¡Un LED que puedes apagar como una vela !: 5 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Los LED están diseñados para emitir luz, pero también son sensores sorprendentemente capaces. Usando solo un Arduino UNO, un LED y una resistencia, construiremos un anemómetro LED caliente que mide la velocidad del viento y apaga el LED durante 2 segundos cuando detecta que está soplando sobre él. Puede usar esto para hacer interfaces controladas por la respiración, ¡o incluso una vela electrónica que puede apagar!

Materiales:

Un Arduino UNO (con cable USB para conectarlo a su computadora)

Una resistencia de 1 / 4W 220 ohmios (https://www.amazon.com/Projects-25EP514220R-220-Re…)

Un LED amarillo 0402 precableado (https://www.amazon.com/Lighthouse-LEDs-Angle-Pre-W…)

Encabezado de separación (https://www.amazon.com/SamIdea-15-Pack-Straight-Co…)

También necesitará:

Una computadora para ejecutar el entorno Arduino

Equipo / habilidades básicas de soldadura

Paso 1: ¿Cómo funciona?

Cuando pasa corriente a través de un LED, su temperatura aumenta. La cantidad de subida depende de la eficacia con la que la enfríe. Cuando enciende un LED caliente, el enfriamiento adicional reduce la temperatura de funcionamiento. Podemos detectar esto porque la caída de voltaje directo de un LED aumenta a medida que se enfría.

El circuito es muy simple y se parece mucho a conducir un LED. La única diferencia es que agregaremos un cable adicional para medir la caída de voltaje del LED mientras está encendido. Para que funcione bien, debe usar un LED muy pequeño (sugiero usar un LED de montaje en superficie 0402) conectado por los cables más delgados posibles. Esto permitirá que el LED se caliente y enfríe muy rápidamente y minimizará la pérdida de calor a través de los cables. Los cambios de voltaje que estamos buscando son solo milivoltios, en el límite de lo que se puede detectar de manera confiable a través de los pines analógicos UNO. Si el LED descansa sobre algo que conduce el calor, es posible que no se caliente lo suficiente, por lo que funciona mejor si está en el aire.

Paso 2: Prepare el LED y la resistencia para conectarse a su Arduino UNO

Soldar cables extremadamente delgados a LED de montaje en superficie muy pequeños requiere una gran cantidad de habilidad. Afortunadamente, simplemente puede comprar LED 0402 precableados. Estos a menudo vienen con una resistencia (cubierta de termocontraíble en la imagen) que está dimensionada para funcionar a 12V. Si eso es lo que obtiene, deberá cortar la resistencia. Si corta el tubo termorretráctil junto a la protuberancia del resistor, probablemente podrá quitar el tubo restante dejando un poco de cable expuesto para soldar. Si acaba de cortar el cable, deberá quitar una pequeña cantidad de aislamiento para poder soldar, y dado el grosor del cable, esto puede ser complicado.

Los cables son demasiado delgados para hacer una buena conexión en un encabezado Arduino, por lo que tendremos que soldarlos a algo más grueso. Usé clavijas de un cabezal separable para hacer las conexiones, pero puede usar casi cualquier trozo de cable de calibre adecuado. El cable trasero (cátodo) del LED está soldado a un solo pin de cabecera separable. El cable rojo (ánodo) debe soldarse a la resistencia doblada como se muestra. Recorte los cables de la resistencia a la misma longitud y suéldelos a dos pines de cabezal adyacentes como se muestra en la figura.

Paso 3: conexiones

Conecte el LED / resistencia como se muestra en las figuras. El lado de la resistencia conectado al cable LED rojo va a A0. Aquí será donde mediremos el voltaje en el LED usando la capacidad de entrada analógica. El otro lado de la resistencia va a A1, que usaremos como salida digital, configurándolo alto para encender el LED. El cable negro debe estar conectado a GND. Se puede utilizar cualquiera de los pines GND de Arduino.

Paso 4: Código

Descarga el código y ábrelo en el IDE de Arduino. Luego puede cargarlo en su Arduino.

El programa primero configura las direcciones de los pines y enciende el LED. Luego mide la caída de voltaje directo del LED a través de una lectura analógica en el pin A0. Para mejorar la precisión de la medición, leemos el voltaje 256 veces en rápida sucesión y sumamos el resultado. (Un sobremuestreo como este puede aumentar la resolución efectiva de la conversión para que podamos ver cambios que son más pequeños que el paso más pequeño en el convertidor). Si el búfer de datos sensedata está lleno, comparamos la última suma con la más antigua que tenemos almacenados en el búfer para ver si un enfriamiento reciente ha elevado el voltaje del LED al menos en MINJUMP. Si no es así, almacenamos la suma en el búfer, actualizamos el puntero del búfer y comenzamos la siguiente medición. Si es así, apagamos el LED durante 2 segundos, restablecemos el búfer y luego comenzamos el proceso nuevamente.

Para comprender mejor lo que está sucediendo, escribimos cada suma como datos en serie y usamos el Plotter en serie del IDE de Arduino (en el menú Herramientas) para graficar el voltaje del LED a medida que cambia con el tiempo. Recuerde establecer la velocidad en baudios en 250000 para que coincida con el programa. Luego podrá ver cómo cae el voltaje a medida que el LED se calienta después de encenderse. Esto también mostrará cuán sensible es el sistema. Después de que se apague el LED, se habrá enfriado un poco para cuando se vuelva a encender, lo que verá como un salto en el gráfico.

Paso 5: ¡Disfruta

Cuando el código se esté ejecutando, debería poder apagar el LED con una rápida bocanada de aire. ¡He descubierto que puedo apagar mi LED desde más de 1 metro de distancia! En algunas habitaciones, las corrientes de aire pueden provocar falsos disparadores. Si esto es un problema, puede reducir la sensibilidad de su sistema aumentando MINJUMP. El trazador en serie puede ayudarlo a visualizar cuál podría ser un valor adecuado para su aplicación.

Puede reemplazar el LED por uno de un color diferente. Los LED blancos funcionan especialmente bien. Debido a que tienen una caída de voltaje más alta, deberá cambiar el valor de resistencia para obtener la corriente correcta. Dada la capacidad de accionamiento del UNO, dispare una corriente en el rango de 10-15 mA. Para un LED blanco, 100 ohmios es un buen punto de partida.

Debido a que un UNO tiene 6 pines de entrada analógica, puede modificar fácilmente este código para admitir 6 anemómetros LED calientes independientes. Esto hace posible construir interfaces simples que puedan reconocer cuando está soplando en diferentes direcciones. Esto puede ser increíblemente útil al crear interfaces para discapacitados, controladores expresivos para músicos o incluso para pasteles de cumpleaños con muchas velas electrónicas.

Finalmente, si terminaste usando esta técnica para hacer algo genial, ¡deja un comentario a continuación!