เซ็นเซอร์วัดแสงอย่างง่ายพร้อมไฟ LED (อะนาล็อก): 3 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

สวัสดี!

ในคำแนะนำนี้ ฉันจะแสดงวิธีสร้างเซ็นเซอร์วัดแสงอย่างง่ายด้วย LED

โดยทั่วไปวงจรนี้จะเปิดไฟ LED เมื่อถูกแสง สำหรับฉันวงจรนี้ไม่มีประโยชน์เพราะคุณไม่สามารถทำอะไรได้มาก แต่ฉันคิดว่าบางคนอาจพบว่ามีประโยชน์

ขั้นตอนที่ 1: การเลือกส่วนประกอบ

รายการส่วนประกอบ:

• ตัวต้านทาน 2 x 560 โอห์ม
• ตัวต้านทาน 10k โอห์ม

• โซลาร์เซลล์ขนาดเล็ก (ฉันเอาของฉันมาจากไฟสวนพลังงานแสงอาทิตย์แบบเก่า)

  แรงดันไฟทำงานบนโซลาร์เซลล์ของฉัน (ตามแผ่นข้อมูล) อยู่ที่ประมาณ 4.0 โวลต์ แม้ว่าฉันจะได้ 6.0 โวลต์เมื่อวัดก็ตาม นั่นเป็นเหตุผลที่ฉันใช้ 5.0 โวลต์เป็นแรงดันไฟฟ้าในการคำนวณของฉัน (แผ่นข้อมูลโซลาร์เซลล์ของฉัน:

• ไฟ LED สีแดง

  คุณสามารถใช้สีต่างๆ ได้หากต้องการ แต่คุณจะต้องคำนวณค่าตัวต้านทานอีกครั้งสำหรับ LED อื่น

• ทรานซิสเตอร์ BC 337-25 (คุณสามารถใช้ทรานซิสเตอร์ตัวอื่นได้หากมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าเท่ากัน)

• หม้อแปลง 12 VDC

  ฉันนำหม้อแปลงไฟฟ้าของฉันจากที่ชาร์จแล็ปท็อปเครื่องเก่าซึ่งให้ไฟ 12 โวลต์และสูงสุด 4.5 แอมป์

• โปรโตบอร์ดประสาน

แก้ไข: ฉันสังเกตเห็นว่าหม้อแปลงของฉันส่งออก 20 โวลต์แทนที่จะเป็น 12 โวลต์ หากคุณใช้วงจร 20 โวลต์ โปรดใช้ตัวต้านทาน 1k โอห์มสำหรับ LED ของคุณ ฉันขอโทษจริงๆเกี่ยวกับความผิดพลาดของฉัน

การคำนวณค่าตัวต้านทาน

คุณสามารถข้ามส่วนนี้ได้หากคุณไม่ต้องการทราบ / หากคุณทราบแล้ว วิธีคำนวณค่าตัวต้านทานสำหรับส่วนประกอบ

ก่อนอื่นเราต้องคำนวณค่าความต้านทานสำหรับ LED ด้วยสูตรนี้: Rl = (Uin - Ul) / IL

• Uin = แรงดันไฟฟ้าขาเข้า (เราใช้ 12 โวลต์)
• Ul = แรงดันไฟ LED (ไฟ LED สีแดงมีแรงดันไฟทำงาน 1.7 - 2.0 โวลต์)
• IL = กระแสไฟ LED ทำงาน (ไฟ LED มักใช้กระแสไฟทำงาน 10 - 15 mA แต่ฉันใช้ 20 mA ในการคำนวณ)

(12V - 2V) / 0.020 A = 500 โอห์ม

ดังนั้นเราจึงต้องการตัวต้านทาน 500 โอห์ม ฉันใช้ตัวต้านทานซีรีส์ E12 ดังนั้นฉันจึงไม่มีตัวต้านทาน 500 โอห์ม นั่นเป็นเหตุผลที่ฉันใช้ 560 โอห์มแทน

ก่อนที่เราจะคำนวณตัวต้านทานสำหรับทรานซิสเตอร์ เราต้องรู้สองสามอย่างเกี่ยวกับทรานซิสเตอร์ที่เราใช้อยู่:

• นาที. hFE = เกนขั้นต่ำในปัจจุบัน (คุณสามารถค้นหาค่าเกนปัจจุบันได้จากแผ่นข้อมูล แต่ฉันใช้ 100 ในการคำนวณของฉัน)
• Ic = กระแสสะสม (ปริมาณกระแสที่ตัวสะสมได้รับ ในกรณีนี้จะได้รับประมาณ 20 mA เนื่องจาก LED)

ตอนนี้เราสามารถคำนวณตัวต้านทานสำหรับทรานซิสเตอร์ได้ เราสามารถทำได้ด้วยสูตรนี้: Rb = Uin - Ube / Ib

Uin = แรงดันไฟฟ้าขาเข้า (อย่างที่ฉันพูดไปก่อนหน้านี้ โซลาร์เซลล์ของฉันมีประมาณ 5 โวลต์ ดังนั้นเราจึงใช้ค่านั้น)

Ube = แรงดันสะสม-อิมิตเตอร์ (ปกติแรงดันจะอยู่ที่ประมาณ 0.5 - 0.7 โวลต์ เราใช้ 0.7 โวลต์)

Ib = กระแสฐาน (เราจำเป็นต้องคำนวณกระแสฐานสำหรับค่า hFE ขั้นต่ำ)

สูตรสำหรับค่า hFE ขั้นต่ำ: Ib = Ic / hFE

0.020 A / 100 = 0.0002 A = 0.2 mA

ดังนั้น 0.2 mA คือจำนวนกระแสขั้นต่ำที่เราต้องการสำหรับทรานซิสเตอร์ในการทำงาน ฉันเพิ่มค่ากระแสไฟขั้นต่ำเป็นสองเท่าเพราะฉันต้องการให้แน่ใจว่าทรานซิสเตอร์เปิดเมื่อจำเป็น นั่นเป็นเหตุผลที่ฉันใช้ 0.4 mA ในการคำนวณ

(5.0V - 0.7V) / 0.0004 A = 10 750 โอห์ม

ดังนั้นเราจึงต้องการตัวต้านทาน 10.75 โอห์ม ในซีรีย์ E12 อันที่ใกล้เคียงที่สุดคือ 10k ohms แต่ฉันต้องการความต้านทานมากกว่านี้ในกรณีที่ทรานซิสเตอร์ไม่ระเบิด ดังนั้นฉันจึงใช้ตัวต้านทาน 10k ohm และ 560 ohm ในซีรีย์ (10k โอห์ม+ 560 โอห์ม = 10.56k โอห์ม)

คุณยังสามารถใช้ตัวต้านทาน 12k โอห์มได้หากต้องการ

ขั้นตอนที่ 2: การบัดกรีส่วนประกอบ

ตอนนี้เราต้องประสานส่วนประกอบเข้ากับโปรโตบอร์ด ด้านบนเป็นการจัดเรียงและแผนภาพวงจรที่ฉันใช้ คุณสามารถเปลี่ยนการจัดเรียงได้หากต้องการ

ฉันบัดกรีหม้อแปลงเข้ากับบอร์ดโดยใช้สายทินเนอร์สองเส้น เพราะสายเดิมหนาเกินไปสำหรับบอร์ด เมื่อคุณบัดกรีสายไฟของหม้อแปลงเสร็จแล้ว อย่าลืมหุ้มฉนวนด้วย โปรดใช้ท่อหดความร้อนเพื่อป้องกันสายไฟ ฉันไม่มีท่อเหลืออยู่เลย ฉันจึงหุ้มสายไฟด้วยเทปพันสายไฟและอุ่นมัน

และต้องแน่ใจว่าคุณไม่ได้ทำข้อต่อเย็นขณะบัดกรี ข้อต่อเย็นไม่ดีต่อวงจรของคุณ

ขั้นตอนที่ 3: ทดสอบวงจรของคุณ

เมื่อบัดกรีเสร็จแล้ว คุณสามารถทดสอบวงจรโดยเสียบปลั๊กเข้ากับผนัง ไฟ LED ควรดับเมื่อปิดแผงโซลาร์เซลล์ และควรเปิดเมื่อแผงโซลาร์เซลล์โดนแสง