Snímanie pohybu a tmy nočným svetlom - žiadne mikro: 7 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Tento návod je o tom, ako vám zabrániť pri chôdzi tmavou miestnosťou, aby ste si nepopálili palec na nohe. Dalo by sa povedať, že je to pre vašu vlastnú bezpečnosť, ak v noci vstanete a pokúsite sa bezpečne dosiahnuť dvere. Samozrejme, že môžete použiť nočnú lampu alebo hlavné svetlá, pretože máte vypínač hneď vedľa seba, ale aké pohodlné je oslniť oči 60W žiarovkou, keď ste sa práve prebudili?

Je to o LED páse, ktorý namontujete pod posteľ a ktorý je ovládaný dvoma senzormi, ktoré detekujú pohyb a úroveň tmy vo vašej miestnosti. Bude bežať na nízky výkon a jas, aby v noci poskytovalo veľmi príjemné svetlo. K dispozícii je tiež schopnosť ovládať prah jasu tak, aby bol vhodný pre každé prostredie. Na uskutočnenie tohto projektu nie je potrebný žiadny mikrokontrolér. To znižuje počet potrebných komponentov a zložitosť. Navyše je to celkom jednoduchá úloha, ak už máte určité znalosti v oblasti obvodov elektronického hardvéru.

Krok 1: Princíp a komponenty funkcie

Základným pracovným princípom tohto svetla je, že má dve série Mosfet s LED diódou. Mosfety, ktoré musia byť logického typu - vysvetlenie neskôr - sú zapnuté dvoma rôznymi obvodmi, z ktorých jeden reaguje na tmu a druhý na pohyb. Ak je snímaný iba jeden z nich, zapne sa iba jeden tranzistor a druhý stále blokuje tok prúdu diódou LED. Táto kombinácia je celkom zásadná, pretože by ste míňali batériu, ak by ste svetlo aktivovali cez deň alebo v noci bez pohybu. Komponenty a obvod boli zvolené tak, aby ste mohli optimalizovať parametre pre svoju vlastnú polohu a podmienky.

Okrem toho bolo puzdro vytlačené 3-D, aby sa zmestilo do komponentov, čo nie je z funkčných dôvodov skutočne nevyhnutné, ale má praktický účel.

AKTUALIZÁCIA: Po zverejnení tohto príspevku bola navrhnutá nová verzia krytu. Kryt s 3D tlačou teraz obsahuje aj diódy LED, čo z neho robí riešenie „všetko v jednom“. Obrázky z úvodu tohto príspevku (nový model) sa líšia od obrázkov v kroku 7 „Napájanie a bývanie“(starý model)

Kusovník:

4x 1,5V batérie1x GL5516 - LDR1x 1 MOhm pevný rezistor (R1) 1x 100 kOhm potenciometer (R3 a R4) 2x IRLZ34N n-kanálové káblové oká Mosfet4x ploché4x káblové oká (opačná časť)

Krok 2: Snímanie jasu

Na snímanie jasu miestnosti som použil svetelný odpor (LDR). Vytvoril som delič napätia s pevným odporom 1MOhm. Je to nevyhnutné, pretože v tme dosahuje odpor LDR podobné hodnoty. Pokles napätia v LDR je úmerný „tme“.

Krok 3: Nastavenie referenčného napätia pre prahovú hodnotu tmavosti

Nočné svetlo bude svietiť, keď bude prekročený určitý prah tmy. Výstup deliča napätia LDR je potrebné porovnať s určitou referenciou. Na tento účel sa používa druhý delič napätia. Jednou z jeho rezistencií je potenciometer. Vďaka tomu je prahové napätie (úmerné tme) modifikovateľné. Potenciometer (R_pot) má maximálny odpor 100 kOhm. Pevný odpor (R2) má tiež 100 kOhm.

Krok 4: Prepínač závislý od jasu

Napätia dvoch opísaných deličov napätia sú privádzané do operačného zosilňovača. Signál LDR je pripojený k invertujúcemu vstupu a referenčný signál k neinvertujúcemu vstupu. OpAmp nemá spätnoväzbovú slučku, čo znamená, že zosilní rozdiel dvoch vstupov o hodnoty viac ako 10E+05 a bude fungovať ako komparátor. Ak je napätie na invertujúcom vstupe vyššie v porovnaní s druhým, pripojí svoj výstupný kolík k hornej koľajnici (Vcc), a preto zapne Mosfet Q1. Opačný prípad bude produkovať zemný potenciál na výstupnom kolíku komparátorov, ktorý vypne Mosfet. V skutočnosti existuje malá oblasť, kde komparátor bude produkovať niečo medzi GND a Vcc. To sa stane, keď sú obe napätia takmer rovnaké. Táto oblasť môže mať za následok zníženie jasu LED diód.

Zvolený operačný zosilňovač TS393 je dvojvoltový komparátor. Môžu sa použiť aj iné vhodné a možno aj lacnejšie. TS393 bol len zvyškom starého projektu.

Krok 5: Detekcia pohybu

Pasívne infračervené čidlo HC-SR501 je tu veľmi jednoduchým riešením. Je na ňom zabudovaný mikrokontrolér, ktorý v skutočnosti vykonáva detekciu. Má dva kolíky pre napájanie (Vcc a GND) a jeden výstupný kolík. Výstupné napätie je 3,3 V, prečo som v skutočnosti musel použiť typ Mosfet na logickej úrovni. Typ logickej úrovne zaisťuje, že Mosfet je poháňaný v oblasti nasýtenia iba 3,3 V. PIR senzor sa skladá z niekoľkých pyroelektrických prvkov, ktoré reagujú napríklad zmenou napätia na infračervené žiarenie, ktoré napríklad prenášajú ľudské telá. To tiež znamená, že môže detekovať veci ako radiátory vykurovania za studena, ktoré sú zaplavené horúcou vodou. Mali by ste skontrolovať podmienky prostredia a podľa toho zvoliť orientáciu senzora. Pozorovací uhol je obmedzený na 120 °. Má dva trimre, ktoré môžete použiť na zvýšenie citlivosti a času oneskorenia. Citlivosť môžete zmeniť, aby sa zvýšil rozsah oblasti, ktorú chcete pozorovať. Trimrom oneskorenia je možné nastaviť čas, po ktorý senzor vydáva logickú vysokú úroveň.

V konečnej verzii schémy zapojenia vidíte, že medzi výstupom snímačov a bránou Q2 je odpor v sérii na obmedzenie prúdu odoberaného zo snímača (R4 = 220 Ohm).

Krok 6: Zostavenie elektroniky

Po porozumení funkcií jednotlivých komponentov je možné vybudovať celý obvod. To by sa malo najskôr vykonať na doske na chlieb! Ak začnete so zostavovaním na doske plošných spojov, bude oveľa ťažšie zmeniť alebo potom obvod optimalizovať. V skutočnosti z obrázku na mojej obvodovej doske vidíte, že som vykonal niekoľko prepracovaní, a preto to vyzerá trochu chaoticky.

Výstup komparátora musí byť vybavený výsuvným odporom R6 (2 kOhm) - ak používate iný komparátor, skontrolujte údajový list. Medzi komparátor a Mosfet Q1 je umiestnený ďalší odpor R3 z rovnakého dôvodu, ako je popísané pre PIR. Odpor R5 závisí od vašej LED diódy. V tomto prípade bol použitý krátky kus LED pásika. Má už zabudované LED diódy a tiež odpor R5. V mojom prípade teda R5 nie je zostavený.

Krok 7: Napájanie a kryt

AKTUALIZÁCIA: Bývanie zobrazené na úplnom začiatku tohto príspevku je redizajn. Urobilo sa to s cieľom nájsť riešenie typu všetko v jednom. LED diódy svietia zvnútra cez „priehľadnú“plastovú vrstvu. Ak sa vás to netýka, v tomto kroku je zobrazený prvý koncept prvého prototypu. (Ak by bol záujem o nový dizajn, môžem ho aj pripojiť)

Ako už bolo spomenuté, systém napájajú štyri batérie 1,5 V AAA. V skutočnosti by pre vás mohlo byť príjemnejšie použiť jednu 9V batériu a pred celý obvod umiestniť regulátor napätia. Potom tiež nemusíte 3D tlačiť puzdro batérie, ktoré sa k batériám pripája káblovými očkami.

Kryt je prvým jednoduchým prototypom a má niekoľko otvorov pre senzory. Na úplne prvom obrázku môžete vidieť veľký otvor vpredu pre snímač pohybu a ľavý horný otvor pre LDR. Pás LED by mal byť mimo krytu s rovnakou vzdialenosťou, ako by mohol ovplyvniť LDR.