Night Light Motion & Darkness Sensing - No Micro: 7 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:02

คำแนะนำนี้เกี่ยวกับการป้องกันไม่ให้นิ้วเท้าของคุณสะดุดเมื่อเดินผ่านห้องมืด คุณสามารถพูดได้ว่าเพื่อความปลอดภัยของคุณเองถ้าคุณลุกขึ้นในเวลากลางคืนและพยายามไปถึงประตูอย่างปลอดภัย แน่นอนคุณสามารถใช้โคมไฟข้างเตียงหรือไฟหลักได้เพราะมีสวิตช์อยู่ข้างๆ กัน แต่จะสบายสักแค่ไหน ถ้าจะทำให้ตาพร่ามัวด้วยหลอดไฟ 60W เมื่อคุณเพิ่งตื่นนอน

เกี่ยวกับแถบ LED ที่คุณติดไว้ใต้เตียงของคุณซึ่งควบคุมโดยเซ็นเซอร์สองตัวที่ตรวจจับการเคลื่อนไหวและระดับความมืดในห้องของคุณ มันจะทำงานที่พลังงานต่ำและความสว่างเพื่อให้แสงที่น่ารื่นรมย์ในเวลากลางคืน นอกจากนี้ยังมีความสามารถในการควบคุมระดับความสว่างเพื่อให้เหมาะสมกับทุกสภาพแวดล้อม ไม่จำเป็นต้องใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อดำเนินโครงการนี้ ที่ช่วยลดจำนวนส่วนประกอบที่จำเป็นและความซับซ้อน นอกจากนี้ยังเป็นเรื่องง่ายหากคุณมีความรู้เกี่ยวกับวงจรฮาร์ดแวร์อิเล็กทรอนิกส์อยู่แล้ว

ขั้นตอนที่ 1: หลักการทำงานและส่วนประกอบ

หลักการทำงานพื้นฐานของแสงนี้คือมี Mosfet สองตัวในซีรีย์พร้อม LED Mosfets ซึ่งต้องเป็นประเภทระดับตรรกะ - คำอธิบายในภายหลัง - ถูกเปิดใช้งานโดยวงจรย่อยที่แตกต่างกันสองวงจรซึ่งหนึ่งตอบสนองต่อความมืดและอีกวงจรหนึ่งเพื่อการเคลื่อนไหว หากตรวจพบเพียงตัวใดตัวหนึ่งเท่านั้นที่เปิดทรานซิสเตอร์เพียงตัวเดียวและอีกตัวหนึ่งยังคงปิดกั้นกระแสไหลผ่าน LED ชุดค่าผสมนี้ค่อนข้างสำคัญ เนื่องจากคุณจะสิ้นเปลืองพลังงานแบตเตอรี่หากคุณเปิดไฟในตอนกลางวันหรือไม่มีการเคลื่อนไหวในตอนกลางคืน ส่วนประกอบและวงจรถูกเลือกในลักษณะที่คุณสามารถปรับพารามิเตอร์ให้เหมาะสมสำหรับตำแหน่งของคุณเองและเงื่อนไขที่นั่น

นอกจากนี้ ตัวเรือนยังถูกพิมพ์ 3 มิติเพื่อให้พอดีกับส่วนประกอบ ซึ่งไม่จำเป็นจริงๆ ด้วยเหตุผลด้านการทำงาน แต่มีจุดประสงค์ในทางปฏิบัติ

UPDATE: ที่อยู่อาศัยรุ่นใหม่ได้รับการออกแบบหลังจากที่ฉันเผยแพร่โพสต์นี้ ตัวเรือนที่พิมพ์ 3 มิติตอนนี้ยังมีไฟ LED ซึ่งทำให้เป็นโซลูชัน "ครบวงจร" รูปภาพจากการแนะนำโพสต์นี้ (รุ่นใหม่) แตกต่างจากในขั้นตอนที่ 7 "แหล่งจ่ายไฟและตัวเรือน" (รุ่นเก่า)

รายการวัสดุ:

แบตเตอรี่ 4x 1.5V1x GL5516 - LDR1x 1 MOhm ตัวต้านทานคงที่ (R1) โพเทนชิโอมิเตอร์ 1x 100 kOhm ตัวต้านทานคงที่ 1x 100 kOhm (R2)1x TS393CD - เครื่องเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าคู่1x HC-SR501 - เซ็นเซอร์ตรวจจับการเคลื่อนไหว PIR1x 2 kOhm ตัวต้านทานคงที่ (R6) ตัวต้านทานคงที่ 2x 220 Ohm (R3&R4)2x IRLZ34N n-channel Mosfet4x cable lugs flat4x cable lugs (ส่วนตรงข้าม)

ขั้นตอนที่ 2: ตรวจจับความสว่าง

เพื่อสัมผัสถึงความสว่างของห้อง ฉันใช้ตัวต้านทานแบบพึ่งพาแสง (LDR) ฉันสร้างตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าด้วยตัวต้านทานคงที่ 1MOhm นี่เป็นสิ่งจำเป็นเพราะในความมืด ความต้านทานของ LDR จะมีขนาดใกล้เคียงกัน แรงดันไฟฟ้าตกคร่อม LDR เป็นสัดส่วนกับ 'ความมืด'

ขั้นตอนที่ 3: การตั้งค่าแรงดันอ้างอิงสำหรับเกณฑ์ความมืด

แสงกลางคืนจะส่องแสงเมื่อความมืดมิดเกินธรณีประตู เอาต์พุตของตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า LDR จำเป็นต้องเปรียบเทียบกับข้อมูลอ้างอิงที่แน่นอน เพื่อจุดประสงค์นี้จะใช้ตัวแบ่งแรงดันไฟที่สอง ความต้านทานอย่างหนึ่งของมันคือโพเทนชิออมิเตอร์ นั่นทำให้แรงดันธรณีประตู (สัดส่วนกับความมืด) สามารถแก้ไขได้ โพเทนชิออมิเตอร์ (R_pot) มีความต้านทานสูงสุด 100 kOhm ตัวต้านทานคงที่ (R2) คือ 100 kOhm เช่นกัน

ขั้นตอนที่ 4: สวิตช์ขึ้นอยู่กับความสว่าง

แรงดันไฟฟ้าของตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าสองตัวที่อธิบายไว้จะถูกป้อนเข้าสู่แอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงาน สัญญาณ LDR เชื่อมต่อกับอินพุตกลับด้านและสัญญาณอ้างอิงไปยังอินพุตที่ไม่กลับด้าน OpAmp ไม่มีลูปป้อนกลับ ซึ่งหมายความว่าจะขยายความแตกต่างของอินพุตทั้งสองด้วยขนาดที่มากกว่า 10E+05 และทำงานเป็นตัวเปรียบเทียบ หากแรงดันไฟฟ้าที่อินพุทอินพุทสูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับอีกอันหนึ่ง มันจะเชื่อมต่อพินเอาท์พุทเข้ากับรางบน (Vcc) และด้วยเหตุนี้จึงเปิด Mosfet Q1 กรณีตรงข้ามจะสร้างศักย์กราวด์ที่พินเอาต์พุตตัวเปรียบเทียบซึ่งปิด Mosfet ในความเป็นจริง มีพื้นที่เล็กๆ ที่ตัวเปรียบเทียบจะแสดงผลบางอย่างระหว่าง GND และ Vcc ที่เกิดขึ้นเมื่อแรงดันทั้งสองมีค่าเกือบเท่ากัน บริเวณนี้อาจมีผลทำให้ไฟ LED ส่องสว่างน้อยลง

TS393 OpAmp ที่เลือกคือเครื่องเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าคู่ สามารถใช้ตัวอื่นที่เหมาะสมและถูกกว่าได้เช่นกัน TS393 เป็นเพียงของเหลือจากโครงการเก่า

ขั้นตอนที่ 5: การตรวจจับการเคลื่อนไหว

เซ็นเซอร์อินฟราเรดแบบพาสซีฟ HC-SR501 เป็นวิธีการแก้ปัญหาที่ง่ายมากที่นี่ มีไมโครคอนโทรลเลอร์ที่สร้างขึ้นซึ่งทำหน้าที่ตรวจจับได้จริง มีขาจ่ายไฟสองพิน (Vcc และ GND) และพินเอาต์พุตหนึ่งพิน แรงดันเอาต์พุตคือ 3.3V เหตุใดฉันจึงต้องใช้ประเภท Mosfet ระดับลอจิก ประเภทระดับลอจิกช่วยให้มั่นใจได้ว่า Mosfet ถูกขับเคลื่อนในพื้นที่อิ่มตัวด้วย 3.3V เท่านั้น เซ็นเซอร์ PIR ประกอบด้วยองค์ประกอบไพโรอิเล็กทริกหลายชนิดซึ่งตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าเป็นรังสีอินฟราเรดที่ส่งผ่านจากร่างกายมนุษย์ เป็นต้น นั่นก็หมายความว่ามันอาจตรวจพบสิ่งต่าง ๆ เช่นเครื่องทำความร้อนวิทยุที่มีน้ำร้อนท่วม คุณควรตรวจสอบสภาพแวดล้อมและเลือกทิศทางของเซ็นเซอร์ให้เหมาะสม มุมของการสังเกตถูกจำกัดไว้ที่ 120° มีที่กันจอนสองตัวที่คุณสามารถใช้เพื่อเพิ่มความไวและเวลาหน่วงได้ คุณสามารถเปลี่ยนความไวเพื่อเพิ่มช่วงของพื้นที่ที่คุณต้องการสังเกตได้ ทริมเมอร์การหน่วงเวลาสามารถใช้เพื่อปรับเวลาที่เซ็นเซอร์ส่งสัญญาณลอจิกในระดับสูง

ในแผนภาพการเดินสายรุ่นสุดท้าย คุณจะเห็นได้ว่าระหว่างเอาต์พุตของเซ็นเซอร์และเกตของ Q2 มีตัวต้านทานแบบอนุกรมเพื่อจำกัดกระแสที่ดึงออกจากเซ็นเซอร์ (R4=220 โอห์ม)

ขั้นตอนที่ 6: การประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

หลังจากที่เข้าใจการทำงานของส่วนประกอบแต่ละอย่างแล้ว วงจรทั้งหมดก็ถูกสร้างขึ้นได้ ควรทำบนเขียงหั่นขนมก่อน! หากคุณเริ่มต้นด้วยการประกอบบนแผงวงจร การเปลี่ยนแปลงหรือเพิ่มประสิทธิภาพวงจรในภายหลังจะยุ่งยากกว่า อันที่จริงคุณสามารถเห็นได้จากรูปภาพของแผงวงจรของฉันว่าฉันได้ทำการแก้ไขบางอย่างและทำให้มันดูเลอะเทอะเล็กน้อย

เอาต์พุตตัวเปรียบเทียบต้องติดตั้งตัวต้านทานแบบดึงขึ้น R6 (2 kOhm) - หากคุณใช้ตัวเปรียบเทียบอื่น โปรดตรวจสอบแผ่นข้อมูล มีการวางตัวต้านทาน R3 เพิ่มเติมระหว่างตัวเปรียบเทียบและ Mosfet Q1 ด้วยเหตุผลเดียวกับที่อธิบายไว้สำหรับ PIR ความต้านทาน R5 ขึ้นอยู่กับ LED ของคุณ ในกรณีนี้ ใช้แถบ LED สั้น ๆ มีไฟ LED และตัวต้านทาน R5 ในตัว ดังนั้นในกรณีของฉัน R5 ไม่ได้ประกอบเข้าด้วยกัน

ขั้นตอนที่ 7: แหล่งจ่ายไฟและตัวเรือน

UPDATE: ตัวเรือนที่แสดงไว้ตอนต้นของโพสต์นี้เป็นการออกแบบใหม่ มันทำเพื่อให้มีโซลูชั่นแบบครบวงจร ไฟ LED ส่องจากด้านในผ่านชั้นพลาสติก "โปร่งใส" หากไม่สามารถใช้ได้สำหรับคุณ แนวคิดแรกของต้นแบบแรกจะแสดงที่นี่ในขั้นตอนนี้ (หากสนใจดีไซน์ใหม่ แนบมาได้เลยครับ)

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ แบตเตอรี่ AAA 1.5V สี่ก้อนจะให้พลังงานแก่ระบบ อันที่จริง มันอาจจะน่ายินดีมากกว่าสำหรับคุณที่จะใช้แบตเตอรี่ 9V เพียงก้อนเดียวและใส่ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าไว้หน้าวงจรทั้งหมด จากนั้นคุณไม่ต้องพิมพ์ 3 มิติกล่องแบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อกับแบตเตอรี่ด้วยตัวเชื่อมสายเคเบิล

ตัวเรือนเป็นเครื่องต้นแบบที่เรียบง่ายรุ่นแรกและมีรูสำหรับเซ็นเซอร์ ในภาพแรก คุณสามารถเห็นรูขนาดใหญ่ด้านหน้าสำหรับเซ็นเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหวและรูด้านบนซ้ายของ LDR แถบ LED ควรอยู่นอกตัวเครื่องโดยมีระยะห่างเท่ากัน เนื่องจากอาจส่งผลต่อ LDR