Ένα LED που μπορείτε να φυσήξετε σαν κερί!: 5 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Οι λυχνίες LED έχουν σχεδιαστεί για να εκπέμπουν φως, αλλά παράγουν επίσης εκπληκτικά ικανούς αισθητήρες. Χρησιμοποιώντας μόνο ένα Arduino UNO, ένα LED και μια αντίσταση, θα φτιάξουμε ένα ζεστό ανεμόμετρο LED που μετρά την ταχύτητα του ανέμου και θα σβήνει το LED για 2 δευτερόλεπτα όταν εντοπίσει ότι το φυσάτε. Μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε για να δημιουργήσετε διεπαφές με έλεγχο της αναπνοής ή ακόμα και ένα ηλεκτρονικό κερί που μπορείτε να σβήσετε!

Υλικά:

Ένα Arduino UNO (με καλώδιο USB για σύνδεση στον υπολογιστή σας)

Αντίσταση 1/4W 220 ohm (https://www.amazon.com/Projects-25EP514220R-220-Re…)

Ένα προ-ενσύρματο, κίτρινο LED 0402 (https://www.amazon.com/Lighthouse-LEDs-Angle-Pre-W…)

Κεφαλίδα Breakaway (https://www.amazon.com/SamIdea-15-Pack-Straight-Co…)

Θα χρειαστείτε επίσης:

Ένας υπολογιστής για την εκτέλεση του περιβάλλοντος Arduino

Βασικός εξοπλισμός/δεξιότητες συγκόλλησης

Βήμα 1: Πώς λειτουργεί αυτό;

Όταν τρέχετε ρεύμα μέσω LED, η θερμοκρασία του αυξάνεται. Το ύψος της ανόδου εξαρτάται από το πόσο αποτελεσματικά το ψύχετε. Όταν φυσάτε ένα ζεστό LED, η επιπλέον ψύξη μειώνει τη θερμοκρασία λειτουργίας. Μπορούμε να το εντοπίσουμε επειδή η πτώση τάσης προς τα εμπρός ενός LED αυξάνεται καθώς γίνεται πιο κρύο.

Το κύκλωμα είναι πολύ απλό και μοιάζει πολύ με οδήγηση LED. Η μόνη διαφορά είναι ότι θα προσθέσουμε ένα επιπλέον καλώδιο για να μετρήσουμε την πτώση τάσης του LED ενώ είναι αναμμένο. Για να λειτουργήσει σωστά, θέλετε να χρησιμοποιήσετε ένα πολύ μικρό LED (προτείνω να χρησιμοποιήσετε ένα LED 0402 επιτοίχιας τοποθέτησης) συνδεδεμένο με τα πιο λεπτά λεπτά καλώδια. Αυτό θα επιτρέψει στο LED να θερμανθεί και να κρυώσει πολύ γρήγορα και να ελαχιστοποιήσει τη θερμότητα που χάνεται μέσω των καλωδίων. Οι αλλαγές τάσης που ψάχνουμε είναι μόλις χιλιοστά βολτ - στην άκρη αυτού που μπορεί να ανιχνευθεί αξιόπιστα μέσω των αναλογικών ακίδων UNOs. Εάν η λυχνία LED ακουμπά σε κάτι που απομακρύνει τη θερμότητα, ενδέχεται να μην μπορεί να ζεσταθεί αρκετά, οπότε λειτουργεί καλύτερα αν βρίσκεται στον αέρα.

Βήμα 2: Ετοιμάστε το LED και την αντίσταση για να συνδεθείτε στο Arduino UNO σας

Η συγκόλληση εξαιρετικά λεπτών καλωδίων σε πολύ μικρές λυχνίες LED επιφανείας χρειάζεται αρκετή ικανότητα. Ευτυχώς, μπορείτε απλά να αγοράσετε ενσύρματα, 0402 LED. Συχνά έρχονται με μια αντίσταση (καλυμμένη με θερμοσυρρίκνωση στην εικόνα) που έχει μέγεθος για λειτουργία 12V. Εάν αυτό είναι που παίρνετε, θα πρέπει να κόψετε την αντίσταση. Εάν κόψετε τη σωλήνωση συρρίκνωσης θερμότητας δίπλα στην διόγκωση της αντίστασης, πιθανότατα θα μπορείτε να αφαιρέσετε την υπόλοιπη σωλήνωση αφήνοντας λίγο εκτεθειμένο καλώδιο για συγκόλληση. Εάν απλά κόψετε το σύρμα, θα χρειαστεί να αφαιρέσετε μια μικρή ποσότητα μόνωσης ώστε να κολλήσετε και δεδομένου του πάχους του σύρματος, αυτό μπορεί να είναι δύσκολο.

Τα καλώδια είναι πολύ αδύνατα για να κάνουν μια καλή σύνδεση σε μια κεφαλίδα Arduino, οπότε θα χρειαστεί να τα κολλήσουμε σε κάτι πιο παχύ. Χρησιμοποίησα καρφίτσες από μια αποσυνδεδεμένη κεφαλίδα για να κάνω τις συνδέσεις, αλλά μπορείτε να χρησιμοποιήσετε σχεδόν οποιοδήποτε θραύσμα κατάλληλου καλωδίου μετρητή. Το πίσω καλώδιο (LED) συγκολλάται σε έναν μόνο αποσπώμενο πείρο κεφαλίδας. Το κόκκινο σύρμα (άνοδος) πρέπει να συγκολληθεί στην λυγισμένη αντίσταση όπως φαίνεται στην εικόνα. Κόψτε τους αγωγούς στην αντίσταση σε ίσο μήκος και συγκολλήστε τους σε δύο παρακείμενους πείρους κεφαλίδας, όπως φαίνεται στο σχήμα.

Βήμα 3: Συνδέσεις

Συνδέστε το LED/αντίσταση όπως φαίνεται στα σχήματα. Η πλευρά της αντίστασης που συνδέεται με το κόκκινο καλώδιο LED πηγαίνει στο A0. Εδώ θα μετρήσουμε την τάση στο LED χρησιμοποιώντας την ικανότητα αναλογικής εισόδου. Η άλλη πλευρά της αντίστασης πηγαίνει στο A1, το οποίο θα χρησιμοποιήσουμε ως ψηφιακή έξοδο, θέτοντάς το ψηλά για να ανάψει το LED. Το μαύρο καλώδιο πρέπει να συνδεθεί στο GND. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί οποιαδήποτε από τις καρφίτσες Arduino GND.

Βήμα 4: Κωδικός

Κατεβάστε τον κωδικό και ανοίξτε τον στο Arduino IDE. Στη συνέχεια, μπορείτε να το ανεβάσετε στο Arduino σας.

Το πρόγραμμα ρυθμίζει πρώτα τις κατευθύνσεις των ακίδων και ανάβει το LED. Στη συνέχεια μετρά την εμπρόσθια πτώση τάσης του LED μέσω ενός analogRead στον ακροδέκτη A0. Για να βελτιώσουμε την ακρίβεια της μέτρησης, διαβάζουμε την τάση 256 φορές διαδοχικά και αθροίζουμε το αποτέλεσμα. (Η υπερ -δειγματοληψία όπως αυτή μπορεί να αυξήσει την αποτελεσματική ανάλυση της μετατροπής, έτσι ώστε να μπορούμε να δούμε αλλαγές που είναι μικρότερες από το μικρότερο βήμα στον μετατροπέα.) Εάν τα αισθητήρια δεδομένα του buffer δεδομένων είναι πλήρη, συγκρίνουμε το τελευταίο άθροισμα με το παλαιότερο που έχουμε αποθηκεύεται στο buffer για να διαπιστωθεί εάν μια πρόσφατη ψύξη αύξησε την τάση LED τουλάχιστον MINJUMP. Εάν όχι, αποθηκεύουμε το άθροισμα στο buffer, ενημερώνουμε τον δείκτη buffer και ξεκινάμε την επόμενη μέτρηση. Αν έχει, σβήνουμε το LED για 2 δευτερόλεπτα, επαναφέρουμε το buffer και μετά ξεκινάμε τη διαδικασία ξανά.

Για να κατανοήσουμε καλύτερα τι συμβαίνει, γράφουμε το κάθε άθροισμα ως σειριακά δεδομένα και χρησιμοποιούμε το Serial Plotter του Arduino IDE (κάτω από το μενού Εργαλεία) για να γράψουμε την τάση LED καθώς αλλάζει με την πάροδο του χρόνου. Θυμηθείτε να ορίσετε το ρυθμό baud σε 250000 για να ταιριάζει με το πρόγραμμα. Στη συνέχεια, θα μπορείτε να δείτε πώς πέφτει η τάση καθώς το LED θερμαίνεται μετά την ενεργοποίηση. Αυτό θα δείξει επίσης πόσο ευαίσθητο είναι το σύστημα. Αφού ενεργοποιηθεί η λυχνία LED, θα έχει κρυώσει κάπως μέχρι να ενεργοποιηθεί ξανά, κάτι που θα δείτε ως άλμα στο γράφημα.

Βήμα 5: Απολαύστε

Όταν εκτελείται ο κωδικός, θα πρέπει να μπορείτε να σβήσετε το LED σας με μια γρήγορη εισπνοή αέρα. Έχω διαπιστώσει ότι μπορώ να σβήσω το LED μου από πάνω από 1 μέτρο μακριά! Σε ορισμένα δωμάτια, τα ρεύματα αέρα μπορεί να προκαλέσουν ψευδείς σκανδαλισμούς. Εάν αυτό είναι πρόβλημα, μπορείτε να μειώσετε την ευαισθησία του συστήματός σας αυξάνοντας το MINJUMP. Το Serial Plotter μπορεί να σας βοηθήσει να απεικονίσετε ποια είναι η κατάλληλη τιμή για την εφαρμογή σας.

Μπορείτε να αντικαταστήσετε το LED με ένα διαφορετικού χρώματος. Τα λευκά LED λειτουργούν ιδιαίτερα καλά. Επειδή έχουν μεγαλύτερη πτώση τάσης, θα χρειαστεί να αλλάξετε την τιμή αντίστασης για να αποκτήσετε το σωστό ρεύμα. Δεδομένης της ικανότητας κίνησης του UNO, τραβήξτε για ρεύμα στην περιοχή 10-15mA. Για ένα λευκό LED, 100 ohms είναι ένα καλό σημείο εκκίνησης.

Επειδή ένα UNO διαθέτει 6 αναλογικές ακίδες εισόδου, μπορείτε εύκολα να τροποποιήσετε αυτόν τον κώδικα για να υποστηρίξει 6 ανεξάρτητα, θερμά ανεμόμετρα LED! Αυτό καθιστά δυνατή τη δημιουργία απλών διεπαφών που μπορούν να αναγνωρίσουν πότε φυσάτε σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Αυτό μπορεί να είναι απίστευτα χρήσιμο όταν δημιουργείτε διεπαφές για άτομα με ειδικές ανάγκες, εκφραστικά χειριστήρια για μουσικούς ή ακόμα και για κέικ γενεθλίων με πολλά ηλεκτρονικά κεριά!

Τέλος, εάν καταλήξατε να χρησιμοποιείτε αυτήν την τεχνική για να κάνετε κάτι δροσερό, αφήστε ένα σχόλιο παρακάτω!