Espelma electrònica intel·ligent de bricolatge amb ldr

Les espelmes han estat molt útils des de sempre, ja que guia els humans durant la nit fins i tot abans que Edison tingués la idea de bombetes. Avui en dia, des de les esglésies fins a les cuines, les espelmes s’utilitzen no només per proporcionar llum quan cal, sinó que també s’afegeixen a l’estètica i proporcionen una sensació càlida. Tot i que les espelmes normals funcionen bé, es fonen força ràpidament, fent que el lloc sigui desagradable i, de vegades, si no es vigilen, també pot provocar riscos d’incendi. Per tant, en aquest tutorial farem espelmes electròniques sense flames utilitzant una electrònica senzilla i un LED. A més, aquesta espelma intel·ligent s'encén automàticament a la nit o durant la foscor i s'apagarà durant el dia. Té el mateix concepte que hem utilitzat anteriorment en molts circuits de detecció de foscor:

• Circuit indicador de foscor i llum
• Detector fosc amb LDR i 555 Timer IC
• Circuit de dispositiu d’il·luminació de forat senzill
• Llum d’escala automàtic

Materials necessaris

1. LM358 IC
2. LDR (foto resistència)
3. Resistència 1M i 1K
4. LEDs
5. Pot 10K
6. Presa de corrent continu femella de 12V i adaptador de 12V
7. Full de targetes i Perfboard

LM358 - Comparador Op-Amp

El cervell darrere d’aquest circuit és el LM358 IC que actua com a comparador en aquest disseny en particular. Analitzem-ho breument abans de capbussar-nos més a fons. El LM358 és un CI d'amplificador operacional (Op Amp). Aquest IC consistir dos amplificadors operacionals que poden suportar una tensió d'entre 3,3 V a 32 V i té un subministrament de drenatge de corrent molt baix de 500μA. El CI s’assembla internament a la imatge següent:

Generalment s’utilitza en la construcció de circuits simples de comparador i amplificador i també es pot trobar en circuits de filtre actiu, formadors d’ones, etc. En aquest projecte utilitzarem LM358 com a comparador de voltatge. Un comparador de tensió s’utilitza per comparar dos voltatges i esbrinar quin és més gran que l’altre i, després, fer que la sortida sigui alta o baixa segons això. Per tant, si apliquem tensió a les entrades inversores i no inversores i si el voltatge de l’entrada no inversora és superior al voltatge de l’entrada inversora, la sortida augmenta i, si viceversa, la sortida baixa. Aquest projecte funciona íntegrament sobre aquest principi. La fórmula per a la comparació de tensió es dóna com:

V _OUT = A _O (V _{a +} - V _a-)

On A _O és el guany de bucle obert de l'amplificador operatiu. V _{en +} és el voltatge d’entrada del terminal d’entrada no inversor i V _in- és el voltatge d’entrada del terminal d’entrada inversor. Per tant, si V _{en +} és superior a V _in-, la sortida serà alta, en cas contrari serà baixa.

LDR

Si l'Op-amp és el cervell del nostre circuit, llavors LDR és l'òrgan sensorial. La resistència fotodependent o LDR (Light Dependent Resistor Resistor) és una resistència controlada per la llum. La seva resistència disminueix amb l’augment de la intensitat de la llum i viceversa. En realitat, quan la llum incideix al LDR, el semiconductor absorbeix els fotons de la llum i els electrons enllaçats salten a la banda de conducció i la resistència disminueix a causa de la fotoconducció. Per obtenir més informació sobre LDR i el seu funcionament, seguiu l'enllaç.

Diagrama del circuit i explicació

El circuit no és realment dur; a continuació es mostra el diagrama complet del circuit per Electronic Candle.

Com es mostra al diagrama del circuit, connecteu una resistència de 1 K al pin 1 del CI i, a continuació, connecteu l'extrem positiu d'un LED a aquesta resistència i el negatiu a terra. Ara connecteu el pin central del pot 10K al pin 2 del CI i connecteu el sòl i el 12V a la resta de pins del pot. Connecteu una resistència de 1 M a 12 V i connecteu LDR en sèrie amb aquesta resistència. Ara, connecteu l’altre extrem de LDR a terra del circuit. Connecteu el punt comú de la resistència LDR i 1M amb el pin 3 d’IC. Connecteu 12V al pin 8 i poseu-lo a terra al pin 4 de l’IC i llestos. No cal ser molt selectiu sobre les resistències, ja que hem connectat. Però assegureu-vos que la resistència connectada a LDR estigui en mega ohms i que la resistència amb LED sigui de pocs milers.

Hem creat el circuit complet sobre una placa de punts per fer-lo compacte i fàcil d’utilitzar. És realment un circuit senzill, només cal perfeccionar les seves habilitats de soldadura i començar a dissenyar-lo. En primer lloc, munteu la presa de corrent femella de 12V CC al perfboard. Recordeu la configuració del pin d’aquest connector mentre es dissenya el circuit. Es mostra a la figura següent:

Els pinouts de l’amplificador operatiu ja s’han comentat anteriorment i les resistències i els LDR no tenen polaritat. Un cop finalitzat el treball de soldadura, el tauler hauria de tenir un aspecte semblant a aquest que es mostra a la imatge següent.

Espelma elèctrica intel·ligent: funciona

Després de dissenyar el circuit al perfboard i soldar-lo, connecteu l'adaptador de 12 V a la presa femella i el LED haurà d'estar brillant. Ara, per calibrar el comparador, ajusteu el pot de 10K al nivell on s’acaba d’apagar el LED. Ara tapeu el LDR amb la mà i veureu que el LED s’encén. Podeu ajustar la sensibilitat del LDR ajustant el pot.

Ara, entenem com funciona aquesta espelma. Com ja sabem, en la foscor, la resistència del LDR augmenta fins a mega ohms i disminueix amb l’augment de la intensitat de la llum fins a uns pocs centenars d’ohms. Així doncs, a la llum que la resistència és molt baixa, el voltatge a través del senyal no inversor és molt baix en comparació amb el terminal inversor a causa del pot de 10K que hem connectat. Per tant, en aquest cas el voltatge de sortida també és baix, per tant el LED no s’encén. Però en cas de foscor, la resistència augmenta fins a mega ohms, que és molt alta en comparació amb el pot de 10K, per tant, el LED brilla.

L’ajust de l’olla manipularà la sensibilitat. Per sensibilitat, vull dir a quina intensitat de llum el vostre comparador encén el LED. Si ajusteu l'olla a prop del LED que s'encén, també detectarà la foscor. Però si l’ajusteu molt abans que el LED s’encengui, només serà capaç de detectar la foscor. També podeu provar la sensibilitat portant la mà davant del LDR. És altament sensible si detecta la mà llunyana i és menys sensible si el necessiteu tapar per encendre el LED.

Si voleu utilitzar més d'un LED, no és un problema. Connecteu dos o tres LEDs en sèrie i, finalment, connecteu-los allà on connectàvem un sol LED i el seu perfecto. Però assegureu-vos que el vostre comparador pugui generar prou corrent per alimentar tots els LED.

Per fer l'espelma, podeu utilitzar qualsevol cosa per tapar el LED. He utilitzat un full de targetes i un mocador. Enrotlleu el full de la targeta segons la mida del LED i talleu-lo per sobre una mica en forma de flama o en qualsevol forma que vulgueu, perquè pugui semblar atractiu. Tapeu el LED amb aquesta espelma i heu creat la vostra pròpia espelma electrònica intel·ligent.

També he simulat aquest circuit a proteus 8. També el podeu dissenyar pel vostre compte. Simplement seguiu el diagrama del circuit anterior i configureu la intensitat de llum de LDR a 1000 i comenceu a baixar-lo fins que es converteixi en zero i veureu el LED que brilla com es mostra al vídeo següent.