Умная электронная свеча своими руками на лдр

Свечи были очень полезны с незапамятных времен, они руководили людьми в ночное время еще до того, как Эдисон придумал лампочки. Сегодня, от церквей до кухонь, свечи используются не только для обеспечения света, когда это необходимо, но также добавляют эстетики и создают ощущение тепла. В то время как обычные свечи работают нормально, они довольно быстро тают, делая место неприятным, а иногда без присмотра это также может привести к пожару. Итак, в этом уроке мы собираемся сделать беспламенную электронную свечу, используя простую электронику и светодиод. Кроме того, эта умная свеча будет автоматически включаться ночью или в темноте и отключаться днем. Он имеет ту же концепцию, которую мы ранее использовали во многих схемах детекторов темноты:

• Цепь индикаторов темноты и света
• Детектор темноты с использованием LDR и таймера 555 IC
• Схема простого устройства освещения замочной скважины
• Автоматический свет лестницы

Необходимые материалы

1. LM358 IC
2. LDR (фоторезистор)
3. Резисторы 1M и 1K
4. Светодиоды
5. 10K горшок
6. Гнездо питания постоянного тока 12 В и адаптер 12 В
7. Карточный лист и перфорированная плита

LM358 - Компаратор операционных усилителей

Мозгом, стоящим за этой схемой, является микросхема LM358, которая действует как компаратор в этой конкретной конструкции. Давайте кратко рассмотрим это, прежде чем погрузиться глубже. LM358 - это ИС операционного усилителя (ОУ). Эта ИС состоит из двух операционных усилителей, которые могут выдерживать напряжение от 3,3 В до 32 В, и имеет действительно низкий ток потребления 500 мкА. Внутренне микросхема выглядит как на изображении ниже:

Обычно он используется при построении простых схем компаратора и усилителя, а также может быть обнаружен в схемах активных фильтров, формирователей сигналов и т. Д. В этом проекте мы будем использовать LM358 в качестве компаратора напряжения. Компаратор напряжения используется для сравнения двух напряжений и определения того, какое из них больше другого, а затем устанавливает высокий или низкий уровень выходного сигнала в зависимости от этого. Таким образом, если мы подаем напряжение на инвертирующий и неинвертирующий входы, и если напряжение на неинвертирующем входе больше, чем напряжение на инвертирующем входе, то выход становится высоким, а если наоборот, выходным - низким. Этот проект полностью основан на этом принципе. Формула для сравнения напряжения определяется как:

V _OUT = A _O (V вход ₊ - V _вход-)

Где A _O - коэффициент усиления ОУ без обратной связи. V _{in +} - это входное напряжение на неинвертирующей входной клемме, а V _in- - входное напряжение на инвертирующей входной клемме. Таким образом, если V _{in +} больше, чем V _in-, тогда выход будет высоким, иначе он будет низким.

LDR

Если операционный усилитель - это мозг нашей схемы, то LDR - это орган чувств. Светозависимый резистор (LDR) или фоторезистор - это резистор, управляемый светом. Его сопротивление уменьшается с увеличением силы света и наоборот. Фактически, когда свет падает на LDR, полупроводник поглощает фотоны света, и связанные электроны переходят в зону проводимости, и сопротивление уменьшается из-за фотопроводимости. Чтобы узнать больше о LDR и его работе, перейдите по ссылке.

Принципиальная схема и объяснение

Схема не очень сложная; полная принципиальная схема электронной свечи приведена ниже.

Как показано на принципиальной схеме, подключите резистор 1 кОм к контакту 1 микросхемы, а затем подключите положительный конец светодиода к этому резистору, а отрицательный - к земле. Теперь подключите средний контакт потенциометра 10K к контакту 2 микросхемы и подключите землю и 12 В к остальным контактам потенциометра. Подключите резистор 1M к 12В и подключите LDR последовательно с этим резистором. Теперь подключите другой конец LDR к заземлению цепи. Подключите общую точку LDR и резистора 1M к выводу 3 IC. Подключите 12 В к контакту 8 и заземление к контакту 4 IC, и все готово. Не нужно очень избирательно подходить к резисторам, которые мы подключили. Но убедитесь, что резистор, подключенный к LDR, имеет сопротивление в мегаомах, а резистор со светодиодом - в несколько тысяч.

Мы построили полную схему на точечной плате, чтобы сделать ее компактной и простой в использовании. Это действительно простая схема, вам просто нужно освежить свои навыки пайки и приступить к ее проектированию. Во-первых, установите гнездо питания постоянного тока 12 В на монтажной плате. Помните конфигурацию контактов этого разъема при разработке схемы. Это показано на рисунке ниже:

Распиновка операционного усилителя уже обсуждалась выше, а резисторы и LDR не имеют полярности. После завершения пайки плата должна выглядеть примерно так, как показано на рисунке ниже.

Умная электрическая свеча - рабочая

После проектирования схемы на монтажной плате и ее пайки подключите адаптер 12 В к гнезду, и ваш светодиод должен светиться. Теперь, чтобы откалибровать компаратор, отрегулируйте потенциометр 10K до уровня, при котором светодиод просто погаснет. Теперь закройте LDR рукой, и вы увидите, как загорится светодиод. Вы можете настроить чувствительность LDR, отрегулировав потенциометр.

Теперь давайте разберемся, как работает эта свеча. Как мы уже знаем, в темноте сопротивление LDR увеличивается до мегаом и уменьшается с увеличением интенсивности света до нескольких сотен ом. Таким образом, в свете, поскольку сопротивление очень низкое, поэтому напряжение на неинвертирующем сигнале очень низкое по сравнению с инвертирующим выводом из-за подключенного потенциометра 10 кОм. Таким образом, в этом случае выходное напряжение также низкое, поэтому светодиод не включается. Но в темноте сопротивление увеличивается до мегаом, что довольно много по сравнению с потенциометром 10 кОм, поэтому светодиод загорается.

Регулировка кастрюли изменяет чувствительность. Под чувствительностью я подразумеваю, при какой интенсивности света ваш компаратор включает светодиод. Если вы установите горшок близко к включенному светодиоду, он также обнаружит мельчайшую темноту. Но если вы отрегулируете его задолго до того, как загорится светодиод, он сможет обнаруживать только высокую темноту. Вы также можете проверить чувствительность, поставив руку перед LDR. Он очень чувствителен, если обнаруживает вашу руку на большом расстоянии, и менее чувствителен, если вам нужно прикрыть ее, чтобы загорелся светодиод.

Если вы хотите использовать более одного светодиода, это не проблема. Соедините два-три светодиода последовательно и, наконец, подключите их туда, где мы подключали один светодиод и его перфоратор. Но убедитесь, что ваш компаратор может обеспечить достаточный ток для питания всех светодиодов.

Чтобы сделать свечу, вы можете использовать что угодно, чтобы закрыть светодиод. Я использовал карточку и салфетку. Сверните лист карты в соответствии с размером светодиода и вырежьте его сверху немного в форме пламени или в любой форме, какой хотите, чтобы он выглядел привлекательно. Закройте светодиод этой свечой, и вы сделаете свою собственную умную электронную свечу.

Я также смоделировал эту схему на Proteus 8. Вы также можете спроектировать ее самостоятельно. Просто следуйте приведенной выше принципиальной схеме и установите интенсивность света LDR на 1000 и начните снижать ее, пока она не станет равной нулю, и вы увидите, как светодиод светится, как показано на видео ниже.