The GoodNightLight: Một mạch đèn ngủ đơn giản: 5 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Theo ohoilettFollow More của tác giả:

Giới thiệu: Sinh viên sau đại học tại Đại học Purdue, kỹ sư y sinh, người đam mê điện tử, nhà giáo dục, đang cố gắng học một chút về kỹ thuật và lập trình Thông tin thêm về ohoilett »

Xin chào tất cả, tôi giảng dạy khóa học Nghiên cứu Sinh học cho học sinh trung học cơ sở vào mùa đông như một phần của Purdue GERI (Học viện Tài nguyên Giáo dục Năng khiếu). Trong khóa học này, tôi giới thiệu cho sinh viên những kiến thức cơ bản về mạch và cách chúng ta sử dụng mạch trong Kỹ thuật Y sinh. Tôi thấy rằng đèn ngủ là một mạch giới thiệu tốt cho sinh viên học về điện tử. Nó bao gồm một vài thành phần cơ bản như điện trở và đèn LED. Nó cũng bao gồm một thành phần trung gian hơn, cụ thể là bộ khuếch đại hoạt động và một cảm biến hữu ích, cụ thể là một điện trở quang. Cơ chế của mạch cho học sinh thấy cách chúng ta có thể sử dụng mạch để tương tác với thế giới bên ngoài và tạo ra một số loại đầu ra. Trong trường hợp này, đèn ngủ bật khi mức độ ánh sáng xung quanh giảm và tắt khi mức độ ánh sáng xung quanh tăng lên. Mọi người đều thích nhìn thấy đèn LED tự động bật và tắt. Tôi đã nói với phụ huynh rằng tôi sẽ đăng các bài học khác nhau lên mạng (và tôi chậm hơn o_O vài tháng) vì vậy tôi bắt đầu với bài học đầu tiên! Hy vọng bạn thích Hướng dẫn của tôi cho GoodNightLight.

Bước 1: Điện trở quang hoặc Điện trở phụ thuộc vào ánh sáng (LDR)

Điện trở quang là một thành phần đơn giản có thể thay đổi điện trở với ánh sáng tới. Điện trở chứa vật liệu cảm quang làm cho điện trở của vật liệu giảm khi ánh sáng tăng lên (nhiều ánh sáng hơn). Ngược lại, điện trở của vật liệu tăng lên khi ánh sáng giảm (nó trở nên tối hơn). Cảm biến quang có nhiệm vụ phát hiện những thay đổi của ánh sáng xung quanh, điều này sẽ kích hoạt đèn ngủ. Hãy thoải mái đo điện trở của điện trở quang bằng đồng hồ vạn năng để xem điện trở của nó thay đổi như thế nào khi bạn che và mở điện trở quang bằng ngón tay hoặc vật không trong suốt khác.

Bước 2: Bộ chia điện áp

Bộ chia điện áp là một cách đơn giản để giao tiếp với một bộ chuyển đổi điện trở, là một thành phần chuyển một dạng năng lượng thành điện trở. Trong mạch này, đầu dò điện trở là điện trở quang của chúng ta. Một bộ phân áp gồm hai điện trở mắc nối tiếp (mắc nối tiếp với nhau). Nguồn điện áp, giống như pin, được kết nối với một trong các điện trở trong bộ chia và điện trở còn lại được nối với đất. Phương trình cho bộ phân áp như sau: Vout = Vin * R2 / (R2 + R1)

Như chúng ta có thể thấy từ phương trình, R1 và R2 xác định trực tiếp đầu ra của bộ chia điện áp. Kiểm tra phương trình thêm một chút, chúng ta thấy rằng khi R2 tăng, Vout càng gần Vin. Chúng ta đã đề cập ở bước trước rằng điện trở của điện trở quang tăng khi ánh sáng xung quanh giảm. Chúng tôi sẽ đặt điện trở quang của chúng tôi ở vị trí R2 của bộ chia điện áp này.

Bước 3: Bộ so sánh và đèn LED đầu ra

Bộ so sánh là một mạch đơn giản so sánh hai hiệu điện thế. Nếu điện áp ở đầu vào không đảo (đầu vào của op amp có dấu "+") lớn hơn điện áp ở đầu vào không đảo (đầu vào của op amp có dấu "-"), thì đầu ra của bộ so sánh sẽ được bật đèn LED. Nếu điều ngược lại là đúng, đầu ra của bộ so sánh sẽ tắt đèn LED. Nếu bạn chưa sử dụng đèn LED trước đây, hãy biết rằng chúng sáng lên khi có dòng điện nhỏ chạy qua chúng. Tìm hiểu thêm về đèn LED từ Tài liệu hướng dẫn tuyệt vời này.

Đối với bộ so sánh của chúng tôi, chúng tôi sẽ sử dụng bộ khuếch đại LM324. LM324 là một bộ khuếch đại bốn, có nghĩa là nó có 4 bộ khuếch đại được tích hợp trong một gói duy nhất. Chúng tôi sẽ chỉ cần một trong 4 bộ khuếch đại. Nối dây LM324 như được hiển thị trong sơ đồ.

Bước 4: Kết luận và Suy nghĩ cuối cùng

Trong hướng dẫn này, tôi đã demo chỉ việc bật đèn LED với lượng ánh sáng xung quanh thay đổi. Hãy vận dụng óc sáng tạo của mình để biến nó thành một chiếc "đèn ngủ" thực sự.

Bước 5: Khắc phục sự cố

1. Trong Có thể hướng dẫn này, tôi đã đề xuất thêm một điện trở 10k mắc nối tiếp với điện trở quang của bạn. Tùy thuộc vào điện trở "danh nghĩa" của điện trở quang của bạn, bạn có thể cần thay đổi điện trở 10k thành một thứ khác. Tôi khuyên bạn nên đo điện trở của điện trở quang bằng đồng hồ vạn năng khi điện trở quang của bạn tiếp xúc với môi trường xung quanh và khi cảm biến bị che bởi một số vật thể lạ. Bạn muốn chọn một điện trở nối tiếp lớn hơn điện trở của điện trở quang khi nó tiếp xúc với ánh sáng xung quanh, nhưng nhỏ hơn điện trở của điện trở quang khi nó bị che phủ. Ví dụ, đối với điện trở quang mà tôi đã sử dụng, điện trở của nó khi tiếp xúc với ánh sáng xung quanh là khoảng 8k. Khi tôi dùng ngón tay che điện trở quang, điện trở của nó tăng lên 48k.

2. Đảm bảo rằng bạn kết nối bộ chia điện áp với đầu vào thích hợp của amp op. Hãy chú ý đến các kết nối trong Bước 3.

3. Hãy cảnh giác với cực của đèn LED. Chân ngắn hơn là "âm" và nên kết nối với đất.