởi hai cảm biến phát hiện chuyển động và mức độ bóng tối trong phòng của bạn. Nó sẽ chạy ở công suất và độ sáng thấp để cung cấp ánh sáng rất dễ chịu vào ban đêm. Ngoài ra còn có khả năng kiểm soát ngưỡng độ sáng để phù hợp với mọi môi trường. Không cần vi điều khiển để tiến hành dự án này. Điều đó làm giảm số lượng các thành phần cần thiết và độ phức tạp. Hơn nữa, nó là một nhiệm vụ khá dễ dàng nếu bạn đã có một số kiến thức về mạch phần cứng điện tử.

Bước 1: Nguyên tắc chức năng & các thành phần

Nguyên lý hoạt động cơ bản của loại đèn này là nó có hai Mosfet mắc nối tiếp với một đèn LED. Các Mosfet, cần phải là loại mức logic - sau này sẽ giải thích - được bật bởi hai mạch con khác nhau, trong đó một mạch phản ứng với bóng tối và một mạch còn lại phản ứng với chuyển động. Nếu chỉ một trong số chúng được cảm nhận thì chỉ có một bóng bán dẫn được bật và bóng bán dẫn còn lại vẫn chặn dòng điện chạy qua đèn LED. Sự kết hợp này là khá cần thiết vì bạn sẽ lãng phí pin nếu bạn kích hoạt đèn vào ban ngày hoặc không có chuyển động vào ban đêm. Các thành phần và ống dẫn được chọn theo cách mà bạn có thể tối ưu hóa các thông số cho vị trí của riêng bạn và các điều kiện ở đó.

Hơn nữa, một vỏ được in 3-D để vừa với các thành phần, điều này không thực sự cần thiết vì lý do chức năng nhưng có mục đích thực tế.

CẬP NHẬT: Một phiên bản mới của nhà ở đã được thiết kế sau khi tôi xuất bản bài đăng này. Vỏ máy in 3D hiện cũng chứa đèn LED khiến nó trở thành giải pháp "toàn bộ trong một". Hình ảnh từ phần giới thiệu của bài đăng này (mô hình mới) khác với hình ảnh trong bước 7 "Nguồn điện và nhà ở" (mô hình cũ)

Hóa đơn nguyên vật liệu:

Pin 4x 1,5V1x GL5516 - Điện trở cố định LDR1x 1 MOhm (R1) 1x 100 kOhm chiết áp 1x 100 kOhm điện trở cố định (R2) 1x TS393CD - bộ so sánh điện áp kép1x HC-SR501 - Cảm biến chuyển động PIR Điện trở cố định 1x 2 kOhm (R6) 2x Điện trở cố định 220 Ohm (R3 & R4) 2x IRLZ34N n-kênh Mosfet4x vấu cáp flat4x vấu cáp (phần đối diện)

Bước 2: Cảm biến độ sáng

Để cảm nhận độ sáng của căn phòng, tôi đã sử dụng một điện trở phụ thuộc vào ánh sáng (LDR). Tôi đã tạo một bộ chia điện áp với một điện trở cố định 1MOhm. Điều này là cần thiết vì trong bóng tối, sức đề kháng của LDR đạt đến cường độ tương tự. Điện áp giảm trên LDR tỷ lệ với 'bóng tối'.

Bước 3: Thiết lập điện áp tham chiếu cho ngưỡng tối

Đèn ngủ sẽ sáng khi vượt quá ngưỡng bóng tối nhất định. Đầu ra của bộ chia điện áp LDR cần được so sánh với một tham chiếu nhất định. Với mục đích này, một bộ chia điện áp thứ hai được sử dụng. Một trong những điện trở của nó là một chiết áp. Điều đó làm cho điện áp ngưỡng (tỷ lệ với bóng tối) có thể điều chỉnh được. Chiết áp (R_pot) có điện trở tối đa là 100 kOhm. Điện trở cố định (R2) cũng là 100 kOhm.

Bước 4: Công tắc phụ thuộc độ sáng

Điện áp của hai đầu phân áp được mô tả được đưa vào bộ khuếch đại hoạt động. Tín hiệu LDR được kết nối với đầu vào đảo ngược và tín hiệu tham chiếu đến đầu vào không đảo. OpAmp không có vòng phản hồi, có nghĩa là nó sẽ khuếch đại sự khác biệt của hai đầu vào bằng độ lớn hơn 10E + 05 và do đó hoạt động như một bộ so sánh. Nếu điện áp ở đầu vào đảo ngược cao hơn so với đầu vào khác, nó sẽ kết nối chân đầu ra của nó với thanh ray trên (Vcc) và do đó bật Mosfet Q1. Trường hợp ngược lại sẽ tạo ra điện thế nối đất tại chân đầu ra của bộ so sánh làm tắt Mosfet. Trên thực tế, có một vùng nhỏ nơi bộ so sánh sẽ xuất ra thứ gì đó giữa GND và Vcc. Điều đó xảy ra khi cả hai điện áp gần như có cùng giá trị. Vùng này có thể có tác dụng làm cho đèn LED kém sáng hơn.

TS393 OpAmp được chọn là bộ so sánh điện áp kép. Những cái khác phù hợp và có thể rẻ hơn cũng có thể được sử dụng. TS393 chỉ là một phần còn lại của một dự án cũ.

Bước 5: Phát hiện chuyển động

Cảm biến hồng ngoại thụ động HC-SR501 là một giải pháp rất đơn giản ở đây. Nó có một bộ vi điều khiển được xây dựng dựa trên nó để phát hiện trên thực tế. Nó có hai chân để cung cấp (Vcc và GND) và một chân đầu ra. Điện áp đầu ra là 3,3V tại sao trong thực tế tôi phải sử dụng loại Mosfet mức logic. Loại mức logic đảm bảo rằng Mosfet được điều khiển trong vùng bão hòa của nó chỉ với 3,3V. Ví dụ, cảm biến PIR bao gồm một số phần tử nhiệt điện phản ứng với sự thay đổi điện áp đối với bức xạ hồng ngoại được truyền bởi cơ thể người. Điều đó cũng có nghĩa là nó có thể phát hiện những thứ như bộ tản nhiệt làm nóng lạnh bị ngập trong nước nóng. Bạn nên kiểm tra hoàn cảnh môi trường và chọn hướng của cảm biến cho phù hợp. Góc quan sát được giới hạn ở 120 °. Nó có hai tông đơ bạn có thể sử dụng để tăng độ nhạy và thời gian trễ. Bạn có thể thay đổi độ nhạy để tăng phạm vi của khu vực bạn muốn quan sát. Bộ điều chỉnh độ trễ có thể được sử dụng để điều chỉnh thời gian mà cảm biến xuất ra mức logic cao.

Trong phiên bản cuối cùng của sơ đồ nối dây, bạn có thể thấy rằng giữa đầu ra cảm biến và cổng Q2 có một điện trở mắc nối tiếp để hạn chế dòng điện được rút ra từ cảm biến (R4 = 220 Ohm).

Bước 6: Lắp ráp điện tử

Sau khi hiểu chức năng của từng thành phần, toàn bộ mạch có thể được xây dựng. Điều này nên được thực hiện trước tiên trên breadboard! Nếu bạn bắt đầu lắp ráp nó trên một bảng mạch, sẽ khó khăn hơn để thay đổi hoặc tối ưu hóa mạch sau đó. Trên thực tế, bạn có thể thấy từ hình ảnh bảng mạch của tôi rằng tôi đã làm lại một số và do đó nó trông hơi lộn xộn.

Đầu ra của bộ so sánh cần được trang bị điện trở kéo lên R6 (2 kOhm) - nếu bạn đang sử dụng một bộ so sánh khác thì hãy đảm bảo kiểm tra biểu dữ liệu. Một điện trở bổ sung R3 được đặt giữa bộ so sánh và Mosfet Q1 vì lý do tương tự như được mô tả cho PIR. Điện trở R5 phụ thuộc vào đèn LED của bạn. Trong trường hợp này, một đoạn LED ngắn đã được sử dụng. Nó có các đèn LED cũng như điện trở R5 đã được tích hợp sẵn. Vì vậy, trong trường hợp của tôi, R5 không được lắp ráp.

Bước 7: Cung cấp điện và nhà ở

CẬP NHẬT: Ngôi nhà được hiển thị ở phần đầu của bài đăng này là một thiết kế lại. Nó được thực hiện để có một giải pháp tổng thể trong một. Các đèn LED chiếu sáng từ bên trong thông qua một lớp nhựa "trong suốt". Nếu điều này không áp dụng được cho bạn, thì khái niệm đầu tiên về nguyên mẫu đầu tiên sẽ được hiển thị ở đây trong bước này. (Nếu quan tâm đến thiết kế mới, tôi có thể đính kèm nó)

Như đã đề cập trước đó, bốn pin AAA 1.5V sẽ cung cấp năng lượng cho hệ thống. Trên thực tế, bạn có thể hài lòng hơn khi sử dụng một pin 9V và đặt một bộ điều chỉnh điện áp trước toàn bộ mạch. Sau đó, bạn cũng không cần phải in 3-D một vỏ pin mà kết nối với pin bằng các vấu cáp.

Vỏ là một nguyên mẫu đơn giản đầu tiên và có một số lỗ cho các cảm biến. Trong hình ảnh đầu tiên, bạn có thể thấy lỗ lớn phía trước cho cảm biến chuyển động và lỗ phía trên bên trái cho LDR. Dải đèn LED phải nằm ngoài vỏ với cùng khoảng cách với nó vì nó có thể ảnh hưởng đến LDR.