GoodNightLight: un circuito de luz nocturna simple: 5 pasos

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

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Acerca de: Estudiante de posgrado en Purdue University, ingeniero biomédico, entusiasta de la electrónica, educador, tratando de aprender un poco sobre ingeniería y programación. Más acerca de ohoilett »

Hola a todos, doy un curso de bioinstrumentación para estudiantes de secundaria en el invierno como parte de Purdue GERI (Instituto de Recursos Educativos para Dotados). En este curso, presento a los estudiantes los conceptos básicos de los circuitos y cómo usamos los circuitos en Ingeniería Biomédica. Descubrí que una luz nocturna es un buen circuito introductorio para los estudiantes que están aprendiendo sobre electrónica. Incluye algunos componentes básicos como resistencias y LED. También incluye un componente más intermedio, a saber, el amplificador operacional y un sensor útil, a saber, un fotorresistor. El mecanismo del circuito muestra a los estudiantes cómo podemos usar circuitos para interactuar con el mundo exterior y producir algún tipo de salida. En este caso, la luz nocturna se enciende cuando los niveles de luz ambiental disminuyen y se apaga cuando aumentan los niveles de luz ambiental. A todo el mundo le encanta ver que los LED se encienden y apagan automáticamente. Les dije a los padres que publicaría las diversas lecciones en línea (y estoy unos meses atrasado con o_O), ¡así que aquí voy con la primera! Espero que disfrutes de mi Instructable para GoodNightLight.

Paso 1: fotorresistencia o resistencia dependiente de la luz (LDR)

Un fotorresistor es un componente simple que cambia la resistencia con la luz incidente. La resistencia contiene materiales fotosensibles que hacen que la resistencia del material disminuya con el aumento de luz (más luz). Por el contrario, la resistencia del material aumenta al disminuir la luz (se oscurece). El fotosensor se encarga de detectar cambios en la luz ambiental, que activará la luz nocturna. Siéntase libre de medir la resistencia del fotorresistor con un multímetro para ver cómo cambia su resistencia cuando cubre y descubre el fotorresistor con su dedo u otro objeto opaco.

Paso 2: Divisor de voltaje

Un divisor de voltaje es una forma simple de interactuar con un transductor resistivo, que es un componente que traduce una forma de energía en una resistencia. En este circuito, nuestro transductor resistivo es nuestro fotorresistor. Un divisor de voltaje se compone de dos resistencias en serie (conectadas una tras otra). Una fuente de voltaje, como una batería, está conectada a una de las resistencias en el divisor y la otra resistencia está conectada a tierra. La ecuación para un divisor de voltaje es la siguiente: Vout = Vin * R2 / (R2 + R1)

Como podemos ver en la ecuación, R1 y R2 determinan directamente la salida del divisor de voltaje. Examinando la ecuación un poco más, vemos que a medida que R2 aumenta, Vout se acerca a Vin. Mencionamos en nuestro paso anterior que la resistencia del fotorresistor aumenta con la disminución de la luz ambiental. Colocaremos nuestro fotoresistor en la posición R2 de este divisor de voltaje.

Paso 3: Comparador y LED de salida

Un comparador es un circuito simple que compara dos voltajes. Si el voltaje en la entrada no inversora (la entrada del amplificador operacional con el signo "+") es mayor que el voltaje en la entrada inversora (la entrada del amplificador operacional con el signo "-"), la salida de el comparador encenderá el LED. Si ocurre lo contrario, la salida del comparador apagará el LED. Si no ha usado LED antes, sepa que se encienden cuando pasa una pequeña corriente a través de ellos. Obtenga más información sobre los LED de este excelente Instructable.

Para nuestro comparador, usaremos un amplificador LM324. El LM324 es un amplificador cuádruple, lo que significa que tiene 4 amplificadores integrados en un solo paquete. Solo necesitaremos uno de los 4 amplificadores. Conecte el LM324 como se muestra en el esquema.

Paso 4: Conclusiones y pensamientos finales

En este instructable, he hecho una demostración de simplemente encender un LED con cantidades cambiantes de luz ambiental. Utilice su creatividad para convertirlo en una verdadera "luz de noche".

Paso 5: solución de problemas

1. En este Instructable, recomendé agregar una resistencia de 10k en serie con su fotorresistencia. Dependiendo de la resistencia "nominal" de su fotorresistencia, es posible que deba cambiar la resistencia de 10k por otra. Recomendaría medir la resistencia del fotorresistor con su multímetro cuando su fotorresistor esté expuesto al ambiente y cuando el sensor esté cubierto por algún objeto extraño. Desea elegir una resistencia en serie que sea más grande que la resistencia de la fotorresistencia cuando está expuesta a la luz ambiental, pero más pequeña que la resistencia de la fotorresistencia cuando está cubierta. Por ejemplo, para el fotorresistor que utilicé, su resistencia cuando se expone a la luz ambiental era de alrededor de 8k. Cuando cubrí el fotoresistor con mi dedo, su resistencia aumentó a 48k.

2. Asegúrese de conectar los divisores de voltaje a las entradas adecuadas del amplificador operacional. Preste mucha atención a las conexiones en el Paso 3.

3. Tenga cuidado con la polaridad del LED. El tramo más corto es "negativo" y debe conectarse a tierra.