GoodNightLight: Basit Bir Gece Lambası Devresi: 5 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Yazar ohoilettTakip Yazar tarafından daha fazla:

Hakkında: Purdue Üniversitesi'nde yüksek lisans öğrencisi, biyomedikal mühendisi, elektronik meraklısı, eğitimci, mühendislik ve programlama hakkında biraz bilgi edinmeye çalışıyor Daha Fazla Ohoilett Hakkında »

Herkese merhaba, Purdue GERI (Üstün Yetenekli Eğitim Kaynakları Enstitüsü) bünyesinde kışın ortaokul öğrencilerine Biyoenstrümantasyon dersi veriyorum. Bu derste öğrencilere devrelerin temellerini ve Biyomedikal Mühendisliğinde devreleri nasıl kullandığımızı tanıtıyorum. Bir gece lambasının elektronik öğrenen öğrenciler için iyi bir giriş devresi olduğunu buldum. Dirençler ve LED'ler gibi birkaç temel bileşen içerir. Ayrıca daha ara bir bileşen, yani işlemsel yükselteç ve kullanışlı bir sensör, yani bir fotodirenç içerir. Devrenin mekanizması öğrencilere devreleri dış dünyayla etkileşime geçmek ve bir çeşit çıktı üretmek için nasıl kullanabileceğimizi gösterir. Bu durumda, ortam ışığı seviyeleri düştüğünde gece lambası yanar ve ortam ışığı seviyeleri arttığında söner. Herkes LED'lerin otomatik olarak açılıp kapandığını görmeyi sever. Ebeveynlere çeşitli dersleri çevrimiçi olarak yayınlayacağımı söyledim (ve o_O'nun birkaç ay gerisindeyim) bu yüzden işte ilki ile başlıyorum! Umarım GoodNightLight için Eğitilebilirliğimi beğenirsiniz.

Adım 1: Fotodirenç veya Işığa Bağlı Direnç (LDR)

Bir fotodirenç, gelen ışıkla direnci değiştiren basit bir bileşendir. Direnç, artan ışıkla (daha fazla ışık) malzemenin direncinin azalmasına neden olan ışığa duyarlı malzemeler içerir. Tersine, malzemenin direnci azalan ışıkla artar (kararır). Fotosensör, gece lambasını çalıştıracak ortam ışığındaki değişiklikleri algılamaktan sorumludur. Fotodirenci parmağınızla veya diğer opak nesnelerle kapattığınızda ve açtığınızda direncinin nasıl değiştiğini görmek için bir multimetre ile fotodirencin direncini ölçmekten çekinmeyin.

Adım 2: Voltaj Bölücü

Bir voltaj bölücü, bir enerji biçimini bir dirence çeviren bir bileşen olan dirençli bir dönüştürücü ile arabirim oluşturmanın basit bir yoludur. Bu devrede dirençli dönüştürücümüz fotodirencimizdir. Bir gerilim bölücü, seri bağlanmış (birbiri ardına bağlanmış) iki dirençten oluşur. Bölücüdeki dirençlerden birine akü gibi bir voltaj kaynağı bağlanır ve diğer direnç toprağa bağlanır. Voltaj bölücü denklemi aşağıdaki gibidir: Vout = Vin*R2 / (R2 + R1)

Denklemden de görebileceğimiz gibi, R1 ve R2 doğrudan voltaj bölücünün çıkışını belirler. Denklemi biraz daha incelediğimizde, R2 arttıkça Vout'un Vin'e yaklaştığını görüyoruz. Fotorezistörün direncinin ortam ışığının azalmasıyla arttığını önceki adımımızda belirtmiştik. Fotodirencimizi bu voltaj bölücünün R2 konumuna yerleştireceğiz.

Adım 3: Karşılaştırıcı ve Çıkış LED'i

Karşılaştırıcı, iki voltajı karşılaştıran basit bir devredir. Ters çevirmeyen girişteki ("+" işaretli op amp girişi) ters çeviren girişteki voltajdan ("-" işaretli op amp girişi) büyükse, çıkış karşılaştırıcı LED'i açacaktır. Tersi doğruysa, karşılaştırıcının çıkışı LED'i kapatacaktır. LED'leri daha önce kullanmadıysanız, içlerinden küçük bir akım geçtiğinde yandıklarını bilin. Bu mükemmel Eğitilebilir Dosyadan LED'ler hakkında daha fazla bilgi edinin.

Karşılaştırıcımız için bir LM324 amplifikatörü kullanacağız. LM324 dörtlü bir amplifikatördür, yani tek bir pakette yerleşik 4 amplifikatöre sahiptir. 4 amplifikatörden sadece birine ihtiyacımız olacak. LM324'ü şematikte gösterildiği gibi bağlayın.

4. Adım: Sonuçlar ve Son Düşünceler

Bu talimatta, değişen miktarlarda ortam ışığıyla bir LED'i açmanın demosunu yaptım. Lütfen yaratıcılığınızı gerçek bir "gece lambasına" dönüştürmek için kullanın.

Adım 5: Sorun Giderme

1. Bu Eğitilebilir Kitapta, fotodirencinizle seri olarak bir 10k direnç eklemenizi tavsiye ettim. Fotodirençinizin "nominal" direncine bağlı olarak, 10k direncini başka bir şeyle değiştirmeniz gerekebilir. Fotodirenciniz ortama maruz kaldığında ve sensör bir yabancı cisimle kaplandığında, multimetrenizle foto direncin direncini ölçmenizi tavsiye ederim. Ortam ışığına maruz kaldığında fotorezistörün direncinden daha büyük, ancak kapatıldığında fotodirencin direncinden daha küçük bir seri direnç seçmek istiyorsunuz. Örneğin, kullandığım fotodirenç için ortam ışığına maruz kaldığında direnci 8k civarındaydı. Fotorezistörü parmağımla kapattığımda direnci 48k'ya yükseldi.

2. Voltaj bölücüleri op ampin uygun girişlerine bağladığınızdan emin olun. 3. Adımdaki bağlantılara çok dikkat edin.

3. LED'in polaritesine karşı dikkatli olun. Kısa bacak "negatif"tir ve toprağa bağlanmalıdır.