ضوء الليل واستشعار الظلام - بدون ميكرو: 7 خطوات (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

يدور هذا التوجيه حول منعك من ارتطام إصبع قدمك عند المشي في غرفة مظلمة. يمكنك القول أنه من أجل سلامتك إذا استيقظت في الليل وحاولت الوصول إلى الباب بأمان. بالطبع يمكنك استخدام مصباح بجانب السرير أو المصابيح الرئيسية لأن لديك مفتاحًا بجوارك مباشرةً ، ولكن ما مدى الراحة لإبهار عينيك بمصباح كهربائي بقوة 60 وات عند الاستيقاظ للتو؟

يتعلق الأمر بشريط LED تقوم بتثبيته أسفل سريرك ويتم التحكم فيه بواسطة مستشعرين يكتشفان الحركة ومستوى الظلام في غرفتك. سيتم تشغيله بطاقة منخفضة وسطوع لتوفير إضاءة لطيفة للغاية في الليل. هناك أيضًا القدرة على التحكم في عتبة السطوع لجعلها مناسبة لكل بيئة. لا حاجة إلى متحكم دقيق لإجراء هذا المشروع. هذا يقلل من عدد المكونات الضرورية والتعقيد. علاوة على ذلك ، إنها مهمة سهلة للغاية إذا كان لديك بالفعل بعض المعرفة في دوائر الأجهزة الإلكترونية.

الخطوة 1: مبدأ ومكونات الوظيفة

مبدأ العمل الأساسي لهذا المصباح هو أنه يحتوي على اثنين من Mosfet في سلسلة مع LED. يتم تشغيل Mosfets ، التي يجب أن تكون نوع المستوى المنطقي - التفسير لاحقًا - بواسطة دائرتين فرعيتين مختلفتين تستجيب إحداهما للظلام والأخرى للحركة. إذا تم استشعار أحدهما فقط ، يتم تشغيل ترانزستور واحد فقط بينما لا يزال الآخر يمنع تدفق التيار عبر LED. هذا المزيج ضروري للغاية لأنك ستهدر طاقة البطارية إذا قمت بتنشيط الضوء أثناء النهار أو بدون حركة في الليل. تم اختيار المكونات و cirucuit بطريقة تمكنك من تحسين المعلمات لموقعك والظروف هناك.

علاوة على ذلك ، تم طباعة الغلاف ثلاثي الأبعاد ليناسب المكونات ، وهو ليس ضروريًا حقًا لأسباب وظيفية ولكن له غرض عملي.

تحديث: تم تصميم نسخة جديدة من السكن بعد أن نشرت هذا المنشور. يحتوي الغلاف المطبوع ثلاثي الأبعاد الآن أيضًا على مصابيح LED مما يجعله حلاً "متكاملًا". الصور من مقدمة هذا المنشور (نموذج جديد) تختلف عن تلك الموجودة في الخطوة 7 "مزود الطاقة والإسكان" (النموذج القديم)

فاتورة المواد:

بطاريات 4x 1.5V 1x GL5516 - LDR1x 1 Mohm مقاوم ثابت (R1) 1x 100 kOhm مقياس جهد 1x 100 kOhm مقاوم ثابت (R2) 1x TS393CD - مقارن جهد مزدوج 1x HC-SR501 - مستشعر حركة PIR 1x 2 kOhm مقاوم ثابت (R6) 2x 220 أوم مقاوم ثابت (R3 & R4) 2x IRLZ34N n-channel Mosfet4x كابل العروات المسطحة 4x كابل العروات (الجزء المقابل)

الخطوة الثانية: استشعار السطوع

لاستشعار سطوع الغرفة ، استخدمت مقاومًا يعتمد على الضوء (LDR). لقد صنعت مقسم جهد بمقاوم ثابت 1MOhm. هذا ضروري لأنه في الظلام تصل مقاومة LDR إلى نفس الحجم. يتناسب انخفاض الجهد عبر LDR مع "الظلام".

الخطوة 3: إعداد الجهد المرجعي لعتبة الظلام

يجب أن يضيء ضوء الليل عندما يتم تجاوز عتبة معينة من الظلام. يجب مقارنة خرج مقسم الجهد LDR بمرجع معين. لهذا الغرض ، يتم استخدام مقسم جهد ثانٍ. أحد مقاوماته هو مقياس الجهد. هذا يجعل جهد العتبة (متناسبًا مع الظلام) قابلاً للتعديل. يحتوي مقياس الجهد (R_pot) على مقاومة قصوى تبلغ 100 كيلو أوم. المقاوم الثابت (R2) هو 100 كيلو أوم أيضًا.

الخطوة 4: التبديل المعتمد على السطوع

يتم تغذية الفولتية الخاصة بفاصلي الجهد الموصوفين في مكبر التشغيل. إشارة LDR متصلة بإدخال معكوس والإشارة المرجعية إلى الإدخال غير المقلوب. لا يحتوي OpAmp على حلقة تغذية مرتدة ، مما يعني أنه سيضخم الفرق بين المدخلين بأحجام تزيد عن 10E + 05 وبالتالي يعمل كمقارن. إذا كان الجهد عند المدخل المقلوب أعلى مقارنة بالآخر ، فسوف يقوم بتوصيل دبوس الإخراج الخاص به بالسكة العلوية (Vcc) ومن ثم تشغيل Mosfet Q1. ستنتج الحالة المعاكسة إمكانات أرضية عند دبوس إخراج المقارنة الذي يقوم بإيقاف تشغيل Mosfet. في الواقع ، هناك منطقة صغيرة حيث سينتج المقارنة شيئًا ما بين GND و Vcc. يحدث ذلك عندما تكون كلتا الفولتية نفس القيمة تقريبًا. قد يكون لهذه المنطقة تأثير لجعل لمعان LED أقل سطوعًا.

إن TS393 OpAmp المختار هو مقارن مزدوج الفولتية. يمكن أيضًا استخدام أنواع أخرى مناسبة وربما أرخص. كان TS393 مجرد بقايا من مشروع قديم.

الخطوة الخامسة: كشف الحركة

يعد مستشعر الأشعة تحت الحمراء السلبية HC-SR501 حلاً بسيطًا للغاية هنا. يحتوي على متحكم دقيق مبني عليه يقوم بالكشف في الواقع. يحتوي على دبوسين للتزويد (Vcc و GND) ودبوس إخراج واحد. جهد الخرج هو 3.3 فولت لماذا في الواقع اضطررت إلى استخدام نوع Mosfet ذي المستوى المنطقي. يضمن نوع المستوى المنطقي أن يتم تشغيل Mosfet في منطقة التشبع الخاصة به مع 3.3 فولت فقط. يتكون مستشعر PIR من العديد من العناصر الكهروحرارية التي تستجيب لتغير في الجهد إلى الأشعة تحت الحمراء التي تنتقل عن طريق الأجسام البشرية ، على سبيل المثال. هذا يعني أيضًا أنه قد يكتشف أشياء مثل مشعات التدفئة الباردة التي تغمرها المياه الساخنة. يجب عليك التحقق من الظروف البيئية واختيار اتجاه المستشعر وفقًا لذلك. زاوية المراقبة تقتصر على 120 درجة. تحتوي على اثنين من أدوات التشذيب يمكنك استخدامها لزيادة الحساسية ووقت التأخير. يمكنك تغيير الحساسية لزيادة نطاق المنطقة التي تريد مراقبتها. يمكن استخدام أداة تقليم التأخير لضبط الوقت الذي يخرج فيه المستشعر مستوى منطقيًا عاليًا.

في الإصدار الأخير من مخطط الأسلاك ، يمكنك أن ترى أنه بين خرج المستشعرات وبوابة Q2 يوجد المقاوم في سلسلة للحد من التيار المسحوب من المستشعر (R4 = 220 أوم).

الخطوة 6: تجميع الإلكترونيات

بعد فهم وظائف كل مكونات ، يمكن بناء الدائرة بأكملها. يجب أن يتم ذلك على اللوح أولاً! إذا بدأت بتجميعها على لوحة دائرة ، فسيكون من الصعب تغيير الدائرة أو تحسينها بعد ذلك. في الواقع يمكنك أن ترى من صورة لوحة الدوائر الخاصة بي أنني قمت ببعض إعادة العمل وبالتالي تبدو فوضوية بعض الشيء.

يجب أن يكون ناتج المقارنة مزودًا بمقاوم سحب R6 (2 كيلو أوم) - إذا كنت تستخدم مقارنًا مختلفًا ، فتأكد من التحقق من ورقة البيانات. يتم وضع المقاوم الإضافي R3 بين المقارنة و Mosfet Q1 لنفس السبب كما هو موصوف لـ PIR. تعتمد المقاومة R5 على مؤشر LED الخاص بك. في هذه الحالة ، تم استخدام قطعة قصيرة من شريط LED. إنه يحتوي على مصابيح LED بالإضافة إلى المقاوم R5 المدمج بالفعل. وبالتالي في حالتي لم يتم تجميع R5.

الخطوة 7: مزود الطاقة والإسكان

تحديث: السكن المعروض في بداية هذا المنشور هو إعادة تصميم. تم القيام به من أجل الحصول على حل متكامل. تتألق المصابيح من الداخل من خلال طبقة بلاستيكية "شفافة". إذا لم يكن هذا مناسبًا لك ، فسيتم عرض المفهوم الأول للنموذج الأولي هنا في هذه الخطوة. (إذا كان هناك اهتمام بالتصميم الجديد ، يمكنني إرفاقه أيضًا)

كما ذكرنا سابقًا ، ستعمل أربع بطاريات AAA 1.5V على تشغيل النظام. في الواقع ، قد يكون من الأفضل لك استخدام بطارية واحدة 9 فولت ووضع منظم الجهد أمام الدائرة بأكملها. ثم لن تضطر أيضًا إلى طباعة غلاف بطارية ثلاثي الأبعاد يتصل بالبطاريات عن طريق عروات الكابلات.

الغلاف هو أول نموذج أولي بسيط ويحتوي على بعض الثقوب لأجهزة الاستشعار. في الصورة الأولى ، يمكنك رؤية الفتحة الكبيرة أمام مستشعر الحركة والفتحة العلوية اليسرى لـ LDR. يجب أن يكون شريط LED بعيدًا عن السكن بنفس المسافة التي قد تؤثر على LDR.