Night Light Motion & Darkness Sensing - Tanpa Mikro: 7 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:53

Instruksi ini adalah tentang mencegah Anda dari tersandung kaki Anda saat berjalan melalui ruangan yang gelap. Bisa dibilang demi keselamatan diri sendiri jika bangun di malam hari dan berusaha mencapai pintu dengan selamat. Tentu saja Anda dapat menggunakan lampu samping tempat tidur atau lampu utama karena Anda memiliki sakelar tepat di sebelah Anda, tetapi seberapa nyaman untuk menyilaukan mata Anda dengan bola lampu 60W ketika Anda baru bangun tidur?

Ini tentang strip LED yang Anda pasang di bawah tempat tidur Anda yang dikendalikan oleh dua sensor yang mendeteksi gerakan dan tingkat kegelapan di kamar Anda. Ini akan berjalan pada daya dan kecerahan rendah untuk memberikan cahaya yang sangat menyenangkan di malam hari. Ada juga kemampuan untuk mengontrol ambang batas kecerahan agar cocok untuk setiap lingkungan. Tidak ada mikrokontroler yang diperlukan untuk melakukan proyek ini. Itu mengurangi jumlah komponen dan kompleksitas yang diperlukan. Selain itu, ini adalah tugas yang cukup mudah jika Anda sudah memiliki pengetahuan tentang sirkuit perangkat keras elektronik.

Langkah 1: Prinsip & Komponen Fungsi

Prinsip kerja dasar lampu ini adalah memiliki dua buah MOSFET yang dirangkai secara seri dengan sebuah LED. MOSFET, yang perlu menjadi tipe level logika - penjelasannya nanti - diaktifkan oleh dua subsirkuit berbeda yang satu merespons kegelapan dan yang lainnya merespons gerakan. Jika hanya salah satu dari mereka yang dirasakan hanya satu transistor yang dihidupkan dan yang lainnya masih menghalangi aliran arus melalui LED. Kombinasi ini cukup penting karena Anda akan membuang daya baterai jika Anda mengaktifkan lampu di siang hari atau tanpa gerakan di malam hari. Komponen dan sirkuit dipilih sedemikian rupa sehingga Anda dapat mengoptimalkan parameter untuk lokasi Anda sendiri dan kondisi di sana.

Selain itu, housing dicetak 3-D agar sesuai dengan komponen, yang sebenarnya tidak terlalu diperlukan karena alasan fungsionalitas tetapi memiliki tujuan praktis.

UPDATE: Versi baru dari housing dirancang setelah saya menerbitkan posting ini. Perumahan cetak 3D sekarang juga berisi LED yang menjadikannya solusi "whole-in-one". Gambar-gambar dari pengenalan posting ini (model baru) berbeda dari yang ada di step7 "Sumber daya dan perumahan" (model lama)

Bill of material:

Baterai 4x 1.5V1x GL5516 - LDR1x 1 resistor tetap MOhm (R1)1x potensiometer 100 kOhm1x resistor tetap 100 kOhm (R2)1x TS393CD - pembanding tegangan ganda1x HC-SR501 - Sensor gerak PIR resistor tetap 1x2 kOhm (R6)2x 220 Ohm resistor tetap (R3&R4)2x IRLZ34N n-channel lugs kabel Mosfet4x flat4x lug kabel (bagian yang berlawanan)

Langkah 2: Merasakan Kecerahan

Untuk merasakan kecerahan ruangan saya menggunakan light dependent resistor (LDR). Saya membuat pembagi tegangan dengan resistor tetap 1MOhm. Hal ini diperlukan karena dalam kegelapan resistansi LDR mencapai besaran yang sama. Penurunan tegangan pada LDR sebanding dengan 'kegelapan'.

Langkah 3: Menyiapkan Tegangan Referensi untuk Ambang Kegelapan

Cahaya malam akan bersinar ketika ambang kegelapan tertentu terlampaui. Output dari pembagi tegangan LDR perlu dibandingkan dengan referensi tertentu. Untuk tujuan ini pembagi tegangan kedua digunakan. Salah satu hambatannya adalah potensiometer. Itu membuat tegangan ambang (sebanding dengan kegelapan) dapat dimodifikasi. Potensiometer (R_pot) memiliki resistansi maksimum 100 kOhm. Resistor tetap (R2) adalah 100 kOhm juga.

Langkah 4: Saklar Tergantung Kecerahan

Tegangan dari dua pembagi tegangan yang dijelaskan dimasukkan ke dalam penguat operasional. Sinyal LDR terhubung ke input pembalik dan sinyal referensi ke input non-pembalik. OpAmp tidak memiliki loop umpan balik, yang berarti akan memperkuat perbedaan dari dua input dengan besaran lebih dari 10E+05 dan dengan demikian beroperasi sebagai pembanding. Jika tegangan pada input pembalik lebih tinggi dibandingkan dengan yang lain, itu akan menghubungkan pin outputnya ke rel atas (Vcc) dan karenanya menyalakan MOSFET Q1. Kasus sebaliknya akan menghasilkan potensial ground pada pin output komparator yang mematikan MOSFET. Sebenarnya ada wilayah kecil di mana komparator akan mengeluarkan sesuatu antara GND dan Vcc. Itu terjadi ketika kedua tegangan memiliki nilai yang hampir sama. Daerah ini mungkin memiliki efek untuk membuat LED bersinar kurang terang.

OpAmp TS393 yang dipilih adalah komparator tegangan ganda. Yang lain yang cocok dan mungkin lebih murah dapat digunakan juga. TS393 hanyalah sisa dari proyek lama.

Langkah 5: Deteksi Gerakan

Sensor inframerah pasif HC-SR501 adalah solusi yang sangat sederhana di sini. Ini memiliki mikrokontroler yang dibangun di atasnya yang melakukan deteksi sebenarnya. Ini memiliki dua pin untuk supply (Vcc dan GND) dan satu pin output. Tegangan output 3.3V kenapa sebenarnya saya harus menggunakan tipe MOSFET level logika. Jenis level logika memastikan bahwa MOSFET digerakkan di wilayah saturasinya hanya dengan 3.3V. Sensor PIR terdiri dari beberapa elemen pyroelectrical yang merespon dengan perubahan tegangan radiasi inframerah yang ditransmisikan oleh tubuh manusia, misalnya. Itu juga berarti mungkin mendeteksi hal-hal seperti radiotor pemanas dingin yang dibanjiri air panas. Anda harus memeriksa keadaan lingkungan dan memilih orientasi sensor yang sesuai. Sudut pengamatan dibatasi hingga 120°. Ini memiliki dua pemangkas yang dapat Anda gunakan untuk meningkatkan sensitivitas dan waktu tunda. Anda dapat mengubah sensitivitas untuk meningkatkan jangkauan area yang ingin Anda amati. Pemangkas penundaan dapat digunakan untuk menyesuaikan waktu di mana sensor mengeluarkan logika tingkat tinggi.

Dalam versi terakhir dari diagram pengkabelan, Anda dapat melihat bahwa antara keluaran sensor dan gerbang Q2 terdapat resistor secara seri untuk membatasi arus yang ditarik dari sensor (R4=220 Ohm).

Langkah 6: Perakitan Elektronik

Setelah memahami fungsi masing-masing komponen, seluruh rangkaian dapat dibangun. Ini harus dilakukan di papan tempat memotong roti terlebih dahulu! Jika Anda memulai dengan merakitnya di papan sirkuit, akan lebih sulit untuk mengubah atau mengoptimalkan sirkuit setelahnya. Bahkan Anda dapat melihat dari gambar papan sirkuit saya bahwa saya melakukan beberapa pengerjaan ulang dan dengan demikian terlihat sedikit berantakan.

Output komparator harus dilengkapi dengan resistor pull-up R6 (2 kOhm) - jika Anda menggunakan komparator yang berbeda, pastikan untuk memeriksa lembar data. Sebuah resistor R3 tambahan ditempatkan antara komparator dan MOSFET Q1 untuk alasan yang sama seperti yang dijelaskan untuk PIR. Resistansi R5 tergantung pada LED Anda. Dalam hal ini potongan pendek strip LED digunakan. Ini memiliki LED serta resistor R5 sudah terpasang. Jadi dalam kasus saya R5 tidak dirakit.

Langkah 7: Catu Daya dan Perumahan

UPDATE: Perumahan yang ditampilkan di awal posting ini adalah desain ulang. Itu dilakukan untuk mendapatkan solusi menyeluruh. LED bersinar dari dalam melalui lapisan plastik "transparan". Jika ini tidak berlaku untuk Anda, konsep pertama dari prototipe pertama ditampilkan di sini pada langkah ini. (kalo ada yg minat design baru bisa saya lampirkan juga)

Seperti disebutkan sebelumnya, empat baterai AAA 1.5V akan memberi daya pada sistem. Bahkan mungkin lebih menyenangkan bagi Anda untuk menggunakan satu baterai 9V dan meletakkan pengatur tegangan di depan seluruh rangkaian. Kemudian Anda juga tidak perlu mencetak 3-D rumah baterai yang terhubung ke baterai dengan kabel lug.

Perumahan adalah prototipe sederhana pertama dan memiliki beberapa lubang untuk sensor. Pada gambar pertama Anda dapat melihat lubang besar di depan untuk sensor gerak dan lubang kiri atas untuk LDR. Strip LED harus berada di luar casing dengan jarak yang sama karena dapat mempengaruhi LDR.